SIMULAÇÃO DE FLUXO VERTICAL EM ATERROSANITÁRIO: UM ESTUDO DE CASO
Simulation of vertical flow in a sanitary landfill: a case study
Victoria Ottoni Almeida de Souza*
Claudio Fernando Mahler**Martinus Theodorus van Genuchten***Elizabeth May B. D. Pontedeiro****
RESUMO – O objetivo deste trabalho foi estudar o fluxo de água em camadas de cobertura de aterros
sanitários através do emprego do código HYDRUS-1D (Šimůnek et al., 2013). Após um estudo paramétrico,
com dados obtidos em ensaios de campo e laboratório, definiram-se os parâmetros para a simulação dos
modelos geométricos. Dois cenários foram propostos a partir da configuração final do aterro: 1º) células do
aterro tratadas isoladamente, somando-se ao final o volume de líquido produzido por cada célula; e, 2º) células
sobrepostas, como na situação de campo, calculando e adicionando o volume produzido para cada altura deperfil. O volume determinado na análise numérica foi comparado com o volume de lixiviados medido no
aterro. Observou-se que o HYDRUS-1D é uma ferramenta eficiente para o estudo de fluxo em aterros deresíduos urbanos. Os resultados sugerem que os processos hidrológicos no aterro são fortemente influenciados
pela pluviometria, condutividade hidráulica, número e espessuras de coberturas intermediárias, bem como da
cobertura final.
SYNOPSIS – This research aimed to study the flow of water through cover layers of landfills using the
HYDRUS-1D computational code (Šimůnek et al., 2013). After a parametric study based on data obtained
from field and laboratory tests, the final unsaturated hydraulic parameters were selected for simulating flow
through a landfill assuming the particular geometry. Based on the final configuration of the landfill, two
scenarios were considered. First assuming flow through individual landfill cells, after which the volumes of
fluid produced by each cell were added together. Second considering overlapping cells as in the actual fieldsituation, with the volumes calculated for each profile height added to produce one overall drainage estimate
for the entire landfill. Volumes of leachate obtained for both scenarios were compared with field observation
drainage rates. The research shows that the selected 1D computer code proved to be an efficient tool forstudying flow in municipal solid waste landfills. Results suggest that hydrological processes in a landfill are
strongly influenced by rainfall, hydraulic conductivity and the number and thicknesses of intermediate andfinal cover layers.
PALAVRAS ChAVE – Aterros sanitários, fluxo vertical, modelagem computacional.

* Engenheira Civil, COPPE/UFRJ, Mestre em Geotecnia Ambiental, Doutoranda em Geotecnia Ambiental
no PEC/COPPE/UFRJ. E-mail: victoria@mecanica.coppe.ufrj.br** DSc em Geotecnia, Professor Associado IV do PEC/COPPE/UFRJ. Líder do Grupo de Estudos em
Tratamento de Resíduos (GETRES) na UFRJ. E-mail:cfmahler@gmail.com*** PhD em Física de Solos, New Mexico State University, EUA. Professor no Department of Earth Sciencesda Utrecht University, Holanda. Professor Colaborador no DEM/COPPE/UFRJ.
E-mail: rvangenuchten@hotmail.com**** DSc em Engenharia Mecânica, PEM/COPPE/UFRJ, Pesquisador Colaborador no Programa de Engenharia
Nuclear da COPPE/UFRJ. E-mail: bettinadulley@hotmail.com

