Hidrologia Água subterrânea Benedito C. Silva IRN - UNIFEI Adaptado de W. Collischonn

Água subterrânea Importância da água subterrânea Capítulo 06b Água subterrânea Importância da água subterrânea Armazenamento da água subterrânea Fluxo da água subterrânea

Importância da água subterrânea

Importância da água subterrânea Capítulo 06b Importância da água subterrânea A vazão dos rios durante os períodos secos é mantida pelo fluxo de água subterrânea. A “vazão de base” é mantida pela água subterrânea.

Capítulo 06b Armazenamento Camadas verticais do solo e subsolo de acordo com a presença de água Porosidade Aquíferos Tipos de aquíferos Recarga e Descarga Monitoramento

Água subterrânea zona saturada

Zonas de água no solo e subsolo Capítulo 06b Zonas de água no solo e subsolo

Pressão inferior à atmosférica Pressão superior à atmosférica

Água subterrânea A água no subsolo fica contida em formações geológicas consolidadas ou não, em que os poros estão saturados de água, denominadas aqüíferos.

Água subterrânea

Água subterrânea extraído de Press et al. (Para conhecer a Terra) Regiões cársticas

Algumas definições Aquífero Aquitardo Aquífero superficial Aquífero confinado Lençol freático

Água subterrânea: definições Aquífero Camada de material consolidado ou não em que a água pode estar armazenada e pode se movimentar

Água subterrânea: definições Aquitardo ou aquiclude Menos permeável – atua como camada confinadora

Água subterrânea: definições Aquífero superficial Lençol freático Não existe camada impermeável entre o aquífero e a superfície do terreno

Água subterrânea: definições Aquífero confinado Um aqüífero confinado está inserido entre duas camadas impermeáveis (aquitardos).

Aquíferos Livres Confinados Superfície está à pressão atmosférica Capítulo 06b Aquíferos Livres Superfície está à pressão atmosférica Nível freático: altura que chegará o nível da água se for cavado um poço num aquífero livre Confinados Separado da superfície por uma camada impermeável Nível potenciométrico: altura que chegará a água se for cavado um poço num aquífero confinado

Porosidade Definida como relação entre volume de vazios e volume total Capítulo 06b Definida como relação entre volume de vazios e volume total Valores entre 20 a 40% Depende do material

Capítulo 06b Recarga Água que infiltra durante eventos de chuva, e que não é armazenada ou utilizada na evapotranspiração, pode penetrar para camadas mais profundas (percolação profunda) e abastecer o aquífero Recarga de aquífero

Recarga em aquífero confinado zona de recarga

Capítulo 06b Descarga Nascentes Rios Banhados Poços Mata ciliar

Capítulo 06b Nascentes Nascentes são locais em que o nível da água subterrânea intercepta a superfície do relevo e a água começa a escoar ou fica armazenada na superfície. Nascente do rio da Prata (Bonito MS)

Matas ciliares em áreas secas Capítulo 06b Matas ciliares em áreas secas

Descarga e recarga em rios Capítulo 06b Descarga e recarga em rios

Monitoramento de água subterrânea Piezômetros Piezômetro é um furo de observação em aquíferos. Trata-se de furos que servem para monitorização de níveis da água nos aquíferos.

Piezômetros A B hA hB

Piezômetros A B Em aquíferos confinados a água pode estar sob pressão. Á água poderia jorrar para fora de um poço nesta situação.

Linha ou superfície piezométrica Capítulo 06b Linha ou superfície piezométrica Linha ou superfície que une os pontos dos níveis que a água atingiria.

Fluxo de água subterrânea Capítulo 06b Fluxo de água subterrânea

Experimento de Darcy

Equação de Darcy

Condutividade hidráulica A condutividade hidráulica das rochas também depende do tipo de rocha Maior em rochas sedimentares, como o arenito Menor em rochas ígneas ou metamórficas, exceto quando estas são muito fraturadas, neste caso sua condutividade pode ser relativamente alta.

Condutividade hidráulica A condutividade hidráulica K é fortemente dependente do tipo de material poroso. Material Limite inferior (mm.s-1) Limite superior Karst 10-3 103 Rochas ígneas e metamórficas fraturadas 10-5 10 Arenito 10-8 10-4 Rochas ígneas e metamórficas não fraturadas 10-10 Areia 10-2 102 Seixos 10-1

Transmissividade hidráulica A transmissividade de um aquífero é definida como a condutividade hidráulica vezes a espessura do aquífero As unidades da transmissividade hidráulica são m2.s-1, ou cm2.s-1, ou m2.dia-1 Assim, um aqüífero com condutividade de 10-4 cm.s-1, e com uma espessura de 10 m, tem uma transmissividade de 10-1 cm2.s-1.

Equações para águas subterrâneas Combinando a equação da continuidade com a equação de Darcy, temos a equação que descreve o fluxo de água subterrânea em 3D Esta equação tem solução numérica que é utilizada em vários modelos úteis.

Modelo matemático de água subterrânea Capítulo 06b Modelo matemático de água subterrânea

Modelagem de água subterrânea Capítulo 06b Modelagem de água subterrânea

Fluxo em regime permanente Capítulo 06b Fluxo em regime permanente Em aquífero confinado Em aquífero livre

Fluxo de água subterrânea em regime permanente Integrando

Capítulo 06b Hipóteses de Dupuit Para o fluxo da água em aquíferos não confinados uma teoria simplificada foi criada por Dupuit, supondo que: A inclinação da linha piezométrica (nível do lençol) é pouco inclinada. Linhas de fluxo podem ser consideradas horizontais, e linhas equipotenciais verticais. Gradiente hidráulico é igual ao gradiente da linha da água do lençol

Capítulo 06b Simplificação Dupuit

Capítulo 06b Exemplo Dois canais paralelos, distantes entre si 200m, estão interligados por um aquífero cuja condutividade hidráulica é de 10-2 m.dia-1. O nível da água nos canais é igual a 10m. Calcule o nível máximo no aquífero, considerando uma recarga constante e igual a 0,3mm.dia-1. E se a recarga for igual a zero?

Cone de depressão de um poço em aquífero confinado Capítulo 06b Considere um poço que retira uma vazão Q. O rebaixamento do aquífero e a vazão estão interligados:

Capítulo 06b Exemplo Considere um poço em um aquífero confinado que penetra completamente a espessura de 25 m do aquífero. Depois de um longo período de bombeamento com uma vazão constante Q=0,05 m3.s-1, a redução nas alturas piezométricas a 50 m e a 150 m é de 3 m e 1,2 m, respectivamente. Qual é a condutividade hidráulica?

Capítulo 06b

Cone de depressão de um poço em aquífero livre Capítulo 06b Considere um poço que retira uma vazão Q. O rebaixamento do aquífero e a vazão estão interligados:

Interação rio-aquífero Descarga de Água subterrânea Esvaziamento da água subterrânea contida na bacia mantém a vazão do rio nos períodos de estiagem.

Processos de interação entre águas superficiais e subterrâneas REVISÃO DE LITERATURA Processos de interação entre águas superficiais e subterrâneas Relações físicas entre os rios e aqüíferos: - sistema hidraulicamente conectado em condição efluente - sistema hidraulicamente conectado em condição influente - sistema hidraulicamente desconectado. IDÉIA DO SLIDE: Revisão – aspectos básicos de inter-relação entre as águas superficiais e subterrâneas. Podem-se distinguir três relações físicas entre os rios e o nível de água subterrâneo:  hidraulicamente conectado: o nível subterrâneo intercepta o nível do canal;  hidraulicamente conectado: quando há uma camada não-saturada entre o nível subterrâneo e o nível superficial - sistema hidraulicamente conectado em condição efluente; - sistema hidraulicamente conectado em condição influente; - sistema hidraulicamente desconectado. - condição efluente: águas subterrâneas escoam na direção dos rios; - condição influente: águas superficiais contribuem para o fluxo subterrâneo; - ambas as condições: rios contribuem ou recebem água subterrânea durante algumas épocas do ano, ou mesmo em uma posição ou outra de seu curso. LINK: Com relação ao segundo tópico da revisão: Métodos para análise das vazões mínimas. 8

Influência de retirada subterrânea sobre vazão dos rios Capítulo 06b Água subterrânea e água superficial são o mesmo recurso. Retiradas subterrâneas podem provocar redução nas vazões.