Uma ferramenta interativa de ensino de modelos físicos tridimensionais do lençol freático

Ano de publicação: 2026

Número de páginas: 73

ISBN: 978-1-77470-145-4
https://doi.org/10.62592/IAAQ9558

Citação: Woessner, W. W., Covitt, B. A. & Gardner, W. P. (2026). Uma ferramenta interativa de ensino de modelos físicos tridimensionais do lençol freático. O Projeto da Água Subterrânea. https://doi.org/10.62592/IAAQ9558.

Autores:

William W. Woessner: Universidade de Montana, EUA
Beth A. Covitt: Universidade de Montana, EUA
W. Payton Gardner: Universidade de Montana, EUA

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John Cherry

Lançamento: 9 de março de 2026

An Interactive Physical Three-Dimensional Water Table Model Teaching Tool

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Descrição

Coletar dados necessários para decifrar como a água subterrânea ocorre, se move e transmite contaminantes geralmente requer perfuração no sistema de água subterrânea, instalação de poços e medição dos níveis da água. Este livro oferece aos instrutores uma rede de poços físicos e interativos de monitoramento tridimensional em escala de sala de aula, que é usada para introduzir e reforçar conceitos hidrogeológicos básicos. O modelo físico baseado em tubos de PVC permite que os alunos participem da coleta e interpretação de dados de águas subterrâneas. Os alunos que trabalham em grupo medem interativamente os níveis de água em poços modelados, calculam as cabeças hidráulicas em cada poço, traçam e contornam dados de cabeças criando mapas equipotenciais, e interpretam e visualizam direções de fluxo de água subterrânea bidimensionais e tridimensionais. Um exemplo de configuração de modelo com análises é fornecido. Também estão incluídos uma lista de peças e o custo unitário dos materiais. A configuração do modelo pode ser facilmente modificada pelo instrutor. Esse modelo físico econômico funciona bem em sala de aula ou em espaço ao ar livre como componente padrão do currículo universitário de águas subterrâneas, laboratório de hidrogeologia ou acampamento de campo, ou módulo de aprendizado de água subterrânea do ensino médio, e é bem adequado para uso em educação continuada e áreas de extensão comunitária que promovem a educação sobre águas subterrâneas.

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Conteúdo

1 INTRODUÇÃO

1.1 Metas e Objetivos

1.2 Organização dos Materiais

2 NOÇÕES BÁSICAS: ÁGUA SUBTERRÂNEA, LENÇOL FREÁTICO, AQUÍFEROS NÃO CONFINADOS E CONFINADOS, MONITORAMENTO DE POÇOS, MEDIÇÕES DE NÍVEL DE ÁGUA E FLUXO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA

2.1 Água subterrânea

2.2 Lençol freático e sistemas de água subterrânea não confinada

2.3 Sistemas de Águas Subterrâneas Confinadas

2.4 Propriedades de Transmissão de Materiais Geológicos

2.5 Monitoramento de Poços, Medição do Nível da Água e Definição da Altura Hidráulica

2.6 Elevação do lençol freático (cabeça) de contorno

2.7 Plotando linhas de fluxo de água subterrânea

3 UMA FERRAMENTA FÍSICA INTERATIVA DE ENSINO DE MODELOS TRIDIMENSIONAIS DO LENÇOL FREÁTICO

3.1 Configuração da Rede de Poços de Monitoramento

3.2 Medição dos Níveis de Água

3.3 Ilustrando o lençol freático

3.4 Cálculo da Carga Hidráulica e Plotagem do Fluxo de Água Subterrânea

3.5 Cálculo da descarga de água subterrânea através de uma área de seção transversal e a velocidade média da água subterrânea dentro do modelo