Geotecnia n.º 134 – julho/julio 2015 – pp. 03-19

3

1 – INTRODUÇÃO
Um dos principais problemas que pode ocorrer em aterros de resíduos sólidos urbanos é acontaminação das águas subterrâneas causada pelo lixiviado produzido no interior do aterro e que
flui em direção à sua base. O lixiviado, produto da umidade dos resíduos, da decomposição damatéria orgânica, da água da chuva e possíveis outros elementos líquidos que penetrem no aterro,
apresenta altos valores de DQO e DBO, com elevados teores de metais pesados e outros compostos
orgânicos e inorgânicos, que, ao alcançar o lençol subterrâneo, contaminam suas águas bem comoo subsolo.
Por outro lado, a percolação desses líquidos através do corpo do aterro é inevitável e contribuipara que a decomposição dos resíduos aconteça, propiciando processos aeróbios, próximos àsuperfície e anaeróbios a partir de certa profundidade, que provocam degradação biológica equímica da matéria orgânica, em primeiro lugar, e a seguir, de outros elementos presentes na massade resíduos, contribuindo para a formação de mais lixiviado e gases, que dependendo das condições
e quantidade, podem eventualmente ser explorados comercialmente.
Ao mesmo tempo que a produção de lixiviados pode representar um grande problema para oaterro, o conhecimento dos processos hidrológicos que ocorrem no seu interior, assim como aprevisão do fluxo ao longo da sua vida útil e no pós-fechamento, são de extrema importância parao projeto de drenagem e as manobras de operação tais como recirculação, armazenamento e
tratamento de lixiviados, para posterior lançamento em corpos d’água. Cabe aqui ressaltar a
influência preponderante dos processos hidrológicos na camada de cobertura final de solo
compactado, empregada para o encerramento do aterro ao término da sua vida útil, e que seráobjeto de estudos neste trabalho.
Devido à crescente preocupação com as questões de cunho ambiental, a partir do início da
década de 80, vêm sendo desenvolvidos diversos modelos computacionais para a estimativa daquantidade de líquidos lixiviados em aterros sanitários. Esses modelos estão se tornando, cada vez
mais, uma valiosa ferramenta para a avaliação do desempenho dos sistemas de cobertura de aterros.
Porém, a escolha da metodologia adequada é de extrema importância, devendo-se levar em
consideração as condições do local, dos resíduos e de operação do aterro, entre outras.
O código computacional escolhido, HYDRUS-1D (Šimůnek et al., 2013), é um programa deelementos finitos que simula o movimento unidimensional de água, calor e soluto, em meios porosos
variavelmente saturados, para várias condições limite, incluindo precipitação e evaporação. Para asolução do problema, o programa requer a definição da distribuição inicial de pressão (distribuição
espacial da carga hidráulica inicial sobre o domínio de fluxo) e das condições iniciais de contorno
do sistema em questão, descritas na modelagem do problema.
O modelo apresenta várias possibilidades de cenários, relativamente à geometria das camadasde solo, aos materiais que compõem as diferentes camadas, situações temporais definidas para as
simulações e para o cálculo computacional (discretização de tempo), condições de fluxo iniciais ede contorno e permite a escolha dentre cinco modelos analíticos para as propriedades hidráulicas(função de retenção de água no solo): Brooks e Corey (1964), van Genuchten (1980), Vogel eCíslerová (1988), Kosugi (1966) e Durner (1994), podendo considerar ou não a histerese no cálculo
computacional para o caso específico do modelo de van Genuchten (1980). Este último emprega a
distribuição estatística de tamanho dos poros de Mualem (1976), para a obtenção da equação paraa previsão da condutividade hidráulica não saturada, em função dos parâmetros de retenção de águapelo solo, tendo sido adotado para a presente pesquisa.
Como caso prático, estudou-se o fluxo de água e de lixiviado no Aterro Sanitário de Nova
Iguaçu, no estado do Rio de Janeiro, por encontrar-se em fase final de implantação, por ocasião
desta pesquisa.

4

2 – O ATERRO SANITÁRIO DE NOVA IGUAÇU
O trabalho baseou-se em dados de monitoramento e ensaios relativos ao “Sub-Aterro 1” do
Aterro Sanitário de Nova Iguaçu (Fig. 1), cuja área de implantação está situada entre as latitudes
de 22° 30’ e 23° S no meridiano 43° 00’ W, em região de planície (Borba, 2006).
O “Sub-Aterro 1” foi implantado segundo o método executivo do tipo encosta ou rampa, onde
numa área relativamente plana de meia encosta se modifica a topografia através de terraplanagem,
construindo-se uma rampa onde os resíduos são dispostos, formando células. O método consiste no
aterro construído a partir do aproveitamento de um talude natural ou construído, onde os resíduos
são compactados de encontro a esse talude previamente protegido por uma geomembrana de PEAD
(polietileno de alta densidade).

Fig. 1 – Situação de operação do Aterro Sanitário de Nova Iguaçu em 2010, indicando o Sub Aterro 1(esquerda) (Bortolazzo, 2010) e ilustração esquemática da configuração final (direita) (adaptada de Borba, 2006).

Os valores referentes ao controle da vazão de lixiviados foram fornecidos pela empresa que
administrava o aterro por ocasião da pesquisa (Haztec Tecnologia e Planejamento Ambiental S.A.).
O Quadro 1 apresenta a produção anual de lixiviados, desde o segundo ano da deposição de
resíduos em células (janeiro de 2004) até dezembro de 2010, data de conclusão da etapa estudada(encerramento do Sub-Aterro 1).
Quadro 1 – Quantitativo de resíduos recebidos e geração anual de lixiviados.
Ano

Resíduos recebidos(ton/ano)

Total acumulado
de resíduos
(ton/ano)

