1

PRINCIPIOS DE HIDROGEOLOGIA

04/11/23 2

ATMOSFERA(vapor de água)

Superfície(gelo, neve,

armazenamento

em depressões)

Zona Vadosa(umidade do solo)

Zona de Saturação(água subterrânea)

Litosfera (água magmática)

Lagos, reservatórios,

açudes, drenagens e

rios(água

superficial)

Oceano(água do mar)

PrecipitaçãoPrecipitação Evapotranspiração

InfiltraçãoInfiltração Movimentovapor

DrenagemDrenagemGravitacionalGravitacional

Capilaridade

Precipitação PrecipitaçãoEvaporação

Evaporação

Fluxode superfície

Fluxo desub-superfície

Escoamentobásico Escoamento

submarino

Escoamentosuperficial

Magma de vulcões

AssoalhooceânicoSubducção

O CICLO HIDROLÓGICO

3

ROCHA ARMAZENADORA

PROPRIEDADES FÍSICAS

4

POROSIDADE

5

Porosidade PrimáriaPorosidade Primária

Porosidade SecundáriaPorosidade Secundária

6

Porosidade (n) - vazio das rochas ou solo (%)

n = 100 Vv/ V

Vv = volume de vazios (L3)

V = volume do material

Porosidade Efetiva (ne) - porosidade por onde o fluido passa

ne = VD/ V

VD = volume de água drenada

V = Volume total do corpo rochoso

Retenção específica (Re) - porcentagem do volume de água que fica retida

POROSIDADE TOTAL n = Sy + Sr ou

n = ne + Re

7

Vazão Específica

8

Porosidade efetiva para fluxo

(Cleary 1989)

04/11/23 9

Interconexão dos poros - fraturas

10

11

Condições de Transmissão e Armazenamento

FLUXO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA

Meio poroso

12

Condutividade Hidráulica

Expressa a facilidade com que o fluido é Expressa a facilidade com que o fluido é transportado pelo meio poroso.transportado pelo meio poroso.

K = k/(L/T) Onde:

k = é a permeabilidade intrínseca

= viscosidade dinâmica do fluido

= peso específico; = g, em que é a densidade e g, a aceleração da gravidade.

04/11/23 13

Valores de Permeabilidade e Condutividade Hidráulica

Permeabilidade Intrínseca (k) é dependente das propriedades da rocha matriz, podendo ser obtidas por equações, experimentações e

derivações teóricas da lei de Darcy

Material Permeabilidade Intrínseca

(darcys)

Condutividade Hidráulica

(cm/s)

Argila

Silte, siltes arenosos, areia argilosas, areias

e till

Areias siltosas, areias finas

Areias bem

selecionados, sedimentos glaciais

Cascalhos bem selecionados

10-6 a 10-3

10-3 a 10-1

10-2 a 1

1 a 102

10 a 103

10-9 a 10-6

10-6 a 10-4

10-5 a 10-3

10-3 a 10-1

10-2 a 1

14

TransmissividadeVazão de água que escoa através de uma faixa lateral vertical de largura unitária e espessura da camada saturada, quando o gradiente hidráulico é igual a 1 . Unidade de medida - L3/T.L

15

Armazenamento Específico (Ss)Volume de água por unidade de volume de uma formação saturada que é

armazenada ou expelida por compressão do esqueleto rochoso e da água por unidade de variação da carga hidráulica

Coeficiente de Armazenamento (S)Volume de água que sai ou que entra no aqüífero por unidade de área horizontal ou

por unidade de variação de rebaixamento. É o volume de água que uma unidade permeável absorve ou transmite do reservatório por unidade de área por unidade de

mudança na carga hidráulica, sendo adimensional

16

Coeficiente de Armazenamento (S)Aqüíferos ConfinadosAqüíferos Confinados

Aqüíferos Não ConfinadosAqüíferos Não Confinados

O valor do coeficiente de armazenamento é da ordem de 0,005 ou menos (Fetter 1994)

O valor do vazão específica é muito maior em vários graus de magnitude do produto bSs.

