Hidrogeologia: Conceitos e Parâmetros

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http://repositorio.utad.pt
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Pacheco, Fernando António Leal
Hidrogeologia
http://hdl.handle.net/10348/1913
Metadados
Data de Publicação 2004
Tipo lecture
Revisão de Pares Não
Coleções OLD - DGEO - Trabalho Académico
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HIDROGEOLOGIA 
Acção de Formação 
Modelos Hidrogeológicos: Elaboração e Experimentação 
 
 
 
Novembro de 2004 
Sumário 
1. Conceitos: condutividade hidráulica, transmissividade e coeficiente de 
armazenamento 
 
2. Formações hidrogeológicas 
 2.1. Classificação das formações geológicas relativamente à vocação aquífera: 
aquífero, aquitardo, aquicludo e aquífugo 
 2.2. Tipos de aquíferos: Aquíferi livre, cativo e semi-cativo 
 
3. Fluxo subterrâneo em meios porosos e em meios fracturados 
 3.1. Lei de Darcy e lei cúbica 
 3.2. Cálculo da condutividade hidráulica 
 
4. Exploração de aquíferos 
 4.1. Conceitos: rebaixamento, cone de depressão, perda de carga, raio de influência, 
regime permanente e regime transitório 
 4.2. Comportamento dos aquíferos face a uma situação de exploração 
 4.3. Parâmetros hidráulicos de formações aquíferas 
Condutividade Hidráulica de Materiais 
A experiência de Darcy 
 
 Estudou o movimento da água através de camadas de areia 
usadas em filtros; 
 
 Verificou que o caudal de fluxo através dos filtros de areia é 
proporcional à diferença de alturas de água entre os extremos 
dos mesmos e inversamente proporcional ao seu comprimento. 
 
 Verificou ainda que o mesmo caudal é função de uma 
propriedade intrínseca dos materiais  K: condutividade 
hidráulica , a qual difere de material para material. 
 





 −=
L
hhKAQ ba
Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p 
Medição da Condutividade Hydráulica 
específico Caudal−= q
A
Q
hidráulico Gradiente−=−
dL
dh
L
hh ba
Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p 
Relação da Condutividade Hidráulica com as 
Propriedades do Meio e do Fluido 






=
µ
γ2CdK
Factores do Fluido: γ -Peso específico; µ - Viscosidade 






=
µ
γ
12
3NbK
Factores do Meio 
C – factor de forma 
d – diâmetro das partículas N – Número de fracturas por m2 
b – abertura das fracturas 
Permeabilidade Permeabilidade 
Exemplos 
Condutividade Hidráulica de 
Sedimentos 
Condutividade Hidráulica de 
Rochas Cristalinas 
Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p 
Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p 
Volume Representativo e Efeito de Escala 
Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p 
Aquíferos 
Conceitos 
 
 Aquífero - é uma unidade geológica que pode armazenar água e transmiti-la 
a taxas suficientemente rápidas que permitam o normal abastecimento de um furo de captação. 
 
 Camada confinante – É uma unidade geológica com pouca ou nenhuma 
permeabilidade, localizada a teto ou muro de um aquífero. As camadas confinantes 
podem sub-dividir-se em: 
 
 ♦ Aquifugo – camada totalmente impermeável, ou seja, camada que não 
 armazena nem transmite água. 
 ♦ Aquitardo – camada de baixa permeabilidade capaz de armazenar água e 
 transmiti-la lentamente de um aquífero para outro. 
 
De acordo com a sequência natural das camadas aquíferas e confinantes, podem 
distinguir-se três tipos de aquíferos: 
 ϒ Aquífero livre – Limitado a teto pela superfície do terreno e a muro por um aquífugo. 
 ϒ Aquífero cativo – Limitado a teto e a muro por um aquifugo. 
 ϒ Aquífero semi-cativo –Limitado a teto ou a muro por um aquitardo. 
 
Exemplos 
Características Hidráulicas de Aquíferos 
 Até ao momento fez-se a caracterização de materiais aquíferos de forma 
intrínseca, ou seja, sem considerar os aspectos relativos à dimensão e 
factores externos (pressão) associados aos mesmos. 
 
 Relativamente à dimensão: 
 É comum caracterizar-se os aquíferos através da sua transmissividade (T), 
a qual inclui a espessura do aquífero (b) 
T = Kb 
 
 Relativamente à dimensão e pressão: 
 O coeficiente de armazenamento (S) incorpora variáveis como a 
dimensão, compressibilidade da massa mineral e compressibilidade da 
água 
S = Sy + bSs = Sy + bρwg(α+nβ) 
 
 Sy – cedência específica; Ss – armazenamento elástico 
 α – compressibilidade do esqueleto; β – compressibilidade da água 
Aquíferos cativos 
Aquíferos livres 
Coeficientes de Armazenamento em 
Aquíferos Livres e Cativos 
Ilustração do conceito de compressibildiade da água 
(a) Aquífero vazio 
(b) Recarga (aquífero livre) 
(c) Recarga (aquífero cativo) 
(d) Bombagem em aquífero cativo 
 recuperação da água elástica 
(e) Situação limite de aquífero cativo 
Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p 
Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p 
Estimativa de Parâmetros Hidráulicos 
Métodos Pontuais: 
Ensaios de Bombagem 
Exemplo: aquífero cativo em 
regime transitório 
Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p 
2
0
0
r
2.25TtS
s4π
2.3QT
S2r
2.25Ttlog
4ππ
2.3Qsh-h
=
∆
=






==
t (min)
s/
Q
 x
 1
03
 (s
/m
2 )
s/
Q
 x
 1
03
 (s
/m
2 )
0
5
10
15
20
25
30
0
10
20
30
40
50
60
1 10 100
Discharge well (E3, left axis)
Observation well (E5, right axis)
Adaptado de Pacheco (2002) 
Journal of Hydrology, 259:116-135 
Efeitos de Barreira 
Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p 
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.0
10 100
t (min)
s 
(m
)
60 min








=







=
Sirr
2.25Ttlog
T2
2.3Q
Sirr
2.25Ttln
T2
Qs
ππ
d2 = 2d1 
Comportamento à bombagem 
Aquíferos em Zonas de Falha Inclinadas 
Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 
100 300 500
t (min)
3
3
4
4
5
5
6
6
s 
(m
)
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.0
10 100
t (min)
s 
(m
)
60 min
Comportamento à bombagem 
b (m)
S 
10 15 20 25 30 35 40
Q = 10-3 m3/s
t = 102 s
t = 103 s
t = 104 s
t = 105 s
10-5
10-4
10-3
t
T2
Q 
i0rr
2.25Ttln
T2
Q sv fs s ψππ
+







=∂+=
Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 
Período para a evolução linear 
Portugal
Porto
Lisboa
507
308 310 312 Km
505
503
Km
Fault Probable fault Thrust Study area
0 1 Km
Trás-os-Montes
Miranda do
Douro
Morais
massif
Bragança
Vila Real
Sobreda
Adaptado de Pacheco (2002) 
Journal of Hydrology, 259:116-135 
Exemplos: 
 
1 - Serpentinitos no Maciço de Morais 
School 
Church
0 m 100 m 200 m 300 m 400 m 500 m
0 m
100 m
200 m
300 m
400 m
E1
E10
 
E2
E3
E5
E9
E6
E7
E8
E11
GEc > 10 S/m at 30 m depth
GEc > 8 S/m at 60 m depth
 µ
 µ
 E Pumping test or well reference name
 FZ Zone of anomalous conductivity
Legend:
FZ3
FZ4
FZ1
FZ2
E4
N
Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 
t (min)
s/
Q
 x
 1
03
 (s
/m
2 )
s/
Q
 x
 1
03
 (s
/m
2 )
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Discharge well (E5, left axis)
Observation well (E3, right axis)
Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 
Exemplos: 
 