Geração de lixiviados(m3/ano)2003

294 607294 607-2004

580 682875 289

30 084

2005

796 114

1 671 403

55 445

2006

532 337

2 203 740

41 0412007

365 671

2 569 411

41 8992008

316 637

2 886 048

55 0882009

68 561

2 954 609

50 103

2010

97 692

3 052 301

33 0985

3 – ESTUDO REALIZADOO estudo constou, em sua fase preliminar, de cinco etapas distintas:
1) Coleta de amostras de solo da camada de cobertura final, em nove pontos distintos do
Sub-Aterro 1;
2) Realização de ensaios de laboratório com as amostras colhidas, para a determinação deparâmetros geotécnicos e hidráulicos;
3) Estudo paramétrico para a definição de alguns valores iniciais de entrada no Programa, a partirde simulações preliminares, visando posterior emprego destes nas demais simulações;4) Definição do modelo para o cálculo final da vazão de lixiviados; e,5) Comparação dos resultados obtidos através dos modelos adotados, com as vazões
monitoradas no aterro.
Verificou-se, na fase preliminar da pesquisa, que seriam necessários dados de pluviometria etemperaturas mínima e máxima diárias, para utilização no programa de simulação, com a finalidadede aproximar o máximo possível da situação real do cotidiano do aterro. Com este objetivo, e dianteda falta de dados diários da região do aterro, se tentou encontrar uma estação meteorológica o maispróximo possível desta região, tendo sido selecionadas as estações meteorológicas automáticas de Xeréme Ecologia Agrícola (Seropédica), monitoradas pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia),
sendo solicitada a este Instituto uma série histórica (com dados diários) destas estações. Porém, os
dados recebidos não foram suficientes, e, diante da necessidade de uma série mais longa, foram
obtidos dados da Estação Pluviométrica de Anchieta, localizada ao norte do Município do Rio deJaneiro, por se tratar da estação mais próxima operando na região que disponibilizava esses dados. Esses
dados foram obtidos através do site AlertaRio, da Fundação GEORIO (http://www0.rio.rj.gov.br/alertario),
cujo sistema utiliza informações, em tempo real, de 32 estações pluviométricas automáticas
instaladas no Município do Rio de Janeiro e, juntamente com dados de temperaturas máximas emínimas diárias da Estação Automática de Ecologia Agrícola (Seropédica), fornecidos pelo
INMET (2011), foram empregados nas simulações. A partir da inserção desses dados no programa
HYDRUS-1D, este calcula a evapotranspiração potencial (ET).
Para o estudo do fluxo com o código HYDRUS, os dados meteorológicos empregados
corresponderam a um período de 10 anos (janeiro/2001 – dezembro/2010), replicados para obter
um período total de simulação de 20 anos.
Para a obtenção de dados relativos ao solo de cobertura final do aterro, foi realizada a coleta
de nove amostras, em três regiões distintas e com diferentes idades de resíduos, sendo três amostras
de cada região, distantes de 2 a 5 metros entre si, para cada região considerada, de forma a se obter
uma maior representatividade do aterro. Para cada amostra coletada, foram realizados ensaios paraa determinação da condutividade hidráulica saturada, da retenção de umidade pelo solo e dacomposição granulométrica. O Quadro 2 apresenta os resultados obtidos nos ensaios degranulometria para as amostras de solo denominadas AMS01, AMS02 e AMS03, referentes aos
pontos de coleta PT-02, PT-01 e PT-03, respetivamente (Fig. 2).
Quadro 2 – Composição granulométrica das amostras 01, 02 e 03, dos solos das 3 regiões selecionadas
do Sub-Aterro 1 (Escala ABNT).

6

AmostraArgila

Silte

PT-01

31

PT-02
PT-03

Areia

Pedregulhos

Fina

Média

Grossa

21

13

18

14

3

25

18

15

18

19

5

36

16

8

13

23

4

A determinação da condutividade hidráulica saturada das amostras, coletadas em pontos
distintos do Sub-Aterro 1 (Fig. 2) foi feita através de ensaios de carga variável, realizados em
conformidade com a NBR 14545/2000, com a utilização do permeâmetro de carga variável.

Fig. 2 – Localização dos pontos de retirada das amostras para ensaios de permeabilidade e composição
granulométrica (da esquerda para a direita: PT-02, PT-01 e PT-03, marcados com círculos.

O Quadro 3 apresenta os valores médios da condutividade hidráulica vertical obtidos dos
ensaios das amostras do solo de cobertura final do Sub-Aterro 1.
Para a determinação dos demais parâmetros hidráulicos de entrada no Programa HYDRUS,
referentes às camadas de cobertura, o programa faz uma previsão destes a partir do valor dos
percentuais de argila, silte e areia, por meio do emprego de rede neural baseada em funções depedotransferência que integram o pacote computacional HYDRUS-1D e o código Rosetta (Schaap
et al., 2001). Esses parâmetros, descritos no Quadro 4, são função da retenção da água nos solos.
Quadro 3 – Valores médios calculados (em cm/s) para as permeabilidadesde cada ponto e valor médio final para emprego nas simulações.
KAM1

KAM2

KAM3

Km

PT-01

3,89E-05

3,54E-05

3,04E-05

3,49E-05

PT-02

3,75E-05

1,93E-05*

2,84E-05

PT-03

8,75E-06

9,05E-06

3,48E-05

1,75E-05

Média final

2,69E-05* amostra não aproveitada por estar danificada.

7

Quadro 4 – Dados de entrada no Hydrus-1D para parâmetros hidráulicos (Šimůnek et al., 1998).
Parâmetros de retenção de água pelos solos
qr - conteúdo volumétrico de água residual
qs - conteúdo volumétrico de água saturadoa - parâmetro empírico para a curva de retenção de van Genuchten ou Brooks-Coreyn - parâmetro empírico para a curva de retenção de van Genuchten
KS - condutividade hidráulica saturada

Devido à falta de informações suficientes e adequadas, relativamente aos resíduos, osparâmetros hidráulicos destes foram obtidos da literatura, através de Breitmeyer (2011), onde oautor realiza um estudo detalhado para a estimativa dos parâmetros hidráulicos não saturados dos
resíduos sólidos urbanos. Para esse estudo, Breitmeyer utilizou 46 amostras com diferentes massas
específicas secas e níveis de decomposição, em escala de laboratório e de campo, com o emprego
do código computacional HYDRUS-1D. Na presente pesquisa, foram utilizados os resultados
médios obtidos por Breitmeyer para o modelo de van Genuchten-Mualem (Quadro 5).
Quadro 5 – Parâmetros hidráulicos dos resíduos segundo o modelo de van Genuchten (1980),
empregados nos cálculos (Breitmeyer, 2011).
qr(cm3 cm-3)

qS(cm3 cm-3)a(cm-1)n(-)

KS(cm s-1)

l
(-)

0,25

0,53

0,20

1,98

2,7E-05

0,5

4 – METODOLOGIA PARA SIMULAÇÃO COM hYDRUS-1D
4.1 – O modelo geométrico
Para todas as simulações realizadas, o modelo geométrico foi definido considerando-se as
camadas de cobertura final e intermediárias com 60 cm de espessura, e as camadas de resíduos com
500 cm de espessura, havendo pequenas variações na camada de resíduos da base, conforme anecessidade de definição dos perfis analisados (Fig. 3).
Na fase inicial da pesquisa, os perfis simulados corresponderam aos pontos de coleta das
amostras (PT-01, PT-02 e PT-03), e as seções originais da massa de resíduos do Sub-Aterro 1
referentes a esses pontos podem ser vistas através das Figs. 4a, b e c.

8

Fig. 3 – Perfis dos pontos PT-01 (50m), PT-02 (44m) e PT-03 (17m), gerados pelo programa
HYDRUS-1D (adaptados).

Fig. 4 – Seções referentes aos pontos (PT-01, PT-02 e PT-03) de retirada das amostras no Sub-Aterro 1.

9A camada drenante, localizada na base do aterro, não foi considerada, devido à alta
permeabilidade desta, da ordem de 0,01 cm/s (correspondentes a 864 cm/dia), equivalentes à
condutividade hidráulica saturada da brita (Bortolazzo, 2010). Portanto, utilizou-se como hipótese
que todo o líquido que chega a esta camada é drenado para fora do aterro para posterior tratamento.
Adotou-se como condição inicial o solo não saturado, cujo valor “default” equivale a -100 cm
para a carga hidráulica inicial (ℎ0). Foi verificado, através das simulações iniciais, que esta se
mantinha constante, em torno de -30 cm, sendo adotado a partir daí este valor de carga hidráulica
inicial para as simulações seguintes.
O modelo adotado para as propriedades hidráulicas do solo não saturado foi o de van
Genuchten-Mualem, que emprega a distribuição estatística de tamanho dos poros de Mualem(1976) para a obtenção da equação para predizer a condutividade hidráulica não saturada em função
dos parâmetros de retenção de água pelo solo (Šimůnek et al., 2013).
Na etapa inicial dos cálculos, foi realizada a análise de sensibilidade para alguns parâmetrosde entrada no Programa HYDRUS-1D. Considerou-se para fins desta análise inicial, os tempos decálculo (Calculation Time), o erro relativo em termos de percentual (%) do balanço hídrico demassa para todo o domínio de fluxo (WatBalR % no HYDRUS-1D), e a taxa de recarga (R) para operfil simulado, calculada através do quociente entre a variação do fluxo acumulado na base
(ΔcvBot) para o intervalo de tempo considerado (ΔT).
O cálculo final da geração de lixiviados foi realizado através do estabelecimento de dois
cenários, definidos de acordo com a configuração final das células do Sub-Aterro 1, fornecida pela
empresa administradora do aterro, segundo o Quadro 6.
Quadro 6 – Conformação geométrica das células do Sub-Aterro 1.
Taludes(células)Talude 01

Talude 02

Talude 03

Talude 04

Talude 05

Talude 06
Talude 07(bolo)
Talude 08(bolo)

