CEDERGREEN (1977) relata que, embora a condutividade hidráulica seja constante para dado solo ou rocha, ela pode variar para um dado material dependendo de alguns fatores. Seu valor absoluto depende primeiramente das propriedades do líquido permeante. Para os materiais propriamente ditos, seu valor depende primeiramente das dimensões dos vazios, do tamanho e continuidade dos canais de fluxo e das aberturas ou juntas pelas quais o fluido permeante escoa. Assim, HEAD (1984) comenta que a condutividade hidráulica depende dos seguintes fatores:
(a) Fatores invariáveis para um dado solo Distribuição granulométrica:
A condutividade hidráulica dos solos granulares é diretamente influenciada pela distribuição granulométrica e especialmente pela porcentagem de finos no solo. Desta forma, quanto menor o tamanho das partículas e menor a área de vazios entre estas, maior será a resistência ao fluxo de água no solo, ou seja, menor será o valor da condutividade hidráulica deste solo. Além disso, a presença de finos no solo também representa um fator de grande influência na magnitude da condutividade hidráulica. Assim, uma maior presença de partículas finas também acarreta em uma diminuição significativa no valor da condutividade hidráulica do solo, uma vez que provoca a redução da área da seção transversal de escoamento.
Forma e textura das partículas:
O formato dos grãos tem muita importância no comportamento mecânico e hidráulico do solo, pois determina a forma como eles se encaixam e se entrosam (CAVALCANTE,
2000). Assim, partículas esféricas ou arredondadas pode-se tocar de forma a determinar grandes vazios, enquanto as partículas alongadas e irregulares tendem a se encaixar de maneira a criar trajetórias de fluxo mais tortuosas. A textura da superfície de um grão também exerce grande influência na permeabilidade. Assim, partículas com superfície de textura áspera apresentam uma maior resistência ao fluxo, devido ao atrito, do que partículas com textura lisa.
Composição mineralógica:
Os solos são materiais formados a partir da desagregação de rochas através de processos de intemperismo. As propriedades químicas e mineralógicas das partículas dos solos irão depender da composição da rocha matriz e do clima da região. Estas propriedades, por sua vez, irão influenciar o comportamento mecânico e hidráulico do solo. Assim pode-se dizer que para solos de granulometria fina como argilas, a composição mineralógica das partículas torna-se um fator adicional, pois diferentes tipos de minerais conservam diferentes espessuras de água adsorvida. Esta diferença é função da capacidade de troca de cátions e da valência dos cátions e influencia diretamente no tamanho dos poros e portanto na permeabilidade.
(b) Fatores associados ao arranjo estrutural Índice de vazios:
Índice de vazios ou porosidade de um solo, apresenta uma influência substancial na condutividade hidráulica. Um acréscimo no valor do índice de vazios conduz a um acréscimo na porcentagem da área da seção transversal para o escoamento, que por sua vez resulta em um aumento no valor da condutividade hidráulica. Além disto, estes valores podem expressar a densidade de um solo através do tamanho das partículas e do arranjo em conseqüência de um processo de densificação. Assim, quanto mais denso o solo, menor é seu índice de vazios e menor será sua condutividade hidráulica.
Na medida da condutividade hidráulica a quantidade de vazios preenchidos com água é muito importante. A perda de saturação gera um acúmulo de ar nos poros. Este acúmulo gera um aumento na sucção mátrica, conduzindo a uma subsequente redução nos caminhos preferenciais de fluxo implicando na diminuição da condutividade hidráulica do solo. Por outro lado, o aumento do grau de saturação do solo preenche os vazios com água, diminuindo a sucção mátrica nos poros e produzindo uma elevação no valor da condutividade hidráulica.
(c) Fatores associados ao fluido permeante Natureza do fluido:
Como visto anteriormente, a condutividade hidráulica depende das propriedades do fluido permeante, isto é, da densidade e da viscosidade dinâmica do fluido. A viscosidade dinâmica do fluido representa a resistência oferecida ao movimento do fluido. Deste modo podemos dizer que a condutividade hidráulica irá variar para um mesmo solo em função do fluido percolante, por exemplo, a água apresenta valores muito baixos quando comparados com outros fluidos: óleo e glicerina. Outro fator que influencia na viscosidade dinâmica do fluidos é a temperatura. Assim quanto maior a temperatura menor será a viscosidade dinâmica do fluido e conseqüentemente maior será o valor da condutividade hidráulica.
Tipo de fluxo:
O padrão de fluxo admitido é aquele baseado na lei de Darcy onde o solo é considerado saturado e o regime de escoamento é laminar. Neste regime a velocidade de fluxo geralmente é baixa e a vazão (Q) pode ser calculada através da Equação 3.3. Como para a maioria dos solos o regime de fluxo é quase sempre laminar um critério utilizado para investigar este aspecto pode ser a determinação do número de Reynolds (Re) que é dado pela Equação 3.4. Assim, para condições de fluxo laminar em um solo o número de Reynolds deve ser menor que 2000. Acima deste limite o regime torna-se turbulento e a lei de Darcy não é mais válida.
Temperatura:
Como citado anteriormente a condutividade hidráulica está relacionada à viscosidade dinâmica da água, a qual varia com a temperatura. O aumento da temperatura provoca uma diminuição na viscosidade da água. Em estudos experimentais é conveniente relacionar a condutividade hidráulica à temperatura padrão de 20ºC. Portanto a determinação da condutividade hidráulica será obtida a partir de uma relação entre viscosidades. Assim o valor da condutividade hidráulica a 20ºC será dada através da equação: ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ η η = C º 20 C º T C º T C º 20 K K (3.8) onde: K20ºC – condutividade hidráulica a 20ºC; KTºC – condutividade hidráulica a TºC; ηTºC – viscosidade dinâmica da água a TºC; η20ºC – viscosidade dinâmica da água a 20ºC.
(d) Fator associado ao estado natural do solo Estrutura do solo (heterogeneidade e anisotropia):
A heterogeneidade e a anisotropia ocorrida em grandes massas de solos em estado natural exerce uma grande influência no valor da condutividade hidráulica. Estas propriedades apresentadas pelos solos podem resultar na presença de estratificações e laminações ocorridas no subsolo. Estas estratificações e laminações tendem a orientar o fluxo de água no subsolo, caracterizando-se pela elevação do valor da condutividade hidráulica na horizontal, tornando-a superior à condutividade hidráulica na vertical. Para solos arenosos estas propriedades tendem a apresentar como resultado uma relação de variação da condutividade hidráulica aceitável. Já para argilas esta relação entre a condutividade hidráulica horizontal e a vertical pode alcançar até a ordem de 100 vezes
tornando difícil sua avaliação em grandes massas de solo.
3.5. MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA