Aula 2 – Águas Subterrâneas e o Ciclo Hidrológico

Ocorrência Das Águas SubterrâneasA água subterrânea corresponde à parcela mais lentado ciclo hidrológico e constitui nossa principalreserva de água, ocorrendo em volumes muitosuperiores ao disponíveis na superfície;

• As águas subterrâneas ocorrem preenchendoespaços formados entre os grânulos minerais enas fissuras das rochas, que se denominamaqüíferos;

• As águas subterrâneas representam a parcela da chuvaque se infiltra no subsolo e migra continuamente emdireção às nascentes, leitos de rios, lagos e oceanos;

Ocorrência Das Águas Subterrâneas• Os aqüíferos, ao reterem as águas das chuvas,

desempenham papel fundamental no controle dascheias;

• Nos aqüíferos, as águas encontram proteção naturalcontra agentes poluidores ou perdas por evaporação;

• A contaminação, quando ocorre, é muito mais lenta eos custos para recuperação podem ser proibitivos.

Importância Das Águas Subterrâneas• No Brasil, em geral, as águas subterrâneas abastecem rios e

lagos. Por isso, mesmo na época seca, a maioria dos nossosrios é perene;

• Os aqüíferos têm importância estratégica e suas funções sãoainda pouco exploradas, tais como: produção,armazenamento, transporte, regularização, filtragem eauto-depuração, além da função energética, quando aságuas saem naturalmente quentes do subsolo;

• Os usos múltiplos das águas subterrâneas são crescentes:abastecimento, irrigação, balneoterapia, engarrafamentode águas minerais e potáveis de mesa e outros;

Importância Das Águas Subterrâneas• De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e

Estatística - IBGE (1998) estima-se que 51% dosuprimento de água potável seja originado do recursohídrico subterrâneo;

• As águas subterrâneas têm grande alcance social pois ospoços, quando bem construídos e protegidos,garantem a saúde da população.

Ciclo Hidrológico e as ASQuando as águas meteóricas se precipitam da atmosfera

na superfície da terra, parte da água escorresuperficialmente até os rios, lagos e oceanos; parteinfiltra e outra parte retorna a atmosfera porevapotranspiração que é a soma dos processos deevaporação direta da água e da transpiração davegetação.

Assim, os rios representam o sistema de drenagem daágua doce para o mar, enquanto que os aqüíferosrepresentam os sistemas de armazenamento deágua doce no continente.

Ciclo Hidrológico e as ASO movimento descendente da água que infiltra continua

devido à ação da gravidade, preenchendo os vazios dosubsolo (poros ou fraturas) e acumulando-se aoencontrar barreiras menos permeáveis, o que sedenomina zona saturada.

Ciclo Hidrológico e as ASA água subterrânea acumulada na zona saturada não fica

estagnada. O movimento pode continuar descendentecontribuindo para a recarga de aqüíferos subjacentes.Nas áreas em que o aqüífero está confinado por outracamada geológica, a recarga é dita indireta já que aágua deve vencer a barreira imposta pela camadaconfinante até atingir o aqüífero.

Ciclo Hidrológico e as ASComo na maioria das vezes o aqüífero confinado

encontra-se sob pressão, a água tem tendência de fluxoascendente dificultando mais ainda o movimentodescendente. Isso demonstra que as águasarmazenadas em aqüíferos confinados quandoutilizadas terão sua reposição lenta ou quase nula.

Representação do ciclo hidrológicoFonte: Revista Águas e Energia Elétrica, ano 05 nº15 1989, DAEE

Características da ASÀ medida que a água infiltra por entre as camadas de

rocha, ela arrasta elementos químicos e altera suacomposição. A principio a água subterrânea tende aaumentar as concentrações de substâncias dissolvidas.No entanto, muitos outros fatores interferem, taiscomo, clima, composição da água de recarga, tempo decontato água/meio físico, além da contaminaçãocausada pelo homem.

