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<p>ÁGUAS SUBTERRÂNEAS</p><p>1 – ORIGEM DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS</p><p>As águas subterrâneas representam a parcela da hidrosfera que ocorre na subsuperfície da</p><p>Terra. Ela têm três origens principais: meteórica, conata e juvenil.</p><p>1.1 – Origem Meteórica</p><p>A origem meteórica é de longe a mais importante, em termos práticos, à medida que</p><p>constitui cerca de 97% dos estoques de água doce que ocorrem no estado líquido nos continentes. O</p><p>mecanismo de recarga é a infiltração de uma fração das águas atmosféricas.</p><p>Uma fração da água que se infiltra vai reconstituir a umidade do solo (0.065 milhões de</p><p>quilômetros cúbicos), que garante o desenvolvimento da biomassa. Outra fração percola</p><p>verticalmente, até atingir um substrato relativamente menos permeável, onde a água infiltrada se</p><p>acumula para formar o manancial subterrâneo.</p><p>As águas subterrâneas de origem meteórica, que ocorrem até profundidades da ordem de 750</p><p>metros (4,2 milhões de quilômetros cúbicos) participam ativamente do mecanismo de renovação</p><p>das águas da Terra, o Ciclo Hidrológico, resultando numa contribuição da ordem de 13.000</p><p>quilômetros cúbicos por ano a descarga dos rios.</p><p>Deve-se ressaltar que a magnitude da recarga depende das condições de infiltrabilidade, que</p><p>são impostas pelas formas de uso e ocupação do território considerado e das condições de</p><p>ocorrência dos corpos aqüíferos, entre outros fatores. As condições de infiltração são mais rápidas e</p><p>abundantes nos aqüíferos livres e mais lentas e limitadas nos sistemas confinados, tal como</p><p>acontece nas bacias sedimentares preenchidas por seqüências alternadas de espessas camadas</p><p>argilosas e arenosas.</p><p>A quantidade infiltrada pode ser expressa pela equação: I = Is + Ir + Io + Ip</p><p>Onde: I = taxa de infiltração das Chuvas</p><p>Is = fração que é retida pelo solo para desenvolvimento da biomassa, calculada com base no</p><p>déficit de umidade, geralmente adotada entre 100 e 150 mm no método de Thornthwaite e Mather;</p><p>Ir = fração que alimenta as nascentes, calculada a partir dos seus hidrogramas de descarga,</p><p>de dados hidroquímicos e isotópicos;</p><p>Io = fração que deságua diretamente nos rios, oceanos e lagos, calculada, regra geral, a partir</p><p>das medidas hidrogeológicas, tais como: flutuação dos níveis de água numa rede de poços de</p><p>monitoramento e dados de porosidade efetiva das rochas que compõem o arcabouço geológico da</p><p>área considerada ou a partir das equipotenciais de fluxos subterrâneos e valores de permeabilidade</p><p>dos materiais, utilizando-se a equação de Darcy;</p><p>Ip = fração que é extraída pelos poços e obras de captação em geral, calculada a partir dos</p><p>dados de cadastro ou de avaliação das demandas;</p><p>Uma importante parcela dos estoques de água subterrânea, estimada em 5,3 milhões de</p><p>quilômetros cúbicos, circula lentamente na litosfera a profundidades entre 750 e 4.000 m. Os seus</p><p>tempos de retorno são, em geral, muito longos (dezenas de milhares e até milhões de anos)</p><p>1.2 – Águas Conatas</p><p>As águas conatas representam um volume de água subterrânea, estimado em 53 milhões de</p><p>quilômetros cúbicos, estocado na litosfera, regra geral, a profundidades superiores aos 4000 metros.</p><p>Essas águas ficam retidas nos sedimentos desde as épocas das deposições e são, por isso, também</p><p>chamadas de “água de formação”. Em conseqüência , tem altos teores salinos, característicos dos</p><p>paleoambientes de formação dos depósitos sedimentares considerados, da ausência de recargas e</p><p>dos longos períodos de interações água/matriz rochosa.