Hidrologia Aplicada: Escalando a Importância das Águas Subterrâneas

HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO SUBDIVISÃO DA HIDROLOGIA HIDROMETEOROLOGIA ÁGUA NA ATMOSFERA LIMNOLOGIA ÁGUA NOS LAGOS POTAMOLOGIA ÁGUA NOS RIOS GLACIOLOGIA NEVE E GELO HIDROGEOLOGIA ÁGUA SUBTERRÂNEA HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Na Europa o sistema de abastecimento de água depende em 75 da água subterrânea para o abastecimento da população Em países como a Dinamarca Suécia Bélgica Alemanha e Áustria representa 90 A água subterrânea abastece 100 dos núcleos urbanos da Argélia 58 do Irã 50 nos Estados Unidos No Brasil estimase que 50 das cidades são abastecidas por água subterrânea O Estado de São Paulo é o maior usuário nacional com 70 das cidades e 90 das indústrias Capitais de estados brasileiros como Campo GrandeMT MaceóAL RecifePE NatalRN João PessoaPB FortalezaCE BelémPA ManausAM dependem grandemente da água subterrânea para o abastecimento público Estados que possuem extensas coberturas sedimentares como o Amazonas Pará Maranhão Piauí Tocantins Mato Grosso Mato Grosso do Sul São Paulo Paraná Santa Catarina Rio Grande do Sul e sul de Goiás têm na água subterrânea a alternativa mais viável de abastecimento de suas comunidades HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Distribuição da água no planeta A cada 1000 L 975 nos oceanos 18 em geleiras 975 L 18 L 06 nas camadas subterrâneas 6 L 0015 nos lagos e rios 0005 de umidade no solo 150 mL 50 mL 00009 em forma de vapor na atmosfer 9 mL 000004 na matéria viva 04 mL HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO O rio alimenta o aquífero Rio influente regime intermitente Ex Vertente São Franciscana O aqüífero alimenta o rio Rio efluente regime perene HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO ORIGENS DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS Origem Meteórica Águas recarregadas pela infiltração de uma fração da precipitação São as mais importantes 97 da água doce líquida dos continentes Águas Conatas Águas retidas nos sedimentos desde as épocas de formação dos depósitos em geral salinas Origem juvenil Águas geradas pelos processos magmáticos da Terra HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Meteórica águas naturalmente recarregadas pela infiltração de uma parcela das precipitações com profundidades médias de 750 m representam cerca de 42 milhões de km3 e participam ativamente do Ciclo Hidrológico HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO ÁGUA SUBTERRÂNEA E MEIO AMBIENTE Condições de superfície compactação vegetação e topografia Características do subsolo composição porosidade e permeabilidade Condições ambientais umidade do solo e temperatura do solo HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Aquífero Cárstico Na Flórida o fenômeno está assumindo proporções epidêmicas O motivo principal é o crescimento desenfreado urbano onde os grandes condomínios e projetos de agricultura bombeiam incessantemente água subterrânea o que causa um desequilíbrio e o colapso das cavernas calcárias que eram preenchidas e suportadas pela água HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO INFILTRAÇÃO Mecanismo de penetração da água meteórica que atinge a superfície do terreno sob a ação da gravidade Uma fração da água que infiltra reconstitui a umidade do solo 65 mil km3 Outra fração percola verticalmente gravidade até encontrar um substrato impermeável acumulandose para formar o manancial aquífero HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA A água subterrânea é menos vulnerável a contaminações oriundas da atividade humana cujo tratamento é oneroso no entanto os aquíferos podem ser contaminados por vazamentos em redes de esgoto derramamentos de petróleo etc Quando a contaminação acontece a remediação é muito mais difícil de se fazer do que no caso das águas de superfície podendo em alguns casos tornarse irreversível Motivo lento movimento da água subterrânea sobretudo em camadas de baixa permeabilidade e a fenômenos de adsorção e trocas iônicas nos grãos do solo principalmente quando existem minerais argilosos presentes no aquífero HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO AQUÍFEROS Definição AQUÍFERO é a formação geológica que contém ou armazena a água subterrânea e permite que esta água se movimente no seu interior em condições naturais Os aquíferos são então formações PERMEÁVEIS Armazenamento Porosidade EficazCoeficiente de Armazenamento Movimento Condutividade hidráulicatransmissividade HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO TIPOS DE AQUÍFEROS As propriedades do movimento da água em uma formação geológica ou seja em um aquífero vai depender das propriedades do fluido água e das características do meio aquífero Assim sendo a classificação dos aquíferos se dá de acordo com os tipos de rocha por onde a água percola Rochas Aquíferos Magmáticas Metamórficas Sedimentares Fissural Cristalino Cárstico Rochas Calcárias Poroso Rochas Detríticas HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Características gerais do Aquífero Fissural Baixas vazões 1 m3h HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Aquífero Cárstico HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Aquífero Cárstico HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Aquífero Poroso Rochas sedimentares detríticas Areias arenitos geomorfologia planícies tabuleiros e chapadas HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Características Gerais do Aquífero Poroso Elevadas vazões 20 a 200 m3h HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO CLASSIFICAÇÃO DOS AQUÍFEROS POROSOS HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Cidade do México 1910 1995 HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Poços artesianos em Alagoas HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO VANTAGENS Dispensa tratamento químico ETAs Não acarreta inundação Pequena área de captação e proteção Permite distribuição setorizada