Água subterrânea

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

2. Água subterrânea • Importância da água subterrânea • Armazenamento da água subterrânea • Fluxo da água subterrânea

3. Importância da água subterrânea

4. 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.

5. Armazenamento • Camadas verticais do solo e subsolo de acordo com a presença de água • Porosidade • Aquíferos • Tipos de aquíferos • Recarga e Descarga • Monitoramento

6. Água subterrânea zona saturada

7. Zonas de água no solo e subsolo

8. Pressão inferior à atmosférica Pressão superior à atmosférica

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

10. Água subterrânea

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

12. Algumas definições • Aquífero • Aquitardo • Aquífero superficial • Aquífero confinado • Lençol freático

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

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

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

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

17. 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

18. Porosidade • Definida como relação entre volume de vazios e volume total • Valores entre 20 a 40% • Depende do material

19. 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

20. Recargaemaquíferoconfinado zona de recarga

21. Descarga • Nascentes • Rios • Banhados • Poços • Mata ciliar

22. 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)

23. Matas ciliares em áreas secas

24. Descarga e recarga em rios

25. 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.

26. A B hA hB Piezômetros

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

28. Linha ou superfície piezométrica • Linha ou superfície que une os pontos dos níveis que a água atingiria.

29. Fluxo de água subterrânea

30. Experimento de Darcy

31. Equação de Darcy

32. 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.

33. Condutividade hidráulica • A condutividade hidráulica K é fortemente dependente do tipo de material poroso.

34. 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.

35. 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.

36. Modelo matemático de água subterrânea

37. Modelagem de água subterrânea

38. Fluxo em regime permanente • Em aquífero confinado • Em aquífero livre

41. Fluxo de água subterrânea em regime permanente Integrando

42. Hipóteses de Dupuit Para o fluxodaáguaemaquíferosnãoconfinadosumateoriasimplificadafoicriadaporDupuit, supondoque: A inclinaçãodalinhapiezométrica (nível do lençol) é poucoinclinada. Linhas de fluxopodem ser consideradashorizontais, e linhasequipotenciaisverticais. Gradientehidráulico é igualaogradientedalinhadaágua do lençol

43. Simplificação Dupuit

47. 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?

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

49. 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?