Água Subterrânea

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Água Subterrânea
Universidade de Pernambuco
Escola Politécnica de Pernambuco
Profª. Drª: Kalinny Lafayette
Equipe:	Augusto Victor
		Breno Jones 
		Diego Lima
		Diogo Filipi
		Gustavo Valença
		Natanielton Santos
		Rodrigo Barcelos
Disciplina: Geologia
Recife/2013
Introdução
Importância da água
Ciclo Hidrológico
Introdução
	Em geologia considera-se água subterrânea toda aquela que ocupa todos os espaços vazios de uma formação geológica, formam-se, essencialmente, a partir da infiltração da água da chuva e , uma vez no subsolo, podem formar lençóis de água quase imóveis que alimentam as fontes e poços, ou então circular por fissuras das rochas, e aquíferos.
	Em geral, as águas subterrâneas são armazenadas ou em rochas sedimentares porosas ou permeáveis, ou em rochas não porosas, porém fraturadas. Neste ultimo caso, as fraturas geram um efeito físico similar ao da permeabilidade. Um caso menos frequente é o das rochas calcáreas, nas quais até baixa acidez das águas da chuva é capaz de abrir grandes túneis, por onde flui a água subterrânea.
	A maior reserva de água doce do mundo é encontrada nas geleiras (quase 70%), seguida pela existente no subsolo, rios e lagos (30%), sendo a água subterrânea cerca de 90% do total de água doce disponível para consumo humano. 
Infiltração
1.1 Tipos e condições de materiais terrestres
A presença de matérias, porosos e permeáveis, como solos e sedimentos arenosos, favorece o processo de infiltração. Por outro lado, materiais argilosos e rochas cristalinas pouco fraturadas são desfavoráveis à infiltração. 
A capacidade de campo é uma importante propriedade, que corresponde ao volume de água que é absorvido pelo solo, antes de atingir a saturação. Essa propriedade influencia diretamente na infiltração, representando um volume de água que está no solo, mas não foi absorvida.
http://globalrelva.org/index.php?option=com_content&view=article&id=223:rega-de-manutenca&catid=78:cultural-practices&Itemid=88
Rega de Manutenção, mostra a capacidade do campo do solo, que absorve um volume de água até atingir sua saturação, e o resto da água é absorvido pela vegetação.
Cobertura Vegetal
	Em áreas vegetadas, a infiltração é facilitada pelas raízes das plantas, que abrem caminho para a água descendente no solo. Por outro lado, nos ambientes densamente florestados, cerca de 1/3 da água interceptada sofre evaporação antes de atingir o solo.
Diferença entre uma área densamente florestada e uma desflorestada, numa o processo de infiltração é máximo, no outro é mínimo, predominando o escoamento superficial.
www.tvcanal13.com
Topograia
	De modo geral, declives acentuados aumentam o escoamento superficial, diminuído a infiltração, logo, para se obter uma maior taxa de infiltração, superfícies suavemente onduladas diminuem a taxa de escoamento superficial, permitindo assim uma maior infiltração.
http://sites.marista.edu.br/simulados/2011/06/21/prova-de-ciencias-humanas-enem-2010/ 
Processo de escoamento superficial, diminuindo a infiltração e causando erosão da encosta.
Precipitação
	O modo como a precipitação é distribuída ao longo do ano é um fator decisivo no volume de recarga da água subterrânea, independente do tipo de terreno.
	Chuvas regularmente distribuídas ao longo do tempo promovem uma maior infiltração, assim, a velocidade de infiltração segue o volume de chuva. Diferente de chuvas torrenciais, que favorecem o escoamento superficial direto, visto que, a taxa de infiltração é muito menor ao grande volume de chuva, em um curto intervalo de tempo.
Chuva regular à esquerda, e chuva torrencial à direita
Viajeaqui.abril.com.br escrevendoaoleu.blogspot.com
Ocupação do solo
	O avanço da urbanização e a devastação da vegetação tem uma significante influencia na quantidade de água infiltrada em adensamentos populacionais e zonas de intenso uso agropecuário. 
	Nas áreas urbanas, as construções e a pavimentação impedem a infiltração, causando problemas à cidade, devido ao aumento do escoamento superficial e redução n recarga de águas subterrâneas.
	Nas áreas rurais, devido ao desmatamento em geral, pela exposição de vertentes através de plantações sem terraceamento, e pela compactação dos solos causada pelo pisoteamento de animais, como em áreas de criação de gado,
a infiltração é bruscamente reduzida. 
