Agua subterranea e super pdf

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FACULDADE DE ENGENHARIAS, 
ARQUITECTURA PLANEAMENTO FÍSICO
Curso de Licenciatura em Geologia Aplicada, 2º ano laboral
Água subterrânea
Petrosse Gavumende 
Conceitos básicos relacionados
Permeabilidade é a capacidade que um meio tem de
deixar passar um fluido (água). Meios mais porosos são mais
permeáveis;
Porosidade é a relação entre o volume ocupado pelos
poros (vazios) de um determinado material pelo volume total
desse material;
Aquífero é uma formação geológica que contém água e
permite que ela circule com facilidade;
Lençol freático é o nome dado à superfície que delimita
a zona de saturação da zona de aeração do solo. Abaixo do
lençol freático, a água subterrânea preenche todos os espaços
porosos e permeáveis do solo.
Água Subterrânea
A água que sofre infiltração, acompanhando seu caminho pelo
subsolo, onde a força gravitacional e as características dos
materiais presentes irão controlar o armazenamento e o
movimento das águas;
De maneira simplificada, toda água que ocupa vazios em
formações rochosas ou no regolito é classificada como água
subterrânea.
Água subterrânea é aquela que ocorre abaixo da
superfície da Terra, preenchendo os poros intergranulares
das rochas sedimentares, ou as fracturas, falhas e
fissuras das rochas compactas;
A água subterrânea constitui a maior reserva de
água doce disponivel, muitas vezes maior do que todos
os rios, lagos e reservatórios.
Cont.
Durante o processo de infiltração, a água passa 
por uma camada de solo não saturada, onde os poros 
são preenchidos por água e ar, através da percolação 
atinge as camadas mais profundas do solo (zona 
saturada).
O limite inferior da percolação de água é dado quando as
rochas não admitem mais espaços abertos (poros) devido a
pressão da pilha de rochas Sobrejacentes;
Esta profundidade atinge um maximo de 10.000m,
dependendo da situação topográfica e do tipo de rocha;
Pode-se imaginar então que toda água de infiltração tende a
atingir este limite inferior, onde sofre um represamento,
preenchendo todos os espaços abertos em direção a
superfície.
Estabelece-se assim uma zona onde todos os poros estão
cheios de água, denominada zona saturada ou freática;
Acima desse nível, os espaços vazios estão parcialmente
preenchidos por água, contendo também ar, definindo a zona
não saturada, também chamada de vadosa ou zona de
aeração.
O limite entre estas duas zonas é uma importante
superfície denominada superfície freática ou nível da
água subterrânea (nível de agua), facilmente
identificado na pratica, ao se perfurarem poços, nos
quais a altura da água marca a posição do nível da
água. A superfície gerada pro vários pontos do nível de
agua constitui a superfície freática.
Distribuição e movimento da água no subsolo
Qual é o processo mais importante de recarga
da água no subsolo?
Reservatório de água subterrânea
O reservatório de água subterrânea é designado por aquífero
que, é definido como toda a formação geológica com
capacidade de armazenar e transmitir a água e cuja
exploração seja economicamente viável.
Quanto a estrutura podem ser:
Aquífero livre/ freático: formação geológica permeável e
parcialmente saturada de água. É limitado na base por uma
camada impermeável e, o nível da água no aquífero está à
pressão atmosférica.
Reservatório de água subterrânea
Quanto a estrutura podem ser:
Aquífero confinado: formação geológica permeável e
completamente saturada de água. É limitado no topo e
na base por camadas impermeáveis e, a pressão da
água no aquífero é superior à pressão atmosférica.
Aquífero semi-confinado: Limitado no topo e na base
por camadas semi-permeáveis, tornando o fluxo vertical
lento que possibilita a sua alimentação.
Cont. 
Factores limitantes da água subterrânea
Porosidade do subsolo: a presença de argila no solo
diminui sua permeabilidade, não permitindo uma grande
infiltração;
Cobertura vegetal: um solo coberto por vegetação é
mais permeável do que um solo desmatado;
Inclinação do terreno: em declividades acentuadas a
água corre mais rapidamente, diminuindo a possibilidade de
infiltração;
Tipo de chuva: chuvas intensas saturam rapidamente o
solo, enquanto chuvas finas e demoradas têm mais tempo
para se infiltrarem
Lei de Darcy
Expressa a proporcionalidade entre o volume de escoamento
(por unidade de tempo) de um líquido que circula através do meio
poroso e o gradiente hidráulico que é, a relação entre duas cargas
hidráulicas e a distância percorrida;
A Lei de Darcy relaciona o escoamento da água nos solos
saturados e é representada pela seguinte equação:
dx
dh
KAQ
AVQ
dx
dh
KV


.
