Aula Águas Subterrâneas

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GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
ENGENHARIA CIVIL
(2º SEMESTRE 2016)
Universidade São Judas Tadeu
Prof. Flávio Almeida da Silva
Universidade São Judas Tadeu
ENGENHARIA CIVIL - 2º SEMESTRE 2016
11. ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
FORMAÇÃO, EXPLORAÇÃO, AQUÍFEROS, 
AQUIDARDES, AQUICLUDES, ETC
A) QUAIS AS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS QUE AS DIFERENCIAM DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS?
B) QUAL O PAPEL DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS NOS SISTEMAS 
FLUVIAIS?
C) QUAIS OS PRINCIPAIS TIPOS DE AQUÍFEROS E A GEOLOGIA 
ASSOCIADA A CADA UM DELES?
D) EXPLIQUE OS CONCEITOS DE CONFINAMENTO E ARTESIANISMO. 
RELACIONE COM A PRESSÃO DA ÁGUA NOS AQUÍFEROS.
E) QUAIS OS PRINCIPAIS TIPOS OU ETAPAS DE EMPREENDIMENTOS 
CIVIS QUE ESTÃO DIRETAMENTE RELACIONADOS ÀS ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS?
QUESTÕES – AGUAS SUBTERRÂNEAS
http://geocienciadanatureza.xpg.uol.com.br/exterior.htm
SISTEMA TERRA (REV.)
Atmosfera – “Fase Gasosa” Externa - N2, O2, Ar, CO2, H2O(vap) , outros.
Hidrosfera – “Fase Aquosa” Externa (oceanos, rios, lagos e água 
subterrânea)
Biosfera – Conjunto de todos os ecossistemas
Litosfera – “Fase Sólida” (Rochosa) Minerais e Rochas 
• - Ígneas ou Magmáticas, 
• - Metamórficas e 
• - Sedimentares
Atenosfera ou Manto Superior – “Fase Plástica”
Manto Inferior
Núcleo – Externo e Interno
(SUB) SISTEMAS DE MAIOR INTERESSE P/ A GE
Representação das várias formas de ocorrência da água.
CICLO HIDROLÓGICO 
http://www.projetoagua.dape.net/movimentodaaguageografia.htm
ÁGUA NO SOLO
Fluxo Vertical “para baixo”, 
até o nível de água ou Nível 
Freático
Fluxo Horizontal, no sentido 
dos pontos mais baixos na 
Topografia.
FRANJA CAPILAR
Fluxo Vertical “para cima”, 
devido à sucção (pressão 
negativa), determinada 
pelo efeito de capilaridade 
no solo.
Zona Saturada.
Zona Não Saturada.
Vazios do Solo: 100% 
preenchido por água 
(porcentagem de ar = 0%). 
Quanto mais fino o 
solo, maior o efeito 
da chamada “Franja 
Capilar”, ou seja, 
mas espessa é a 
camada.
Decifrando a Terra
RIO EFLUENTE
Vazão aumenta para jusante.
Rio recebe contribuição do aquífero
subterrânea 
alimenta os rios
A água
Decifrando a Terra
RIO INFLUENTE
Vazão diminui para jusante
Rio recarrega o(s) aquífero(s)
Água subterrânea é toda a água que ocorre 
abaixo da superfície da Terra, preenchendo 
integralmente os poros ou vazios intergranulares
dos solos, das rochas sedimentares, ou as 
fraturas, falhas e fissuras das rochas compactas, 
e que sendo submetida a duas forças (de adesão 
e de gravidade) desempenha um papel essencial 
na manutenção da umidade do solo, do fluxo dos 
rios, lagos e brejos.
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ÁGUA SUBTERRÂNEA E AQUÍFEROS
Aquífero é uma formação geológica do 
subsolo, constituída por solo residual ou 
sedimentar, ou ainda por rochas 
permeáveis, que armazenem e transmitam 
a Água Subterrânea. Assim, um maciço de 
solo ou de rocha será considerado aquífero 
se, além de ter capacidade de 
armazenamento da água nos seus poros ou 
fraturas preenchidas, ainda permitir o fluxo 
por diferenciais de energia potencial (livre) 
ou de pressão (confinados).
ÁGUA SUBTERRÂNEA E AQUÍFEROS
http://www.abas.org/educacao.php
TIPOS DE AQUÍFEROS (FORMA DE ARMAZENAMENTO)
Formado por rochas sedimentares consolidadas, 
sedimentos inconsolidados ou solos arenosos, onde 
a circulação da água se faz nos poros formados 
entre os grãos. Constituem os mais importantes 
aquíferos, pelo grande volume de água que 
armazenam, e por sua ocorrência em grandes áreas. 
