Hidrogeologia e Ciclo Hidrológico

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ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS
Prof. Nelson Meirim Coutinho
HIDROGEOLOGIA
� A Hidrogeologia é o ramo da Geologia que estuda a 
interrelação entre os materiais geológicos e a água.
� Estuda a ocorrência, distribuição, movimento e 
composição da água nas rochas.
� Hidrogeólogo: pesquisa de água subterrânea como 
recurso, estudos de contaminação, proteção e 
remediação de mananciais, solução de problemas 
de engenharia (estabilidade de taludes, túneis, 
barragens, escavações) e estudos ambientais.
Distribuição de Água na Terra 
oceanos 97.2 %
calotas polares e geleiras 2.14 %
água subterrânea (até 4000m de profundidade) 0.61 %
continentes umidade do solo (zona não saturada) 0.005 %
lagos de água doce 0.009 %
lagos de água salgada 0.008 %
rios 0.0001 %
atmosfera 0.001 %
TOTAL ÁGUAS CONTINENTAIS
2.7721
97.2 77
0.001 22
0.2
0.3
0.3
0
água doce superficial (rios e lagos) 0,3 %
água salgada superficial 0,3 %
umidade do solo 0,2 %
calotas polares
e geleiras
77,2 %
água subterrânea
22 %
atmosfera
0,001 %
continentes
2,77 %
oceanos
97,2 %
Distribuição de Água na Terra
� A água subterrânea corresponde a 22% do total 
das águas continentais
� A água superficial doce (rios e lagos) corresponde 
apenas a 0,3% deste total
� Se descontarmos as calotas polares e geleiras, 
96,5% das águas continentais aproveitáveis 
correspondem à água subterrânea contra apenas 
1,3% de água doce superficial 
Alguns aspectos relacionados à utilização de 
água subterrânea
� Qualidade superior, muitas vezes dispensando tratamento;
� Menor risco de contaminação acidental;
� Maior facilidade e menor custo de captação;
� Uma vez contaminada, implica em altos custos para 
remediação;
� Mananciais superficiais e subterrâneos estão naturalmente 
integrados através do Ciclo Hidrológico;
� Recomenda-se um gerenciamento integrado dos recursos 
superficiais e subterrâneos.
O Ciclo Hidrológico
Circulação permanente da água entre os 
oceanos, a atmosfera e os continentes:
� Evaporação dos oceanos e corpos d’água 
superficiais.
� Precipitação:
� de volta aos oceanos e corpos d’água
� sobre os continentes:
� Armazenamento na superfície como gelo, neve ou 
depressões formando poças
� Escoamento superficial até um canal, rio, lago e de volta 
para o mar
� Infiltração através dos solos porosos formando a zona de 
água do solo (zona de raízes das plantas)
� Armazenamento como água subterrânea fluindo até uma 
área de descarga como fontes, rios, lagos e oceanos
Estimativa do ciclo global da água e seus 
reservatórios 
A proporção entre os volumes das três esferas
representadas na figura corresponde à dos volumes de água
contidos nos continentes, nos oceanos e na atmosfera. As
setas indicam a troca de água entre eles.
Distribuição da água no planeta e os tempos de residência em seus 
principais reservatórios
Reservatório Volume 
(km
3 
x 1.000.000) 
% em relação ao 
volume total 
Tempo médio de 
residência 
Umidade do solo 0,017 0,001 1 a 2 meses 
Permafrost e gelo no solo 0,300 0,022 10 a 10.000 anos 
Áreas pantanosas 0,011 0,0008 1 a 10 anos 
Lagos de água doce 0,091
 
0,007 50 a 100 anos 
Lagos salgados e mares 
interiores 
0,085
 
0,006 
Rios 0,002
 
0,0002 Poucos dias a 6 meses 
Água subterrânea rasa 23,4 1,7 100 a 200 anos 
Água subterrânea profunda 10.000 anos 
Geleiras e capas de gelo 24,1
 
1,74 20 a 10.000 anos 
Atmosfera 0,013
 
0,001 Cerca de 8 dias 
Oceanos 1,338
 
96,5 3.200 anos 
Biosfera 0,001 0,0001 6 dias 
TOTAL 1,386 100 
 
Ocorrência de água no subsolo
Comportamento da água nos poros
em cada zona do perfil de solo
franja capilar
zona intermediária
zona de umidade
Componentes do Ciclo Hidrológico
1. Evaporação
2. Transpiração
3. Evapotranspiração
4. Precipitação
5. Interceptação
6. Infiltração
7. Escoamento Superficial
8. Fluxo Subterrâneo
Classificação das plantas
-segundo a forma de captação de água-
� Freatófitas – retiram água diretamente do lençol 
freático. Ex: palmeiras, eucalipto.
� Mesófitas – retiram água da zona intermediária do 
solo. Ex: arbustos, carvalho, oiti, pinheiros, 
leguminosas.
� Xerófitas – retiram água da zona de umidade do 
solo. Ex: cactus, plantas com folhas carnudas.
� Hidrófitas – plantas aquáticas. 
Freatófitas
e Xerófitas
Mesófitas e
Hidrófitas
Bacia hidrográfica ou de drenagem
Bacia Hidrográfica ou Bacia de Drenagem é uma área topograficamente 
definida, drenada por uma rede de rios e/ou riachos, de tal modo que todo o 
deflúvio é escoado através de uma única saída.
Deflúvio ou “Runoff”
O deflúvio, ou “runoff”, em uma bacia hidrográfica corresponde à
quantidade total de água que flui no rio ou canal na sua saída, sendo
composto pelo escoamento superficial, o fluxo hipodérmico e o fluxo
subterrâneo.
Deflúvio
� Escoamento superficial, ou “overflow”, é o escoamento que 
ocorre diretamente sobre a superfície do solo.
� Fluxo hipodérmico, ou “interflow”, é o fluxo subsuperficial que 
ocorre quando há um evento de chuva intenso, concentrado 
sobre uma camada fina de material de menor 
permeabilidade, abaixo da superfície do terreno. É 
considerado como parte do escoamento superficial
� Fluxo subterrâneo ou fluxo de base de uma bacia 
hidrográfica: é o objeto do curso de Hidrogeologia 
Relação entre o escoamento em canais e o 
fluxo subterrâneo
Dependendo do regime de fluxo e da geologia, os cursos 
d’água podem ser classificados, de acordo com a sua 
interação com o lençol freático, em:
� Influente: o rio fornece água ao lençol
� Efluente: o rio recebe água do lençol
� Intermitente: fornece água ao lençol durante a estação chuvosa, 
quando ocorre escoamento superficial
� Hidraulicamente isolado: não há interação entre o rio e o lençol
Rio influente
Rio efluente
Rio intermitente
Rio hidraulicamente isolado
Variação da relação de acordo com a estação
(em função da capacidade de infiltração dos terrenos drenados pelo rio)
Infiltração lenta
Solos com baixa capacidade de infiltração
Infiltração rápida
Solos com alta capacidade de infiltração
Fonte: Teixeira, W. et. al., Decifrando a 
Terra
Rio Efluente e Influente
Observação
� Em uma bacia hidrográfica, a heterogeneidade dos 
solos na superfície e a distribuição irregular das 
chuvas no tempo e no espaço levam a uma grande 
variação na resposta do solo quanto à infiltração. 
Algumas áreas contribuem significativamente para o 
escoamento superficial e outras pouco ou nada 
contribuem.
Resumo do Ciclo Hidrológico
Classificação das unidades geológicas quanto à ocorrência 
de água subterrânea
� Aquífero: unidade saturada, permeável, com capacidade de 
transmitir quantidades de água economicamente viáveis para 
exploração por poços ou em fontes na superfície;
� Aquitardo: unidade que pode armazenar água e transmitir 
lentamente de um para outro aqüífero, mas não é capaz de 
transmitir quantidades economicamente viáveis para fontes e 
poços de exploração 
� Aquicludo:unidade que pode armazenar mas é incapaz de 
transmitir água; forma limites superior e/ou inferior de um 
sistema de fluxo de água subterrânea;
� Aquifugo: unidade impermeável, incapaz de armazenar ou de 
transmitir água.
Aquífero livre ou 
freático
Aquífero confinado ou 
artesiano
Foto: Poço Violeto –