</p><p>1.3 - Origem Juvenil</p><p>A quantidade de água de origem juvenil, ou seja, que é gerada pelos processos magmáticos</p><p>da Terra, é estimada em cerca de 0,3 quilômetros cúbicos por ano. Essa parcela integra-se ao</p><p>gigantesco mecanismo de circulação de massas e energias relacionadas com a Tectônica de Placas.</p><p>Por outro lado, a quantidade de água de origem juvenil torna-se praticamente, negligenciável, em</p><p>relação aos volumes de água subterrânea de origem meteórica em jogo no ciclo hidrológico.</p><p>2 – ASPECTOS GEOLÓGICOS BÁSICOS</p><p>Os aspectos geológicos condicionam as formas de recarga, estocagem, circulação e</p><p>descarga, influenciam substancialmente a qualidade das águas subterrâneas e determinam as</p><p>características das obras de captação (poço tubular ou escavado), equipamentos de perfuração e as</p><p>especificações dos materiais que deveriam ser empregados para revestimento, filtros e outros.</p><p>Deve-se ressaltar que os corpos rochosos com características relativamente favoráveis a</p><p>circulação e ao armazenamento de água subterrânea (os aqüíferos) podem variar entre alguns</p><p>quilômetros quadrados até milhões de quilômetros de extensão; podem ter espessuras de alguns</p><p>metros até centenas de metros; podem ocorrer na superfície ou se encontrar a profundidades de até</p><p>milhares de metros. Podem ter porosidade/permeabilidade intergranular ou de fraturas; podem</p><p>fornecer água de excelente qualidade para consumo ou ter águas muito salinizadas.</p><p>2.1 – Rochas e Sedimentos</p><p>Nesse item vamos revisar os conceitos básicos de geologia que são necessários para</p><p>compreensão dos processos hidrogeológicos e a formação de aqüíferos.</p><p>- rocha: refere-se a todo o material consolidado que constitui o quadro físico de uma área ou região;</p><p>- sedimento: refere-se aos depósitos não consolidados formados por partículas de minerais ou de</p><p>rochas, tais como cascalho, areia, silte, argila ou mistura em proporções variadas. Os sedimentos</p><p>apresentam características que refletem a rocha de origem, a maneira como as partículas foram</p><p>produzidas, transportadas, depositadas e os ambientes nos quais foram gerados e depositados.</p><p>- rocha sedimentar: refere-se a um depósito de sedimentos consolidados, tal como os arenitos,</p><p>siltitos, conglomerados, argilitos e folhelhos.</p><p>- rocha cristalina: refere-se às rochas compactas de origem ígnea ou magmática (plutônica ou</p><p>vulcânica), tais como os granitos, basaltos ou de origem metamórfica, como os gnaisses, quartzitos,</p><p>xistos, mármores e filitos.</p><p>Os principais tipos de rochas (ígneas, metamórficas e sedimentares) e sedimentos, que</p><p>formam o contexto geológico de uma determinada área representam estágios de um processo</p><p>dinâmico, de formação, transformação e circulação permanente de massas, comandado pelo fluxo</p><p>de energias física, química e biológica que atuam na Terra.</p><p>A importância das características geológicas e litológicas de uma região está relacionada,</p><p>por exemplo, com a qualidade de água. As características químicas da água subterrânea são</p><p>fundamentalmente determinadas pela suas interações com os constituintes mineralógicos do meio</p><p>aqüífero, através dos quais percolam mais ou menos longamente. Dentre os aspectos importantes</p><p>destacam-se: composição mineralógica-petrográfica do esqueleto sólido, tipos e graus de</p><p>reatividade fluidos/rochas, litoestratigrafia, modelos deposicionais e paleoambientes, idade das</p><p>rochas, volumes e tempo de trânsito dos fluxos de água. Por exemplo, o modelo deposicional</p><p>flúvio-deltáico resulta na formação de corpos arenosos descontínuos e com características</p><p>hidráulicas extremamente heterogêneas e anisotrópicas.