Parâmetros Hidrogeológicos e Conceitos de Relevo

Prévia do material em texto

Aula 2: Elementos de geologia II
Apresentação
Nesta aula, continuaremos o estudo do planeta que habitamos, passando a conhecer os parâmetros hidrológicos e o que os engloba, como o conceito de porosidade, entre outros. Além disso, visualizaremos a importância da preservação dos aquíferos e das águas subterrâneas, que são fontes de água doce, das poucas disponíveis no planeta.
Conheceremos os conceitos de relevo e seus principais tipos. Apresentaremos o conceito de erosão, dos agentes exógenos e endógenos, e conheceremos os movimentos de massa, assoreamento e recalque.
Objetivos
Identificar os parâmetros hidrogeológicos do planeta Terra;
Descrever os conceitos de solo, relevo, erosão e seus movimentos.
 Parâmetros hidrogeológicos
Relacionam-se ao estudo das águas subterrâneas, cada vez mais debatido, em decorrência da importância econômica da água e dos problemas ocasionados pelo crescimento industrial e populacional.
O planeta Terra visto do espaço é formado por cerca de 70% de água, sendo os 30% restantes a terra que forma os continentes. Entretanto, desta grande quantidade de água, apenas 2,5 % são compostos de água doce (Figura 1).
 Figura 1: Distribuição de água no planeta Terra | Fonte: POSSAS, 2011
A água doce é aquela considerada própria para o consumo humano, distribuída em gelo, lagos e rios, águas superficiais e águas subterrâneas. A água possui um ciclo, ela transpira ou evapora, e retorna em forma de precipitação a lagos e rios ou se infiltra no solo.
No solo (Figura 2), a água passa por diversos níveis até tornar-se subterrânea, sendo que ela pode retornar ao nível anterior, já que possui atração por superfícies sólidas. Esse mecanismo de subida da água está relacionado às suas forças de coesão e adesão.
 Figura 2: Movimento da água no solo | Fonte: GEOMUSEU, 2019
Nas formações rochosas e no solo, percebe-se a existência de uma característica de relativa importância, a porosidade. Seu conceito está relacionado à quantidade de poros ou cavidades que existentes, sendo que, em formações geológicas, os espaços vazios podem estar conectados ou parcialmente fechados, o que designamos permeabilidade.
Existem cinco principais parâmetros hidrogeológicos influenciados diretamente pela Lei de Darcy. Veja a seguir quais são eles:
Parâmetros hidrogeológicos
Porosidade
É um importante parâmetro hidrogeológico, calculada pela fórmula:
P=(Vv/Vt) x 100
Em que:
Vv é o volume total de vazios;
Vt é o volume ocupado pelo solo ou rocha.
· Formações porosas e permeáveis: Areias limpas;
· Formações pouco porosas e impermeáveis: Argilas e alguns componentes vulcânicos;
· Formações com baixas porosidade e permeabilidade: Rochas metamórficas e ígneas.
As águas subterrâneas também são denominadas, em alguns casos, de aquíferos, que possuem as principais características:
· Formação geológica que permite a circulação e o armazenamento de águas subterrâneas;
· Local de possível extração da água;
· Têm sua formação muito anterior, em determinado período de tempo;
· Economicamente viáveis e não causam impactos negativos ao ambiente.
As águas que não podem ser consideradas aquíferos, são:
Aquitardos - Possuem características de aquífero, mas não possuem aproveitamento rentável por meio de poços ou furos de captação;
Aquicludos - Não permitem a circulação de água;
Aquífugos - Não permitem o armazenamento, nem a circulação de água.
Os aquíferos existentes são divididos em:
Porosos - A água circula por meio de poros, sendo formado por rochas detríticas, muitas vezes, consolidadas com cimento;
Fraturados ou fissurados - A água circula por meio de pequenas fraturas ou fissuras existentes na rocha, sendo as formações principalmente de granito, gabros e outros;
Cársicos - A água circula por meio de dutos resultantes de alagamentos ocasionados por diaclase.