Tipo

Área
(m2)

Pé 01

43 018,86

Crista 01

47 502,38

Pé 02

51 483,66

Crista 02

58 607,25

Pé 03

61 703,71

Crista 03

69 521,28

Pé 04

73 172,92

Crista 04

81 684,47

Pé 05

84 451,30

Crista 05

93 656,82

Pé 06

84 769,30

Crista 06

93 974,82

Pé 07

51 675,84

Crista 07

32 858,04

Pé 08

26 952,06

Crista 08

9 160,57
Total

10Área média(m2)

Altura média(m)Volume(m3)

45 260,62

3,00

135 781,85

55 045,45

5,00

275 227,26

65 612,49

5,00

328 062,47

77 428,70

3,00

232 286,09

89 054,06

5,00

445 270,29

89 372,06

5,00

446 860,29

42 266,94

7,50

317 002,08

18 056,32

10,50

189 591,31
2 370 081,64

4.2 – Etapas da modelagem
A seguir são mostradas as etapas de cálculo da vazão de líquidos gerados para os dois cenários
pré-estabelecidos, visando a comparação final com a vazão de lixiviados monitorada no Sub-Aterro 1,
para o ano de 2010, em que o aterro estava sendo finalizado e suas células já encerradas.
CENÁRIO 1: Células (ou camadas de alteamento dos resíduos) consideradas isoladamente,com base nas suas dimensões reais fornecidas (área do piso, área da crista e altura média, segundoo Quadro 6).
Para este cenário, foi considerada a influência de cada célula, considerada em separado,
tomada como a média aritmética da área do piso e da crista (Fig. 5), e tendo como premissa que ofluxo gerado na célula é todo captado pela rede de drenagem.
Para o cálculo do fluxo através deste cenário, adotou-se uma única taxa de recarga (R) igual a
0,0703 cm/dia, definida em função das simulações finais realizadas para perfis de 1 a 10 metros,
onde todos os resultados obtidos, para uma distribuição regular de nós, com elemento de malha
igual a 1 cm e mesmo tempo de discretização, forneceram valores muito próximos a este.

Fig. 5 – Representação esquemática de uma célula do aterro.

Para fins de comparação com a situação real de campo e diante do encerramento do Sub-Aterro 1,que na ocasião encontrava-se em fase de plantio de gramíneas, foi considerada a geração delixiviados monitorada para o ano de 2010, que totalizou 33 098 m3 (vide Quadro 1).
Para o cálculo final da vazão de lixiviados produzida no Sub-Aterro 1, foi somada a vazão delíquidos produzida por cada célula para o ano de 2010. O cálculo para cada célula, assim como asua totalização, encontra-se explicitado no Quadro 7, onde a vazão total obtida para os líquidos
gerados foi de 123 699 m3/ano.
Relativamente a este cenário, pode-se observar que a soma das áreas de influência das células,
representada pelo somatório das áreas médias das células, equivale a uma área quatro vezes a áreatotal do Sub-Aterro 1. Por outro lado, como a área de incidência de chuva, na situação de campo,
equivale a uma área quatro vezes menor, dividiu-se a vazão total assim obtida por quatro, que
resultou em um total gerado de 30 925 m3, referente ao ano de 2010.

11

Quadro 7 – Vazão de líquidos gerados para cada célula do Cenário 1, no ano de 2010.
CélulaAltura (m)Área média (m2)Vazão (m3/ano)

1

3,00

45 26011 6132

5,00

55 04514 1243

5,00

65 61216 8354

3,00

77 42819 8675

5,00

89 05422 8506

5,00

89 37222 93277,50

42 266

10 8458

10,50

18 056

4633

Total

44,00

482 093

123 699CENÁRIO 2: Células sobrepostas, considerando-se as áreas de influência da chuva para cadaaltura de perfil.
Com base nas informações anteriores, relativamente às dimensões de cada célula, foi
estabelecido um modelo simplificado para a estrutura final do aterro, considerando-se as áreas dabase e da crista de cada célula, porém superpondo-as, como na situação de campo, indicada
simplificadamente na seção transversal do Sub-Aterro 1, representada nas Figs. 6a e 6b.

Fig. 6 – Modelo da conformação simplificada do Sub-Aterro 1, para o Cenário 2.

12

Neste cenário, é analisada a contribuição de cada altura de perfil (da base do aterro à crista
exposta de cada célula), relativamente à área de influência da chuva para cada altura considerada,
sendo o somatório das áreas de contribuição correspondente a 120 000 m2 (12 hectares), que
equivale a área do Sub-Aterro 1.
Os perfis foram definidos considerando-se a área aparente de cada célula e a altura desta até
a base do aterro. A área para cada perfil equivale à área média da célula, calculada como a média
entre a área do pé e a área da crista, e que também equivale à área de influência das chuvas.
Diante da dificuldade em se estabelecer, com precisão, uma cota única para a base de cadaperfil (devido à configuração irregular na base do aterro, e também ao traçado deste, que nas
laterais e ao fundo tem a sua estrutura assentada sobre taludes construídos a partir de escavações
das encostas naturais), assumiu-se a seguinte simplificação: para as áreas correspondentes às
células 1 a 5, considerou-se que estas teriam áreas de influência iguais, calculadas como a diferença
entre a área total do Sub-Aterro 1 (120 000 m2) e a soma das áreas de influência das células
superiores (6, 7 e 8), dividindo-se esse valor por 5 (células de 1 a 5).
Para o cálculo do fluxo através deste cenário, foram consideradas taxas de recarga distintas
para cada altura de perfil, tendo em vista o fato de que quanto mais alto é o aterro, mais camadasde cobertura intermediária existirão, e estas, por possuírem um Ks (coeficiente de permeabilidade
saturada) bem menor do que o Ks dos resíduos, dificultarão o fluxo através destes. Esta variação
pode ser vista através da Fig. 7, onde para alturas até 10 metros, a taxa de recarga é quase constante,
em torno de 0,070 cm/dia e, a partir de 10 metros, à medida que a altura aumenta, a taxa de recarga
diminui, sendo essa variação com tendência à linearidade.

Fig. 7 – Variação da taxa de recarga com a altura do perfil para o Cenário 2.

O cálculo da vazão de lixiviados, gerada por cada perfil, e da vazão total produzida no
Sub-Aterro 1, relativamente ao Cenário 2, pode ser melhor compreendido através do Quadro 8,
onde a vazão produzida pelo perfil é o produto da área de influência deste pela respetiva taxa derecarga.

13

Quadro 8 – Produção de lixiviados, para cada área de influência, referente ao ano de 2010, para o Cenário 2.
Designação

Altura do perfil(m)Área de influência
(m2)

Taxa de recarga(m/ano)Lixiviados gerados(m3/ano)PERFIL 01

3,00

6126

0,25661572

PERFIL 02

8,00

6126

0,25661572

PERFIL 03

13,00

6126

0,24931572

PERFIL 04

16,00

6126

0,24321572

PERFIL 05

21,00

6126

0,23021572

PERFIL 06

26,00

47 1050,223910 546PERFIL 07

33,50

24 2110,21015086

PERFIL 08

44,00

18 056

0,1955

3529

Total

27 021

A vazão total de líquidos lixiviados, gerados no Sub-Aterro 1, calculada para o ano de 2010,
relativamente ao Cenário 2, foi de 27 021 m3/ano.
CENÁRIO 2A: O mesmo modelo do cenário anterior (mesma conformação geométrica eperfis considerados), com aplicação de fator de equivalência para o índice pluviométrico da cidade
de Nova Iguaçu.
Devido ao elevado índice pluviométrico na região em que se encontra o aterro, foi realizada
uma tentativa de ajuste dos dados pluviométricos empregados nas simulações, tendo em vista quepara todas as simulações foram empregados dados de precipitação diários de Anchieta. A partir dasoma dos dados mensais de pluviometria monitorados, durante a execução do Sub-Aterro 1, e dos
dados empregados nas simulações anteriores (E. A. de Anchieta) para o mesmo período,verificou-se a razão entre estas, denominada nesta pesquisa de “Fator de Ajuste”.

Fajuste =o IPA1 = 1, 263
o IPA2(1)

onde IPA1 é o índice pluviométrico anual de Nova Iguaçu e IPA2 é o índice pluviométrico anual deAnchieta. O valor de Fajuste obtido, segundo a Equação 1, foi multiplicado pelos dados pluviométricos
diários da E.A. de Anchieta para serem empregados nas simulações relativas a este cenário.
A Fig. 8 apresenta, para fins de comparação, um comparativo dos índices pluviométricos
anuais para as três estações pluviométricas analisadas, onde fica evidenciado o elevado índicepluviométrico monitorado na região do aterro, representado pelas colunas à esquerda de cada grupo
por ano.

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Fig. 8 – Comparativo dos índices pluviométricos anuais das regiões de Nova Iguaçu, Ecologia Agrícola
(Seropédica) e Anchieta para o período de 2003- 2010.