Extrema.mg.gov.br
Diferença na absorção, de acordo com a ocupação do solo
Distribuição e movimentação da água no subsolo
A movimentação da água no subsolo não ocorre exclusivamente sobre a ação da força gravitacional, a força de atração entre as moléculas e a tensão superficial também são responsáveis por essa movimentação, a diferença é que, uma tem maior efeito direto do que outras.
Quando o nível de água absorve seu volume máximo (atinge o limite de percolação mínimo), criam-se zonas de saturação do solo, nas partes em que o limite é atingido, é chamado de zona de saturação ou freática, onde não há mais espaço no solo. Acima dessa zona onde existe um pouco de espaço, com ar e água, definesse a zona não saturada, ou vadosa, ou ainda zona de aeração.
O limite entre essas duas zonas é chamado de superfície freática, costuma seguir a irregularidade da superfície do terreno, o qual pode ser visto pelo traçado de sua superfície por uma rede de poços.
Porosidade
	A porosidade é uma propriedade física definida pela relação entre o volume de poros e o volume total de certo material. Existem dois tipos fundamentais de porosidade nos materiais terrestres: primária e secundaria.
	Na porosidade primária, criado junto com os sedimentos ou rochas, é caracterizada nas rochas sedimentares pelos espaços entre os grãos (porosidade intermolecular) ou planos de estratificação. Nos materiais sedimentares o tamanho e forma das partículas o se grau de seleção e a presença de cimentação afetam a porosidade.
	A porosidade secundária, desenvolve-se após a formação de rochas ígneas, metamórficas ou sedimentares, devido às fraturas ou falhamentos ocorridos durante sua deformação (porosidade de fraturas).
	Um tipo especial de porosidade secundária se desenvolve em rochas solúveis, como calcários e mármores, através da criação de vazios por dissolução, assim, caracterizando a porosidade cárstica.
Permeabilidade
	A principal propriedade que determina a disponibilidade de água subterrânea não é a quantidade de água que os materiais conseguem armazenar, mas a sua capacidade em permitir o fluxo dela através dos poros. Tal propriedade é chamada de permeabilidade, é depende unicamente do tamanho dos poros e da conexão entre eles.
	Um sedimento argiloso, por exemplo, embora possua uma alta porosidade, é praticamente impermeável, pois seus poros são muito pequenos e a água fica presa por absorção. Por outro lado, derrames basálticos, onde a rocha quase não possui porosidade, porém possui uma boa quantidade de fraturas abertas e interconectadas, como disjunções colunares (juntas de resfriamento), apresentam alta permeabilidade devido a esta porosidade primária. 
	Assim notasse que, como a porosidade, a permeabilidade pode ser primária ou secundária.
 
Diferentes porosidade e permeabilidades que o solo pode ter.
mundodadescoberta.blogspot.com 
Fluxo de água no subsolo
 
	Além da força gravitacional, o movimento da água subterrânea também é guiado pela diferença de pressão entre dois pontos, exercida pela coluna de água acima aos pontos e pelas rochas ao seu redor.
	Esta diferença de pressão é chamada de potencial da água (potencial hidráulico) que promove a movimentação da água de pontos com alto potencial, como nas cristas do nível freático, para zonas de baixo potencial, em fundos de vales.
Diego Lima
Aquífero
Aquífero(do latim "carregar água") é uma formação geológica do subsolo, constituída por unidades rochosas ou de sedimentos, porosas e permeáveis, que armazena e transmite volumes significativos de água subterrânea passívelde ser explorada pela sociedade.
A maioria dos aquíferos desenvolvidos em todo o mundo, com altas vazões consistem de areias e cascalhos inconsolidados.
Um aquífero pode ter a sua extensão x altura de poucos quilômetros quadrados a milhares de quilômetros quadrados, ou pode, também, apresentar espessuras de poucos metros a centenas de metros. 
Ilustração - Aqüífero Guarani
National Geographic – 03/2010
Aquitarde
São formações de baixa permeabilidade, que armazenam água, mas não podem suprir poços de bombeamento.
As camadas de argila e de folhelho que separam muitos aquíferos confinados são bons exemplos de aquitardes.
 São capazes de transmitir água através de drenança vertical.
Em estudos de aquíferos, aquitardes são também conhecidos como camadas confinadas drenantes.
Aquiclude
São um exemplo extremo de aquitarde. 
São Rochas que apesar de terem uma grande porosidade, possuem uma permeabilidade baixa não permitindo que a água flua em seu meio. Se comportando como um meio impermeável. 
