Hidrogeologia: Estudo da Água Subterrânea

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HIDROLOGIA – HIDROGEOLOGIA
Prof. Dr. Marcelo Gonçalves Resende
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DEFINIÇÃO
Hidrogeologia é a ciência que estuda a água subterrânea quanto à sua ocorrência, seu movimento e as relações com o ambiente geológico.
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DEFINIÇÃO
Água subterrânea - é aquela que ocorre em sub-superfície, sendo capaz de movimentar-se sob a influência do campo gravitacional. 
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Distribuição vertical da
água subterrânea
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ZONAS VERTICAIS DA SUB-SUPERFÍCIE
Zona do Solo – Vai da superfície até o final da zona de raízes, variando com o tipo de solo e vegetação. (+/- 1 metro).
Zona Intermediária – Compreende a zona da raiz e da zona capilar.
Zona Capilar – Varia do nível freático até o limite da faixa capilar, que varia inversamente ao tamanho dos poros do solo e diretamente com a tensão superficial.
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ZONAS VERTICAIS DA SUB-SUPERFÍCIE
Nível de Água – Compreende ao nível que a água sobe na zona saturada.
Zona Saturada – Ocorre abaixo do nível de água onde a porosidade é importante para sua definição.
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POROSIDADE TOTAL
Porosidade varia de 25 à 35% na maioria dos aquíferos.
Expressa como a relação entre Volume de vazios (Vv) e Volume total (Vt):
P = Vv/Vt
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POROSIDADE TOTAL
É expressa em %, portanto a equação é definida como:
P = Vv/Vt x 100
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POROSIDADE EFICAZ
Pe = (Vac / Vt) x 100   
Vac = volume de água extraído (*) 
Vt = volume de terreno  
(*) O volume Vac referido representa a quantidade de água que circula por ação da gravidade.  
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CAPACIDADE DE RETENÇÃO ESPECÍFICA
Cre = (Var / Vt) x 100  
Assim: Vv = Vac + Var onde P = Pe + Cre  
Var = volume de água que ele(a) pode reter (depois de atingir previamente a saturação)
Vt. Volume de rocha ou solo
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PERMEABILIDADE
Nas formações geológicas, os espaços vazios podem estar conectados ou podem estar semi-fechados condicionando a passagem de água.   
Esta característica designa-se por permeabilidade:  
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PERMEABILIDADE
Areias limpas -  Formações muito porosas e permeáveis se os seus poros forem grandes e bem interconectados. 
Argilas e certos materiais vulcânicos - Formações impermeáveis, dado que apesar de terem muitos poros, eles são pequenos encontram-se fechados. 
Rochas ígneas e metamórficas - São em geral formações de baixa porosidade, e como tal tendem a ser pouco permeáveis uma vez que as conexões entre os poros são difíceis de estabelecer.   
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PERMEABILIDADE
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Grupos Hidrogeológicos de Solos
GRUPO A -	Solos arenosos, com baixo teor de argila total (inferior a 		8%), sem rochas, sem camada argilosa e nem mesmo 			densificada até a profundidade de 1,5m. O teor de 			húmus é muito baixo, não atingindo 1%
GRUPO B - 	Solos arenosos menos profundos que os do Grupo A e 		com menor teor de argila total, porém ainda inferior a 		15%. No caso de terras roxas este limite pode subir a 			20% graças a maior porosidade. Os dois teores de 			húmus podem subir, respectivamente, a 1,2% e 1,5%. 		Não pode haver seixos e nem camadas argilosas até 			1,5m, mas é quase sempre presente uma camada mais 		densificada que a camada superficial
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Grupos Hidrogeológicos de Solos
GRUPO C - 	Solos barrentos, com teor de argila de 20 a 30%, mas 			sem camadas argilosas impermeáveis ou contendo 			seixos até a profundidade de 1,2m. No caso de terras 			roxas, estes dois limites máximos podem ser de 40% e 		1,5m. Nota-se, a cerca de 60cm de profundidade, 			camada mais densificada que no Grupo B, mas ainda 			longe das condições de impermeabilidade.
GRUPO D - 	Solos argilosos (30 a 40% de argila total) e com camada 		densificada a uns 50cm de profundidade ou solos 			arenosos como B, mas com camada argilosa quase 			impermeável ou horizonte de seixos rolados.
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Condições de Umidade do Solo
CONDIÇÃO 1 - Solos secos: as chuvas nos últimos 5 dias 				não ultrapassaram 15mm
CONDIÇÃO 2 - Situação média na época das cheias: as chuvas nos últimos 5 dias totalizaram entre 15 e 40mm
CONDIÇÃO 3 - solo úmido (próximo da saturação): as chuvas nos últimos 5 dias foram superiores a 40mm e as condições meteorológicas foram desfavoráveis a altas taxas de evaporação
 
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Valores de CN
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Condições de Umidade do Solo
Os valores de CN apresentados anteriormente referem-se sempre à condição II. Para converter o valor de CN para as condições I e III existem as seguintes expressões:
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Condições de Umidade do Solo
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AQUÍFEROS
formação geológica que armazena e permite a circulação subterrânea da água, de onde é possível extrair a mesma, durante um determinado período de tempo, de forma economicamente viável e sem impactos ambientais negativos.
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Tipos de não Aquíferos
Se as formações geológicas não são aquíferas então podem ser definidas como:  
	Aquitardo – Formação geológica que pode armazenar água mas que a transmite lentamente não sendo rentável o seu aproveitamento a partir de poços e/ou furos de captação. 
	Aquicludo - Formação geológica que pode armazenar água, mas não a transmite (a água não circula). 
	Aquífugo - Formação geológica impermeável que não armazena nem transmite água. 
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A GEOLOGIA DO MATERIAL SATURADO
Porosos: onde a água circula através de poros. As formações geológicas são areias limpas, areias consolidadas por um cimento também chamadas arenitos, conglomerados, etc; 
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A GEOLOGIA DO MATERIAL SATURADO
Fraturados e/ou fissurados: onde a água circula através de fraturas ou pequenas fissuras, formadas por movimentos tectônicos. As formações são granitos, gabros, filões de quartzo, etc; 
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A GEOLOGIA DO MATERIAL SATURADO
Neste tipo de aqüífero a perfuração deve ocorrer justamente na fissura/fenda, para que o poço tenha água:
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CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A GEOLOGIA DO MATERIAL SATURADO
Cársticos: tipo peculiar de aqüífero fraturado, onde as fraturas, devido à dissolução do carbonato pela água, podem atingir aberturas muito grandes, criando, neste caso, verdadeiros rios subterrâneos. É comum em regiões com grutas calcárias, ocorrendo em várias partes do Brasil.
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Tipos de Aquíferos
Os aqüíferos podem ser confinados e não-confinados.
		- O aqüífero confinado encontra-se a uma pressão maior que a pressão atmosférica. 
		- Está limitado na parte superior e inferior por superfícies impermeáveis. 
Os aqüíferos artesianos são aqueles em que a elevação da superfície piezométrica está sobre a superfície do terreno.
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Tipos de Aquíferos
O aqüífero não confinado encontra-se a uma pressão menor ou igual a pressão atmosférica. 
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Caracterização de Aquífero
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Zonas de ocorrência da água no solo de um aqüífero freático
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CONTAMINAÇÃO DE AQUÍFERO
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CONTAMINAÇÃO DE AQUÍFERO
Contaminação: a vulnerabilidade de um aqüífero refere-se ao seu grau de proteção natural às possíveis ameaças;
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CONTAMINAÇÃO DE AQUÍFERO
Superexplotação ou superexploração de aqüíferos: é a extração de água subterrânea que ultrapassa os limites de produção das reservas reguladoras ou ativas do aqüífero.
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A- Embora a água contaminada atravesse mais de 100 metros antes de alcançar o Poço 1, a água move-se muito rapidamente através do calcário cavernoso para ser purificada; 
B - Como a descarga da fossa séptica percola através de um arenito permeável, ela é purificada em uma distância relativamente curta. 
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 LEI DE DARCY
A Lei de Darcy regi o escoamento da água nos solos saturados, e é representada pela seguinte equação: 
V = KA.dh/dL
Onde:
V é a vazão de infiltração;
K é a condutividade hidráulica (medida através de permeâmetros);
A é a área da secção analisada
h é a Carga Piezométrica ou Altura Piezométrica (altura da água de um aqüífero confinado medida num piezômetro).
L = Distância entre os pontos medidos