Características da ASDessa forma, cada aqüífero possui um conjunto depropriedades físicas e químicas que lhe conferemuma característica hidrogeoquímica. Essacaracterística pode variar regionalmente em ummesmo aqüífero e também ao longo do tempo.

Um aqüífero é então um reservatório de água. Suaqualidade dependerá da composição natural dasrochas e das atividades humanas desenvolvidas nasáreas de ocorrência e sua disponibilidade hídricadependerá de sua capacidade de recarga e do volumede água que se pretende extrair.

O Ciclo Hidrológico E A Disponibilidade Do Recurso Hídrico SubterrâneoAs reservas de água dos aqüíferos podem ser definidas

sob quatro categorias:

Reserva Hidrogeológica Renovável ou ReguladoraRepresenta a quantidade de água livre armazenadapelo aqüífero ao curso de uma importante recarganatural. São assim, submetidas ao efeito sazonal ouinter anual das precipitações.

O Ciclo Hidrológico E A Disponibilidade Do Recurso Hídrico Subterrâneo Reserva Hidrogeológica Permanente. Também

chamadas de seculares ou profundas constituem aságuas acumuladas que não variam em função dasprecipitações anuais .

O Ciclo Hidrológico E A Disponibilidade Do Recurso Hídrico SubterrâneoReservas Hidrogeológicas Explotáveis. São os

volumes de água que podem ser economicamenteextraídos, sem provocar exaustão ou degradação doaqüífero como meio de armazenamento natural ouartificial de água. Estes recursos podem variar noespaço e no tempo, em função das condiçõeshidrogeológicas, do efeito das explorações sobre oregime de fluxo de água nos aqüíferos, da disposição econcepção das obras de captação e da evolução dosequipamentos de exploração.

O bombeamento além das capacidades naturais doaqüífero pode favorecer a entrada de águas dequalidade indesejável no poço, como por exemplo derios poluídos e plumas de contaminação de áreasvizinhas.

Distribuição Da Água Em SubsuperfícieA água que existe abaixo da superfície do terreno circula

nos espaços vazios, denominados poros, existentesentre os grãos que formam os solos e as rochassedimentares. Em alguns tipos de rocha, a água circulaatravés de fraturas, que são porções onde as rochas seromperam devido à movimentação da crosta terrestre.

Ao se infiltrar no solo, a água dachuva passa por uma porção doterreno chamada de zona nãosaturada (ZNS) ou zona deaeração, onde os poros sãopreenchidos parcialmente porágua e por ar. Parte da águainfiltrada no solo é absorvidapelas raízes das plantas e poroutros seres vivos ou evapora evolta para a atmosfera.

O restante da água, por ação dagravidade, continua emmovimento descendente.

No seu percurso, o excedentede água acumula-se emzonas mais profundas,preenchendo totalmente osporos e formando a zonasaturada (ZS). Nas regiõesáridas e semi-áridas, osprocessos de evaporação etranspiração prevalecem,dificultando a infiltração daágua até a zona saturada.

Distribuição Da Água Em SubsuperfícieNo topo da zona saturada existe uma faixa chamada defranja capilar onde todos os poros estão preenchidospor água, mas ela está presa aos grãos da rocha peloefeito da capilaridade.

O limite entre as zonas não saturada e saturada écomumente chamado de lençol freático. Quandoperfuramos um poço raso, o nível da água observadorepresenta a profundidade do lençol freático naqueleponto, o qual é chamado de nível freático, nível d’água.

Distribuição Da Água Em SubsuperfícieA profundidade do nível d’água pode variar ao longo do

ano, pois sofre ação da variação do clima. Assim, emperíodos chuvosos, há maior infiltração de água e onível do lençol freático se eleva. No período deestiagem, com pouca infiltração e maior processo deevapotranspiração, o nível da água pode ficar maisprofundo.

Distribuição Da Água Em SubsuperfícieA quantidade de água armazenada na rocha depende da

sua porosidade, e um dos parâmetros que influenciao fluxo da água subterrânea é a permeabilidade.

Permeabilidade e PorosidadePorosidade é a capacidade que o solo ou rocha tem de

armazenar água. É medida pelo percentual de volumeocupado pelos vazios ou poros no volume do corporochoso.

Permeabilidade é a capacidade que tem a rocha ou solopara armazenar e transmitir a água. Ela depende dotamanho dos poros e da intercomunicação entre eles.

Permeabilidade e PorosidadeAs rochas sedimentares (rochas moles) têm alta

porosidade ao contrário das rochas cristalinas (rochasduras), mas nem todas possuem alta permeabilidade.As argilas têm poros tão pequenos que não deixampassar água, sendo por isso consideradas praticamenteimpermeáveis. Outras rochas sedimentares como osarenitos e areias inconsolidadas possuem tantoporosidade quanto permeabilidade elevadas. Já nasrochas cristalinas, a permeabilidade será proporcionalao número de fraturas e da interconexão entre elas.

Exemplos de permeabilidade das rochas

Conceito de AqüíferoAqüíferos ou reservatórios

naturais de água subterrâneasão formações rochosas oucamadas geológicas quearmazenam e transmitemágua economicamentepassível de extração.

Tipos de AqüíferosExistem três tipos básicos de aqüíferos de acordo com aformação rochosa na qual está contido:

• Aqüíferos granulares ouporosos – aqueles em que aágua está armazenada e fluinos espaços entre os grãosem sedimentos e rochassedimentares de estruturagranular. Exemplo: arenitose aluviões.

Tipos de Aqüíferos• Aqüíferos fissurais– aqueles nos quais aágua está presentenas fraturas e fendasdas rochascristalinas. Exemplo:granitos, gnaisses ediabásios

Tipos de Aqüíferos Aqüíferos cárstico oucavernoso – aqueles nosquais a água se fazpresente em cavidadesproduzidas peladissolução causada pelaáguas. Exemplo: calcáriose mármores.

Tipos de AqüíferosQuando a superfície que limita a zona saturada dos

aqüíferos coincide com o lençol freático eles sãochamados aqüíferos livres. Quando o aqüíferoencontra-se entre duas camadas impermeáveis, diz-seque está confinado.

Reabastecimento do Aqüífero ou RecargaO reabastecimento de um aqüífero ocorre basicamente a

partir da infiltração de água das chuvas e, em menorescala, de corpos d’água superficiais. O maior oumenor grau de reabastecimento ou recarga depende defatores como clima, vegetação, relevo, drenagem egeologia da região.

Reabastecimento do Aqüífero ou Recarga

A existência de solos porosos e permeáveis favorece ainfiltração, mas essa condição pode ser ampliada se osolo for coberto por vegetação e estiver em relevoplano. Já em áreas de relevo íngreme e solos poucopermeáveis, a maior parte da água precipitadatransforma-se em cursos superficiais, dificultando ainfiltração. Em regiões de clima úmido e solospermeáveis, a recarga pode atingir até 25% daprecipitação pluviométrica anual.

Reabastecimento do Aqüífero ou RecargaOs aqüíferos podem ser reabastecidos localmente pela

infiltração da água das chuvas. É a chamada recargadireta, característica dos aqüíferos livres. Já nosaqüíferos confinados o mais comum é que aconteça arecarga indireta onde o reabastecimento ocorresomente nos locais onde a camada que contém oaqüífero aflora. Esses locais são denominados zona derecarga desses aqüíferos.

AtividadeÁgua subterrânea - reservatório para um planeta com sede?- Planeta Terra 2007 -2009

Recurso valioso

A água subterrânea é utilizada por cerca de dois bilhões de pessoas em todo o mundo, levando aque seja o recurso natural mais usado. A produção anual de água subterrânea é estimada entre600 e 700 quilômetros cúbicos (bilhões de metros cúbicos ou bilhões de toneladas).

Enquanto que o consumo anual mundial de petróleo é de apenas 3.5 bilhões de toneladas. A águasubterrânea é considerada propriedade pública em muitos países. Onde ela escasseia, pode serconsiderada uma mercadoria mas, na maior parte dos casos, não lhe é atribuído qualquer valor.Todavia, os custos de exploração, tratamento e fornecimento de água subterrânea necessitamde ser cobertos através do pagamento de taxas, de forma a manter o fornecimento sustentável.Não existem números disponíveis acerca da criação de riqueza resultante do fornecimento deágua subterrânea aos consumidores de todo o mundo. Os únicos dados globais disponíveisdizem respeito aos produtos finais mais valiosos, nomeadamente a água para consumo e aengarrafada A discussão em torno do fornecimento público, dos lucros, da irrigação naagricultura, da liberalização do mercado hídrico e do investimento privado continua a todos osníveis da sociedade. O Objetivo do Milênio para o Desenvolvimento, formulado pelas NU,destinado a reduzir para metade o número de pessoas sem acesso a água potável até ao ano2015, será alcançado apenas com um investimento financeiro considerável, atualmenteestimado em 15 bilhões de euros por ano.

AtividadeA água tem valores muito diferentes consoante quem a consome;

isto apesar dos produtos serem, muitas vezes, derivados domesmo recurso natural. A água subterrânea para rega não étratada, logo o seu custo é de apenas alguns cêntimos por metrocúbico ou apresenta mesmo custo zero. A água doméstica paraconsumo, fornecida através de sistemas de canalização, custa até2 euros por metro cúbico e a água mineral engarrafada ou águade mesa pode custar 1000 euros, ou mais, por metro cúbico. Se asociedade continuar a utilizar os valiosos recursos de águasubterrânea sem assegurar o necessário reabastecimento, a criseda água só irá agravar-se. Estratégias de uso sustentável devemter em conta as características de todos os reservatórios do cicloda água e garantir que a sua plena utilização é feita de acordocom bases científicas que podem fornecer uma maiorcompreensão dos vitais, mas invisíveis, recursos de águasubterrânea.

AtividadeQuestões-chave• Quanta água subterrânea existe e como pode ser utilizada de forma sustentável?• Como pode a exploração inadequada das reservas “fósseis” de água ser

identificada e gerida de forma a minimizar o seu esgotamento e as suasdesastrosas conseqüências humanas/ecológicas? Tal requer um melhorentendimento da recarga em geral.

• Como podem ser protegidos da poluição os recursos de água subterrâneavulneráveis e como podem os recursos vitais poluídos ser recuperados?

Faça uma reflexão sobre o texto abaixo e apresente propostas para que esteprecioso recurso. AS possa ser utilizada demaneira sustentável.

- Quais programas governamentais poderiam ser desenvolvidos?- Onde um engenheiro ambiental poderia intervir para equacionar estes

problemas?- É possível o uso sustentável das águas subterrâneas? Como seria isto?

Referências BRASIL. Ministério do Meio Ambiente, Associação Brasileira de Águas

Subterrâneas e Petrobrás. “Águas Subterrâneas – Um Recurso a ser conhecido e Protegido”. Brasília, 2007

CAPUCCI, Egmont et AL. “Poços Tubulares e Outras Captações de Águas Subterrâneas: Orientações aos Usuários”. Rio de Janeiro, 2001

FIESP. Federação das Indústrias do Estado de São Paulo. “Orientações para a Utilização de Águas Subterrâneas no Estado de São Paulo”. São Paulo, 2005

CLEARY, Robert W. “Águas Subterrâneas” 1989 disponível em: < http://www.clean.com.br/portal/index.php?option=com_content&view=article&id=79&Itemid=110 >Acesso em: Janeiro de 2010