</p><p>Por sua vez, uma camada que aflora em pleno domínio continental atual, mas cujo</p><p>paleoambiente de deposição foi marinho, tal como ocorre nas bacias sedimentares do Brasil, ainda</p><p>poderá conter água salgada ou salobra nos setores fracamente realimentados pelas infiltrações que</p><p>ocorrem ao longo da sua história geológica.</p><p>Esse é o caso, por exemplo, das unidades litoestratigráficas correspondentes as Formações</p><p>Paleozóicas da Bacia Sedimentar do Paraná que encerram água salgada em suas posições mais</p><p>profundas, enquanto tem água doce nas proximidades das suas áreas de afloramento. Situações</p><p>semelhantes são encontradas nas seqüências sedimentares mais profundas das outras bacias</p><p>sedimentares do Brasil, à medida que apresentam compartimentos ou camadas que foram formadas</p><p>em ambiente marinho ou simplesmente foram</p><p>afogadas por transgressões marinhas posteriores.</p><p>Os sedimentos arenosos recentes, tais como aluviões, dunas, depósitos ou misturas em</p><p>proporções variáveis de cascalho, areia e silte, constituem os aqüíferos mais promissores no mundo</p><p>em geral. Contudo, a partir da Revolução Industrial, tais mananciais subterrâneos vem sendo</p><p>afetados, cada vez mais, pelos processos de poluição ou contaminação. As fontes de contaminação</p><p>mais importantes são de origem antrópica, localizadas nas áreas relativamente mais urbanizadas e</p><p>industrializadas. Atualmente, os impactos das atividades antrópicas já são sentidos no meio rural, à</p><p>medida que se expande o uso de insumos químicos na agricultura.</p><p>3 – CONDIÇÕES DE OCORRÊNCIA DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS</p><p>As águas subterrâneas ocorrem preenchendo os poros, fraturas, fissuras e outras formas de</p><p>vazios das rochas. Esses elementos têm dimensões milimétricas, porém ocorrem em tão grande</p><p>numero que estocam cerca de 97% das reservas de água doce que são encontrados no estado liquido</p><p>nos domínios dos continentes. Os 3% restantes formam os rios, lagos e constituem a umidade do</p><p>solo que dá suporte ao desenvolvimento da biomassa.</p><p>As estruturas que condicionam a ocorrência da água subterrânea são:</p><p>- Porosidade/Permeabilidade Intersticial ou Primária: os sedimentos e rochas sedimentares são</p><p>formados pela deposição natural de fragmentos de rochas ou de minerais em diferentes ambientes.</p><p>Nesses processos de deposição os grãos deixam espaços vazios, poros ou interstícios entre si,</p><p>resultando no tipo de porosidade dita instersticial, intergranular ou primária. Esses elementos tem</p><p>dimensões milimétricas, porém são em tão grande número que os sedimentos e rochas sedimentares</p><p>constituem os aqüíferos, relativamente, mais importantes de uma área.</p><p>- Porosidade/Permeabilidade Fissural ou Secundária: como resultado dos processos de</p><p>solidificação do magma, ou das pressões e temperaturas a que foram submetidos os corpos rochosos</p><p>no interior da crosta terrestre, as rochas cristalinas e metamórficas são relativamente compactas. Em</p><p>conseqüência, apresentam porosidade/permeabilidade primária ou intersticial praticamente nula.</p><p>Entretanto, sob o efeito dos esforços tectônicos a que foram submetidas, as rochas cristalinas,</p><p>metamórficas e compactas, em geral, apresentam rupturas tais como falhas, fraturas, fissuras, que</p><p>constituem o tipo de porosidade/permeabilidade dita secundária ou fissural.</p><p>- Porosidade/Permeabilidade Cárstica: os calcários e dolomitos são formados por precipitação</p><p>química a partir de soluções aquosas concentradas, ou pela deposição de carapaças de organismos</p><p>marinhos. Essas rochas tem um comportamento hidrogeológico especial, na medida em que os seus</p><p>vazios foram ampliados pelos processos de dissolução carstica, isto é, engendrados pela ação das</p><p>águas de infiltração.</p><p>3.1 – Zonas Aqüíferas</p><p>As rochas cristalinas e/ou metamórficas de uma dada região constituem, geralmente, o</p><p>embasamento geológico mais antigo. Tendo em vista às grandes pressões e temperaturas a que</p><p>foram submetidas no interior da crosta terrestre, apresentam-se, praticamente, impermeáveis,</p><p>constituindo o substrato sobre o qual as águas infiltradas no solo/subsolo vão se acumular.</p><p>As zonas aqüíferas correspondem aos setores de rochas compactas, onde as condições de</p><p>porosidade e permeabilidade relativamente maiores ficam restritas às faixas afetadas por falhas,</p><p>fraturas, fissuras ou associadas às descontinuidades entre corpos rochosos muito distintos.</p><p>A obra de captação que é construída nas zonas aqüíferas pode resultar produtiva a medida</p><p>que interconectar os seus tipos de porosidade/permeabilidade secundária e fissural. O contrário</p><p>pode ocorrer, a medida que atravessar um bloco de rocha compacta ou um conjunto de</p><p>fraturas/fissuras colmatadas/cimentadas pelos produtos do intemperismo.</p><p>As zonas aqüíferas de interesse prático têm, em geral, largura variável entre algumas</p><p>dezenas e centenas de metros, comprimentos de alguns quilômetros e atingem profundidades</p><p>variáveis entre algumas dezenas e uma centena de metros.</p><p>Em função da grande heterogeneidade das suas propriedades hidrogeológicas, as tarefas de</p><p>locação exigem a aplicação integrada de diferentes tecnologias, tais como: interpretação de fotos</p><p>aéreas ou imagens de sensoriamento remoto, análise lito-estrutural.</p><p>Neste quadro, o estudo lito-geotectônico-estrutural da área considerada é de fundamental</p><p>importância, tanto para locação e definição do projeto de poços como para conhecimento das</p><p>condições de uso e proteção das suas águas subterrâneas, seleção de locais para deposição de</p><p>resíduos perigosos, definição de medidas de proteção de poços e instalação de redes de</p><p>monitoramento de fontes de contaminação.</p><p>3.2 - Unidades Hidroestratigráficas</p><p>As camadas de rochas sedimentares apresentam espaços vazios ou insterstícios entre os</p><p>grãos ou fragmentos que as compõem. Esses depósitos formam, em geral, camadas ou estratos com</p><p>extensão de dezenas, centenas, milhares e até milhões de quilômetros quadrados. As espessuras</p><p>mais freqüentes variam entre algumas dezenas a centenas de metros.</p><p>A medida que apresentam características sedimentológicas, petrográficas e paleoambientais</p><p>distintas, formam unidades litoestratigráficas, com idades que vão do Período Cambriano (570-505</p><p>milhões de anos) até o Quaternário (de 1,6 milhão de anos até agora).</p><p>Nos estudos hidrogeológicos regionais a denominação de unidade hidroestratigráfica vem</p><p>sendo considerada mais apropriada para designar horizontes, camadas ou conjunto de horizontes ou</p><p>camadas litoestratigráficas que apresentam propriedades hidrogeológicas similares.</p><p>3.3 - Perfil Hidrogeológico Composto</p><p>O perfil geológico composto é formado pelo perfil geológico, pelo perfil hídrico e pelo perfil</p><p>bio-geoquímico. A definição do perfil geológico – características e espessuras dos tipos litológicos</p><p>atravessados pela perfuração – constitui uma das tarefas básicas mais importantes do estudo</p><p>hidrogeológico. Por sua vez, o perfil hídrico indica a distribuição vertical da água (fluído essencial)</p><p>no perfil geológico considerado e as forças que engendram os seus fluxos, enquanto o perfil</p><p>geoquímico assinala as interações hidrogeoquímicas.</p><p>A fim de descrever geometricamente o sistema rocha-água considera-se um volume de rocha</p><p>Vt. Na zona de rocha não saturada, este volume Vt conterá um volume de matéria sólida Vs, um</p><p>volume de água Va e vapor Vp nos seus poros, de tal forma que se tem: Vt = Vs + Va + Vp</p><p>Na zona de rocha saturada, o sistema passa a ser bifásico, resultando que a expressão pode</p><p>ser escrita sem o termo Vp, ou seja: Vt = Vs + Va</p><p>O perfil hidrogeológico composto compreende três domínios principais:</p><p>– Zona de Água do Solo: na zona dita de água do solo, correspondente à zona do solo que é</p><p>penetrada pelas raízes da cobertura vegetal, o sistema é trifásico – sólido, líquido e gasoso. A fase</p><p>sólida é composta por partículas minerais e matéria orgânica. A parte liquida do solo e constituída</p><p>por uma solução de sais minerais e componentes orgânicos. Sua composição varia de solo para solo,</p><p>em função, principalmente, do seu teor de água, de matéria orgânica e de argila. A parte gasosa é</p><p>constituída de ar e vapor de água. Em termos químicos, a quantidade de O2 é reduzida em</p><p>comparação com a atmosfera externa, mas a quantidade de CO2 é um pouco maior, em</p><p>conseqüência das atividades biológicas. Devido a sua importância agrícola, o comportamento da</p><p>água desta zona tem sido muito estudado para ciências do solo. A importância hidrogeológica</p><p>desses estudos decorre do fato de que a maioria dos agentes impactantes do aqüífero e/ou do</p><p>manancial subterrâneo atravessa, primeiro, a zona do solo e porque ai ocorrem as mais intensas e</p><p>amplas reações físico-bio-geoquímicas de atenuação dos poluentes que se infiltram.</p><p>– Zona Não Saturada ou Vadosa: localizada</p><p>abaixo do solo agronômico, desenvolve-se uma</p><p>zona não saturada ou vadosa, intermediária, com água pelicular e gravitacional. O sistema ainda é</p><p>trifásico, mas com aumento da fase líquida, e a força dominante de transporte de fluídos é a</p><p>gravidade. Embora ocorra uma progressiva redução dos teores de O2 com a profundidade, persistem</p><p>nesta zona condições ainda francamente oxidantes. Em função das características do aqüífero, se</p><p>desenvolve uma franja capilar mais ou menos extensa na base da zona não saturada. Essa franja é</p><p>tanto mais extensa quanto menor e mais contínuos são os espaços vazios – poros ou fraturas – da</p><p>formação aqüífera considerada. A franja capilar é mantida por potenciais hidráulicos ascendentes ou</p><p>forças matriciais negativas e, como tal, poderá constituir uma barreira hidráulica que isola as águas</p><p>da zona saturada das condições reinantes na zona não saturada ou no meio ambiente. A função da</p><p>barreira hidráulica da franja capilar de uma mistura de areia fina-silte-argilosa vem sendo utilizada</p><p>com freqüência, na construção das coberturas do confinamento de resíduos domésticos.</p><p>– Zona Saturada: esta zona forma-se à medida que as águas de infiltração se acumulam sobre</p><p>um substrato relativamente menos permeável existente no perfil geológico da área considerada</p><p>(rochas cristalinas sem fraturas, camada de sedimento ou rocha sedimentar relativamente mais</p><p>argilosa. Em conseqüência todos os poros, fraturas, fissuras e outras formas de vazios</p><p>interconectados das rochas são totalmente preenchidos por água, resultando numa condição dita</p><p>saturada. O sistema passa a ser bifásico (sólido + água) e os fluxos nesta zona são horizontais e</p><p>comandados pelo gradiente das pressões hidrostáticas reinantes no meio aqüífero. Em termos</p><p>químicos, o ambiente tende a ser progressivamente menos oxidante, a medida que se aprofunda. O</p><p>seu limite superior é representado pelo nível de água (NA), o qual é encontrado num poço ou em</p><p>qualquer outra perfuração que penetre na zona saturada do aqüífero.</p><p>4 - AS PRINCIPAIS FUNÇÕES DOS AQÜÍFEROS</p><p>– Função de Produção: corresponde a sua função mais tradicional de produção de água para</p><p>abastecimento humano, industrial ou irrigação.</p><p>– Função Ambiental: resulta da percepção dos problemas ambientais como uma questão</p><p>abrangente, isto é, o ambiente não existe como uma esfera desvinculada das ações, ambições e</p><p>necessidades humanas. Nesse novo enfoque, o escopo da hidrogeologia clássica, voltada</p><p>basicamente para o estudo da zona saturada, passou a abranger a zona não saturada – solo e zona</p><p>intermediária – e as variadas funções de aqüícludes e aquitardes, em termos de vulnerabilidade aos</p><p>agentes de poluição.</p><p>– Função Transporte: neste caso o aqüífero é utilizado para transportar água das zonas de</p><p>recarga artificial ou natural abundante às áreas de extração excessiva. Esta função vem</p><p>experimentando um rápido crescimento em muitos países desenvolvidos, como poderosa ferramenta</p><p>de gestão para remediar ou evitar os efeitos do uso intensivo do manancial subterrâneo, tal como</p><p>ocorre em Israel, no Centro-Oeste dos Estados Unidos e na Austrália.</p><p>– Função Estratégica: consiste na utilização complementar do manancial subterrâneo, natural</p><p>ou artificialmente recarregado, para fazer face as situações de escassez periódica ou eventual de</p><p>água nos grandes centros urbanos, bem como a falta de águas resultante de acidentes ou de grandes</p><p>picos de demanda.</p><p>– Função Filtro: corresponde a utilização da capacidade filtrante e de depuração</p><p>biiogeoquímica do maciço natural permeável, como forma de deduzir os custos de tratamento</p><p>convencional das águas dos mananciais de superfície. Para tanto os poços são implantados a</p><p>distâncias adequadas dos rios perenes, lagoas e lagos, para extrair água naturalmente filtrada e</p><p>purificada, o que é obtido, em geral, com um tempo de transito de 5-6 semanas.</p><p>– Função Energética: corresponde a utilização da água subterrânea aquecida pelo gradiente</p><p>geotermal natural ou mediante a infiltração de água aquecida por sistemas de ar condicionado ou</p><p>processos industriais.</p><p>5 - PRINCIPAIS VANTAGENS RELATIVAS DO USO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS</p><p>A importância crescente do manancial subterrâneo resulta da interação de fatores de ordem</p><p>econômica e ambiental, em especial, aqueles relacionados com a sua melhor qualidade relativa.</p><p>Assim, algumas vantagens são:</p><p>– A água subterrânea em geral é naturalmente filtrada e depurada pelos mecanismos físico-bio-</p><p>geoquímicos que ocorrem no solo e subsolo não saturado;</p><p>– Em geral, o manancial está melhor protegido dos agentes de contaminação;</p><p>– O manancial subterrâneo não está sujeito aos processos de assoreamento que reduzem,</p><p>progressivamente, a capacidade dos reservatórios naturais ou artificiais;</p><p>– a captação poderá ser realizada onde ocorre a demanda, sem custos com obras de tratamento ou</p><p>adução;</p><p>– redução dos riscos dos investimentos e os prazos de execução das obras.</p><p>– menor volume inicial de investimentos e a possibilidade de realizar seu escalonamento, em</p><p>função do crescimento das demandas.</p>