Ocorrem nas bacias sedimentares e em baixadas se 
acumularam sedimentos arenosos. 
Particularidade deste tipo é sua porosidade mais 
homogeneamente distribuída, permitindo fluxo da 
água para qualquer direção, em função tão somente 
dos diferenciais de pressão hidrostática ali existente 
(“isotropia”).
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TIPOS DE AQUÍFERO: POROSO OU SEDIMENTAR
TIPOS DE AQUÍFEROS
Estrutura do Aquífero poroso ou sedimentar – Exemplo Arenito
Aquífero 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 arcabouço tectônico. Ex.: 
basaltos, granitos, gabros, filões de quartzo, etc.. 
A capacidade dessas rochas de acumularem água está relacionada 
à quantidade de fraturas, suas aberturas e intercomunicação, 
permitindo a infiltração e fluxo da água. 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 fluir onde existem fraturas, que, quase 
sempre, tendem a ter orientações preferenciais. São ditos, 
portanto, aquíferos anisotrópicos. 
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TIPOS DE AQUÍFERO - FRATURADO OU FISSURAL
AQUÍFERO FRATURADO OU FISSURAL
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/79809/000898736.pdf?sequence=1
Por que 
não é 
Aquífero 
nesta foto?
Arcabouço 
estrutural 
de um 
maciço 
fraturado
Formado em rochas carbonáticas, onde a 
circulação da água se faz através da fraturas e 
outras descontinuidades (diáclases) que evoluíram 
através da dissolução do carbonato pela água e o 
progressivo aumento dos vazios. Essas aberturas 
podem atingir grandes dimensões, criando, nesse 
caso, verdadeiros “rios subterrâneos”. São 
aquíferos heterogêneos, descontínuos, com águas 
“duras”. Rochas associadas: calcários, dolomitos e 
mármores. 
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TIPOS DE AQUÍFEROS - CÁRSTICO (“KARST”)
FEIÇOES CÁRSTICAS (“KARST”)
RELEVO CÁRSTICO (“KARST”)
TIPOS DE AQUÍFEROS - CÁRSTICO (“KARST”)
Sistema de cavernas 
inundadas
TIPOS DE AQUÍFEROS - CÁRSTICO (“KARST”)
Relevo cárstico. Ideia 
que de o Carst e seus 
correspondente relevo 
associado sofrem 
contínua evolução com 
estruturas típicas 
associadas 
(sumidouros e 
surgências de rios, 
dolinas ou 
abatimentos, cavernas 
e seus espeleotemas).
TIPOS DE AQUÍFEROS - AQUÍFERO CÁRSTICO (“KARST”)
TIPOS DE AQUÍFEROS - AQUÍFERO CÁRSTICO (“KARST”)
Relevo cárstico. Próximo a Timaru, Nova Zelândia
AQUÍFERO FREÁTICO (OU LIVRE) E CONFINADO 
AQUÍFERO FREÁTICO (OU “LIVRE”) E CONFINADO 
Aquífero Livre ou Freático ou Não-Confinado - camada permeável, parcialmente saturada e 
sobre pressão atmosférica
Aquífero Confinado ou Artesiano – camada permeável, limitada acima e abaixo por camadas 
impermeáveis, sendo que a sua pressão pode ser diferente da atmosférica (efeito do 
confinamento). Quando a pressão é superior à atmosférica podem ocorrer “poços jorrantes”, 
fenômeno conhecido como “artesianismo” (pressão eleva a água acima do terreno).
Aquitardo
Materiais porosos, com água nos seus interstícios, às vezes 
saturados, que permitem a circulação da água de forma muito 
lenta (p.e. argilas siltosas e argilas arenosas)
Aquiclude
Idem anterior, porém não permite a circulação da água. 
Rochas ou materiais essencialmente argilosos, nos quais a 
água está fixada em poros diminutos, por pressões 
moleculares e tensões superficiais.
Aquifugo
Materiais impermeáveis, com baixíssima porosidade. Não 
contém, nem transmitem água. Exemplo: rochas cristalinas 
sem fraturamento
CONCEITOS ASSOCIADOS (OU “NÃO-AQUÍFEROS”)
REBAIXAMENTO DO NÍVEL DE ÁGUA SUBTERRÂNEO 
Alteração/redistribuição das 
tensões no interior de um aquífero 
granular, devido ao bombeamento 
(retirada da água). 
Seja para a exploração de água 
subterrânea ou para a construção 
de estruturas civis “a seco”, o 
rebaixamento do nível da água ou 
mesmo da pressão dos aquíferos 
produzir deformação (aproximação 
dos grãos) e consequente 
diminuição de volume, podendo 
refletir em diferentes recalques na 
superfície. Este fenômeno, 
principalmente em áreas 
densamente urbanizadas, pode 
ser danoso e deve ser prévia e 
adequadamente avaliado.EFEITO DO REBAIXAMENTO DO NÍVEL DE ÁGUA SUBTERRÂNEO 
Isorecalques provocados pela extração de petróleo 
na Califórnia (ABGE, 1998)
AFUNDAMENTO ou 
SUBSIDÊNCIA DO TERRENO
1m
8m
4m
RELAÇÕES ENTRE AQUÍFEROS
RELAÇÕES ENTRE AQUÍFEROS
Os diversos aquíferos que se sucedem num perfil geológico são 
determinados pelas diferentes rochas das formações geológicas, pelo 
“isolamento” entre elas (ocorrência de camadas mais impermeáveis), 
determinando diferentes condições de fluxo e estocagem da água 
subterrânea.
Enquanto o “Aquífero Livre” (também conhecido como “Freático”) é mais 
superficial, tem sua pressão regulada com a pressão atmosférica e, 
portanto, seu fluxo determinado pelo caimento topográfico do relevo atual, 
os Aquíferos mais profundos, confinados ou semi-confinados, geralmente 
não apresentam este equilíbrio com a pressão atmosférica. Assim, seu fluxo 
não é tão diretamente associado à topografia. Neste caso, o fluxo é 
determinado pela estrutura das bacias sedimentares e pelo arcabouço 
estrutural (conjunto de falhas e fraturas dos aquíferos fissurais), no caso do 
Embasamento Cristalino (rochas mais antigas).
Apesar de poder existir uma maior ou menor comunicação entre as águas 
destes aquíferos, tratam-se de reservatórios diferenciados (diferentes tipos 
e/ou condições de fluxo, qualidade da água, etc.).
VULNERABILIDADE DOS AQUÍFEROS
A Vulnerabilidade de um aquífero está relacionada à maior ou menor 
possibilidade da ação de elementos que degradam a qualidade da água, 
principalmente por efeito da ação humana (antrópica).
Naturalmente, percebe-se que essa característica é maior nas águas 
superficiais (rios e lagos) e vai diminuindo nas água subterrâneas, à 
medida que os aquíferos vão se tornando mais profundos e/ou confinados. 
A vulnerabilidade também pode ser traduzida como “susceptibilidade à 
contaminação”. Maior ou menor facilidade do aquífero de ser impactado por 
fontes de contaminação (poluição por esgoto, resíduos industriais, etc.) .
As “áreas de recarga” dos aquíferos são regiões onde a infiltração, a partir 
da superfície, colabora diretamente para carregamento da água 
armazenada nestes aquíferos (área de afloramento das rochas que compõe 
o aquífero, sendo, portanto, áreas mais susceptíveis.
Grandes espessura de solo e o confinamento dos aquíferos (camadas 
impermeáveis acima e abaixo) aumentam a sua “proteção”, diminuindo a 
Vulnerabilidade.
ÁGUA SUBTERRÂNEA – GRANDES AQUÍFEROS
Aquífero Guarani – Arenitos (amarelo) da Bacia Sedimentar do Paraná, confinados por 
uma cobertura de derrames basálticos (Formação Serra Geral - lilás). Notar que na sua 
maior parte, o Aquífero Guarani encontra-se “confinado”. As estreitas faixas de 
afloramento (“áreas de recarga”) são regiões muito mais susceptíveis.
redeaplmineral.org.br/biblioteca/eventos/1b0-seminario-apl-do-sudoeste-goiano/01%20-%20Palestra%20Almerio%20por%20Claudinei.pdf
Área de Recarga
Área de Recarga
5.000 m
4.000 m
3.000 m
2.000 m
1.000 m
Embasamento 
Cristalino 
(rochas + antigas)
Centenas de 
Quilómetros
Usinas Geotermais
Usina Geotérmica de 
Nesjaveliir (Islândia)
CONSTRUÇÕES ASSOCIADAS
Condicionante Geológico –
Câmara Magmática 
Superficial (menos profunda)
Energia geotérmica (altas 
temperaturas na crosta) utilizada 
para produzir energia elétrica.
Poço tubular profundo
Usina
CONSTRUÇÕES ASSOCIADAS
Rebaixamento Temporário do Lençol Freático
CONSTRUÇÕES ASSOCIADAS
NA original
O procedimento de rebaixamento do Lençol Freático é 
frequentemente utilizado para diversos tipos de obras 
civis que envolvem escavação de solo e/ou rocha. Os 
métodos de execução deste rebaixamento variam de 
acordo com a geologia local (hidrogeologia). Para tanto, 
é sempre importante avaliar os parâmetros do aquífero 
(permeabilidade, condições de recarga, etc.) para os 
adequados projeto e implantação do sistema.
OBRIGADO