.,
expressa a proporcionalidade entre o volume de
escoamento (por unidade de tempo) de um líquido que circula
através do meio poroso e o gradiente hidráulico que é, a
relação entre duas cargas hidráulicas e a distância percorrida.
A Lei de Darcy relaciona o escoamento da água nos
solos saturados e é representada pela seguinte equação:
V: velocidade da água através do meio poroso;
K: condutividade hidráulica saturada
Dh: variação de Carga Piezométrica
dx : variação de comprimento na direção do fluxo
dh/dx: perda de carga
Lei de Darcy:
Perda de carga: decréscimo na carga hidráulica pela
dissipação de energia devida ao atrito no meio poroso.
Condutividade Hidráulica K: medida da habilidade de um
aquífero conduzir água através do meio poroso; é
expressa em m/dia, m/s, mm/h.
Cont. 
Poço: É uma obra de engenharia que leva em
consideração as condições hidrogeológicas,
hidrodinâmicas e físico-químicas da formação
geológica a ser explorada.
Captação da água subterrânea - Poços
Com a exploração do poço, cria-se um gradiente do nível
de água que é depois compensada pelo direcionamento do
fluxo de água do aquífero para o poço.
O nível de água inicial é reestabelecido com a interupção
da bombagem
Captação da água subterrânea -
Poços
A vazão retirada do poço deve ser menor ou igual a vazão
que chega ao poço, para que não ocorra uma depreciação
até a exaustão do aquífero.
A estimativa da vazão de exploração através do poço é
baseada na equação de Darcy considerando fluxo
permanente (Q=constante).
A equação de Darcy descreve o comportamento 
hidráulico dos poços, com base nas seguintes 
suposições:
o poço é bombeado à uma taxa constante (Q = 
constante)
o fluxo de água para o poço é radial e uniforme (A = 
h.2.π.r)
o poço penetra por toda a espessura do aquífero;
o aquífero é homogêneo em todas as direcções;
Características
A importância das águas subterrâneas como fonte de
abastecimento doméstico, industrial ou agrícola, em
comparação com as águas de superfície provenientes
de rios, lagos, lagoas e represas, tende a crescer e se
explica por diversos factores relevantes:
Fluxo e disponibilidade – flutuações climáticas
no fluxo de águas superficiais, inclusive com
intermitência, podem ocorrer em períodos de estiagem
e de mais alta demanda. Já nas águas subterrâneas,
as flutuações de nível d´água produzidas por
influências climáticas são geralmente muito pequenas
em relação às espessuras dos aqüíferos
Localização – fontes ou nascentes e poços
são pontuais, enquanto que as águas superficiais
escoam segundo caminhos curvilíneos e a sua
utilização, geralmente requer a construção de
barragens;
Variabilidade sazonal e anual – as flutuações
sazonais e anuais são muito mais pronunciadas no
fluxo superficial do que no fluxo subterrâneo;
Energia – a elevação da água subterrânea até a
superfície do terreno implica em consumo de energia. Apesar
dos custos de construção de poços são pequenos, os custos
operacionais são relativamente altos;
Qualidade de água - em geral, a água subterrânea não
apresenta maiores problemas de contaminação física ou
biológica;
Impactos em problemas de drenagem – o
rebaixamento do nível freático por bombeamentos pode
solucionar problemas de drenagem em áreas alagadas por
afloramento do nível de água. Isto inclusive pode reduzir a
evapotranspiração e, portanto, produzir um aumentona
qualidade de água disponível para utilização;
IMPORTÂNCIA DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Mais de 97% da água doce disponível na Terra
encontra-se no subsolo e, portanto, menos de 3% da
água potável disponível no planeta provém das águas
de superfície;
Enquanto as águas superficiais se renovam em períodos
muito curtos, as águas subterrâneas são águas armazenadas
que se acumularam ao longo de milhares de anos esse
encontram, em condições naturais, numa situação de quase
equilíbrio, o seu movimento é muito lento, implicando em
tempo de trânsito muito longo
Vantagens da utilização
Geralmente dispensa tratamento (salvo em
casos de contaminação natural e/ou superficial;
Geralmente dispensa adutoras;
O custo de construção de poços é geralmente
menor que o custo das obras de captação de água
superficial;
Menor risco sanitário;
Reserva confiável se não for super explorada;
Qualidade da água subterrânea
Em geral, a água subterrânea não apresenta
maiores problemas de contaminação física ou
biológica;
A água subterrânea, embora menos vulnerável,
também pode ser afetada por contaminantes
provenientes de perdas em redes de esgotos,
derramamentos de petróleo, intrusões de água de
qualidade inferior etc.