Os resultados para as taxas de recarga obtidos através das simulações com a aplicação do Fator
de Ajuste, para cada altura de perfil simulado, encontram-se no Quadro 9, onde se pode compararestes com os resultados obtidos sem a aplicação deste fator (Cenário 2). A quarta coluna indica queum aumento no índice pluviométrico da ordem de 26% (= Fajuste) produziu um aumento de cerca de
50 a 60% na taxa de recarga (R). Esta variação pode ser melhor visualizada através da Fig. 9, onde
a linha inferior representa a variação da taxa de recarga para a pluviometria da E.A. de Anchieta
empregada nas simulações e a linha superior representa esta variação com a aplicação do Fator de
Ajuste para a pluviometria de Nova Iguaçu, região do aterro.
Quadro 9 – Taxas de recarga obtidas através das simulações
realizadas, com e sem ajuste dos dados de pluviometria.
Altura (cm)Taxa de recarga (R)(cm/dia), com FajusteTaxa de recarga (R)(cm/dia), sem FajusteRazão entre R,
com e sem ajuste

300

0,10670,07031,516

700

0,10680,0703

1,518

1000

0,10680,0703

1,518

1300

0,1042

0,0683

1,525

1600

0,1023

0,0666

1,536

2000

0,09820,0628

1,563

2100

0,0983

0,0631

1,558

2600

0,09500,0613

1,549

3350

0,0922

0,0576

1,602

4400

0,0875

0,0536

1,634

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Fig. 9 – Variação da taxa de recarga com a altura do perfil, para os Cenários 2 e 2A(sem e com a aplicação do Fator de Ajuste).

O cálculo da vazão de lixiviados relativa ao ano de 2010, produzida por cada perfil simulado,e a vazão total gerada no Sub-Aterro 1, para esse ano, relativamente ao Cenário 2A, estáapresentado no Quadro 10.
Quadro 10 – Produção de lixiviados para cada área de influência, no ano
de 2010, referente ao Cenário 2A (com aplicação do Fator de Ajuste).
Designação

Altura do perfil(m)Área de influência
(m2)

Taxa de recarga(m/ano)Vazão gerada(m3/ano)PERFIL 01

3,00

6125,88

0,389

2382,97

PERFIL 02

8,00

6125,88

0,389

2382,97

PERFIL 03

13,00

6125,880,380

2327,83

PERFIL 04

16,00

6125,880,374

2291,08

PERFIL 05

21,00

6125,88

0,359

2199,19PERFIL 06

26,00

47 105,12

0,347

16 345,48

PERFIL 07

33,50

24 210,62

0,337

8158,98

PERFIL 08

44,00

18 056,32

0,319

5759,97

Total simulado Cenário 2A

41 848,47

Os resultados obtidos para os Cenários 1 e 2, com o emprego de dados de pluviometria da E.
A. de Anchieta e dados de temperaturas máximas e mínimas diárias da E.A. de Ecologia Agrícola
(Seropédica), para o mesmo período, ficaram bem próximos do valor monitorado da vazão real parao ano de 2010.
Para o Cenário 2A, onde ao Cenário 2 foi aplicado o Fator de Ajuste da pluviometria para aregião do aterro, calculado em 1,263, observou-se que a aplicação deste resultou numa variação dataxa de recarga da ordem de 1,5 a 1,6 (50% a 60%).
A influência do número de células com cobertura intermediária pode ser verificada através dacomparação entre os resultados das simulações para os Cenários 1 e 2 onde, para alturas maiores
de perfil, acima de 10 metros, as taxas de recarga (R) diminuem com o aumento do perfil, comoindicado na Fig. 7.
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5 – DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
A relação entre as vazões obtidas a partir dos três cenários propostos e a vazão monitorada,
relativamente ao ano de 2010, é mostrada na Fig. 10.
Através dos resultados obtidos, podemos observar o seguinte:
1) Relativamente ao Cenário 1, houve uma diferença da ordem de 6,57%, para menos,
diferença essa atribuída principalmente aos seguintes fatores: pluviometria, pois no caso
avaliado, foi empregada a pluviometria obtida da E.A. de Anchieta, que apresenta uma
média anual da ordem de 26% inferior à da região do Aterro Sanitário de Nova Iguaçu. Poroutro lado, considerou-se apenas o montante de água (das chuvas) que entra no sistema(aterro), desprezando-se a quantidade de fluidos gerados no interior dos resíduos, que, porvezes, não é de se desprezar.
2) Relativamente ao Cenário 2, em que o modelo, por considerar as células sobrepostas e,
portanto, perfis analisados mais próximos da situação real de campo, houve uma redução
da ordem de 18,36%, que comparada com o Cenário 1, comprova a influência do aumento
do número de camadas de cobertura intermediárias, na redução da taxa de recarga, e,
consequentemente, da vazão gerada. Nesse caso, a diminuição da vazão anual deve-se nãosomente à pluviometria, como no Cenário 1, mas também ao aumento do número decoberturas intermediárias, além da não consideração da quantidade de líquidos gerados nointerior dos resíduos.
3) Relativamente ao Cenário 2A, que nada mais é do que uma adaptação do Cenário 2 aoíndice pluviométrico da região do aterro através da aplicação do Fator de Ajuste, a vazão
produzida aumentou na ordem de 26,44%, comparada à vazão monitorada no aterro, e de54,87%, comparada com o cenário 2A, onde a pluviometria empregada foi a da região deAnchieta, indicando a elevada e preponderante influência da precipitação na produção delixiviados.

