Variable Seepage Meter Efficiency in High-Permeability Settings

The efficiency of seepage meters, long considered a fixed property associated with the meter design, is not constant in highly permeable sediments. Instead, efficiency varies substantially with seepage bag fullness, duration of bag attachment, depth of meter insertion into the sediments, and seepage velocity. Tests conducted in a seepage test tank filled with isotropic sand with a hydraulic conductivity of about 60 m/d indicate that seepage meter efficiency varies widely and decreases unpredictably when the volume of the seepage bag is greater than about 65 to 70 percent full or less than about 15 to 20 percent full. Seepage generally decreases with duration of bag attachment even when operated in the mid-range of bag fullness. Stopping flow through the seepage meter during bag attachment or removal also results in a decrease in meter efficiency. Numerical modeling indicates efficiency is inversely related to hydraulic conductivity in highly permeable sediments. An efficiency close to 1 for a meter installed in sediment with a hydraulic conductivity of 1 m/d decreases to about 60 and then 10 percent when hydraulic conductivity is increased to 10 and 100 m/d, respectively. These large efficiency reductions apply only to high-permeability settings, such as wave- or tidally washed coarse sand or gravel, or fluvial settings with an actively mobile sand or gravel bed, where low resistance to flow through the porous media allows bypass flow around the seepage cylinder to readily occur. In more typical settings, much greater resistance to bypass flow suppresses small changes in meter resistance during inflation or deflation of seepage bags.

Medidores de baixo custo para a quantificação de fluxo e coleta de amostras de água na interface leito/sedimentos em rios de montanha

O estudo do fluxo hiporreico ganhou atenção nas últimas décadas, devido ao reconhecimento dos diversos processos físicos, geoquímicos e biológicos que ocorrem em sua interface. Estes influenciam, direta e indiretamente, os ecossistemas e a disponibilidade de recursos hídricos. A importância e a complexidade da zona hiporreica é aumentada em rios de montanha, localizados em regiões de alta relevância conservacionista e grande variabilidade hidrometeorológica. Apesar disso, a utilização de medidores de fluxo (seepage meters) tradicionais pode ser inviável nesse tipo de rio, devido às suas características físicas (composição granulométrico e geometria do leito) e pela dificuldade de acesso a certas áreas montanhosas. Diante do exposto, este trabalho reporta o desenvolvimento e a avaliação (laboratorial e in loco) de dois tipos de medidores de fluxo de baixo custo, construídos com tubos de PVC e baldes industriais. Uma bancada experimental com controle/medição de vazão, simulando um leito fluvial, foi desenvolvida para os ensaios, que tiveram seus resultados avaliados a partir do cálculo da da incerteza-padrão Tipo “A”. Os testes laboratoriais realizados permitiram concluir que o medidor construído com balde industrial (M2) pode ser utilizado em medições reais, enquanto o medidor feito com tubo de PVC (M1) não apresentou bom desempenho. Durante os testes, o M2 apresentou um desvio de aproximadamente 12% em relação à vazão de referência da bancada, com uma incerteza padrão de 0,40 L.m-2.