domingo, 13 de abril de 2014

Mudanças na porosidade e na sua ocupação por água e ar causadas pela compactação do solo

compactacao
A compactação altera a porosidade do solo e sua ocupação por água e ar. O gráfico abaixo ilustra as modificações na porosidade total (pt, cm³/cm³), espaço aéreo (ea, cm³/cm³), conteúdo volumétrico (uv, cm³/cm³) e gravimétrico (ug, g/g) de água com a compactação (aumento da densidade). Essas alterações podem ser simuladas para diferentes valores de conteúdo gravimétrico de água no solo no início da compactação e para diferentes valores de densidade de partículas. Vale ressaltar que não é possível eliminar todos os poros do solo nem expulsar toda água da amostra. Portanto, o extremo compactado não é atingido no solo.


Densidade de partículas, g/cm³


Conteúdo de água da amostra no início da compactação, g/g



Equações utilizadas

A porosidade total (pt) decresce linearmente com a densidade (ds):

pt = 1-ds/dp (Eq.1)

Em que dp é a densidade de partículas.

O conteúdo volumétrico de água (uv) aumenta com o aumento da ds:

uv = ug*ds/dag (Eq.2)

Em que ug é o conteúdo gravimétrico de água e dag é a densidade da água.

O espaço aéreo (ea) decresce com o aumento da densidade (ds):

ea = pt-uv (Eq.3)

Em um dado valor de densidade, toda a porosidade está ocupada por água. Nesse estado de compactação, uv = pt (Eq.2 = Eq.1):

ug*ds/dag = 1-ds/dp (Eq.4)

ug*ds/dag+ds/dp = 1 (Eq.5)

ds(ug/dag+1/dp) = 1 (Eq.6)

ds = 1/(ug/dag+1/dp) (Eq.7)

Até a densidade calculada com a Eq.7, a ug permanece constante, a uv aumenta linearmente e o ea decresce linearmente. A partir desse ponto, o solo permanecerá sempre saturado, o ea será igual a zero e a uv será igual à pt. A continuidade da compactação expulsa água da amostra, o que diminui a proporção (massa de água)/ (massa dos sólidos), (ug). A diminuição da ug pode ser calculada rearranjando a Eq.7.

ug = dag(1/ds-1/dp) (Eq.8)

A Eq.8 é válida apenas para densidades maiores que a calculada com a Eq.7. Diferentemente, a ug pode ser calculada para qualquer densidade, rearranjando a Eq.2:

ug = dag*uv/ds (Eq.9)

Nenhum comentário:

Postar um comentário

Infiltração sob chuva constante

Solução explícita da equação de Richards na direção vertical para simulação da infiltração de água do solo. ...