Aula hidrogeologia

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Hidrogeologia
•Ciclo hidrológico
•Água subterrânea: zona de recarga e de descarga
•Aqüífero
•Tipos de aqüíferos
•Porosidade
•Permeabilidade
•Propriedades da água subterrâneas
•Contaminação de aqüíferos
•Exemplos de sistemas hidrogeológicos
O ciclo hidrológico
Do total da água disponível na Terra, 2,5%é agua doce. Desta 
percentagem cerca de 30%é água subterrânea e somente 0,3% é água 
que ocorre em rios e lagos.
Água Subterrânea:
A água subterrânea é a água que infiltra no subsolo e que está
presente nos poros dos solos, sedimentos (ex. areias) ou rochas. 
Para ser considerada água subterrânea a camada de solo ou rocha 
deve estar saturada.
Água do solo:
A água do solo está presente, principalmente, sob forma de vapor 
e pequenas gotas dentro dos espaços disponíveis. É a umidade do 
solo. É uma água para o “processamento” químico e físico no solo 
e essencial para a vida das plantas.
The Water Table
Formação da água subterrânea: infiltração no solo Águas até 750 m – participam do 
ciclo hidrológico e correspondem a 4,2 milhões de quilômetros cúbicos Águas que 
circulam entre 750 e 4000 metros de profundidade – tempo de retornos longos 
A área onde ocorre a infiltração denomina-se de ZONA DE RECARGA
As maiores taxas de recarga ocorrem em regiões planas, bem arborizadas, e nos 
aqüíferos livres. Em regiões de relevo acidentado, sem cobertura vegetal, sujeitas a 
práticas de uso e ocupação que favorecem as enxurradas a recarga ocorre mais 
lentamente.
A área onde a água subterrânea encontra novamente a superfície denomina-se de:
ZONA DE DESCARGA
A relação entre a quantidade de água que infiltra na Zona de Recarga e a que sai na 
Zona de Descarga fornece um parâmetro que chamamos de RESERVA
Definição de aqüífero
Aqüífero livre
discharge=2000 ft3/s
discharge=4000 ft3/s
Como é possível?
No 
tributaries 
here
A água armazena-se nos interstícios das formações geológicas (poros, 
cavidades, fissuras, etc.)
a) Aquífero poroso–aquífero que contém poros resultantes dos arranjos dos grãos (e.g. 
areias)
b) Aquífero cársico–aquífero que contém cavidadesoriginadas por dissolução da rocha que 
permitem uma circulação rápida da água (e.g.calcários)
c) Aquífero fracturado ou fissurado–aquífero cuja porosidade e permeabilidade estão 
fundamentalmente relacionadas com fraturas que afeitam o material de suporte 
(e.g.granitos)
Groundwater: aquifers
• What would be the properties 
(porosity/permeability) of conglomerate?
• High porosity, high permeability
Groundwater: aquifers
• What would be the properties (porosity/permeability) 
of unfractured granite?
• Low porosity, low permeability
Groundwater: aquifers
• Can you think of a rock/sediment with high 
porosity and low permeability?
Groundwater: aquifers
• Can you think of a rock/sediment with low 
porosity and high permeability?
Tipos de Aqüíferos: podem ser classificados tendo como base a 
porosidade e a pressão.
A) Com relação a porosidade
- Aqüífero Poroso ou Sedimentar (contínuo)
- Aqüífero Fraturado ou Fissural (descontínuo)
-Aqüífero Cárstico (descontínuo)
B) Com relação a pressão
- Aqüífero Livre ou Freático
- Aqüífero Confinado
- Aqüífero Semi-Confinado
C) Tipos Especiais:
- Aqüífero Suspenso
Com relação a porosidade:
Aqüífero Poroso ou Sedimentar (Contínuo):
Formado por rochas Sedimentares consolidadas, sedimentos 
inconsolidados ou solos arenosos.
Melhores aqüíferos – volume e extensão
Aqüífero Fraturado ou Fissural (Descontínuo):
Formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e 
maciças que tenham fraturas, fendas e falhas abertas.
Volume baixos – Circulação ao longo de fraturas –
Aqüífero Cárstico – Karst - (Descontínuo):
Formado em rochas calcárias ou carbonáticas. Circulação – fraturas 
e outras descontinuidades – dissolução
Podem atingir grandes dimensões
Com relação a pressão
1) Aqüífero Livre ou Freático
Camada superficial, aflorante em toda a sua extensão e limitado na base por 
camada impermeável.
Possuem recarga direta Aqüíferos comuns, mais explorados e mais vulneráveis.
Profundidade de saturação depende das precipitações
2) Aqüífero Confinado ou Artesiano:
Camada permeável confinada entre duas camadas impermeáveis ou 
semipermeáveis (semi-confinado).
Pressão do topo maior que a pressão atmosférica – artesianismo
Recarga – zonas de afloramentos das camadas
Aqüíferos livres e confinados
Aqüíferos livres e confinados
Aqüífero cárstico:
Formado em rochas calcárias ou carbonáticas. Circulação – fraturas e outras 
descontinuidades – dissolução
Vários tipos de aqüíferos
Cunha Salina:
- intrusão marinha
- causas: água doce mais leve que água do mar
- Equilíbrio dinâmico entre o fluxo de água doce e marinha
A exploração intensiva de água subterrânea dos AQUÍFEROS COSTEIROS pode 
gerar uma invasão progressiva da água do mar, resultante do avanço da interface 
água doce-água salgada, de que resulta uma contaminação salinada água 
subterrânea captada nos furos. 
argilla silte areia cascalho
porosidade
Retenção específicaP
r o d
u ç ã
o e
s p e
c í f i
c a
Salinização de poços por causa da retirada excessiva de água subterrânea, oceano e 
laguna com água salgada
•A permeabilidade é a propriedade que o solo o um sedimento 
apresenta de permitir o escoamento de água através dele. 
Todos os solos o sedimentos são mais ou menos permeáveis.
•O conhecimento do valor da permeabilidade é muito importante 
em algumas obras de engenharia, principalmente, na estimativa da
vazão que percolará através do maciço e da fundação de barragens 
de terra, em obras de drenagem, rebaixamento do nível d’água, 
adensamento, etc.
•Portanto, os mais graves problemas de construção estão 
relacionados com a presença da água.
Lei de Darcy
lei empírica que descreve o movimento da água 
subterrânea à escala macroscópica. Estabelece a 
relação entre o escoamento, a condutividade hidráulica 
e o gradiente hidráulico.
K = coeficiente de permeabilidade
Gradiente hidráulico
Definição: Número adimensional que representa a inclinação da superfície 
piezométrica ao admitir-se que a Lei de Darcy se cumpre. 
Corresponde à razão entre as variações de carga hidráulica e o comprimento 
percorrido, na direção do fluxo. 
Na prática pode ser calculado através da diferença de potencial entre dois 
pontos, divididos pela distância lateral dos pontos: 
Na natureza, é possível classificar cada material, segundo sua porosidade,
em dois grandes grupos: 
•os meios porosos propriamente ditos, que compreendem os materiais de 
porosidade granular ou de interstícios, representados por solos e
•sedimentos,
•os meios fraturados, cuja porosidade é caracterizada por uma porosidade de 
fraturas, fissuras ou fendas, ocorrentes em rochas duras e compactas, tais como 
granitos, basaltos, gnaisses e outras rochas ígneas ou metamórficas
Porosidade
POROSIDADE é o termo utilizado para designar os espaços vazios ou poros 
existentes no interior dos diferentes tipos de materiais. A porosidade pode ser 
classificada em:
(a) Porosidade granular, granulometria homogênea, porosidade elevada.
(b) Porosidade granular, granulometria homogênea, porosidade diminuída por
Cimentação
Porosidade
(c) Porosidade granular, granulometria heterogênea, porosidade baixa.
(d) Porosidade granular, granulometria homogênea, formado por elementos
porosos.
(e) Porosidade cárstica.
(f) Porosidade de fissura.
Porosidade
Propriedades da Água Subterrânea
1) Temperatura: temperatura média anual variações com o grau 
geotérmico
2) Composição Química:depende do tipo de rocha ou sedimento, 
grau de alteração das rochas
3) Cor: substâncias dissolvidas na água – MO; Fe
- azulada: quando pura;
- arroxeada: rica em ferro;
- negra: manganês;
-amarelada: ácidos húmicos
4) Odor e Sabor: depende do teor e tipo de sais
Dissolvidos
5) Turbidez: provocada por sólidos em suspensão (silte, argila, 
Material orgânico)
6) Condutividade Elétrica: facilidade de condução de corrente 
elétrica - está relacionada com o conteúdo de sais
7) Dureza:- Águas duras são: incrustantes, produzem grandes 
consumos de sabão, além de dificultar o cozimento.
8) pH: a maioria das águas subterrâneas tem valores de 5,5 até 8,5. 
Em casos excepcionais podem variar de 3 até 11.
A pesquisa de água subterrânea
Atualmente, a abordagem de pesquisa de água subterrânea faz-se com recurso a 
metodologias pluridisciplinares como sejam métodos geofísicos, levantamentos 
geológicos, estruturaise hidrogeológicos de detalhe, etc.
• What happens when this well is heavily 
pumped?
• What happens when a new well here is 
heavily pumped?
Flow 
direction can 
change
-Aquicludo–formação ou corpo geológico que, embora contendo água no seu interior, por 
vezes até à saturação, não permite a sua circulação, tornando impossível a sua exploração.
Aquífero–formação geológica que contém água e a pode ceder em quantidades 
economicamente aproveitáveis.
Aquífero confinado–aquífero cujo tecto e muro são constituídos por aquicludos. A 
superfície piezométrica situa-se acima do respectivo tecto e a pressão da água é sempre 
superior à pressão atmosférica.
Aquífero livre–aquífero que não é limitado superiormente por uma camada impermeável. O 
limite superior é o constituído por uma superfície de saturação onde a água está à pressão 
atmosférica.
Aquitardo–formação geológica que contém apreciável quantidade de água mas a transmite 
muito lentamente, tornando impossível a sua exploração directa.
Coeficiente de armazenamento–razão entre o volume de água cedido por uma coluna de 
aquífero de secção unitária, sob a acção de uma descida do nível piezométrico e o valor dessa 
descida.
Condutividade hidráulica–parâmetro que expressa a permeabilidade de um meio.
Nível piezométrico–é o nível a que a água de um aquífero se encontra à pressão atmosférica. 
Coincide com a superfície freática de um aquífero livre.
Furo artesiano–furo que intercepta um aquífero artesiano (confinado).
Furo artesiano repuxante–é o furo em que a água sai espontaneamente sem necessidade de 
bomba.
Lei de Darcy–lei empírica que descreve o movimento da água subterrânea à escala 
macroscópica. Estabelece a relação entre o escoamento, a condutividade hidráulica e o 
gradiente hidráulico.
Permeabilidade–Num sentido qualitativo expressa a maior ou menor facilidade com que um 
meio se deixa atravessar por um dado fluído.
Porosidade–razão entre o volume de vazios, ocupados por água ou ar, de um material e o seu 
volume total.
Transmissividade–é o produto da condutividade hidráulica horizontal pela espessura do 
aquífero.
Formação da água subterrânea: infiltração no solo Águas até 750 m – participam do 
ciclo hidrológico e correspondem a 4,2 milhões de quilômetros cúbicos Águas que 
circulam entre 750 e 4000 metros de profundidade – tempo de retornos longos 
A área onde ocorre a infiltração denomina-se de ZONA DE RECARGA
As maiores taxas de recarga ocorrem em regiões planas, bem arborizadas, e nos 
aqüíferos livres. Em regiões de relevo acidentado, sem cobertura vegetal, sujeitas a 
práticas de uso e ocupação que favorecem as enxurradas a recarga ocorre mais 
lentamente.
A área onde a água subterrânea encontra novamente a superfície denomina-se de:
ZONA DE DESCARGA
A relação entre a quantidade de água que infiltra na Zona de Recarga e a que sai na 
Zona de Descarga fornece um parâmetro que chamamos de RESERVA
Sistemas hidrogeológicos
Tipos de aqüíferos e geologia
•Esse Aqüífero possui água de excelente qualidade, extraída através de poços 
artesianos e semi-artesianos, utilizada no abastecimento de centenas de cidades 
de médio e grande porte. 
•Sua importância é estratégica, uma vez que o volume aproveitável de água é de 
40 km3/ano superando em 30 vezes a demanda de cerca de 15 milhões de 
pessoas que vivem em sua área de ocorrência. 
•Na prática, isso significa que o aqüífero em questão tem uma reserva potencial 
para abastecer toda a população brasileira por cerca de 2.500 anos, tornando-se 
assim, de vital importância para as gerações futuras do Cone Sul.