Os aquíferos podem ainda ser classificados com relação à:
· Pressão das águas nas superfícies que os limitam - Superior ou topo e inferior ou base;
· Capacidade das camadas limítrofes transmitirem a água, em camada confinante superior (topo) e camada confinante inferior (base);
· Preenchimento e pressão da água – Livres e confinados:
 *Livres: Possuem seu preenchimento de água por poros ou fissuras por gravidade, sendo também conhecidos como freáticos; seu limite superior é uma superfície freática em que todos os pontos são submetidos à pressão atmosférica, como um reservatório de água ao ar livre.
 *Confinados: Têm a pressão da água no topo maior que a pressão atmosférica, de forma que, ao esvaziar-se, os poros e fraturas não se esvaziam, apenas sofrem um alívio.
O movimento das águas subterrâneas pode ser descrito pela Lei de Darcy, e é condicionado ao gradiente hidráulico e às propriedades hidráulicas dos materiais porosos.
Potencial hidráulico
A velocidade de escoamento de um líquido é muito baixa, e, portanto, está relacionado à aceleração da gravidade e à carga hidráulica de um ponto definido. Para seu cálculo utiliza-se a equação:
ℎ=𝑧+Ψ
Em que:
h é a carga hidráulica total (m);
z é a medida do ponto de elevação (m);
Ψ é a carga de pressão (m).
O resultado obtido por meio dessa equação mostra o fluxo de água subterrâneo, que, no caso dos aquíferos livres, que não possuem pressão, é demonstrado com: ℎ=𝑧.
Entretanto, se o objetivo for apenas calcular o valor do potencial hidráulico, pode-se utilizar a equação 𝜙=𝑔 𝑥 ℎ, em que 𝜙 é o potencial hidráulico (m2/s2), g é a aceleração da gravidade (m/s2), e h a carga hidráulica total (m).
Condutividade hidráulica
Trabalha com as características do meio e do fluido que escoa, e pode ser descrita pela equação:
K=(k x g)/v
Em que:
K é a condutividade hidráulica (m/s);
k é a permeabilidade intrínseca do meio poroso (s2);
v é a viscosidade pneumática (m2/s);
g é a aceleração da gravidade (m/s2).
Transmissividade
Responde pela quantidade de água que pode ser transmitida de forma horizontal pela superfície saturada do aquífero. É a taxa de escoamento da água por meio de uma faixa vertical do aquífero submetida a um gradiente hidráulico unitário pela equação:
T=K x b
Em que:
T é a transmissividade (m2/s);
K é a condutividade hidráulica (m/s);
b é a espessura (m).
Coeficiente de armazenamento
Esse parâmetro se aplica principalmente em aquíferos confinados, visto que, após a saída de água, os poros continuam cheios de água e, portanto, não podem ter sua porosidade calculada.
O coeficiente pode ser definido como o volume de água liberada por uma coluna de base unitária e espessura b, quando a superfície potenciométrica decresce uma unidade pela equação a seguir.
S=SS x b
Em que:
S é o coeficiente de armazenamento (m2);
Ss é o coeficiente de armazenamento específico (m);
b é a espessura (m).
Contaminação das águas subterrâneas
O solo e a zona saturada servem como um mecanismo de filtro, retendo inúmeras bactérias, partículas e sujidades que poderiam chegar aos aquíferos, entretanto, eles são incapazes de filtrar alguns gases e substâncias que se dissolvem na água e que serão os responsáveis pela poluição das águas subterrâneas.
Para que possa ser realizado um controle da contaminação nas águas subterrâneas deve-se conhecer o sistema hidrológico daquele local, os possíveis contaminantes e a litologia e a geologia da região.
Os principais contaminantes encontrados podem ser do tipo inorgânicos (Cl, Ca, K, SO4, NO3, outros), orgânicos degradáveis (fossas sépticas e excretas de animais), orgânicos pouco ou nada degradáveis (pesticidas e outros), e biológicos (bactérias, fungos, outros).
· Video aula
 Relevo
Conceitualmente, são as formas presentes na superfície do planeta, influenciadas por fatores internos e externos, e podem ser de diferentes tipos. As principais são as cadeias de montanhas, as serras, os planaltos, as planícies, as depressões e os relevos oceânicos.
Montanhas
Elevações no terreno, geralmente formadas por agrupamento de morros, ocasionadas por agentes endógenos, ou seja, do interior do planeta. As montanhas podem apresentar elevada altitude, relevo acidentado e formação de vales, e estão ligadas aplanaltos acidentados.
Serras
São relevos com alongamento, topos irregulares e, muitas vezes, isoladas. São montanhas antigas alinhadas que sofreram um processo erosivo e, mais tarde, um falhamento.
Planaltos
São superfícies elevadas contendo ondulações suaves e normalmente delimitadas por escarpas. Observa-se nesse relevo erosão superior ao processo de sedimentação; podem ser formados por intrusões magmáticas.
Planícies
Superfícies planas de baixa altitude e opostas aos planaltos; têm como seus principais agentes de formação as planícies costeira, fluvial, lacustre e glacial.
Depressões
Têm essa denominação as áreas rebaixadas em relação a relevos circuncidantes, originados de processos de erosão ou afundamentos provocados por falhas.
Relevos oceânicos
Os relevos oceânicos podem ser divididos em:
Dorsais oceânicas: Grandes cadeias montanhosas presentes no oceano, originadas do afastamento de placas tectônicas.
Fossa oceânica: Regiões fundas nos oceanos, causadas pelo encontro de placas tectônicas com a sobreposição de uma sob a outra.
Planície abissal: Extensas zonas oceânicas, com profundidade de 4000 a 5000 metros.
Ilha: Prolongamento de relevo cercado por água e localizado em uma depressão absoluta.
Vulcões submarinos: Fissuras oceânicas por onde pode haver erupções vulcânicas.
Talude continental: Porção oceânica com acentuado declive entre a plataforma continental e a margem continental.
Plataforma continental: Tem seu início na costa e desce com suave declive até o talude a uma profundidade de cerca de 200 metros.
Em geral, o relevo é influenciado pelo tipo de solo existente naquele ambiente e por suas ações endógenas e exógenas. Por meio do estudo do solo ainda é possível realizar uma associação litológica com o tipo de relevo presente em quaisquer ambientes, o que auxilia no conhecimento de locais próprios e inadequados para construção civil, por exemplo.
 Erosão
É o processo de desgaste, transporte e sedimentação do solo, dos subsolos e das rochas. Pode ocorrer pela ação de diferentes agentes, como a água, o vento, o ar, e ação humana.
O processo erosivo ainda ocasiona o transporte de sedimentos, acarretando a formação de solos e rochas sedimentares. A erosão pode ser considerada:
· Acelerado - Ação humana com rápida destruição;
· Geológico - Processo lento e gradativo;
· Laminar - Ocorre a lavagem do solo pela água das chuvas ou pela ação dos ventos;
· Ravina - Ocorrem buracos mais profundos;
· Voçorocas - A erosão atinge o lençol freático.
De acordo com o agente erosivo, elas podem ser chamadas de:
· Pluvial - Água da chuva;
· Fluvial - Água dos rios;
· Marinha - Água do mar;
· Eólica - Ação dos ventos;
· Glacial - Pela movimentação dos blocos de gelo;
· Gravitacional - Ocorre em zonas inclinadas.
· Video aula
 Movimento de massa
Estão diretamente ligados a desmoronamentos, deslizamentos e outras ocorrências que envolvem transformações no relevo, podendo gerar catástrofes onde ocorrem.
De forma geral, são deslizamentos de rochas ou sedimentos em superfícies inclinadas pela ação da gravidade. Podem ser:
· Deslizamentos ou escorregamentos são movimentos de massa de maneira acelerada, ocorrem pela ação da água e são rápidos;
· Desmoronamentos ocorrem de forma mais gradual que o deslizamento;
· Movimentos de blocos ocorrem em terrenos inclinados e se caracterizam pelo deslocamento de grandes fragmentos de rochas;
· Fluxos e corridas ocorrem geralmente em enxurradas, carregando lama densa e sedimentos.
 Assoreamento
· Video aula
A ação erosiva de água, vento, processos químicos, ação humana e outros formam sedimentos que serão transportados e depositados, sendo, então, denominados assoreamento.
Apesar de ser um processo antigo, a ação antrópica (humana) vem acelerando esse processo. As principais causas relacionam-se ao desmatamento, à exposição dos solos para uso em agricultura ou pecuária, mineração ou ocupação urbana.
De maneira geral, o assoreamento ocorre em regiões rebaixadas ou que permitem um processo de deposição.
 Recalque
É desnivelamento de uma estrutura por causa de deformações no solo. Pode ocorrer em todo tipo de solo que está submetido a uma carga, podendo cessar ou estabilizar após um determinado período de tempo.
Em regiões tropicais, como o Brasil, existem condições ideais para os solos se colapsarem e causarem recalques.
Os solos colapsáveis são aqueles que, quando submetidos a peso e infiltração de água, sofrem colapso em sua estrutura, causando trincas, fissuras e outros danos, que podem levar à interdição do ambiente colapsado.
As principais causas de recalque são:
· Rebaixamento do lençol freático;
· Solos colapsáveis em contato com a água;
· Escavações próximas ao local;
· Vibrações.
Entre os tipos de recalque, tem-se o diferencial por desaprumo, por distorção angular, e o total.
O mais comum é o diferencial, e ocorre pela diferença de recalque entre dois elementos da fundação, que impõe distorções a eles, como no caso da Torre de Pisa.
 Atividade
1) Observe a figura a seguir e discuta o conceito de águas subterrâneas.
Gabarito sugerido
Essa definição abrange água subterrânea e aquíferos, visto que toda água subterrânea é um aquífero, mas que nem todo aquífero pode ser chamado de água subterrânea. Discute o movimento das águas subterrâneas descrito pela Lei de Darcy, em que sua movimentação está condicionada ao gradiente hidráulico e às propriedades hidráulicas dos materiais porosos presentes e o caminho da água, que acarretam na sua filtragem ao escoar até o subterrâneo.
2) Selecione a opção que apresenta apenas parâmetros hidrogeológicos:
a) Porosidade, potencial hidráulico, condutividade
b) Transmissividade, coeficiente de armazenamento
c) Contaminação das águas subterrâneas
d) Todas as opções anteriores
Gabarito comentado
Resposta correta: letra d.
Porosidade, potencial hidráulico, condutividade, transmissividade, coeficiente de armazenamento, contaminação das águas subterrâneas.
3) Observe a figura a seguir e nomeie, de acordo com o local da numeração, os 12 relevos que a caracterizam.
1 - 
2 - 
3 - 
4 - 
5 - 
6 - 
7 - 
8 - 
9 - 
10 - 
11 - 
12 - 
Gabarito comentado
1 - Dorsais oceânicas
2 - Fossa oceânica
3 - Planície abissal
4 - Ilha
5 - Vulcão submarino
6 - Talude continental
7 - Plataforma continental
8 - Planície
9 - Planalto
10 - Depressão
11 - Serra
12 - Cordilheira.
4) Relacione os conceitos as suas respectivas definições.
Movimentos de massa 1 Erosão 2 Assoreamento 3
a) Formação causada pelo depósito de sedimentos originados da erosão;
123
b) Processo de desgaste, transporte e sedimentação do solo, dos subsolos e das rochas;
123
c) Podem ser causados pela erosão ou por gravidade.
123
Gabarito comentado
3 – 2 – 1 Erosão é o processo de desgaste, transporte e sedimentação do solo, dos subsolos e das rochas; o assoreamento é uma formação causada pelo depósito de sedimentos originados da erosão; alguns movimentos de massa podem ser causados pela erosão ou por gravidade.
5) Relacione a figura a seguir com o recalque.
Gabarito sugerido
Na figura, nota-se a ocorrência de recalque diferencial na Torre de Pisa. O fenômeno ocorreu por causa da existência de uma carga forte em um solo que não foi corretamente medido, mas, sem resultar em graves problemas na estrutura.
2