Ocorrência da água subterrânea
Quando a água se infiltra no solo, avança
verticalmente pela força da gravidade, através dos
poros (espaços vazios)
Existentes entre os grãos até chegar ao reservatório
subterrânea
O reservatório subterrâneo é constituído por
espaços ou poros das rochas, que são conectados
entre si;
As Águas Subterrâneas armazenam-se nos
aquíferos.
Dristibuição vertical da água
subterrânea
Zona não saturada, zona de aeração ou zona vadosa
(≅rasa) – situa-se entre a superfície freática e a
superfície do terreno e nela os poros estão
parcialmente preenchidos por gases (principalmente
vapor de água) e por água
De baixo para cima essa zona divide-se em três
partes:
1. Zona capilar;
2. Zona intermediária;
3. Zona de água no solo ou zona de
evapotranspiração.
Distibuição vertical da água no solo e subsolo
mostrando as diversas zonas de humidade
Usos da água subterrânea
Consumo urbano e industrial; Irrigação e drenagem
Pesca e aquacultura; Saneamento
Transporte fluvial; Lazer
Fontes de contaminação água subterrânea
Depósito de RS em aterros sanitários
Agro-tóxicos da activdade agrícola
Actividade industrial
Escoamento urbano
Vazamento dos tanques de combustível
Fossas sépticas
Dristibuição vertical da água subterrânea
Zona não saturada, zona de aeração ou zona vadosa
(≅rasa) – situa-se entre a superfície freática e a
superfície do terreno e nela os poros estão parcialmente
preenchidos por gases (principalmente vapor de água) e
por água
De baixo para cima essa zona divide-se em três
partes
Zona capilar;
Zona intermediária;
Zona de água no solo ou zona de
evapotranspiração
Acção Geológica da Água Subterrânea
Acção geológica é a capacidade de um conjunto de
processos causar modificações nos materiais terrestres,
transformando minerais, rochas e feições terrestres;
O esculpimento de formas de relevo da superfície
terrestre é um tipo de ação geológica, dominada pela dinâmica
externa do planeta Terra, conhecida como ação geomórfica.
Principais processos e respectivos produtos da ação
geomórfica da água subterrânea
A zona de ocorrência da água subterrânea é uma
região onde é iniciada a maioria das formas de relevo, pois a
água subterrânea é o principal meio das reações do
intemperismo químico;
O movimento da água subterrânea, somado ao da água
superficial, são os principais agentes geomórficos da superfície
da terra;
Accão geomórfica da água subterrânea se traduz por
vários processos de modificação da superfície terrestre e seus
respectivos produtos
Escoamento ou fluxo da
água subterranea
Regimes de fluxos:
Os escoamentos ou fluxos dos fluídos estão sujeitos a
determinadas condições gerais, princípios e leis da dinâmica e
à teoria da turbulência, que os submetem a dois regimes
principais de fluxos:
Fluxo laminar
Ocorre quando cada partícula do fluido move-se ao longo 
de uma trajetória bem definida, formando lâminas ou camadas 
(daí o nome laminar);
cada uma delas preservando sua característica no meio.
A viscosidade age no fluido no sentido de amortecer a 
tendência de surgimento da turbulência;
Ocorre geralmente a baixas velocidades e em fluídos que 
apresentem grande viscosidade.
Fluxo turbulento
Ocorre quando as partículas do fluido descrevem trajetórias
irregulares com movimento aleatório, produzindo uma
transferência de quantidade de movimento entre regiões de
massa líquida;
Este escoamento é comum na água, cuja a viscosidade é
relativamente
baixa.
Fluxo turbulento
ÁGUA SUPERFICIAL
Águas subterrâneas
Armazenamento elevado;
Fluxo lento (cm/dia), longo tempo de residência;
Ampla distribuição territorial;
Caráter tridimensional;
Meio heterogêneo;
Qualidade pouco variável;
Modera vulnerabilidade à contaminação;
Difícil descontaminação, quando não 
inviável;
Aproveitamento modular e progressivo.
Águas superficiais
Armazenamento pequeno;
Fluxo rápido (m/s), curto tempo de residência;
Concentrada em territórios;
Variabilidade meteórica;
Qualidade variável;
Elevada vulnerabilidade à contaminação;
Descontaminação menos onerosa;
Aproveitamento com grandes obras;
Comparativo águas subterrâneas x superficiai.
INTERAÇÃO ENTRE ÁGUA SUPERFICIAL E 
SUBTERRÂNEA
Qual é interação entre água
superficial e subterrânea?
Questões