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Hidrogeologia - Prof. Milton Matta1 DISCIPLINA: HIDROGEOLOGIA Prof. Milton Matta II Sem./2011 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS FACULDADE.

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1 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta1 DISCIPLINA: HIDROGEOLOGIA Prof. Milton Matta II Sem./2011 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS FACULDADE DE GEOLOGIA

2 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta2 DISCIPLINAHIDROGEOLOGIA CÓDIGOCG-0123 CARGA HORÁRIA60 h CRÉDITOS04 PRÉ-REQUISITOBloco 08 I - SÚMULA Hidrologia de superfície e subterrânea. Balanço Hídrico do solo. Qualidade físico-química e biológica das Águas. Qualidade hidrodinâmica dos Aqüíferos. Propriedades físicas das rochas. Perfuração de Poços.

3 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta3 II- OBJETIVOS : II- OBJETIVOS : Apresentar aos discentes do curso de graduação em Geologia um conjunto de conceitos fundamentais relacionados com a água subterrânea e sua inter-relação com as águas superficiais e pluviais. Desenvolver mecanismos de entendimento dos principais processos associados à gestão da água na sociedade brasileira e do papel da população neste contexto. III- MÉTODO DIDÁTICO: III- MÉTODO DIDÁTICO: A disciplina tem caráter conceitual e será desenvolvida do seguinte modo: 1) Aulas expositivas com auxílio do Data Show e outros recursos audiovisuais (slides, transparências, videotextos); 2) Aulas práticas descritivas do material relacionado à interação água-rocha e dos equipamentos de perfuração mais utilizados para a captação de água subterrânea; 3) Apresentação de seminários, pelos discentes, sobre temas variados de interesse aos objetivos da disciplina.

4 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta4 IV- CONTEÚDO - PROGRAMA Cap.01 – Aspectos Introdutórios (06h) Nós...a água...e a vida A abordagem hidrogeológica – multidisciplinaridade A Hidrogeologia e o mercado de trabalho Conceito de hidrogeologia Evolução dos estudos hidrogeológicos com o tempo Importância histórica das águas subterrâneas Águas subterrâneas – um bem mineral

5 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta5 Cap. 02 – A Problemática da Água – Fatos e Mitos (04h) Recursos hídricos – Cenário Mundial Recursos hídricos no Brasil A Situação da região de Belém Fatos e Mitos Cap. 03 – As Águas Subterrâneas no Ciclo Hidrológico (04h) O Ciclo hidrológico e o balanço hídrico mundial Águas superficiais Águas sub-superficiais Águas subterrâneas Balanço hídrico do solo

6 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta6 Cap. 04 – Os Aqüíferos (06h) Definição do termo Tipos de aqüíferos Relações entre águas subterrâneas e águas superficiais Condições geológicas criando aqüíferos Cargas hidráulicas Potenciais hidráulicos Coeficiente de porosidade total Porosidade específica Retenção específica Grau de saturação Teor de umidade Condutividade hidráulica Lei de Darcy Gradiente hidráulico Permeabilidade intrínseca Transmissividade Porosidade efetiva Descarga específica Velocidade de percolação Cap. 05 – Parâmetros Hidrogeológicos Fundamentais (04h)

7 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta7 Cap. 06 – Projetos de Poços de Abastecimento (10h) Poços Tubulares: uma obra de engenharia hidrogeológica Métodos de perfuração Projeto de poços tubulares Prática de campo Palestra de técnico da área Cap. 07 – Prospecção de Água Subterrânea (04h) Considerações gerais Água subterrânea em diferentes terrenos Geofísica aplicada

8 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta8 Cap. 08 – Aspectos de Qualidade e Vulnerabilidade das Águas Subterrâneas (08h) Águas Subterrâneas (08h) Definições A água e suas propriedades Qualidade das águas subterrâneas Principais usos das águas subterrâneas Contaminação e poluição das águas subterrâneas Principais referências para limites de potabilidade das águas subterrâneas

9 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta9 Cap. 09 – Aspectos Institucionais e Legais das Águas Subterrâneas (04h) Subterrâneas (04h) Considerações gerais Legislação Federal Legislação Estadual Legislação Municipal Fiscalização e legislação Cap. 10 – Gestão Integrada dos Recursos Hídricos (02 h) Introdução Conceituação Fundamentos Básicos

10 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta10 V- BIBLIOGRAFIA BÁSICA PARA O CURSO ABEMA – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENTIDADES DE MEIO AMBIENTE Doenças de Veiculação Hídrica. Disponível em: http: // /default.asp. Acesso em: 09 agosto /default.asp ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS b. Relatório de Gestão Disponível em: http: www. ana.gov.br. Acesso em: 14 outubro CAVALCANTE I. N Fundamentos Hidrogeológicos para a Gestão de Recursos Hídricos na Região Metropolitana de Fortaleza Estado do Ceará. São Paulo, Universidade de São Paulo. Instituto de Geociências. 164p (Tese de Doutorado). FOSTER, S. S. D. ; HIRATA, R. C.; ROCHA, G.A Riscos de poluição de águas subterrâneas: uma proposta metodológica de avaliação regional. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS., 5. São Paulo. Anais. São Paulo, ABAS. p.175 – 185. GORBACHEV, M As Fontes de Água doce secarão. Revista Época, Janeiro de p