Sudoeste do Piauí
Feitosa, F. A. C. – 1989
Caracterização do aquífero pela tipo de 
porosidade
Obs.: no jargão hidrogeológico, um aquífero poroso corresponde
a um aquífero com porosidade intergranular, chamado
simplesmente granular. A rigor todos os aquíferos são porosos,
seja esta porosidade primária ou secundária
Intergranular Fraturado
Geologia e Ocorrência de Água Subterrânea
� Controle litológico:
� Composição mineral
� Granulometria/porosidade
� Arranjo geométrico dos grãos
� Controle estratigráfico:
� Relações geométricas e de idade
� Intercalações/interdigitações
� Variações faciológicas
� Controle estrutural:
� Propriedades geométricas dos sistemas geológicos� Deformações após sedimentação ou cristalização
� Descontinuidades
Controle Litológico – Rochas Sedimentares
� Sedimentos:porosidade primária e secundária:
� Depósitos inconsolidados: ausência de cimentação. Dependendo 
da granulometria rendem excelentes aquíferos
� Rochas sedimentares litificadas – presença de cimentação reduz 
a porosidade. Fraturamento é extremamente importante
� Inconsolidados
� Depósitos aluviais
� Fluviais: rios anastomosados e meandrantes
� Leques aluviais: Vales tectônicos e depósitos de piemonte
� Depósitos glaciais: 
� Till arenoso e depósitos flúvio-glaciais (aquíferos); till siltoso/argiloso 
(aquitardos)
Cont...
� Depósitos eólicos
� Textura uniforme= alta porosidade
� Dunas – bons aquíferos
� Depósitos siltosos (loess)= geralmente aquitardos 
� porosidade secundária vai determinar a potencialidade aqüífera: 
fraturas, canais de raízes, bioturbação.
� Rochas Sedimentares:
� Clásticas
� Melhores aquíferos:arenitos. Ambientes de deposição: Planícies de 
inundação, ambientes marinhos, deltas, ambientes eólicos.
� Folhelhos, argilitos e siltitos formam aquítardos
� Precipitação química
� Rochas carbonáticas
� Porosidade primária baixa (cimentação)
� Porosidade secundária: fraturas e planos de acamamento. Aberturas 
através de dissolução
� São particularmente importantes: áreas de dobramentos, aberturas 
por dissolução associadas à cristas de anticlinais
Depósitos fluviais
Controle Estratigráfico
• Relações entre aquíferos e aquitardos
• Variação de propriedades hidráulicas (livre, confinado)
• Interdigitações 
• Níveis d’água suspensos
• Inconformidades – níveis guia para aquíferos
• Fraturas e falhas: zonas de interseção, fraturas suborizontais
• Barreiras de fluxo x Conduites (dependendo do preenchimento)
• Falhas inversas podem ocasionar condições de artesianismo
• Dobras:
• Acúmulo de água nos sinclinais
• Condições de artesianismo
• Recarga em anticlinais
Controle Estrutural
Lentes de baixa permeabilidade formando 
níveis d’água suspensos
Lente permeável formando um aquífero 
restrito
Artesianismo causado por interdigitações
Inconformidades 
Dissolução em rochas 
carbonáticas
Artesianismo associado a anticlinais
Recarga de um aquífero confinado através de 
fraturas da camada sobrejacente
Falhas: barreiras x 
conduítes
Artesianismo associado à falha inversa
Rochas ígneas e metamórficas
� Porosidade primária baixa (até 2%)
� Porosidade secundária: fraturas, falhas e intemperismo
� Permeabilidade diminui com o aumento da profundidade
� Juntas de alívio – muito importantes
� Locais preferenciais de acúmulo de água subterrânea:
� Vales e ravinas>planaltos > taludes> cristas de montanhas
� Rochas vulcânicas: podem ter porosidade alta- juntas de resfriamento, 
vesículas, canais formados por escapamento de gases, moldes de árvores, 
etc.
� Permeabilidade maior na direção dos fluxos de lava
� Cinzas, diques e sills intrusivos: permeabilidade muito baixa
� Rochas intemperizadas – espessura do manto significativa – são bons 
aqüíferos, dependendo do teor de argila do material
� Intrusões – provocam mudanças no padrão de fluxo devido a 
permeabilidades contrastantes
Diques
Nascentes