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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2019.tde-18032019-165146
Document
Author
Full name
Ana Claudia Emerenciano Guedes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Wendland, Edson Cezar (President)
Batista, José Anderson do Nascimento
Hirata, Ricardo Cesar Aoki
Title in Portuguese
Estudo teórico e experimental em escala reduzida de uma barreira vertical de alta permeabilidade para encapsulamento de áreas contaminadas em aquíferos
Keywords in Portuguese
Aterro de resíduos sólidos
Barreira vertical de alta permeabilidade
Contaminação de águas subterrâneas
Abstract in Portuguese
A preocupação com a contaminação das águas subterrâneas está relacionada principalmente aos aquíferos não confinados, especialmente nos casos em que o nível freático é raso. Para evitar o escoamento subterrâneo lateral através de aterros de resíduos sólidos, o objetivo deste trabalho é avaliar – teoricamente e experimentalmente – uma técnica alternativa de encapsulamento, que consiste em uma barreira vertical de alta permeabilidade. Foi desenvolvida uma solução analítica para modelar o escoamento em uma barreira vertical cilíndrica instalada no entorno de um aterro localizado abaixo do nível d'água, em um campo de fluxo uniforme, onde cada domínio (aquífero, barreira e área encapsulada) possui uma condutividade hidráulica diferente. Os resultados do estudo teórico mostram que nos casos em que o maciço de resíduos possui condutividade hidráulica maior do que o aquífero, a barreira de alta permeabilidade é a solução mais eficaz. Já nos problemas em que o aterro possui condutividade hidráulica menor do que o aquífero, a técnica mais indicada é a barreira de baixa permeabilidade. A partir do experimento em escala reduzida, conclui-se que a barreira de alta permeabilidade é uma técnica de encapsulamento eficiente para impedir o transporte advectivo através de determinada região. Segundo os resultados, a velocidade média do fluido na área encapsulada é consideravelmente menor do que a velocidade média no aquífero. Comparando com a barreira de baixa permeabilidade, a vantagem da barreira de alta permeabilidade é que o seu preenchimento é muito menos sensível às falhas, resultando em um melhor desempenho em longo prazo.
Title in English
Theoretical and small-scale experimental study of a high permeability vertical barrier to encapsulate contaminated areas in aquifers
Keywords in English
Groundwater contamination
High permeability vertical barrier
Landfill
Abstract in English
The concern about groundwater contamination is mainly related to unconfined aquifers, especially in the cases where the water table is shallow. Therefore, in order to prevent the groundwater lateral flow through landfills, this research evaluates – theoretically and experimentally – an alternative encapsulation technique, which consists in a vertical barrier of high permeability. An analytical solution was developed to model the flow for a cylindrical barrier installed around a landfill located below the groundwater table, in a field of uniform flow, where each domain (aquifer, barrier and encapsulated area) has a different hydraulic conductivity. The results from the theoretical study show that in situations where the landfill has a hydraulic conductivity higher than the aquifer, the high permeability barrier is more efficient. In contrast, in the cases where the landfill has a hydraulic conductivity lower than the aquifer, the lw permeability barrier is a more suitable technique. From the small-scale experiment, it is possible to conclude that the permeable barrier is an efficient encapsulation technique to prevent the advective transport through a certain region. According to the results, the fluid mean velocity at the encapsulated area is considerably lower than the aquifer mean velocity. Comparing to the low permeability barrier, the advantage of the high permeability barrier is that its backfill material is less sensitive to defects, resulting in a better long-term performance.
 
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GUEDES_2018.pdf (5.54 Mbytes)
Publishing Date
2019-03-22
 
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