17

VELOCIDADE DE DARCY

(Velocidade aparente ou Descarga Específica)

q = Q/AQ = vazão (L3/T)A = área da Seção (L2)

VELOCIDADE LINEAR MÉDIA

(Velocidade real de escoamento)

V = Q/e . A

Q = vazão (L3/T)A = área da Seção (L2)

e = porosidade efetiva

18

Caracterização dos aqüíferos

• Rocha armazenadora• Condições de transmissão e

armazenamento • Situação em relação a pressão

– Confinado– Semi confinado– Livre

19

Tipos de Aqüíferos

AqüíferoAqüífero

AqüifugoAqüifugoAquitardeAquitarde

20

A água subterrânea no ciclo hidrológico

21

Tipos de aqüíferos

22

Fontes de Informação

• Poços tubulares profundos• Poços de monitoramento• Sondagens geotécnicas• Nascentes

04/11/23 23

Poço de observação e Piezômetro

24

Representação do Fluxo das Águas

Subterrâneas

Linhas EquipotenciaisLinhas Equipotenciais

Linhas de Fluxo

MAPAS POTENCIOMÉTRICOSMAPAS POTENCIOMÉTRICOS

+

25

Mapa Potenciométrico

Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

04/11/23 26

Relação Água Superficial e

Água Subterrânea

27

Água/ Rio e Chuva

28

Modelos de aqüíferos

exemplos

29

30

31

32

33

04/11/23 34Rosa Filho, 2004

35

Rosa Filho, 2004

36Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

37Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

04/11/23 38Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

04/11/23 39

40

Estudos Locais

• Objetivos específicosExemplos:

– Estudos de caso – contaminação– Área de proteção de fontes– Locação de pontos favoráveis a perfuração de

poços– Estudos de fontes

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41

Estudos de Contaminação• Caracterização hidrogeológica – definição do aqüífero e sua

situação (recarga, descarga, etc..)• Composição físico química da água subterrânea natural –

background• Qual o histórico da contaminação – tempo, modo de

disposição e definição dos poluentes – estratégias de monitoração – definição dos elementos a serem analisados – definição dos guias

• Estudos preliminares de avaliação – amostragens em corpos de água, obras de captação já existentes.

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Estudos adicionais e ou iniciais

• Geofísica• Métodos elétricos

– SEV– Caminhamento elétrico

• Métodos eletromagnéticos - EM (aparelhos da Geonics)• Método GEORADAR• Outros

Esses métodos necessitam de contraste (poluente e meio aqüífero)

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04/11/23 43

Estudos Hidrogeológicos• Sondagens amostragem do solo, do VOC´s e da água

subterrânea• Poços de monitoramento – método mais comum e útil para

determinação ou não de contaminação das águas subterrâneas

• Necessário – localização dos poços e coleta de amostras para análise.

• Procedimentos;1. Instalação de 3 ou mais poços de monitoramento no site;2. Amostragem da água subterrânea dos poços;3. Amostras analisadas para os possíveis contaminantes4. Avaliar os resultados analíticos e a distribuição da contaminação em um mapa,5. Determinar a direção do fluxo da água subterrânea pelo levantamento do local

estabelecendo a locação e elevação do ponto de medida de cada poço, relativo a um datum, e então medir a profundidade da água subterrânea de cada poço,

6. Uso dos resultados dos passos 4 e , para determinar o alcance da contaminação, a possível fonte de contaminação e a possibilidade ou não de construção de mais poços de monitoramento, e

7. Fundamentar uma estratégia de remediação apropriada. Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

44

Plano de Monitoramento• Objetivos do monitoramento

– Determinar a qualidade e hidroquímica de uma região

– Determinar a qualidade e química de um poço de abastecimento ou bateria de poços

– Determinar a extensão da contaminação de uma fonte conhecida

– Monitorar uma fonte potencial de contaminação para determinar se a água subterrânea se tornará contaminada

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45

Instalação de Poços de Monitoramento

• Objetivo: determinar a qualidade da água subterrânea em locais com conhecida ou suspeita contaminação (por armazenamento de resíduos, tanques enterrados, minas), em determinado aqüífero e localização particular.