Fig. 10 – Comparativo das vazões obtidas por monitoramento in situ e calculadas,
respetivamente aos três cenários propostos.

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6 – CONCLUSÕES
Se o movimento de água em regiões não saturadas do solo é um processo extremamentecomplexo, devido, principalmente, à natureza heterogênea deste e à variação nas condições decontorno atmosféricas, em se tratando de aterros de resíduos este processo torna-se ainda mais
complexo devido à enorme variabilidade e complexidade deste material, quando comparado aosolo. Porém, a despeito das simplificações feitas pelo HYDRUS-1D, este modelo computacional,
apesar de unidimensional, pode ser considerado uma valiosa ferramenta para o estudo dos
processos hidráulicos, avaliação e previsão da geração de lixiviados em aterros sanitários, tendo,
no caso analisado, se mostrado bastante adequado para uma boa simulação do fluxo de líquidos por
um aterro de resíduos sólidos urbanos.
Dentre os principais fatores responsáveis pela geração de líquidos lixiviados em aterros,
destacam-se a área do aterro, exposta à incidência direta da pluviometria, a ineficiência das
coberturas final e intermediárias na retenção de líquidos, o índice pluviométrico ao qual a região
está sujeita e o processo de biodegradação dos resíduos, este último não contemplado na presentepesquisa, sendo todos os fatores citados comprovados através dos resultados das simulações e daaplicação destes nos cenários analisados.

7 – AGRADECIMENTOSÀ Central de Tratamento de Resíduos de Nova Iguaçu e ao INMET (Instituto Nacional deMeteorologia), pelas informações fornecidas para a pesquisa, e sem as quais esta não poderia ter
sido realizada.

8 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASAssociação Brasileira de Normas Técnicas (2000). NBR 14545 - Determinação do coeficiente depermeabilidade de solos argilosos a carga variável. Rio de Janeiro.
Borba, S.M.P. (2006). Análise de Modelos de Geração de Gases em Aterros Sanitários: Estudo deCaso. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil da COPPE,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, 134 p.
Bortolazzo, W.M. (2010). Estimativa da Produção de Percolados no Aterro Sanitário de Nova
Iguaçu com a Aplicação de Modelos Computacionais. Dissertação de Mestrado, Programa de
Pós-graduação em Engenharia Civil da COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro,
Brasil, 189 p.
Breitmeyer, R.J. (2011). Hydraulic Characterization of Municipal Solid Waste, PhD Dissertation,
University of Wisconsin-Madison, USA, 192p.
Brooks, R.H.; Corey, A.T. (1964). Properties of porous media affecting fluid flow, J. Irrig. Drainage
Div., ASCE Proc. 72(IR2), pp. 61-88.
Durner, W. (1994). Hydraulic conductivity estimation for soils with heterogeneous pore structure.
Water Resources Research, 32(9), pp. 211-223.
GEORIO (2014). Prefeitura do Rio de Janeiro – Alerta Rio, Dados Pluviométricos Diários.
Disponível em: <http://www0.rio.rj.gov.br/alertario/>. Acesso em: 04/03/2014.
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INMET (2011). Instituto Nacional de Meteorologia. Disponível em:<http://www.inmet.gov.br/sonabra/maps/pg_automaticas.php>. Acesso em: setembro de 2011.
Kosugi, K. (1996). Lognormal distribution model for unsaturated soil hydraulic properties. Water
Resources Research, 32(9), pp. 2697-2703.
Mualem, Y. (1976). A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous
media. Water Resources Research, 12(3), pp. 513-522.
Schaap, M.G.; Leij, F.J.; van Genuchten, M.Th. (2001). Rosetta: a computer program forestimating soil hydraulic parameters with hierarchical pedotransfer functions. Journal of
Hydrology, 01/2001, 251, pp. 163-176.
Šimůnek, J.; Šejna, M.; van Genuchten, M.Th. (1998). The HYDRUS-1D software package forsimulating the one-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably
saturated media. Version 2.0. IGWMC – TPS – 70, International Ground Water ModelingCenter, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, 162p.
Šimůnek, J.; Šejna, M.; van Genuchten, M.Th. (2013). The HYDRUS-1D package for simulating
the movement of water, heat, and multiple solutes in variably saturated media. Version 4.16.
Department of Environmental Sciences, University of California, Riverside, California, USA.
van Genuchten, M.Th. (1980). A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity ofunsaturated soils. Soil Science Society of America Journal, 44(5), pp. 892-898.
Vogel, T.; Císlerová, M. (1988). On the reliability of unsaturated hydraulic conductivity calculated
from the moisture retention curve. Transport in Porous Media, 3(1), pp. 1-15.

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