Parâmetros hidrogeológicos

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Parâmetros hidrogeológicos
Relacionam-se ao estudo das águas subterrâneas, cada vez mais debatido, em decorrência da importância econômica da água e dos problemas ocasionados pelo crescimento industrial e populacional.
O planeta Terra visto do espaço é formado por cerca de 70% de água, sendo os 30% restantes a terra que forma os continentes. Entretanto, desta grande quantidade de água, apenas 2,5 % são compostos de água doce (Figura 1).
 Figura 1: Distribuição de água no planeta Terra | Fonte: POSSAS, 2011
A água doce é aquela considerada própria para o consumo humano, distribuída em gelo, lagos e rios, águas superficiais e águas subterrâneas. A água possui um ciclo, ela transpira ou evapora, e retorna em forma de precipitação a lagos e rios ou se infiltra no solo.
No solo (Figura 2), a água passa por diversos níveis até tornar-se subterrânea, sendo que ela pode retornar ao nível anterior, já que possui atração por superfícies sólidas. Esse mecanismo de subida da água está relacionado às suas forças de coesão e adesão.
 Figura 2: Movimento da água no solo | Fonte: GEOMUSEU, 2019
Nas formações rochosas e no solo, percebe-se a existência de uma característica de relativa importância, a porosidade. Seu conceito está relacionado à quantidade de poros ou cavidades que existentes, sendo que, em formações geológicas, os espaços vazios podem estar conectados ou parcialmente fechados, o que designamos permeabilidade.
Existem cinco principais parâmetros hidrogeológicos influenciados diretamente pela Lei de Darcy. Veja a seguir quais são eles:
 
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Parâmetros hidrogeológicos
Porosidade
É um importante parâmetro hidrogeológico, calculada pela fórmula:
P=(Vv/Vt) x 100P=(Vv/Vt) x 100
Em que:
Vv é o volume total de vazios;
Vt é o volume ocupado pelo solo ou rocha.
· Formações porosas e permeáveis: Areias limpas;
· Formações pouco porosas e impermeáveis: Argilas e alguns componentes vulcânicos;
· Formações com baixas porosidade e permeabilidade: Rochas metamórficas e ígneas.
As águas subterrâneas também são denominadas, em alguns casos, de aquíferos, que possuem as principais características:
· Formação geológica que permite a circulação e o armazenamento de águas subterrâneas;
· Local de possível extração da água;
· Têm sua formação muito anterior, em determinado período de tempo;
· Economicamente viáveis e não causam impactos negativos ao ambiente.
As águas que não podem ser consideradas aquíferos, são:
Aquitardos - Possuem características de aquífero, mas não possuem aproveitamento rentável por meio de poços ou furos de captação;
Aquicludos - Não permitem a circulação de água;
Aquífugos - Não permitem o armazenamento, nem a circulação de água.
Os aquíferos existentes são divididos em:
Porosos - A água circula por meio de poros, sendo formado por rochas detríticas, muitas vezes, consolidadas com cimento;
Fraturados ou fissurados - A água circula por meio de pequenas fraturas ou fissuras existentes na rocha, sendo as formações principalmente de granito, gabros e outros;
Cársicos - A água circula por meio de dutos resultantes de alagamentos ocasionados por diaclase.
Os aquíferos podem ainda ser classificados com relação à:
· Pressão das águas nas superfícies que os limitam - Superior ou topo e inferior ou base;
· Capacidade das camadas limítrofes transmitirem a água, em camada confinante superior (topo) e camada confinante inferior (base);
· Preenchimento e pressão da água – Livres e confinados.
· Livres: Possuem seu preenchimento de água por poros ou fissuras por gravidade, sendo também conhecidos como freáticos; seu limite superior é uma superfície freática em que todos os pontos são submetidos à pressão atmosférica, como um reservatório de água ao ar livre.
· Confinados: Têm a pressão da água no topo maior que a pressão atmosférica, de forma que, ao esvaziar-se, os poros e fraturas não se esvaziam, apenas sofrem um alívio.
O movimento das águas subterrâneas pode ser descrito pela Lei de Darcy, e é condicionado ao gradiente hidráulico e às propriedades hidráulicas dos materiais porosos.
Potencial hidráulico
A velocidade de escoamento de um líquido é muito baixa, e, portanto, está relacionado à aceleração da gravidade e à carga hidráulica de um ponto definido. Para seu cálculo utiliza-se a equação:
ℎ=𝑧+Ψ
Em que:
h é a carga hidráulica total (m);
z é a medida do ponto de elevação (m);
Ψ é a carga de pressão (m).
O resultado obtido por meio dessa equação mostra o fluxo de água subterrâneo, que, no caso dos aquíferos livres, que não possuem pressão, é demonstrado com: ℎ=𝑧.
Entretanto, se o objetivo for apenas calcular o valor do potencial hidráulico, pode-se utilizar a equação 𝜙=𝑔 𝑥 ℎ, em que 𝜙 é o potencial hidráulico (m2/s2), g é a aceleração da gravidade (m/s2), e h a carga hidráulica total (m).
Condutividade hidráulica
Trabalha com as características do meio e do fluido que escoa, e pode ser descrita pela equação:
K=(k x g)/vK=(k x g)/v
Em que:
K é a condutividade hidráulica (m/s);
k é a permeabilidade intrínseca do meio poroso (s2);
v é a viscosidade pneumática (m2/s);
g é a aceleração da gravidade (m/s2).
Transmissividade
Responde pela quantidade de água que pode ser transmitida de forma horizontal pela superfície saturada do aquífero. É a taxa de escoamento da água por meio de uma faixa vertical do aquífero submetida a um gradiente hidráulico unitário pela equação:
T=K x bT=K x b
Em que:
T é a transmissividade (m2/s);
K é a condutividade hidráulica (m/s);
b é a espessura (m).
Coeficiente de armazenamento
Esse parâmetro se aplica principalmente em aquíferos confinados, visto que, após a saída de água, os poros continuam cheios de água e, portanto, não podem ter sua porosidade calculada.
O coeficiente pode ser definido como o volume de água liberada por uma coluna de base unitária e espessura b, quando a superfície potenciométrica decresce uma unidade pela equação a seguir.
S=SS x bS=SS x b
Em que:
S é o coeficiente de armazenamento (m2);
Ss é o coeficiente de armazenamento específico (m);
b é a espessura (m).
Contaminação das águas subterrâneas
O solo e a zona saturada servem como um mecanismo de filtro, retendo inúmeras bactérias, partículas e sujidades que poderiam chegar aos aquíferos, entretanto, eles são incapazes de filtrar alguns gases e substâncias que se dissolvem na água e que serão os responsáveis pela poluição das águas subterrâneas.
Para que possa ser realizado um controle da contaminação nas águas subterrâneas deve-se conhecer o sistema hidrológico daquele local, os possíveis contaminantes e a litologia e a geologia da região.
Os principais contaminantes encontrados podem ser do tipo inorgânicos (Cl, Ca, K, SO4, NO3, outros), orgânicos degradáveis (fossas sépticas e excretas de animais), orgânicos pouco ou nada degradáveis (pesticidas e outros), e biológicos (bactérias, fungos, outros).