Aula_5

Prévia do material em texto

GEOGRAFIA E RECURSOS 
HÍDRICOS 
2º semestre / 2012 
AULA 5 
Prof. Luiz F P Barros 
IGC – UFMG 
Departamento de Geografia 
Águas subterrâneas 
• Resolução CNRH 15/2001 e resolução CONAMA 396/2008 
– são as águas que ocorrem naturalmente ou 
artificialmente no subsolo 
• Albuquerque e Rêgo (1998) 
– aquelas que ocorrem e que circulam em profundidade 
preenchendo poros de naturezas diversas (vazios entre 
grãos, fraturas, falhas e fissuras abertas, cavidades 
cársticas, juntas entre camadas ou entre colunas de 
rochas vulcânicas, etc.) e/ou que aflora e circula em 
superfície formando lagos, lagoas ou constituindo o 
escoamento de base da rede hidrográfica superficial 
Águas subterrâneas... 
• Rios cársticos e drenagens sub-glaciais em geleiras devem 
ser vistos como casos muito especiais do conceito 
normalmente usado para água subterrânea 
Águas subterrâneas 
• Conceitos ligados ao tipo de 
ocorrência, interação e/ou origem das 
águas em subsuperfície 
Conceitos-chave 
• Quanto à circulação das águas 
– Infiltração 
– Percolação 
– Sumidouro 
– Exfiltração 
– Fonte ou surgência ou nascente ou olho d’água 
– Ressurgência 
Conceitos-chave... 
• Outros conceitos-chave 
 
PIEZÔMETRO 
• Poço de observação, não submetido a 
bombeamento, e que alcançou o equilíbrio com a 
pressão atmosférica, no qual é medido o nível 
freático ou a altura piezométrica 
 
NÍVEL FREÁTICO (OU PIEZOMÉTRICO) 
• Altura, em determinado tempo e local, da superfície 
freática ou piezométrica de um aquífero 
Conceitos-chave... 
LENÇOL FREÁTICO (OU DE ÁGUA) 
• Superfície superior da água subterrânea ou da zona de 
saturação (ACIESP, 1980) 
• Limitado superiormente por uma superfície livre (à pressão 
atmosférica normal) 
• (water table) Superfície que delimita a zona de saturação 
da zona de aeração, abaixo da qual a água subterrânea 
preenche todos os espaços porosos e permeáveis das 
rochas e/ou solos 
– tende a acompanhar o modelado topográfico e oscila, 
ao longo do ano, sendo rebaixado com o escoamento 
para nascentes ou elevado com a incorporação de água 
infiltrada da chuva e/ou de degelo 
Conceitos-chave... 
ZONA DE AERAÇÃO 
• Zona do solo, acima do lençol freático, onde os poros 
estão parte preenchidos por água e parte por ar 
ZONA DE OXIDAÇÃO 
• Parte superior de depósitos minerais, logo acima do lençol 
freático, onde minerais primários são mais facilmente 
decompostos e oxidados; coincide, em parte, com o termo 
de uso mais genérico de zona de aeração 
ZONA DE SATURAÇÃO 
• Zona em que as rochas e/ou solos estão encharcados pela 
água subterrânea, situada abaixo da zona de aeração, e 
sendo delimitada em sua parte superior pelo lençol freático 
Conceitos-chave... 
AQUÍFERO 
• Corpo hidrogeológico com capacidade de acumular e 
transmitir água através dos seus poros, fissuras ou 
espaços resultantes da dissolução e carreamento de 
materiais rochosos (RESOLUÇÃO CONAMA 396/2008) 
– Porosidade: diz respeito aos espaços vazios na massa 
rochosa ou no solo 
– Permeabilidade: diz respeito à conectividade dos 
poros, permitindo a circulação da água em 
subsuperfície (percolação) 
• Destacam-se as formações superficiais recentes, as 
rochas muito deformadas ou fraturadas e as rochas muito 
intemperizadas 
Conceitos-chave... 
GRADIENTE HIDRÁULICO 
• Declive do lençol freático medido em ângulo ou em 
porcentagem entre dois pontos dados a localização e a 
altimetria desses pontos 
Conceitos-chave... 
CONE DE DEPRESSÃO OU DE INFLUÊNCIA 
• Depressão cônica formada no nível freático em torno 
de um poço em bombeamento, cuja periferia delimita o 
movimento de água em direção ao poço 
• A formação deste cone responde à necessidade de a 
água fluir em direção ao poço para repor a que está 
sendo extraída 
• Competição entre poços 
Dinâmica hidrológica subsuperficial e 
parâmetros hidrogeológicos 
CAPILARIDADE 
• Tensão superficial resultante da ação de forças 
moleculares entre as partículas do solo e as moléculas 
de água 
• Os materiais “ideais”, em termos hidrológicos, são 
considerados aqueles que possuem a mesma proporção 
de poros capilares (retenção de água) e não capilares 
(drenagem e aeração) 
Dinâmica hidrológica subsuperficial e parâmetros hidrogeológicos... 
PERMEABILIDADE 
• Habilidade de um material de transmitir água ou a 
propriedade de um material de se deixar atravessar pela 
água 
• Materiais muito porosos, como a argila, não são muito 
permeáveis devido a elevada superfície especifica – 
poros muito pequenos 
• Os materiais mais permeáveis são aqueles que 
possuem grande porosidade aberta (poros 
intercomunicantes), considerando o volume e o tamanho 
dos poros 
Dinâmica hidrológica subsuperficial e parâmetros hidrogeológicos... 
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA 
• Parâmetro quantitativo da permeabilidade 
• O fluxo subsuperficial acompanha o padrão das linhas 
equipotenciais (mesmo potencial hidráulico) e a 
variabilidade na condutividade hidráulica com a direção e 
profundidade 
• A rede hidrológica subsuperficial é baseada no 
cruzamento entre linhas equipotenciais e linhas de fluxo 
• O fluxo da água entre pontos de mesmo potencial 
hidráulico (potencial hidráulico nulo) ocorre devido à 
variação de pressão, a qual também é importante para a 
movimentação da água 
Dinâmica hidrológica subsuperficial e parâmetros hidrogeológicos... 
• Quando há convergência do fluxo em subsuperfície, há 
aceleração, e nos casos de divergência do fluxo, há 
desaceleração do mesmo 
• No caso de material superior menos permeável sobre 
material inferior mais permeável, ocorre a deflecção do 
fluxo na interface entre ambos 
• Se a permeabilidade (K) é muito superior no material 
subjacente, o fluxo pode tornar-se horizontal 
• No sistema encostas/canais, o fluxo depende da 
configuração morfológica do sistema 
– Em encostas com base de contorno convexo o fluxo 
é divergente, enquanto em encostas com base de 
contorno côncavo o fluxo é convergente 
Dinâmica hidrológica subsuperficial e parâmetros hidrogeológicos... 
• Condutividade hidráulica versus sucção capilar 
– Materiais finos apresentam maior Ch sob fluxo 
insaturado  forças de capilaridade 
• Material argiloso  fluxo negligenciável para os 
canais durante as chuvas, mas duradouro – 
contínua liberação de água retida por capilaridade 
– Materiais grosseiros apresentam maior Ch sob fluxo 
saturado  forças de capilaridade pouco expressivas; 
poros maiores facilitam a percolação 
• Material arenoso  fluxo elevado, mas pouco 
duradouro – a elevada condutividade hidráulica 
permite a fácil percolação 
Dinâmica hidrológica subsuperficial e parâmetros hidrogeológicos... 
PARÂMETROS CARACTERÍSTICOS DOS 
FLUXOS SUB-SUPERFICIAIS E AQUÍFEROS 
• Isotropia: 
– qualidade de um aquífero de apresentar a mesma 
permeabilidade em todos os pontos 
• Armazenamento específico: 
– volume de água que pode ser liberado por unidade 
de volume do aquífero 
• Taxa de renovação de aquíferos: 
– capacidade de um aquífero de manter o volume de 
água ao longo do tempo 
Parâmetros característicos dos fluxos sub-superficiais e dos aquíferos... 
• Tempo de residência: 
– tempo decorrido entre a recarga do aquífero e a 
descarga nas zonas de exfiltração 
– As características dos aquíferos, a posição e 
distância das zonas de recarga e descarga e a 
velocidade dos fluxos subterrâneos são os 
principais fatores determinantes do tempo de 
residência 
– O tempo de residência também condiciona o grau 
de mineralização das águas em aquíferos de 
rochas solúveisTipos de aquíferos 
Quanto à dinâmica da água subterrânea 
 
