Estudo do processo geoquímico de obstrução de filtro de barragens

• Main Author: Carlos Leite Maciel Filho
• Other Authors: Sergio Estanislau do Amaral
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 1983
• Subjects: Geoquímica; Not available.
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44131/tde-26062015-142047/

Esta tese apresenta o desenvolvimento dos estudos para explicar o processo de cimentação de filtros de barragens com a conseqüente diminuição de sua permeabilidade. Os casos que estariam preocupando o meio geotécnico e que motivaram este estudo são principalmente o da barragem do Rio Grande, em São Paulo capital, e o da barragem de Xavantes, no Rio Paranapanema. As conclusões estão baseadas no tripé: revisão da teoria e publicações específicas; levantamentos de campo; experiências de laboratório. Para estas, foram desenvolvidos métodos e aparelhos próprios chegando-se a ensaios que permitiriam: primeiro, medir com aproximação o volume de ar contido nos poros de uma areia sob fluxo não saturado; segundo, verificar a absorção de oxigênio pela água sob fluxo não saturado e comprovar uma diminuição dessa absorção com o prolongamento do ensaio; terceiro, verificar a deposição de hidróxido férrico na franja capilar e zona earada de uma areia sob fluxo aproximadamente horizontal após passar por camada de argila: quartzo, verificar a mesma deposição em areia sob a capa de argila e sob fluxo, de cima para baixo, não saturado. Em todos eles a água usada era deareada e nos dois últimos continha bicarbonato ferroso. Preliminarmente desenvolveram-se ensaios que permitiram controlar a variação da permeabilidade a longo prazo, eliminando-se o desenvolvimento de seres vivos e evitando um rearranjo dos grãos de areia, pela aplicação de baixos gradientes. As informações bibliográficas e os levantamentos de campo indicam a principal substância simentante é o hidróxico férrico. O processo de cimentação é dividido em duas fases: a primeira é a de redução e solubilização do ferro com o conseqüente transporte, na forma de bicarbonato ferroso, através do maciço de terra, o qual é também o principal fornecedor daquele elemento, até o filtro; a segunda é a de oxidação e precipitação desse ferro no filtro. A primeira fase encontra uma ) explicação fácil no ambiente redutor que se forma no fundo de um lago, o qual é representado pelo reservatório da barragem. Nesta fase, as bactérias prestam uma importante contribuição. Esse ambiente está descrito na bibliografia especializada e foi confirmado pelos levantamentos de campo. A segunda fase reveste-se de aspectos mais complexos e de maior interesse, pois é passível de ser evitada, enquanto a primeira é praticamente incontrolável. A oxidação é provocada basicamente pelo oxigênio do ar absorvido pela água, podendo ser auxiliada ou não por seres vivos. Por isso, as condições de oxidação prendem-se à aeração do filtro. Esta pode ocorrer na franja capilar ou nas partes aeradas acima do nível freático, se o fluxo for aproximadamente horizontal, ou também em todo espaço do filtro, se o fluxo for essencialmente vertical, de cima para baixo. Esta situação ocorre com filtros horizontais ou inclinados para montante. Estas condições inicialmente oxidantes podem, com o tempo, tornar-se redutoras, face à absorção seletiva do ar pela água, isto é, pelo consumo de oxigênio e permanência do nitrogênio. o próprio tubo de drenagem pode, no entanto, se um caminho para o ar rico em oxigênio, como aconteceu na barragem de Rio Grande. As soluções apontadas destinam-se a evitar a entrada de ar nos tubos de drenagem. Chama-se a atenção, ainda, sobre as possibilidades de melhor aproveitamento da capacidade de aeração de um meio poroso sob fluxo não saturado. === The precipitation of iron hydroxide in a filter dam decreases its permeability and is a process that can be divided into two steps: the first one is the reduction, solubilization and transportation of iron through the clay core; the second one is the oxidation and precipitation of this chemical substance. The precipitation of iron is caused, basically, by the free oxygen of air absorbed by water. The filter aeration can occur in the capillary fringe or in the part above the phreatic level if the flow is essentially vertical, that is, from top to bottom. The latter situation can occur in horizontal or inclined upstream filters. State that are oxidant to begin with, with time, can become a reducing state through consumption of the dissolved oxigen in water and remaining nitrogen. However, the tubes of drainage may be a way for air rich in oxygen. The developed method in the laboratory allowed the volume of air in the pores of sand under non-saturated flow to be measured, and to check the absorption of oxygen by water, and to confirm both the deposition of iron hydroxide in the capillary fringe and in the aerated zone of sand under nearly horizontal flow, and in sand covered by clay with a top to bottom no-saturated flow. The used water was non aerated and with iron bicarbonate, in the latter situation. Field work confirmed anticipated conditions in the literature, and contributed to explain the phenomenum. The Rio Grande dam, located in São Paulo, Brazil, is a good case in point.