3.6 Resumo

4 EXPANDINDO O EXERCÍCIO BÁSICO

4.1 Explore uma representação bidimensional do fluxo de água subterrânea

4.2 Explore a definição da inclinação do lençol freático usando uma superfície rígida tridimensional

4.3 Expansão da Rede de Poços

4.4 Atribuir uma elevação média do nível do mar ao datum horizontal

4.5 Variar o comprimento das carcaças dos poços do modelo

4.6 Meça os níveis de água quando os topos do revestimento não estão horizontais

4.7 Exibir uma Superfície do Solo e a Configuração do Lençol Freático

4.8 Definir Erros de Medição

4.9 Determinar a incerteza nas medições de nível da água

5 COMPONENTES DO MODELO

5.1 Construindo o Poço de Demonstração Transparente

5.2 Construção da Rede de Poços de Monitoramento

5.3 Organização e Suporte à Rede de Poços de Monitoramento do Modelo

5.4 Medindo o Volume de Água

5.5 Medindo Níveis de Água

5.6 Mapeando o lençol freático

6 RESUMO

7 EXERCÍCIOS

Exercício 1 – Computação e Interpretação dos Valores de Cabeça

Exercício 2 – Plotar linhas de fluxo e calcular descarga e velocidade

Exercício 3 – Quantificação do Erro de Medição e do Viés do Instrumento

8 REFERÊNCIAS

9 CAIXAS

Caixa 1 – Interpolação dos dados de elevação do lençol freático

Caixa 2 – Reconhecimento de Viés de Instrumento, Erros de Deslocamento em Poços de Modelo e Erro do Operador ao Reportar Níveis de Água

10 SOLUÇÕES DE EXERCÍCIOS

11 NOTAS

RECONHECIMENTO DE FINANCIAMENTO

12 SOBRE OS AUTORES

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1 INTRODUÇÃO

1.1 Metas e Objetivos

1.2 Organização dos Materiais

2 NOÇÕES BÁSICAS: ÁGUA SUBTERRÂNEA, LENÇOL FREÁTICO, AQUÍFEROS NÃO CONFINADOS E CONFINADOS, MONITORAMENTO DE POÇOS, MEDIÇÕES DE NÍVEL DE ÁGUA E FLUXO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA

2.1 Água subterrânea

2.2 Lençol freático e sistemas de água subterrânea não confinada

2.3 Sistemas de Águas Subterrâneas Confinadas

2.4 Propriedades de Transmissão de Materiais Geológicos

2.5 Monitoramento de Poços, Medição do Nível da Água e Definição da Altura Hidráulica

2.6 Elevação do lençol freático (cabeça) de contorno

2.7 Plotando linhas de fluxo de água subterrânea

3 UMA FERRAMENTA FÍSICA INTERATIVA DE ENSINO DE MODELOS TRIDIMENSIONAIS DO LENÇOL FREÁTICO

3.1 Configuração da Rede de Poços de Monitoramento

3.2 Medição dos Níveis de Água

3.3 Ilustrando o lençol freático

3.4 Cálculo da Carga Hidráulica e Plotagem do Fluxo de Água Subterrânea

3.5 Cálculo da descarga de água subterrânea através de uma área de seção transversal e a velocidade média da água subterrânea dentro do modelo

3.6 Resumo

4 EXPANDINDO O EXERCÍCIO BÁSICO

4.1 Explore uma representação bidimensional do fluxo de água subterrânea

4.2 Explore a definição da inclinação do lençol freático usando uma superfície rígida tridimensional

4.3 Expansão da Rede de Poços

4.4 Atribuir uma elevação média do nível do mar ao datum horizontal

4.5 Variar o comprimento das carcaças dos poços do modelo

4.6 Meça os níveis de água quando os topos do revestimento não estão horizontais

4.7 Exibir uma Superfície do Solo e a Configuração do Lençol Freático

4.8 Definir Erros de Medição

4.9 Determinar a incerteza nas medições de nível da água

5 COMPONENTES DO MODELO

5.1 Construindo o Poço de Demonstração Transparente

5.2 Construção da Rede de Poços de Monitoramento

5.3 Organização e Suporte à Rede de Poços de Monitoramento do Modelo

5.4 Medindo o Volume de Água

5.5 Medindo Níveis de Água

5.6 Mapeando o lençol freático

6 RESUMO

7 EXERCÍCIOS

Exercício 1 – Computação e Interpretação dos Valores de Cabeça

Exercício 2 – Plotar linhas de fluxo e calcular descarga e velocidade

Exercício 3 – Quantificação do Erro de Medição e do Viés do Instrumento

8 REFERÊNCIAS

9 CAIXAS

Caixa 1 – Interpolação dos dados de elevação do lençol freático

Caixa 2 – Reconhecimento de Viés de Instrumento, Erros de Deslocamento em Poços de Modelo e Erro do Operador ao Reportar Níveis de Água

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