• Existem vários métodos de perfuração e construção dos poços de monitoramento e vários tipos de poços.

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04/11/23 46

RUA UM

RU

A D

OIS

RUA SEIS

RU

A TR

ÊS

RU

A C

INC

O

RUA QUATRO

RU

A S

ETE

RUA SEIS

REPRESA

* * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * *

* * * * * * *

* * * * * * *

Rachadurasno piso

Escoamentosuperficial de

resíduos

Investigaçãogeofísica

30 S/m60 S/m90 S/m

Depósito dematériasprimas e

produtos

Área dedisposição deresíduos

Área de produção

Área deinfiltração deefluentes

Escritório

Cetesb 2002

RUA UM

RU

A D

OIS

RUA SEIS

RU

A TR

ÊS

RU

A C

INC

O

RUA QUATRO

RU

A S

ETE

RUA SEIS

REPRESA

0.30.2

0.9

1.4

1.2

0.8

1.55

1.8

2.3

2.6 2.4

0.0

0.5

1.5

2.0

0.2

1.75

0.8

1.6

-0.7-0.6

-0.9

0.3

0.6

0.9

1.3

1.41.1

1.0

04/11/23 473000m 6000m 9000m 12000m 15000m 18000m 21000m

-3000m

0m

3000m

6000m

9000m

12000m

15000m

SA13 SA18

SA19

SA20SA21

SA21A

SA22

SA23SA24

SA25

SA3

SACV1SACV2SACV3

SAGU2

SAGU5SAGU6

SAVM1

7440 km N

7445 km N

7450 km N

430

km E

425

km E

420

km E

435

km E

440

km E

ZONA DE CONTRIBUIÇÃO DOS POÇOS – CAÇAPAVA (IRITANI 2000)

48

ZONA DE TRANSPORTE DE 10 E 50 ANOS DOS POÇOS DA ZONA URBANA

ZONAS DE TRANSPORTE DOS POÇOS DE ABASTECIMENTO DO MUNICÍPIO DE CAÇAPAVA

Zona de Transporte (10 anos)

Poço de Abastecim ento

Zona de Transporte (50 anos)

rio Paraíba do Su l

rodovia P residente Dutra

Taubaté

S . J. Camposferrovia

Iritani, 2000

49

Zona de Contribuição

Q a

Q xPg

Q xPg

Q xPg

Q z

M e

M e

G np

G ax

G ax

G ax

G ax

G axG m h

G m h

G ax

G gc

G ax

Q a

G ax

G m h

G m h

G m h

G m hG ax

G ax

Q xPg

Q z

Q z

G ax

M h

Q aG ax

M eM e

M e

M e M e M e

G ax

G ax

Q xPg

A G U AS D E LIN D O IA

das Pedras

Km E

7520330 332 334 336 338

7518

7516

7514

7512

7510330 7510 km N

7512

7516

7518

7520

7514

338336334332

Zona de C ontribu ição

FONTES DO BALNEÁRIO

Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

50

ZONA DE CONTRIBUIÇÃO

Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp

51

ÁREAS DE PROTEÇÃO

Q a

Q xPg

Q xPg

Q xPg

Q z

M e

M e

G np

G ax

G ax

G ax

G ax

G axG m h

G m h

G ax

G gc

G ax

Q a

G ax

G m h

G m h

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G m hG ax

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Q xPg

Q z

Q z

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M e

M e M e M e

G ax

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AG U A S D E LIN D O IA

das Pedras

Km E

7520330 332 334 336 338

7518

7516

7514

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7510330 7510 km N

7512

7516

7518

7520

7514

338336334332

FONTES DO BALNEÁRIO

Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp