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Hidrologia
Água subterrânea
Benedito C. Silva
IRN - UNIFEI
Adaptado de W. Collischonn
Água subterrânea
 Importância da água subterrânea
 Armazenamento da água subterrânea
 Fluxo da água subterrânea
Importância da água subterrânea
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.
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
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


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
 Valores entre 20 a
40%
 Depende do material
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
Descarga
 Nascentes
 Rios
 Banhados
 Poços
 Mata ciliar
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
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
 Linha ou superfície
que une os pontos dos
níveis que a água
atingiria.
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
Karst
Rochas ígneas e metamórficas fraturadas
Arenito
Rochas ígneas e metamórficas não fraturadas
Areia
Seixos
Limite inferior
(mm.s-1)
10-3
10-5
10-8
10-10
10-2
10-1
Limite superior
(mm.s-1)
103
10
10-4
10-4
102
103
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
Modelagem de água subterrânea
Fluxo em regime permanente
Em aquífero confinado
2. Em aquífero livre
1.
Fluxo de água subterrânea em
regime permanente
Integrando
q  K
dh
dx
h  hL 
q
K
x
Hipóteses de Dupuit
Para o fluxo da água em aquíferos não confinados
uma teoria simplificada foi criada por Dupuit,
supondo que:
1.
A inclinação da linha piezométrica (nível do lençol) é pouco inclinada.
2.
Linhas de fluxo podem ser consideradas horizontais, e linhas
equipotenciais verticais.
3. Gradiente hidráulico é igual ao gradiente da linha da água do lençol
Simplificação Dupuit
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
 Considere um poço
que retira uma vazão
Q.
 O rebaixamento do
aquífero e a vazão
estão interligados:
Q 
2    K  b   h 2  h1 
 r2 
ln  
 r1 
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?
Cone de depressão de um poço em
aquífero livre
 Considere um poço
que retira uma vazão
Q.
 O rebaixamento do
aquífero e a vazão
estão interligados:
  K  h 2  h1
2
Q 
 r2 
ln  
 r1 
2

Interação rio-aquífero
Descarga de Água subterrânea
 Esvaziamento da água
subterrânea contida na
bacia mantém a vazão do
rio nos períodos de
estiagem.
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.
8
Influência de retirada subterrânea
sobre vazão dos rios
 Água subterrânea e água superficial são o
mesmo recurso.
 Retiradas subterrâneas podem provocar
redução nas vazões.