CURSO_HIDROGEOLOGIA

7/30/2019 CURSO_HIDROGEOLOGIA

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HIDROGEOLOGIACurso de Graduao em Geologia7o Perodo

Prof. Ana Beatriz da Cunha Barreto


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Programa do Curso

1. Distribuio de gua no planeta2. Ciclo Hidrolgico e Balano Hdrico

3. Ocorrncia de gua no subsolo4. Relao entre escoamento em canais efluxo subterrneo

5. ndices fsicos, capacidade especfica,tipos de porosidade, porosidade efetiva.


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(Cont...)

6. Influncia da geologia na ocorrncia degua subterrnea

7. Movimento da gua subterrnea8. Propriedades dos aqferos Parmetros hidrulicos9. Equao geral do fluxo subterrneo

10. Sistemas de fluxo regionais e locais. Aqferos costeiros


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Bibliografia

Fetter, C.W. (1994) Applied Hydrogeology E. Merrils488 p.CPRM (2000) Hidrogeologia Conceitos e Aplicaes.CPRM, LABHID-UFPE.Freeze, R.A.; Cherry, J.A. (1979) Groundwater Ed.Prentice Hall, Inc. Montreal 604 p. (Nvel Avanado).Domenico, P.A. & Schwartz, F.W. (1990) Physical andChemical Hydrogeology. John Wiley & Sons (Nvel

Avanado).Custodio, E., Llamas, M.R. (1983) Hidrologa Subterrnea Ed. Omega, Barcelona. 2350p. (Nvel

Avanado).


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Hidrogeologia

A Hidrogeologia o ramo da Geologia queestuda a inter-relao entre os materiaisgeolgicos e a gua.

Estuda a ocorrncia, distribuio, movimento ecomposio da gua nas rochas.Hidrogelogo: pesquisa de gua subterrneacomo recurso, estudos de contaminao,

proteo e remediao de mananciais, soluode problemas de engenharia (estabilidade detaludes, tneis, barragens, escavaes) eestudos ambientais.


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Distribuio de gua na Terra oceanos 97.2 %

calotas polares e geleiras 2.14 %gua subterrnea (at 4000m de profundidade) 0.61 %

continentes umidade do solo (zona no saturada) 0.005 %lagos de gua doce 0.009 %lagos de gua salgada 0.008 %rios 0.0001 %

atmosfera 0.001 %

TOTAL GUAS CONTINENTAIS

2.772197.2 77

0.001 220.20.30.3

0


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Distribuio de gua na Terra

A gua subterrnea corresponde a 22% do totaldas guas continentais

A gua superficial doce (rios e lagos)corresponde apenas a 0,3% deste totalSe descontarmos as calotas polares e geleiras,96,5% das guas continentais aproveitveiscorrespondem gua subterrnea contraapenas 1,3% de gua doce superficial


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Alguns aspectos relacionados utilizaode gua subterrnea

Qualidade superior, muitas vezes dispensandotratamento;Menor risco de contaminao acidental;

Maior facilidade e menor custo de captao;Uma vez contaminada, implica em altos custos pararemediao;Mananciais superficiais e subterrneos estonaturalmente integrados atravs do CicloHidrolgico;Recomenda-se um gerenciamento integrado dosrecursos superficiais e subterrneos.


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Ocorrncia de gua no subsolo


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Comportamento da gua nosporos em cada zona do perfilde solo

franja capilar

zona intermediria

zona de umidade


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O Ciclo Hidrolgico


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Circulao permanente da gua entre osoceanos, a atmosfera e os continentes:

Evaporao dos oceanos e corpos dguasuperficiais.Precipitao:

de volta aos oceanos e corpos dgua sobre os continentes:

Armazenamento na superfcie como gelo, neve oudepresses formando poas

Escoamento superficial at um canal, rio, lago e de voltapara o mar

Infiltrao atravs dos solos porosos formando a zona degua do solo (zona de razes das plantas) Armazenamento como gua subterrnea fluindo at uma

rea de descarga como fontes, rios, lagos e oceanos


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Escoamento subterrneo e o ciclohidrolgico


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Componentes do Ciclo Hidrolgico

1. Evaporao2. Transpirao3. Evapotranspirao4. Precipitao5. Interceptao6. Infiltrao7. Escoamento Superficial8. Fluxo Subterrneo


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Evaporao

Interao entre gua e ar,depende:temperatura da gua;temperatura e umidade relativa do ar acima dasuperfcie da gua.

Umidade absoluta do ar: concentrao de vapor dgua existente em um determinado volume dear = peso H2Ovapor / Var .Umidade de saturao do ar: quantidade mximade umidade que o ar capaz de reter a umadeterminada temperatura.Umidade relativa do ar: relao entre aconcentrao de vapor existente no ar e aconcentrao de saturao quela temperatura.


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Evaporao (cont.)

A umidade de saturao diretamenteproporcional temperatura do ar: quanto maisquente, mais umidade o ar capaz de reter.

medida que a umidade relativa se aproximade 100% a evaporao cessa. A taxa de evaporao tambm controlada pelovento


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Transpirao

Passagem da gua do solo para a atmosferaatravs do metabolismo das plantas: razesfolhas atmosfera.

Processo responsvel por grande parte da perda devapor em uma bacia de drenagem cuja a superfcie dominada por reas vegetadas. Depende:

Tipo, densidade e tamanho da vegetao;

poca do ano maior ou menor crescimento;Hora do dia 95% durante o dia (fotossntese);Disponibilidade de umidade no solo.


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Classificao das plantas-segundo a forma de captao de gua-

Freatfitas retiram gua diretamente do lenolfretico. Ex: palmeiras, eucalipto.Mesfitas retiram gua da zona intermediriado solo. Ex: arbustos, carvalho, oiti, pinheiros,leguminosas.Xerfitas retiram gua da zona de umidade dosolo. Ex: cactus, plantas com folhas carnudas.Hidrfitas plantas aquticas.


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Freatfitase Xerfitas


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Mesfitas eHidrfitas


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Evapotranspirao

Perda total de gua para a atmosfera de uma bacia dedrenagemNa prtica no possvel separar a contribuio dosprocessos:evaporao e transpirao.

Evapotranspirao potencial: hiptese de umaquantidade de gua sem limitaes para as plantasEvapotranspirao real: condies de campo.Geralmente menor que a potencial.


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Precipitao

Umidade relativa do ar atinge 100%O resfriamento de massas de ar ascendentes,inicialmente mais quentes e midas, provoca a

diminuio da umidade de saturao que chega a 100%Formao de gotculas de gua ou cristais de gelo emsuspenso no ar condensao e coalescnciaformao de gotas ou flocos de neve precipitao.Unidade de medida = altura que a gua alcana sobreuma superfcie hipottica: mm/m2


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Interceptao

Em reas vegetadas parte da chuva interceptada pelavegetao.Em regies de florestas a interceptao varia de 8 a35% de precipitao anual total, dependendo da

densidade da vegetao.Para chuvas de pequena intensidade pode ser importante chegando a 100% para chuvas menores que5 a 10 mm.

A interceptao decai exponencialmente ao longo dotempo de precipitao.

A gua interceptada pode ser evaporada a partir dasfolhas ou escorrer at o solo.


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Infiltrao

Processo que envolve a entrada no solo dagua que est disponvel na superfcie e o fluxovertical dessa gua atravs da zona nosaturada do solo at o nvel dgua .

A partir da chuva, degelo, lagos, poas oucursos dgua .

A gua que atinge o nvel dgua fica

armazenada no reservatrio de guasubterrnea e passa a fazer parte do regime defluxo subterrneo.


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Curva de capacidade de infiltrao do solo

kt cc p e f f f f )( 0


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Capacidade de Infiltrao

A gua da chuva se infiltra nas camadas superficiais dosolo a uma taxa que diminui com o tempo.

A capacidade de infiltrao inicial depende dascondies iniciais de umidade do solo na superfcie.Capacidade de infiltrao no equilbrio corresponde condio de saturao do solo na superfcie.Para chuvas de grande intensidade a infiltrao real

segue a curva de capacidade de infiltrao .


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Variao da infiltrao em funo daintensidade da precipitao

Precipitao com intensidade constante e menor que a capacidade deinfiltrao no equilbrio


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Precipitao com intensidade constante, entre a capacidade de infiltraoinicial e a capacidade de infiltrao no equilbrio


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Precipitao com intensidade constante,maior que a capacidade deinfiltrao inicial do solo


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Taxas de infiltrao e de acumulao/escoamento com o tempo para

um evento de precipitao de intensidade constante


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Variao da infiltrao em funo da intensidadeda precipitao


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Alguns fatores que influenciam a capacidade deinfiltrao de um solo

Granulometria: solos grosseiros e uniforme possuem uma maior capacidade de infiltrao.Teor de umidade inicial: solos inicialmente midos chegamrapidamente condio de saturao, diminuindo a taxa deinfiltrao.Grau de compactao: solos compactados a partir de fatores comocirculao de animais, veculos, etc. possuem menor capacidade deinfiltrao.Regime de chuvas: maior em chuvas com menor intensidade emaior durao e menor em chuvas de grande intensidade e menor durao que superam a capacidade de infiltrao do solo. Gotasmuito pesadas tambm provocam a compactao do solo.