2 – Carreamento da 
Serra da Padrela Geologia 
Geofísica100 300 500
t (min)
3
3
4
4
5
5
6
6
s 
(m
)
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.0
10 100
t (min)
s 
(m
)
60 min
Ensaios de bombagem 
Métodos espaciais de diferenças finitas: 
Monitorização de cotas piezométricas e condutividades eléctricas em poços 
222000 222400 222800 223200 223600 224000
M (m)
479200
479400
479600
P
 (m
)
19 32
35 4951
53
59
62
63 99
20
34
34a
56
65
221500 222000 222500 223000 223500 224000
M (m)
479000
479500
480000
P
 (m
)
Bacia Hidrográfica
do Rio Sordo
Portugal
Área de Estudo
h (m) Ec ( µ S /cm ) Ponto M (m) P (m) 
Jul Fev Mar Abr Jul Fev Mar Abr 
19 222164 479293 746.60 747.53 747.50 747.3 54 48.7 60.2 51.4 
32 222733 479255 741.70 741.90 744.10 743.2 196.8 216 214 213 
35 222417 479689 716.30 717.20 717 .40 717.6 47.4 47.3 41.6 40.4 
49 223291 479650 688.20 689.00 688.85 688.8 52 58.2 56 53.5 
51 223187 479623 699.00 699.60 699.70 699.5 48 53.6 56.8 49.8 
53 222915 479743 698.70 699.40 700.40 699.8 49 57 56.4 51.3 
59 223502 479378 697.50 698.00 698.00 69 8 74 61.6 62 66 
62 223456 479252 700.40 701.90 703.10 702.4 125 178.9 207 170.9 
63 223788 479326 696.10 697.00 697.00 697 178 203 202 226 
99 224167 479354 692.50 693.00 693.00 693 102.7 100.7 95.8 96.6 
20 221967 479186 64.2 78.6 86.8 91.6 
34 2 22534 479263 150.9 167.9 167.1 179.5 
34a 222381 479164 - 1 98.4 124 128.8 
56 222147 479784 28.7 28.6 27.3 29.2 
65 224076 479343 106.7 113.4 112.8 112.7 
Exemplo: 
Bacia do Sordo 
Adaptado de 
Pacheco e Alencoão (em revisão). 
Journal of Hydrology 
680
690
700
710
720
730
740
750
NHE (m)
Ju
l 2
00
2
Fe
v 
20
03
M
ar
 2
00
3
Ab
r 2
00
3
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200Ju
l 2
00
2
Fe
v 
20
03
M
ar
 2
00
3
Ab
r 2
00
3
Ec ( S)µ
Distribuição temporal e Espacial de h e Ec 
Adaptado de 
Pacheco e Alencoão (em revisão). 
Journal of Hydrology 
12
12 )()(
tt
tt
t −
−
=
∆
∆ φφφ 22
22 






∆
−
+





∆
−
=
∆
∆
yxs
SNOE φφφφφ
2.0E-006 3.0E-006 4.0E-006 5.0E-006 6.0E-006 7.0E-006
K (m/s)
0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
ne
3.0E-006 6.0E-006 9.0E-006 1.2E-005 1.5E-005 1.8E-005
v (m/s)
s
h
t
hK
∆
∆
∆
∆
=
s
Ec
t
Ecv
∆
∆
∆
∆
=
s
h
v
Kne ∆
∆
=
Estimativa de K, v e ne 
Adaptado de 
Pacheco e Alencoão (em revisão). 
Journal of Hydrology 
	HIDROGEOLOGIA
	Sumário
	Condutividade Hidráulica de Materiais
	Slide Number 4
	Medição da Condutividade Hydráulica
	Relação da Condutividade Hidráulica com as Propriedades do Meio e do Fluido
	Exemplos
	Volume Representativo e Efeito de Escala
	Aquíferos
	Exemplos
	Características Hidráulicas de Aquíferos
	Coeficientes de Armazenamento em �Aquíferos Livres e Cativos
	Ilustração do conceito de compressibildiade da água
	Estimativa de Parâmetros Hidráulicos
	Efeitos de Barreira
	Slide Number 16
	Aquíferos em Zonas de Falha Inclinadas
	Comportamento à bombagem
	Período para a evolução linear
	Slide Number 20
	Slide Number 21
	Slide Number 22
	Slide Number 23
	Geofísica
	Ensaios de bombagem
	Slide Number 26
	Distribuição temporal e Espacial de h e Ec
	Estimativa de K, v e ne