11 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta ; CABRAL, N. M. T.; TAGLIARINI, E. M a Fundamentos para Uso e Proteção das Águas Superficiais e Subterrâneas da Região Oeste da Cidadde de Belém/PA, In: CONGRESSO MUNDIAL INTEGRADO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 1., Fortaleza, Anais. Forteleza-Ce ABAS. CD-ROM ; COSTA, F.R. da ; MORAES, M.C. da, 2000 b. Águas Superficiais e Subterrâneas da Região Oeste da Cidade de Belém/PA, In: CONGRESSO MUNDIAL INTEGRADO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 1.,. Fortaleza, Anais. Fortaleza-CE. ABAS. CD-ROM. MESTRINHO, S. S. P Contaminação de Aqüíferos. Curso de Especialização em Hidrogeologia Aplicada – IIICEHA. UFPA/CG/DGL, Belém, 87p. (Notas de Aula). MORAES, M. C. da S Avaliação do Regime de Precipitação na Região de Belém (RMB) e sua Relação Hidrologia Subterrânea. UFPA. CG/DMET. 45p. (Trabalho de Conclusão de Curso). MATTA, M. A. S., Águas Superficiais e Subterrâneas da Bacia Tocantins-Araguaia como Subsídio para um Estudo de Impacto Ambiental. In: CONGRESSO MUNDIAL INTEGRADO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 1., Fortaleza-CE, Anais. Fortaleza-Ce. ABAS. CD-ROM Perigo de Salinização da Água Subterrânea de Salinópolis/PA - ABASTECE. Revista da Associação Brasileira de Águas Subterrânea – ABAS. 2 (8): & SANTOS, R. O. B. dos Fluxos Subterrâneos e Qualidade das Águas Superficiais da Área de Implantação da Alça Rodoviária do Estado do Pará. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 12., Florianópolis-SC. Anais ABAS. CD-ROM.

12 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta12 PEHRMB – Projeto Estudos Hidrogeológicos da Região Metropolitana de Belém e Adjacências. Belém. CPRM. 88p. (Relatório Final). REBOUÇAS, A. C Fundamentos de Gestão de Aqüíferos. In: CONGRESSO LATINO-AMERICANO DE HIDROLOGIA SUBTERRÂNEA, 2., Santiago. ALSUD. Curso Pré-Congresso. Santiago/Chile. 35 p. SANTOS, A. C Noções de hidroquímica. In: FEITOSA, F. A. C. & MANUEL FILHO, J. Hidrogeologia: Conceitos e Aplicações. CPRM. cap. 5. p.81–108. TANCREDI, A. C. F. N. S Recursos hídricos subterrâneos de Santarém: Fundamentos para uso e proteção. Belém, Universidade Federal do Pará. Centro de Geociências. 153p. (Tese de Doutorado).

13 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta13 Cap.01 – Aspectos Introdutórios Nós...a água...e a vida A água está no mundo e em cada um de nós. Ela está sobre nós, nas nuvens, como parte da atmosfera; ao nosso redor, nos rios, lagos, córregos e valetas, componentes da atmosfera; está abaixo de nós, circulando nos maiores rios da Terra – os aqüíferos – como parte das águas subterrâneas; está caminhando até nós, nos sistemas hidráulicos de distribuição de água até nossas casas. A água está também dentro de nós, perfazendo cerca de ¾ de nosso organismo e como elemento imprescindível à manutenção de nossa vida

14 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta14 Assim como a água nos dá a vida, pode também tira- la. Pois como acontece entre os humanos, existem as águas boas e as águas más! As boas são as águas puras, sem cor odor ou cheiro, que matam nossa sede. Algumas águas, porém, são traiçoeiras, nos alimentam de doenças – ditas doenças de veiculação hídrica – que podem nos levar a morte. A água surgiu na Terra há mais de 3.5 bilhões de anos e veio tornar nosso planeta único no Universo. Até agora somente a Terra mantém as condições básicas para sustentar a vida.

15 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta15 Desde a formação das primeiras moléculas orgânicas que antecederam a geração das primeiras células vivas, a água tem tido um papel fundamental na Terra. Os primeiros animais foram marinhos. Depois os anfíbios começaram a povoar a Terra sólida. Os homens, surgidos há 4 milhões de anos, passaram a formar as aglomerações sociais em volta dos cursos de água. Passaram, então, a transformar as águas boas em águas más! Agora que iniciamos a disciplina Hidrogeologia, oferecida pelo Departamento de Geologia da Universidade Federal do Pará, é importante que o alunado se conscientize não só da importância do entendimento dos principais conceitos que governam as águas subterrâneas – a base da disciplina – mas também do papel de cada um de nós no processo de uso e conservação dos Recursos Hídricos em geral que, no fundo, está diretamente ligado à sobrevivência das gerações futuras.

16 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta16 Na Amazônia, com a abundância de água que temos, essa conscientização é muito mais difícil, pois já desenvolvemos a cultura do desperdício. Achamos que temos muita água. Água de graça! Por isso nosso governante não tem investido em pesquisa e projetos de melhor aproveitamento de nossos Recursos Hídricos. Talvez a melhor maneira de conscientizar os amazônidas da necessidade de preservar nossas águas, é lembrar da situação de nossos irmãos nordestinos. Sobre isso, CAMPOS (1999) escreve:...mais do que ninguém os nordestinos têm uma convivência com a escassez de água, da forma entendida por Euclides da Cunha, como forma de luta e de força na ocupação dos sertões.

17 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta17 As águas subterrâneas, objeto de nossa disciplina, vêm se inserindo cada vez mais no cenário nacional – e no internacional - como uma das alternativas mais importantes na matriz da gestão dos recursos hídricos no sentido de atender plenamente à sociedade brasileira naquilo que vem sendo considerado o mais precioso bem do Terceiro Milênio – a água. O conhecimento deve ser considerado o principal capital humano no modelo atual de sociedade atual de nosso país. Neste contexto, torna-se imprescindível que o alunado do curso de geologia adquira os fundamentos básicos da moderna Hidrogeologia e suas interações com uma grande gama de outras áreas das geociências e das ciências humanas em geral. A busca de sucesso no mercado de trabalho atual de nosso país tem demonstrado que a área dos Recursos Hídricos vem representando uma fatia considerável, juntamente com suas interações com a Geologia Ambiental e com ferramentas indispensáveis existente no campo do Geoprocessamento e do Sensoriamento Remoto.

18 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta18 Além disso, o entendimento dos processos relacionados com a prospecção das águas subterrâneas e suas inter-relações com os outros componentes do ciclo hidrológico, permitirão a obtenção de fortes subsídios para o exercício da cidadania plena. Cremos que um dos maiores desafios que o Brasil enfrentará nesse início de século nas questões da água será modificar os modelos políticos, institucionais, técnicos e educacionais atuais e abordar a problemática da água na concepção de gestão integrada, onde cada gota dágua deverá ser utilizada de forma racional. Para tanto, o entendimento da moderna Hidrogeologia pode constituir o primeiro de muitos passos a serem dados na direção do uso e proteção dos Recursos Hídricos.

19 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta19 Cap.01 – Aspectos Introdutórios A abordagem hidrogeológica – multidisciplinaridade HidrogeologiaInterdisciplinar! Qualquer Ciência AtualInterdisciplinar! Geocientista Especialista Em Baixa no Mercado de Trabalho Geocientista Generalista Em Alta no Mercado de Trabalho

20 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta20 HIDROGEOLOGIA ESTRATIGRAFIA GEOL. ESTRUTURAL GEOTECTÔNICA PETROLOGIAS ÍGNEA SEDIMENTAR METAMÓRFICA GEOMORFOLOGIA GEOFÍSICA GEOTECCNIA GEOLOGIA DE ENGENHARIA HIDROQUÍMICA ENGENHARIA SANITÁRIA MECÂNICA DOS FLUIDOS MODELOS MATEMÁTICOS HIDROLOGIA CLIMATOLOGIA CIÊNCIAS DOS COMPUTADORES OCEANOGRAFIA

21 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta21 A Hidrogeologia no Brasil e no exterior tem crescido muito nos últimos 10 anos. Os indicadores sócio-econômicos têm mostrado que tal tendência deve continuar nas próximas décadas, se não incrementar-se fortemente Isso tem decorrido não somente pela consciência da sociedade da importância de ambientes limpos para viver, como também pelo fato de que há uma crescente idéia de que somente haverá um futuro para a humanidade com a erradicação da pobreza e isso terá que passar necessariamente pela democratização do acesso à água potável e ao saneamento. Acrescenta-se também que está se tornando cada vez mais claro que o desenvolvimento não se contrapõe ao controle ambiental e ao contrário, algumas técnicas ambientalmente salutares tem elevado o lucro a médios e longos prazos das empresas. A Hidrogeologia e o mercado de trabalho

22 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta22 Nesta conjuntura, o mercado profissional para o hidrogeólogo tem se diversificado tremendamente nas últimas décadas. Antigamente as possibilidades de trabalho restringiam-se em atuar com perfuração de poços tubulares, avaliações hidrogeológicas e estudos acadêmicos de contaminação de aqüíferos. As empresas onde se deixava o currículo eram as perfuradoras de poços e se esperava por um concurso público para entrar em uma instituição de pesquisa governamental. Hoje o recém formado de geologia ou de engenharia, que queira trabalhar em hidrogeologia, tem muito mais opções: Obras de captação: i) acompanhamento de perfuração de poços tubulares em companhias privadas; ii) desenvolvimento de novas tecnologias de perfuração de poços (lama, polímeros, etc.) e iii) projeto de captações de água subterrânea.

23 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta23 Avaliação hidrogeológica: locação de poços tubulares, inclusive com a incorporação às técnicas tradicionais de análises geológicas mais sofisticadas, como a neotectônica e o estudo de ambiente de sedimentação (faciologia). Prospecção de água mineral: busca de fontes de água mineral que atenda a demanda, a não-contaminação e a química. Gestão ou manejo do recurso hídrico: i) exploração e produtividade do aqüífero; ii) sustentabilidade da exploração do aqüífero; iii) impactos que a exploração podem causar em áreas ecologicamente frágeis e iv) impactos do abandono da exploração em áreas urbanas (elevação de níveis potenciométricos e problemas geotécnicos).

24 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta24 Contaminação ambiental: i) hidrogeoquímica (estudo das anomalias químicas); ii) contaminação de solos e de aqüíferos (caracterização de locais impactados por atividades humanas); iii) remediação de áreas contaminadas (solo e aqüíferos). Geologia do planejamento: i) compatibilização do uso da terra frente à capacidade da hidrogeologia (abastecimento de água, vulnerabilidade de aqüíferos); ii) avaliação de áreas de risco geológico Campos de Atuação Prospecção de Águas Subterrâneas

25 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta25 Poderes Públicos Municipais Estaduais e Federais PlanejamentoSaneamento Básico Monitoramento e Fiscalização Estudos e Relatórios de Impacto Ambiental 1-Hidrovia Araguaia- Tocantins 2- Hidrovia do Marajó 3- Alça Viária 4- Continuação da Primeiro de Dezembro 5- Mineroduto Rio Capim6- UHE Belo Monte

26 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta26 As empresas e instituições contratantes dos serviços hidrogeológicos também se diversificaram. Um fenômeno bastante notável nestes últimos anos foi à criação e expansão das empresas de consultoria em meio ambiente. Também foram criadas a agência de controle do setor água (ANA) e os comitês de bacias hidrográficas, que devem mudar ainda mais este perfil de empresas no País. Os concursos para contratação de Geólogos que houveram no País, nos últimos 6 anos foram para a área de Recursos Hídricos A CPRM só contratou profissionais geólogos para a área de Hidrogeologia/Hidrologia/Recursos Hídricos/Sensoriamento Remoto, nos últimos 5-6 anos Nos dois últimos orçamentos da União para pesquisa, a área de Recursos Hídricos tem sido contemplada com mais de 90% do montante

27 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta27 No Estado do Pará, o Fundo para Ciência e Tecnologia – FUNTEC tem contemplado a área de Recursos Hídricos com prioridade nos Editais. Mas como será o cenário para os próximos 10 anos? Sem a pretensão de possuir uma boa bola de cristal, mas analisando o mercado e conversando com vários técnicos e empresários do setor, vemos claramente algumas tendências (Hirata, 2003): i) Crescimento do setor água subterrânea/meio ambiente. ii) Aquisições e fusões de empresas privadas menores por outras maiores, geralmente com participação de capital estrangeiro; como pode ser observado em várias áreas da economia nacional. Estes casos são comuns quando as empresas estrangeiras querem entrar no mercado nacional e preferem comprar ou se associar a uma outra, nacional.

28 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta28 iii) Mudança de foco, que hoje é centrado em estudos de avaliação da contaminação para o de descontaminação de solos e aqüíferos. Esta será uma das grandes mudanças para os próximos anos. A descontaminação de sites envolve, via de regra, grandes investimentos, que muitas de nossas pequenas empresas de meio ambiente não terão condições de implementar. Caso tenham interesse nesta grande fatia do mercado, haverá a necessidade de buscar capital, através de associações com empresas estrangeiras ou nacionais. (A) Empresas butiques, onde haverá especialistas para a solução de problemas específicos das empresas maiores, que não terão interesse em manter em seus quadros técnicos especialistas, pois os problemas que o envolvem são ocasionais; O que acontecerá, então com as pequenas empresas nacionais, que por vários motivos não se associarão ou não serão compradas pelas empresas maiores? Para as pequenas não associadas, creio que teremos dois tipos de situação: (B)Empresas botecos, onde apresentam baixo custo e baixa qualificação profissional. Estas continuarão atuando na periferia do mercado.

29 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta29 Frente a este cenário, como andamos nas universidades? Estamos realmente formando um bom profissional? Particularmente, os cursos de geologia, onde muitos dos hidrogeólogos são formados, estão preparados para atender a este mercado? O mercado tem clareza do perfil de profissional que quer e com o seu crescimento tenderá a ser mais seletivo na contratação destes hidrogeólogos. Quando questionados sobre isso, os executivos e gerentes assinalam como um bom profissional aqueles que: i) Saibam questionar, não sejam conformados e consigam transformar prejuízo em lucro; ii) Tenham uma boa formação técnica e estejam preocupados constantemente no aprimoramento técnico, através de cursos ou mesmo do autodidatismo; iii) Sejam criativos; iv) Sejam capazes de se relacionar produtivamente com os companheiros (efeito anti-Romário); v) Saibam trabalhar em um mercado em transformação (capacidade de assimilar mudanças); vi) Saibam gerenciar o tempo;

30 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta30 vii) Sejam capazes de reciclar informação; viii) Sejam capazes de trabalhar duro (características negativas: preguiça; falsidade e descontrole emocional e características positivas: trabalho em equipe, dinâmico e ter iniciativa); ix) Sejam éticos; x) Saibam inglês; xi) Tenham um bom networking (nova área necessita de soluções que podem ser buscadas em outros setores). Formamos este profissional nos nossos cursos de geologia no País? Vejamos quais são os pontos positivos dos profissionais que saem das atuais escolas de geologia:

31 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta31 i) Capacidade de trabalhar com variações tempo-espacial da natureza; ii) Capacidade indutiva: avaliação a partir de dados fragmentados e indiretos iii) Capacidade de raciocínio espacial iv) Formado em centros universitários com forte viés científico (que é importante para uma área que necessita muito do novo conhecimento técnico e científico) v) Formação ampla (geólogo polivalente) Agora veja os pontos negativos: i) Dificuldade de pensar quantitativamente ii) Curso pouco focado (polivalente versus específico) iii) Curso pouco voltado para a solução de problemas da sociedade iv) Carga horária dedicada aos cursos em hidrogeologia e meio ambiente é proporcionalmente pouca, comparado a outras áreas. v) Formação de pesquisadores muito mais forte que a de profissionais de empresas vi) Pouca flexibilização dos currículos às novas exigências do mercado. Excessiva carga didática em disciplinas pouco aplicadas ao mercado. vii) Confusão entre núcleos de pesquisa e a formação de profissionais (evitar a desconstrução de grupos de excelência do País. Não confundir mudanças na formação profissional do estudante com as linhas de pesquisa dos centros universitários).

32 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta32 Um recente levantamento realizado entre os formandos do curso de geologia da USP desde 1997 mostrou que mais de 65% dos estudantes estão atuando na área de meio ambiente-hidrogeologia. Outros 25% estão em programas de pós-graduação (incluindo muitos deles que buscam especialização em hidrogeologia e meio ambiente). Somente estes resultados mostrariam a necessidade de uma forte discussão do perfil de profissional que se está formando nos cursos de Geologia

33 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta33 Conceituação de Hidrogeologia Foi o naturalista francês Lamark, em 1802, quem primeiro utilizou o termo Hidrogeologia para definir um conjunto de fenômenos de erosão, transporte e sedimentação produzidos por agentes hídricos. No mesmo sentido o termo foi utilizado pelo americano Powell, em É evidente que o significado do termo Hidrogeologia, como empregado por Lamark e Powell não foi bem aceito nem entre seus contemporâneos, nem posteriormente. Depois disso, seguiram-se algumas contribuições:

34 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta34 O alemão Prinz publicou Handebuch der Hydrologie, em 1919, tratando somente das águas subterrâneas e não das superficiais Meinzer propôs, em 1939, A ASSOCIAÇÃO INTERNACIONAL DE HIDROGEOLOGIA CIENTÍFICA e a parte da Hidrologia que tratava das águas subterrâneas foi denominada Geohidrologia Hidrologia foi definida como a ciência que se ocupa da água que interage no Ciclo Hidrológico. Meinzer a dividiu em Hidrologia Superficial e Hidrologia Subterrânea ou Geohidrologia. A partir daí se discutiu muito a adequação dos termos Hidrologia Subterrânea, Hidrogeologia e Geohidrologia

35 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta35 Hoje se entende que Hidrologia é a ciência que trata do estudo da água na natureza, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas e suas reações com o meio- ambiente, incluindo suas relações com a vida.(Definição recomendada pelo United States Federal Concil of Science and Tecnology, 1962) O termo HIDROGEOLOGIA tem sido usado para a parte subterrânea da Hidrologia Evolução dos Estudos Hidrogeológicos Existe um ditado que diz ninguém pode realmente ser um mestre em uma ciência a menos que estude sua história específica.

36 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta36 Isso é também válido para os estudos hidrogeológicos. Para que entendamos a Hidrogeologia hoje, é importante que conheçamos como esses estudos têm evoluído ao longo do tempo. Durante cerca de 99% de sua existência na Terra, o homem foi caçador-extrativista, seguindo animais e vegetais, segundo as estações. Somente durante os últimos anos é que tornou-se sedentário, na medida em que foi obrigado a praticar a agricultura para sobreviver nas regiões áridas, para onde teve que migrar, fugindo da calota polar do último grande período glacial. As aldeias se transformaram em Cidades e Estados organizados, sendo JERICÓ a cidade mais antiga já descoberta, datando de anos a.C.

37 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta37 As águas subterrâneas eram a base do desenvolvimento das civilizações antigas, pré-Cristo.O exemplo mais claro da utilização das águas subterrâneas na antiguidade foram as KHANATS. Eram galerias que captavam as águas e as transportavam por longas distâncias. Os khanats penetravam por baixo das zonas saturadas e captavam água ao produzir uma linha de menor potencial. A origem dos khanats se perde na antiguidade, mas segundo De Camp (1963) in Custódio & Llamas (1983), quando Sargon II de Asíria invadiu a Armênia em 714 a.C., destruiu os khanats que lá encontrou e transportou a técnica para seu país. A construção de poços escavados começou a ser desenvolvida no Oriente. Eram normalmente profundidades a 50 ou 100m e diversas referências podem ser encontradas no livro da Gênese, do Antigo Testamento quanto à construção desses poços e aos conseqüentes problemas legais e políticos.

38 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta38 Os sistemas de perfuração de poços semelhantes aos atuais só foram conhecidos depois da Idade Média. A exceção é a China onde há anos se pratica a perfuração a percussão baseada nos mesmos princípios utilizados pelas técnicas modernas. A crescente complexidade das atividades de produção e de ocupação do meio ambiente da sociedade moderna exigiu um permanente desdobramento das ciências em geral. Como resultado disso, a Hidrogeologia evoluiu, durante o último milênio, de uma abordagem quase mitológica para uma fase altamente tecnicista, a qual passou rapidamente, durante o último quarto de século, para uma abordagem ecológica (Rebouças, 1995)

39 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta39 Segundo Rebouças (1995) os grandes marcos da Hidrogeologia compreendem as seguintes etapas: Fase Empírica – Se estende desde os primórdios da civilização, há cerca de anos a.C., quando foram escavados os primeiros poços para abastecimento humano, animal e irrigação até a experiência de Darcy, em 1856 d.C. Com o famoso teorema sobre o deslocamento de fluidos, apresentado no Tratado de Hidrodinâmica de Bernoulli (1738), e a lei de Darcy (1856) sobre os fluxos nos meios porosos, teve início a fase quantitativa da Hidrogeologia. Esta fase de abordagem científica teve um grande impulso, graças ao sucesso doa poços artesianos perfurados na França a partir de 1126, em Artois, de onde deriva o nome de artesiano que foi dado ao poço jorrante.

40 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta40 Período de 1856 – 1935 – foi lançado o embasamento científico, correspondentes aos fundamentos geológicos e a mecânica dos fluidos, com as condições de ocorrência e de fluxo das águas subterrâneas nos meios porosos e produtividade das obras de capacitação. Período de 1936 – 1950 – houve um grande crescimento na industria, que deu suporte a II Guerra Mundial, exigindo o desenvolvimento dos métodos de avaliação da produtividade de poços, raios de influência, precursores da hidrogeologia quantitativa moderna.Os modelos físicos (caixas de areia, placas paralelas ou de viscosidade) tiveram um relativo sucesso, sendo posteriormente substituídos pelos modelos analógicos elétricos.

41 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta41 Unidade Aqüífera. Década de 1950 – o consumidor atingiu a fase comercial, possibilitando a evolução da tradicional abordagem pontual da hidráulica de poços, para uma análise mais ampla, em que se considerou a Unidade Aqüífera. Nesta fase, as unidades lito- estratigráficas, ou corpos rochosos com relativamente melhor permeabilidade foram denominados de aqüíferos, em contraposição às camadas praticamente impermeáveis que foram denominadas de aqüicludes, e os aqüitardes sendo termos intermediários. Os modelos analógicos elétricos foram, progressivamente, substituídos pelos modelos matemáticos analíticos.

42 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta42 Década de 1970 – teve início a abordagem sistêmica dos problemas hidrogeológicos. Nesta etapa, as aplicações se restringiram, praticamente, às análises de alternativas de usos múltiplos de reservatórios. Sistema Aqüífero, Nos estudos hidrogeológicos passou-se a considerar o Sistema Aqüífero, o qual compreende suas zonas de recarga, de trânsito de fluxo e zonas de descarga, todas associadas e interdependentes do sistema hidrológico ou da unidade hidrográfica onde ocorria o aqüífero em questão. Seguiu-se uma teorização que foi embasada na crescente capacidade de cálculo dos computadores, atraindo o interesse de especialistas de áreas afins, nem sempre sintonizados com os os fundamentos conceituais dos modelos hidrogeológicos, culminando com o desenvolvimento dos modelos numéricos de fluxo/transporte de massa de diferenças finitas e de elementos finitos.

43 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta43 A crise do petróleo foi uma grande impulsionadora dos avanços alcançadas neste período, cujos conhecimentos foram, rapidamente, apropriados pelo setor da hidrogeologia física e/ou de produção de água subterrânea para abastecimento urbano, industrial e irrigação. Sistema de Fluxos Subterrâneos. Década de 1980 – cresce a percepção sobre as interações hidrodinâmicas e hidroquímicas que ocorrem no subsolo, envolvendo aqüíferos, aqüicludes e aqüitardes, resultando na abordagem atual do Sistema de Fluxos Subterrâneos. Os resultados da investigação de campo e de laboratório tornam evidente a inexistência, am absoluto, de água subterrânea desconectada do ciclo hidrológico.

44 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta44 A partir 1985 – cresce a percepção sobre os problemas de poluição que afetam as águas subterrâneas. Em conseqüência, desenvolvem-se os método de estudo da zona não saturada, intensificam-se, substancialmente, os estudos de hidrogeologia física e, sobretudo, desenvolve-se rapidamente a hidrogeologia química ou hidroquímica. Os estudos dos processos hidrológicos ou físicos passam a ser tão importantes quanto os processos geoquímicos ou hidroquímicos, exigindo um maior aprofundamento dos conhecimentos de matemática, química e das ciências computacionais. No início da década de 1990 – a microbiologia das águas subterrâneas (solo, zona não saturada e zona saturada) passa a ser uma importante fase dos estudos hidrogeológicos. Esta fase exige um grande esforço dos hidrogeólogos, no sentido de um maior aprofundamento científico em microbiologia e de ajuste cultural para abordagem de estudos experimentais no campo e laboratório.

45 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta45 No momento, os estudos hidrogeológicos têm como objetivo básico o uso e a proteção das águas subterrâneas, exigindo o concurso de um amplo espectro interdisciplinar de especialistas. Importância histórica das águas subterrâneas Sabe-se que o organismo humano pode privar-se de alimento por alguns dias. Mas, privando-se de água ele morrerá rapidamente. Não admira, pois que, desde muito antes que o homem primitivo houvesse deixado sua presença sobre a Terra por meio de incisões nas paredes de suas cavernas a água tenha sido a força propulsora de toda a civilização.