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Cont. ...Relevo: altas declividades dificultam a infiltrao e favorecemo escoamento superficial. Por outro lado em superfcieshorizontais pode haver deposio de partculas finas emlocais onde haja acumulao de gua, reduzindo aporosidade do solo.Vegetao: Razes das plantas aumentam a permeabilidadedo solo. Podem tambm facilitar a acumulao de gua nasuperfcie, aumentando a disponibilidade de gua a ser infiltrada.Profundidade de gua acumulada na superfcie:profundidades grandes de gua empoada aumentam a

infiltrao pelo aumento da presso de gua sobre asuperfcie do solo.


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Deflvio ou Runoff

O deflvio, ou runoff, em uma bacia hidrogrficacorresponde quantidade total de gua que flui no rioou canal na sua sada, sendo composto peloescoamento superficial, o fluxo hipodrmico e o fluxosubterrneo.

Bacia Hidrogrfica ou Bacia de Drenagem uma reatopograficamente definida, drenada por uma rede de riose/ou riachos, de tal modo que todo o deflvio escoadoatravs de uma nica sada.


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Bacia hidrogrficaou de drenagem


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Deflvio ou Runoff


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Deflvio

Escoamento superficial, ou overflow, oescoamento que ocorre diretamente sobre asuperfcie do solo.Fluxo hipodrmico, ou interflow, o fluxo sub -superficial que ocorre quando h um evento de chuvaintenso, concentrado sobre uma camada fina dematerial de menor permeabilidade, abaixo dasuperfcie do terreno. considerado como parte do

escoamento superficialFluxo subterrneo ou fluxo de base de uma baciahidrogrfica: o objeto do curso de hidrogeologia


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Observao

Em uma bacia hidrogrfica, a heterogeneidadedos solos na superfcie e a distribuio irregular das chuvas no tempo e no espao levam a uma

grande variao na resposta do solo quanto infiltrao. Algumas reas contribuemsignificativamente para o escoamento superficiale outras contribuem pouco ou no contribuem.

d l d l


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Resumo do Ciclo Hidrolgico


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Balano HdricoBalano do volume de gua mobilizado em uma baciahidrolgica, atravs de uma equao que relaciona osvolumes de gua correspondentes aos diversos componentesdo ciclo hidrolgico nesta baciaComo resultado temos o armazenamento na bacia, que podeser positivo (acumulao) ou negativo (depleo)Os volumes calculados se referem a uma unidade de tempobsica que o ano hidrolgicoOs volumes envolvidos em cada componente do ciclo sodiretamente medidos ou estimados A equao do balano hdrico obedece ao princpio daconservao da massa ou princpio da continuidade segundoo qual, para um determinado sistema, a diferena entre asentradas e as sadas igual variao do armazenamentodentro deste sistema.


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P-Q= S/ t


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Equao do Balano Hdrico

P = ETR+ Q+ I + SP= PrecipitaoETR = Evapotranspirao real

Q = DeflvioI = Infiltrao S = Variao no armazenamentoExemplos de fatores antrpicos que promovem variao no

armazenamento: Bombeamento, injeo (recarga artificial), projetosde irrigao, construo de drenos e de barragensO balano hdrico idealmente deve considerar os fatoresnaturais e antrpicos


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Relao entre o escoamento em canais e ofluxo subterrneo

Dependendo do regime de fluxo e da geologia, oscursos dgua podem ser classificados, de acordocom a sua interao com o lenol fretico, em:

Influente: o rio fornece gua ao lenolEfluente: o rio recebe gua do lenolIntermitente: fornece gua ao lenol durante a estaochuvosa, quando ocorre escoamento superficialHidraulicamente isolado: no h interao entre o rio e olenol


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Rio influente

Rio efluente


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Rio intermitente

Rio hidraulicamente isolado


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Variao da relao de acordo com a estao(em funo da capacidade de infiltrao dos terrenos drenados pelo rio)

Infiltrao lentaSolos c/ baixa capacidade de infiltrao

Infiltrao rpidaSolos com alta capacidade de infiltrao


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