Pequena extensão da rede de adução até o reservatório ou caixa dágua Implantação gradativa do sistema de captação e distribuição Não há desapropriação de grandes áreas Independe de períodos de estiagem prolongados para recarga anual Pequeno prazo de execução de um poço As obras de captação são menos onerosas As águas subterrâneas não estão sujeitas como as superficiais ao intenso processo de evaporação HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO ÁGUA SUBTERRÂNEA EM UMA ÁREA Fatores Geológicos condições de ocorrência livre confinado características hidrodinâmicas porosidade permeabilidade geometria do aquífero extensão espessura e profundidade Fatores Fisiográficos topografia vegetação etc Fatores Ambientais Quantidade e Regime das Precipitações determinam as taxas e processos de recarga HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO POROSIDADE Porosidade de uma formação aquífera é a parte do seu volume ocupada pelos vazios ou poros ou a percentagem do volume da rocha ocupada pelos vazios É um índice da quantidade de água que pode ser armazenada intersticialmente no material saturado A porosidade representa a quantidade de água que um aquífero pode conter porém não indica quanto de volume de água pode ser fornecido HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Quando a água é drenada em um material pela ação da gravidade só parte do volume total armazenado nos poros é liberada sendo chamada de Porosidade eficaz ou efetiva Ne A parte de água retida é chamada de Retenção Específica A Porosidade eficaz e a Retenção específica são percentuais complementares da Porosidade Ex Se 010 m3 de água são drenados por 1 m3 de areia saturada a vazão específica é 010 ou 10 Se a Porosidade tiver um valor de 30 significa que a Retenção Específica será 020 ou 20 HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Rebaixamento s Volume A x s aquífero Volume de água A x s x Ne HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Faça um projeto de poços em um aquífero com uma superfície livre de 50 km2 e 12 m de espessura sendo a Porosidade eficaz 5 e se puder rebaixar os 10 da espessura do aquífero A vazão possível de cada poço é de 45 m3h e o consumo per capta é de 180 ldia Utilize um regime de bombeamento de 12 hdia Volume A x s Rebaixamento s 12 m Volume de Água Va A x s x Ne Va 3 x 106 m3 Va 50 x 106 m2 x 12 m x 005 HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Volume A x s Rebaixamento s 12 m Volume de Água Va A x s x Ne Va 3 x 106 m3 HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Va 3 x 106 m3 Volume de projeto Vp 3 x 106 m3 Vazão de projeto Qp 3 x 106 m3ano Vazão de um poço Qpoço 45 m3hora x 12 hdia x 365 diasano Qpoço 197100 m3ano Nº de Poços NP 𝑸𝒑 𝑸𝒑𝒐ç𝒐 NP 3 x 106 m3ano 197100 m3ano NP 16 poços HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Va 3 x 106 m3 Volume de projeto Vp 3 x 106 m3 Vazão de projeto Qp 3 x 106 m3ano População abastecida 1 hab 200 ldia Qhab 73 m3ano hab Nº de habitantes NH 𝑸𝒑 𝑸𝐡𝐚𝐛 NP 3 x 106 m3ano 73 m3ano NH 41096 habitantes HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO EXERCÍCIOPOROSIDADE EFICAZ Faça um projeto de poços diga o nº de poços e a população abastecida em um aquífero com uma superfície livre de 20 km2 e 20 m de espessura sendo a Porosidade eficaz 6 e se puder rebaixar os 20 da espessura do aquífero A vazão possível de cada poço é de 40 m3h e o consumo per capta é de 220 ldia Utilize um regime de bombeamento de 16 hdia HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO EXERCÍCIOPOROSIDADE EFICAZ Um aquífero de 70 km2 possui uma porosidade efetiva de 625 e uma espessura de 20 metros Uma plantação de cana irrigada numa área de 200 ha consome 25 lm2 ao dia sendo necessário irrigar por 150 dias ao ano Diga quantos metros esse aquífero seria rebaixado e que população poderia abastecer se não fosse a irrigação a um consumo de 200 ldia por habitante HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO A potenciometria de um aquífero é a posição da carga hidráulica em cada ponto da superfície do aquífero tomada em relação a um nível de referência datum mostrando assim a perda de carga existente em toda a superfície do aquífero e por conseguinte o sentido do movimento da água subterrânea POTENCIOMETRIA HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO A potenciometria em um ponto do aquífero é obtida diretamente através de poços Quando se mede a profundidade da água no interior de um poço a partir da superfície estamos obtendo o nível estático do poço NE Se a boca do poço está a uma cota C qualquer acima do nível do mar então obteremos o nível potenciométrico NPT ou a potenciometria simplesmente pela diferença entre a cota e o nível estático ou seja NPT C NE Obtendose vários pontos com suas respectivas potenciometrias teremos então o Mapa Potenciométrico do aquífero em determinada área 53 FLUXO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA POTENCIOMETRIA Nível do Mar Poço 1 Cota N E NPT Poço 2 HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Nível do Mar Poço 1 Cota N E NPT Poço 2 POTENCIOMETRIA HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Poço Fluxo subterrâneo HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Uso de Mapas Potenciométricos Carga hidráulica vulnerabilidade de aquíferos Fluxo subterrâneo probabilidade de contaminação Vazão de escoamento natural reservas reguladoras HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO PRINCIPAIS FOCOS DE CONTAMINAÇÃO DOS AQUÍFEROS DE MACEIÓ SANEAMENTO Salinização LIXO POSTOS DE COMBUSTÍVEIS CEMITÉRIOS ÁGUAS SUPERFICIAIS ATIVIDADES AGRÍCOLAS E INDUSTRIAIS Maceió HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO Estudo de Caso Lagoa do PauCoruripeAL HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO A B C D E F P1 P2 P3 PExist P12 P14rio Mapa Potenciométrico da Área Escala 1700 LEGENDA Área dos tanques Poço tubular raso Sentido do fluxo subterrâneo HIDROLOGIA APLICADA ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO