Dissertação

{pt_PT=Numerical and Analytical Assessment of Stormwater Infiltration via Vadoze Zone Wells and Infiltration Trenches} {} EVALUATED

{pt=A água da chuva é uma solução comum em áreas secas para lidar com a escassez de água, sendo frequentemente coletada em bacias de superfície e subsequentemente armazenada por infiltração em aquíferos rasos. No entanto este sistema de captação de águas pluviais enfrenta problemas de altas taxas de evaporação e salinização que resultam das baixas taxas de infiltração que por sua vez são causadas por camadas de não porosas e pela presença de uma espessa zona vadosa (ZV). Este estudo tem como objetivo desenvolver uma solução criando pontes entre a ZV e as camadas superiores permeáveis do perfil do solo. A eficiência dos poços da ZV e das trincheiras de infiltração foi testada usando equações analíticas e modelos numéricos. Barragens construídas em canais de curso efémero foram selecionadas como um caso de estudo. Uma comparação com as soluções analíticas comprovou a configuração adequada dos modelos numéricos. A modelação demonstroua a eficiência das soluções estudadas. Ao implementar poços e trincheiras, a recarga iniciou-se até 58 vezes mais rápida que a infiltração da superfície do reservatório. A análise de sensibilidade mostrou que a profundidade do poço é a posição inicial do lençol freático são os fatores que mais influencia a recarga do poço e da vala, respectivamente. Durante um ano, o poço permite infiltração até 16,4 e 8,3 vezes mais do que a superfície do reservatório e vala, respectivamente. Além disso, o poço pode produzir a maior recarga cumulativa por dólar e, possivelmente, a maior recarga quando houver limitações na área disponível. , en=Stormwater is a common solution used in drylands to cope with water scarcity, which is often collected in surface basins and subsequently stored in shallow aquifers via infiltration. Usual problems with this stormwater harvesting system are high evaporation rates and salinisation caused by low infiltration rates. These low rates are caused by clogging layers (CL) in the topsoil and the presence of a thick vadose zone (VZ). This study aims to develop a solution which can bridge the VZ and the CLs. The efficiency of vadose zone wells and infiltration trenches was tested using analytical equations and numerical models. Dams built in the channel of ephemeral streams were selected as a study case. A comparison with the analytical solutions proved the adequate setup of the numerical models. The modelling demonstrated the efficiency of the studied solutions . By implementing wells and trenches , recharge begins between up to 58 times faster than the infiltration from the surface of the reservoir. A sensitivity analysis showed that the length of the well and the initial position of the water table had the highest effect on recharge for the well and the trench, respectively. In terms of recharge quantity, the well had the best performance. During a year, it can infiltrate up to 16.4 and 8.3 times more water than the surface of the reservoir and the trench, respectively. Moreover, the well can yield the highest cumulative recharge per dollar and possibly the highest recharge when there are limitations of the available area. }
{pt=áreas secas, água da chuva, recarga artificial de aquíferos, estruturas de infiltração, barragens de cursos efémeros, en=Arid and semi-arid regions, stormwater, managed aquifer recharge, infiltration structures, wadi dams.}

Setembro 6, 2019, 13:0

Orientação

ORIENTADOR

Marc Walther

TU Dresden

Especialista

ORIENTADOR

João Nuno da Palma Nascimento

Civil, Engenharia, Respostas e Inovação para a Sustentabilidade (CERIS)