Balanço hídrico

Para o estudo das condições de fluxo no interior do sistema de coberturas, deve-se analisar o balanço hídrico resultante da incidência das precipitações ao longo de todo o ano, permitindo verificar o volume de água que de fato penetra no interior da massa de RSU. O software Vadose permite a obtenção das curvas de precipitação, escoamento superficial, erro (associado ao método numérico), armazenamento de água, evaporação e percolação em termos de volume acumulado (m³) ao longo do ano de estudo.

Com o objetivo de verificar a influência do aumento da proporção de cinzas nas misturas sobre o balanço hídrico, a análise será centrada, inicialmente, nos quatro primeiros modelos definidos, que adotam duas camadas em seus sistemas de coberturas. No modelo com cinza composta, onde se utiliza a cinza composta na camada principal, observa-se um volume de escoamento superficial pequeno em relação ao volume de precipitações (Quadro 12), consistindo em apenas 14,8% do volume total incidente. A perda por evaporação é expressiva, totalizando um volume anual de 0,286 m³, reduzindo significativamente o volume que infiltra na cobertura. Ao final do ano estudado, o volume acumulado de água percolada no sistema atinge 0,319 m³, ou seja, 50,8% do volume precipitado.

Os três modelos que utilizam as misturas de solos e cinzas em sua camada principal apresentaram um padrão relacionado com o aumento da proporção de solo natural na composição da mistura. O modelo com MS30C70 apresentou pouca variação nas parcelas de balanço hídrico em relação ao modelo que utilizou a cinza pura. A perda por escoamento superficial é a mesma, mantendo os 14,8% em relação ao volume total. O volume evaporado

foi de 0,312 m³, 0,026 m³ a mais que o modelo que utiliza a cinza composta, enquanto o volume percolado atingiue um valor de 0,298 m² ou 47,4% do volume precipitado.

No balanço hídrico do modelo com MS50C50 (Quadro 12), percebe-se um aumento do volume do escoamento superficial, em relação aos modelos anteriores. Assim como nos casos anterior, não houve alteração significativa na taxa de evaporação. Em relação ao volume percolado, houve uma redução do parâmetro, atingindo um valor de 42,7% do volume total.

O modelo com MS70C30, que considera a maior proporção de solo natural na mistura, apresentou as variações mais significativas quando comparado com os modelos anteriores. O volume do escoamento superficial atingiu 48,7% do valor precipitado como resultado da menor condutividade hidráulica do material. Somando a perda ao volume evaporado com o escoado superficialmente, volume final infiltrado foi muito inferior ao observado em todos os outros modelos. O volume percolado correspondeu a 16,1% do volume precipitado e mostra que a configuração com cobertura C70C30 apresentou o melhor desempenho como material de cobertura de aterros de resíduos sólidos.

No último modelo, que utiliza apenas uma camada de solo natural e procura simular as condições encontradas em campo, apresenta pior desempenho, comparado com os outros modelos. Em seu balanço hídrico (Quadro 12), percebe-se uma perda por escoamento superficial quase insignificante, 2,7% do total infiltrado. Assim como nos outros casos, não houve grande variação no volume evaporado, o que demonstra que as propriedades hidráulicas dos materiais não apresentam influência significativa sobre o parâmetro. Devido ao grande volume de água infiltrada, observa-se valor de percolação significativo, um percentual de 60,3% do total precipitado, maior dentre todos os modelos.

Assim como a evaporação, outra variável que se mantém praticamente inalterada em todos os modelos é a de armazenamento de água, apresentando sempre valores muito próximos, o que pode indicar a variação apenas na camada de RSU, material que apresentou todas as propriedades com variações uniformes no decorrer das análises. O erro do balanço hídrico retornado pelo programa se mostrou insignificante em comparação ao volume total de precipitações para todos os casos estudados.

Quadro 12 – Resumo dos volumes de cada parâmetro ao final do ano de estudo

Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Modelo 4 Modelo 5

Precipitação (m³) 0,628 0,628 0,628 0,628 0,628 Runoff (m³) 0,093 0,093 0,138 0,306 0,017 Evaporação (m³) -0,286 -0,312 -0,273 -0,294 -0,314 Armazenamento (m³) -0,064 -0,068 -0,056 -0,068 -0,067 Percolação -0,319 -0,298 -0,268 -0,101 -0,373 Erro -0,007 -0,006 -0,0005 -0,007 -0,008 Redução do volume percolado em relação ao modelo com solo natural 0,054 (14,5%) 0,075 (20,11%) 0,105 (28,15) 0,272 (73%) -

Fonte: Elaborado pelo autor

Com base nas análises realizadas nos modelos numéricos, observou-se que o modelo com MS70C30 apresentou o melhor desempenho quanto ao fluxo no interior da cobertura, pois a mistura adotada na camada principal permitiu a manutenção da saturação em condições de estresse hídrico, além de apresentar menor volume percolado. Para o desenvolvimento dos modelos experimentais, além da reprodução do modelo com melhor desempenho, adotou-se também os modelos com cinza composta e solo natural, a fim de realizar uma comparação do modelo principal (com MS70C30) em relação à cinza em seu estado puro e à configuração in situ encontrada no Aterro Sanitário do Município de Caucaia. Os gráficos do balanço hídrico de cada modelo podem ser vistos no Apêndice C.

4.3 Modelo experimental

Nesta seção serão apresentados todas as considerações e resultados relacionados aos modelos experimentais reproduzidos colunas de acrílico, contendo os materiais de cobertura. Como destacado na metodologia foram reproduzidos três modelos experimentais: (a) cobertura com uma camada principal de 30 cm utilizando a mistura MS70C30 (material com melhor desempenho na modelagem numérica) e uma camada superior de solo natural também com 30 cm; (b) cobertura com uma camada principal utilizando cinza composta e outra de solo natural com 30 cm; e (c) modelo que representou a cobertura do aterro sanitário

estudado, onde se utilizou cobertura com uma camada de solo natural com 30 cm, conformada sob as mesmas condições obtidas em campo.