Exemplo de aquiclude são certas rochas vulcânicas que possuem muitos poros mas estes não se comunicam entre si.
Aquifugos
É uma formação geológica praticamente impermeável que não armazena, nem transmite água. 
Tipos de aquíferos
A litologia do aquífero, ou seja, a sua constituição geológica (porosidade/permeabi­lidade intergranular ou de fissuras) é que irá determinar a velocidade da água em seu meio, a qualidade da água e a sua qualidade como reservatório. Essa litologia é decorrente da sua origem geológica, que pode ser fluvial, lacustre, eólica, glacial e aluvial (rochas sedimentares), vulcânica (rochas fraturadas) e metamórfica (rochas calcáreas), determinando os diferentes tipos de aquíferos.
Tipos de aqüíferos quanto à superfície superior 
Aquífero livre ou freático
Os aquíferos livres ou freáticos foram os primeiros explorados pelo ser humano.
Apresentam a porção inferior delimitada por rochas permeáveis ou semipermeáveis e a porção superior livre.
Sua recarga ocorre de forma livre pela infiltração direta da água das chuvas, sendo que o tipo de cobertura do solo (vegetação, pavimentação, plantações, entre outros) e a inclinação do terreno são fatores que tornam o processo de infiltração variável.
A descarga se dá em áreas de contato com rios, lagos, mares e nas nascentes, quando a água brota naturalmente do aquífero freático para a superfície, originando um córrego. Em função da sua pouca profundidade, os aquíferos freáticos são facilmente contaminados, sendo que grande parte desse tipo de depósito de água em área urbana já se encontra nessa situação. 
Tipos de aqüíferos quanto à superfície superior
Aquífero confinado ou artesiano
É aquele constituído por uma formação geológica permeável, confinada entre duas camadas impermeáveis ou semipermeáveis .
Neles, o nível da água encontra-se sob pressão, podendo causar artesianismo nos poços que captam suas águas. 
O seu reabastecimento ou recarga, através das chuvas, dá-se preferencialmente nos locais onde a formação aflora à superfície. 
Os aquíferos confinados têm a chamada recarga indireta e quase sempre estão em locais onde ocorrem rochas sedimentares profundas (bacias sedimentares). 
Tipos de aqüíferos quanto à superfície superior
Aquífero semiconfinado 
É aquele que se encontra limitado na base, no topo, ou em ambos, por camadas cuja permeabilidade é menor do que a do aquífero em si. 
O fluxo preferencial da água se dá ao longo da camada aquífera. Secundariamente, esse fluxo se dá através das camadas semiconfinantes, à medida que haja uma diferença de pressão hidrostática entre a camada aquífera e as camadas subjacentes ou sobrejacentes. 
Em certas circunstâncias, um aquífero livre poderá ser abastecido por água oriunda de camadas semi­confinadas subjacentes, ou vice-versa. Zonas de fraturas ou falhas geológicas poderão, também, constituir-se em pontos de fuga ou recarga da água da camada confinada. 
Tipos de aqüíferos quanto à porosidade
Tipos de aqüíferos quanto à porosidade
Aquífero fraturado ou fissural
Formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da água se faz nas fraturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento tectônico. 
Poços perfurados nessas rochas fornecem poucos metros cúbicos de água por hora, sendo que a possibilidade de se ter um poço produtivo dependerá, tão somente, desse poço interceptar fraturas capazes de conduzir a água. 
Nesses aquíferos, a água só pode fluir onde houverem fraturas, que, quase sempre, tendem a ter orientações preferenciais(anisotrópicos).
Tipos de aqüíferos quanto à porosidade
Aquífero poroso ou sedimentar
É aquele formado por rochas sedimentares consolidadas, sedimentos inconsolidados ou solos arenosos, onde a circulação da água se faz nos poros formados entre os grãos de areia, silte e argila de granulação variada. 
Constituem os mais importantes aquíferos, pelo grande volume de água que armazenam, e por sua ocorrência em grandes áreas. 
sua porosidade quase sempre homogeneamente distribuída, permitindo que a água flua para qualquer direção (isotropia).
Tipos de aqüíferos quanto à porosidade
Aquíferos cársticos
São aquíferos associados a rochas carbonáticas, as quais apresentam bastante sensibilidade ao desgaste por ação da água. Dessa forma, as fraturas nesse tipo de rocha alargam-se pelo fluxo de água, formando verdadeiros rios subterrâneos.
Augusto Victor
CAPTAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
 Fontes : - Aflora espontaneamente 
	 - Pouca vazão 
 Lençóis Freáticos: - Poços rasos 						 - Profundidade 3 – 40m
	 - Risco de água contaminada ou poluída. 
			 
 Lençóis Artesianos: - Poços profundos
			 - Profundidade 40 – 1500m
			 - Água de boa qualidade
Tipos de Fonte
 Fontes de Encosta
 Fonte: IRITANI, Mara Akie; EZAKI, Sibele, 2008, p. 73.
Tipos de Fonte
 Fontes de Camada
 Fonte: IRITANI, Mara Akie; EZAKI, Sibele, 2008, p. 73.
Tipos de Fonte
 Fontes de Fratura
 Fonte: IRITANI, Mara Akie; EZAKI, Sibele, 2008, p. 73.
Tipos de Fonte
 Fontes de Falha
 Fonte: IRITANI, Mara Akie; EZAKI, Sibele, 2008, p. 73.
Captação de Água das Fontes
 Fonte: IRITANI, Mara Akie; EZAKI, Sibele, 2008, p. 74.
Tipos de Poços Rasos
 Poço Escavado
- Mais antiga forma de exploração da água subterrânea.
- Diâmetro: 1 – 2 metros - Profundidade: < 30m
 Fonte: IRITANI, Mara Akie; EZAKI, Sibele, 2008, p. 68.
Tipos de Poços Rasos
 Poço Cravado
-Só funciona em aquíferos muito rasos
-Diâmetro: 4 – 5 cm
-Muito usado para o rebaixamento do lençol freático
-Indicada para terrenos arenosos homogêneos
Fonte: CHIOSSI, Nivaldo José, 1979, p. 256.
Tipos de Poços Rasos
 Poço a Trado
-Trado manual e mecânico
-Diâmetro: 5 – 24 cm
-Profundidade: < 20m
Fonte: <http://sites.google.com/site/turmadefundacoes/-segundavisita(pdi)223>
Tipos de Poços Rasos
 Galeria Filtrante
Fonte: < http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Captac03.html?submit=Continuar> 
Tipos de Poços Profundos
 Poço Artesiano e Semi-Artesiano
Fonte: Karmann, Ivo, 2001, p. 126.
Perfuração de Poços Profundos
 Sistema a percussão: a rocha é perfurada através da batida constante do trépano, presa a um cabo de aço movimentado para cima e para baixo, através de um balancim acionado por motor. É indicado para profundidades inferiores a 250 metros,
 
 Sistema Rotativo: a perfuração se dá através do movimento rotatório de uma broca, ao mesmo tempo que se faz circular lama no poço. Pode atingir grandes profundidades 
Ação geológica e a capacidade de um conjunto de processos causar modificações nos materiais terrestres, transformando minerais,rochas e feições terrestres
A zona de ocorrência da água subterrânea e uma região onde é iniciada a maioria das formas de relevo,pois a água subterrânea é o principal meio das reações do intemperismo químico.O movimento da água subterrânea, somado ao da água superficial, sãoos principais agentes geomorficos da superfícies da terra.
Ação geológica das águas subterrâneas
EX: O escorregamento ou deslizamento de encosta, Boçorocas, Relevo Castrico e cavernas
Movimentos de Massa
Em geologia, deslizamentos e escorregamentos são tidos como movimentos de massa, que são deslocamentos de solo, rochas, detritos diversos (incluindo materiais orgânicos) e cobertura vegetal geralmente existente em encosta com declive suficiente para permitir desmoronamento sob ação da gravidade. 
Escorregamentos, deslizamentos, rastejos e quedas, são alguns dos termos utilizados para descrever movimentos de massa que ocorrem em encostas de solos e/ou rochas. Esses movimentos podem ser apenas inconvenientes, não merecendo muitas das vezes registro, como também podem ser catastróficos nas suas dimensões e consequências. 
Velocidade (0,3m/ano) Menor ou Maior 
Avalanches de detritos na Tragédia Climática de Nova Friburgo, jan. 2011.
Vários fatores contribuem para desencadear esse movimento de massa numa encosta, quais sejam:
Processo de formação
a)existência de material inconsolidado; 
b) declive;
c) vegetação que, por razão natural (sistema radicular pouco profundo) ou por ação antrópica (por desmatamento ou queima) não condicione estabilidade à massa de terra acarretando os (runoff);
d) possível existência de substrato (subjacente) impermeável que sob ação da água nas camadas sobrepostas faça-o atuar como “lubrificante” e consequentemente facilite o deslizamento; 
e) água retida em quantidade tal que permita que a força da gravidade supere a força de atrito atuante nos componentes da encosta; 
f) eventualmente, tremor de terra.
Rastejos(Creeps):São movimentos lentos de camadas superficiais do solo, encosta abaixo; que se aceleram por ocasião de chuvas e se desaceleram em épocas de seca. 
Principais Indícios: encurvamento de árvores, postes e cercas, fratura mento da superfície do solo e de pavimentos, além do "embarrigamento" de muros de arrimo.
O processo em questão pode causar danos econômicos significativos, principalmente afetando as encostas próximas à obras civis, ou seja, interferindo em fundações, linhas de transmissão, dutos, pontes, viadutos, entre outras. Os rastejos são bons indicadores da ocorrência eminente de escorregamentos
Escorregamentos (Slides): movimento rápido de massas do solo e/ou rocha, com volume bem definido, sendo que o centro de gravidade do material se desloca para baixo e para fora do talude, seja ele natural, de corte ou aterro. Esse processo está associado a ruptura de cisalhamento, devido ao aumento das forças de tensões por influencia das águas subterrâneas ou superficiais levando a queda de resistência, em períodos relativamente curtos, podendo ser classificados de acordo com sua geometria e a natureza do material.
Principais tipos
Escorregamento planares Escorregamentos circulares Movimento em cunha
Escorregamento planares: Em maciços rochosos o movimento é condicionado por estruturas geológicas planares, tais como: xistosidade, fraturamento, foliação, etc. Nas encostas serranas brasileiras são comuns escorregamentos planares de solo, com ruptura podendo ocorrer no contato com a rocha subjacente.
Escorregamentos circulares: em movimento de caráter rotacional segundo um eixo imaginário, ao longo de uma superfície encurvada de ruptura, sendo comum uma série de deslizamentos combinados e sucessivos.Ocorre geralmente em aterros, pacotes de solo ou depósitos mais espessos, rochas sedimentares ou cristalinas intensamente fraturadas. 
Esse tipo de processo é muito comum ao longo de estradas e rodovias, devido a construção de taludes artificiais, principalmente durante as épocas chuvosas, onde a saturação de água no solo é grande, fazendo com que a resistência do mesmo diminua.
La Conchita, California, Estados Unidos da América 1995
Movimento em cunha: movimento ao longo de um eixo formado pela intersecção de estruturas planares em maciços rochosos, que desloca o material na forma de um prisma. São comuns em taludes de corte ou encostas que sofreram algum tipo de desconfinamento, natural ou antrópico.
Voçorocas
Erosões do tipo voçorocas podem chegar a vários metros de comprimento e de profundidade, devido ao fluxo de água que é possibilitado em seu interior, causando uma grande movimentação de partículas.
Algumas voçorocas podem chegar até mesmo ao nível do lençol freático do local onde ocorrem. Atualmente, as voçorocas são consideradas um dos piores problemas ambientais em áreas de rochas cristalinas em diversas regiões tropicais onde são frequentes e podem alcançar grandes dimensões, em vertentes desprotegidas esse processo se torna pouco controlável podendo atingir áreas urbanas e estradas.
São vales ou depressões enormes em terrenos de topografia suave.
 São feições erosivas, altamente destrutivas, que rapidamente se ampliam, ameaçando campos, solos cultivados e zonas povoadas.
Estas feições podem atingir dimensões de até várias dezenas de metros de largura e profundidade com várias centenas de metros de comprimento.
 Possuem paredes de fundo plano, com seção transversal em U.
O fundo é coberto por material desagregado, onde aflora água.
“(...)É importante classificar os movimentos, bem como investigar as suas causas, pois deste estudo depende a correta escolha do modo de análise de estabilidade a ser empregado e das medidas de correção adequadas(...)”(Prof.:Roberto Coutinho.Drc). 
Métodos de Prevenção
Devido às graves consequências que qualquer escorregamento pode causar para populações circunvizinhas, o estudo da estabilidade de encostas naturais é um dos grandes desafios da engenharia geotécnica. Apesar da estabilidade de alguns taludes ser comprometida pela ação humana, há um grande o número de escorregamentos que ocorrem sem uma causa aparentemente clara.
a)Caracterização geotécnica dos materiais, através de cuidadosa investigação
b) Levantamento dos índices pluviométricos da região
c) Cálculo de taludes mais adequados (inclinações)
d) Não deve-se limitar as investigações e estudos apenas na área do corte