46 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta46 Na realidade a quantidade de água que nosso organismo necessita para sua subsistência é relativamente pequena, se comparada com o peso do corpo: cerca de 2.5 litros por dia, para uma pessoa de atividade moderada, em clima temperado. Cada função orgânica, porém, está condicionada a presença de uma porção dessa quantidade, de tal forma que se pode afirmar que a vida depende da água. A água participa na proteção do embrião antes do nascimento, na manutenção da temperatura do corpo, no processo respiratório, no funcionamento das glândulas, na digestão, na lubrificação das articulações móveis. Sem água suficiente para a manutenção das funções orgânicas, o homem perde o apetite, torna-se subnutrido e incapacitado, até chagar à morte!

47 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta47 Além dessas há outras necessidades prementes de um adequado suprimento de água. Os alimentos produzidos pelo solo dependem da água para seu crescimento e para o seu valor nutritivo, uma vez que os minerais do solo devem ser dissolvidos para poderem ser utilizados pela planta. Uma parte substancial das proteínas e carboidratos que o corpo humano necessita provém de animais (peixes) e vegetais encontrados no mar, lagos e rios, ou nas suas proximidades. Tem sido ao longo de hidrovias que o homem tem se movimentado, desde os tempos remotos, ao procurar expandir sua cultura e dominar sempre mais as regiões incultas. Basta se observar as maiores cidades das nações e atentarmos para suas relações com o oceano, com um lago ou com um rio, para se constatar que, a despeito de nossa habilidade em vencermos o tempo, distância e espaço, não deixamos de estar subordinados à agua.

48 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta48 O fato de ser a água o mais essencial entre todos os minerais, que o homem aprendeu a utilizar nos seus estados líquido, sólido e vapor, tem amparo na própria Bíblia, conforme já mencionado. Os Livros Sagrados estão entremeados de inserções sobre a importância da água para aquela época. Também para as civilizações pagãs que precederam a era cristã, a água era considerada de suma valia. Ruínas escavadas na Índia, datando mais de 5000 anos, revelam sistemas de abastecimento de água e de drenagem tão completos que incluíam piscinas de natação e banho. Por essa época, o Egito tinha construído a primeira represa conhecida de conservação de água potável e de irrigação: uma estrutura de pedra, com 12.20m de altura e 102m de comprimento. Os agricultores árabes aproveitavam as crateras de vulcões extintos para os seus reservatórios de água de irrigação.

49 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta49 Onde se tem conseguido atender à demanda de água potável, a nação tem progredido e os padrões de vida têm melhorado. Onde isso não foi conseguido, o progresso retarda e os padrões de vida permanecem baixos. Atualmente o uso da água não satisfatória ou insalubre é, em geral, um dos maiores entraves para o desenvolvimento nacional e para a melhoria do nível de vida do povo brasileiro. Existe uma tendência, em geral até justificada, das pessoas exagerarem na importância das águas superficiais em detrimento das águas subterrâneas. As águas de superfícies podem ser vistas. Além disso, enormes somas de dinheiro têm sido gastas em construções de represas, barragens, reservatórios artificiais (açudes) aquedutos e canais de irrigação envolvendo águas de superfície. É natural que se queira considerar essa fonte como a mais importante para abastecimento de nossas necessidades.

50 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta50 Água do Planeta 100% Água Salgada 97,5% Água das Calotas e Geleiras 1,72% Água Doce 0,78% Rios e Lagos 1,01% Outras 2,89% Água Subterrânea 96,1% HidrosferaHidrosfera Fonte: Matta, 2002

51 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta51 Comparação entre os Volumes das diversas águas do Planeta

52 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta52 Relação entre águas superficiais e subterrâneas.

53 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta53 Planeta Terra = único Planeta já conhecido do Universo com água nos três estados físicos fundamentais, equivalendo a um volume estimado em torno de 1,4 bilhões de km 3. Posição da Terra em relação ao Sol Marte: muito perto do Sol = vapor de água Outros corpos: muito longe do sol = gelo Em termos de água subterrânea o Brasil utiliza cerca de 0.6 % da vazão total (anos 2000) 30% doa paises da Europa (Alemanha, Bélgica) estão em situação crítica ( >20% das reservas)

54 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta54 Águas SubterrâneasÁguas SuperficiaisX 1- Mais abundantes 2- Melhores qualidades Físico- químicas e Bacteriológicas 3- Mais protegidas contra contaminação 5- Mais baratas (abastecimento) 7- Permite investimentos gradativos com a demanda 6- Dispensa longas redes de distribuição (poço no local) 4- Mais protegidas contra evaporação

55 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta55 Tendo em vista os grandes volumes de capital necessários aos projetos de utilização das águas superficiais – construção de açudes, estações de recalque, adutoras e estações de tratamento, principalmente – os investimentos são feitos, regra geral, com dinheiro público. Por causa disso desenvolve-se a idéia de que o fornecimento de água a qualquer preço é uma obrigação do estado e verifica-se uma falta de compromisso com o seu uso eficiente.

56 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta56 Água do Planeta 100% Água Salgada 97,5% Água das Calotas e Geleiras 1,72% Água Doce 0,78% Rios e Lagos 1,01% Outras 2,89% Água Subterrânea 96,1% HidrosferaHidrosfera Fonte: Matta, 2002 A Política Brasileira e a água pouco fotogênica! Este é um fator que tem representado um importante papel na descaracterização das águas subterrâneas como um grande provedor para abastecimento de água potável. Para uma grande parte de nossos administradores, a construção de poços para explotação de água subterrânea não dá votos, pois o povo não vê a obra!. Não há como colocar uma placa! É muito mais interessante, politicamente, investir em grandes obras para captação e tratamento das águas superficiais, mesmo que sejam financeiramente inviáveis quando comparadas à um investimento menor nas águas subterrâneas. Com as águas superficiais o povo vê a obra e dá prestígio ao político responsável.

57 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta57 Águas subterrâneas – um bem mineral A água sempre foi considerada um bem livre e de uso comum (de graça)! Principalmente na Amazônia A maior descarga de Água doce do Planeta. Brasil: quinto país do mundo, em território e em população Destaca-se no cenário mundial como detentor de 53% da água doce da América do Sul e 12% do total mundial Abundância trouxe a cultura do desperdício e a não realização de investimentos no setor para um uso e proteção mais eficientes

58 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta58 A cobra representativa da ordem de valores dos 30 mais importantes matérias primas minerais do mundo. O tamanho de cada bola e o número associado representam a ordem de importância do bem mineral.

59 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta59 Na Amazônia, a população tem se acostumado a abrir as torneiras e deixar a água correr sem ter noção dos problemas que se enfrenta para captação e tratamento das águas. Neste contexto também se insere a água subterrânea. Os famosos poços escavados (poços amazonas), têm sido cavados nos quintais das casas e têm servido para enaltecer essa idéia de que a água é gratuita. Poço amazonas, a céu aberto e nas proximidades do sanitário e fossa

60 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta60 Na realidade, em diversos paises do mundo e mesmo em algumas regiões do Brasil, as águas subterrâneas passaram a ser olhadas dentro de um outro prisma. Elas têm sido consideradas como um bem mineral e têm passado a representar um importante papel nos balanços econômico-financeiros. Nos estados Unidos, por exemplo, e em diversos paises ditos do primeiro mundo, a motivação primária para o estudo das águas subterrâneas tem sido, tradicionalmente, sua importância como um bem mineral, com grande interesse econômico. No Brasil, a partir de 1997, com a Lei Federal N. 9433, o uso da água passou a ser cobrado e, as regiões com alto potencial hídrico, principalmente de águas subterrânea, ganharam um importante bem mineral para compor a matriz econômica.

61 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta61 Para se alcançar um uso mais eficiente da gota dágua disponível no mundo, uma das recomendações do Banco Mundial (BM) e da Organização das Nações Unidas (ONU) é considerá-la uma mercadoria, com preço de mercado. Neste quadro, como os investimentos necessários à perfuração de poços e ao bombeamento da água subterrânea são feitos, regra geral, pelos próprios usuários, a sua utilização tende a ser mais eficiente em relação ao uso das águas superficiais, cuja oferta é feita e garantida por um provedor que investe muito dinheiro público para construção de obras extraordinárias. Assim, no Centro Oeste dos Estados Unidos - a maior economia de todos os tempos num meio árido com um coração desértico - o custo da água que é bombeada de poços cada vez mais profundos sendo crescente levou os agricultores a trocar os métodos de irrigação, cujas perdas totais da gota dágua disponível eram de 50%, por outros mais eficientes, com perdas de apenas 5%.

62 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta62 Da mesma forma, passaram a recuperar os estoques dos aqüíferos intensamente utilizados com águas de reuso, de enchentes dos rios ou importadas de bacias hidrográficas vizinhas. Por sua vez, trocaram culturas tradicionais por outras que consomem menos água e alcançam melhor preço no mercado. Certamente, seria de fundamental importância informar mais a mídia e a sociedade, em geral, sobre a existência das águas subterrâneas e o grande alcance social e econômico da sua utilização racional. É preciso mostrar que a utilização da água subterrânea, isto é, aquela que flui escondida pelo subsolo da região ainda é a alternativa mais barata para solução dos problemas hídricos nos países desenvolvidos, principalmente. O desafio que se apresenta é fornecer de forma regular a gota dágua pelo menor preço possível e usá-la com eficiência é mais importante que ostentar sua abundância.

63 Hidrogeologia - Prof. Milton Matta63 O raciocínio nas cidades da Europa e Estados Unidos, por exemplo, é de que os índices de perdas totais da água fornecida às redes de distribuição - vazamento físico e perdas financeiras decorrentes do roubo dágua ou das célebres ligações clandestinas - fiquem em níveis considerados razoáveis, entre 5 e15%. Entretanto, no Brasil, salvo honrosas exceções, estas perdas totais atingem níveis que variam entre 40 e 60%. Por sua vez, cerca de 64% das empresas de água no Brasil, não coletam, sequer, os esgotos domésticos que geram e estima-se que nove de cada dez litros de água utilizados são devolvidos aos rios, principalmente, sem nenhum tipo de tratamento. Desta forma, em termos de utilização das águas subterrâneas, continua sendo de fundamental importância que se diferencie um poço de um buraco de onde se extrai água. Para tanto, é de fundamental importância exercer um controle – federal, estadual ou municipal - das obras de captação da água subterrânea, ou dos poços, por exemplo, para que estes sejam sempre bem construídos, operados e abandonados de forma adequada, isto é, baseados no tripé do desenvolvimento sustentável: Ética, Ecologia e Economia.


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