AQUÍFERO FREÁTICO (OU LIVRE) 
• água não possui obstáculos para sua migração, possuindo 
uma dinâmica livre 
• possuem boa permeabilidade, são parcialmente saturados 
de água 
• é limitado pela própria superfície livre da água, superfície 
freática, a qual está sob a pressão atmosférica 
• para sua extração, as águas devem ser bombeadas 
Zona de Recarga 
Aquífero Livre 
Zona de Recarga 
Aq Cativo 
Tipos de aquíferos... 
AQUÍFERO CONFINADO, CATIVO, OU ARTESIANO 
• água contida sob uma pressão maior do que a atmosférica 
• o confinamento da água é resultante de fatores geológicos 
(camadas impermeáveis) ou da formação de duricrusts 
• a massa rochosa é limitada em suas porções superior 
(tecto) e inferior (piso) por rochas relativamente 
impermeáveis 
• a diferença de pressão faz com que a água possa ser 
extraída naturalmente com uma perfuração, sem a 
necessidade de bombeamento (aquífero artesiano) 
• no caso do aquífero artesiano a água pode jorrar 
natualmente por sistemas de falhas/fraturas 
Tipos de aquíferos... 
AQUÍFERO SEMICONFINADO 
• Aquífero que apresenta partes de sua camada sobreposta 
por outra camada, de permeabilidade muito baixa ou até 
mesmo impermeável 
 
AQUÍFERO SUSPENSO 
• Aquífero que resulta do 
aprisionamento da água da 
zona de aeração por camadas 
periféricas que são 
Impermeáveis 
 
AQUÍFERO TEMPORÁRIO 
• Ligados a horizontes ou camadas impermeáveis 
Tipos de aquíferos... 
Quanto ao tipo de porosidade 
POROSO 
• a água fica armazenada nos poros derivados do 
intemperismo (manto de intemperismo) ou nos poros entre 
as partículas sedimentares 
• são aquíferos normalmente do tipo livre 
• destacam-se, nesta categoria, os aquíferos areníticos e 
conglomeráticos, como os costeiros, os vulcânicos (a água 
fica armazenada nas cinzas e outros materiais 
piroclásticos), e os aquíferos aluviais 
Depósitos e rochas 
sedimentares 
Tipos de aquíferos... 
FISSURAL, FRATURADO OU ESTRUTURAL 
• a porosidade é derivada de descontinuidades geológicas 
como falhas e fraturas, que representam uma porosidade 
secundária 
• são geralmente do tipo confinado ou semi-confinado, onde 
a água fica armazenada sob pressão 
• os aquíferos fissurais mais eficientes são as rochas ígneas 
e metamórficas deformadas tectonicamente 
Rochas 
magmáticas e 
metamórficas 
Tipos de aquíferos... 
CÁRSTICO 
• a água circula entre as cavidades de dissolução da rocha, 
ou seja, entre as cavidades cársticas das rochas 
• dentre estas cavidades as grutas e cavernas, e quaisquer 
outras aberturas de dissolução 
• os aquíferos cársticos mais comuns são os calcáreos e os 
dolomitos 
Calcáreos, 
dolomitos, 
quartzitos, etc. 
Tipos de aquíferos... 
Quanto à transmissividade de água 
ARTESIANO 
• A água sobre à superfície naturalmente, por pressão 
AQUICLUDO 
• Unidade geológica que contém água, mas não a transmite 
AQUIFUGO 
• Unidade geológica impermeável, ou seja, não absorve e 
nem transmite água 
AQUITARDO 
• Unidade geológica que apresenta baixa permeabilidade, e 
que, portanto, retarda, mas não impede, a recepção e a 
transmissão de água para aquíferos adjacentes 
Províncias hidrogeológicas 
brasileiras 
• São regiões com sistemas aquíferos com condições 
semelhantes de armazenamento, circulação e qualidade 
de água 
• Divisão para fins de exploração das águas subterrâneas 
e gestão 
• Elaboração do DNPM (Departamento Nacional de 
Produção Mineral) e da CPRM (Companhia de Pesquisa 
e Recursos Minerais) 
Principais aquíferos do Brasil 
Águas subterrâneas no Brasil 
• Plano Nacional de Abastecimento (déc. 1970) 
– incentivo à maior participação das águas 
subterrâneas passaram no abastecimento público, 
principalmente em localidades de pequeno e médio 
porte (500 a 10.000 hab.) 
• Perfuração média de poços/ano 
– 800.000 a 900.000 nos EUA 
– 8.000 a 9.000 no Brasil 
• São Paulo é o estado que mais usa água subterrânea 
– 70% dos núcleos urbanos e cerca de 90% das 
industrias são abastecidas parcial ou totalmente por 
pocos profundos (FREITAS, 1997) 
Águas subterrâneas no Brasil... 
• A aplicação do Código de Águas Minerais (Brasil, 
1945) e do Código de Mineração (Brasil,1967) é de 
competência do DNPM, (Portarias 222/1997 e 231/1998 
do DNPM) 
 
• Lei das águas (9.433/97) 
– a dominialidade das águas subterrâneas é dos 
Estados e DF, como define a Constituição de 1988 
– captações de águas subterrâneas são obras de 
engenharia que necessitam de outorga