Introdução a engenharia - aula 5 - recursos hidricos, barragens e sistemas de irrigação
Aula 9B_Recursos Hidricos
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Recursos hídricos são as águas superficiais ou subterrâneas disponíveis para qualquer tipo
de uso.
Você sabia? Quase toda a água do planeta está concentrada
nos oceanos. Apenas uma pequena fração (menos de 3%) está em terra e a maior parte desta está sob a forma de gelo e neve ou abaixo da superfície (água subterrânea). Só uma fração muito pequena (cerca de 1%) de toda a água terrestre está diretamente disponível ao homem e aos outros organismos, sob a forma de lagos e rios, ou como umidade presente no solo e na atmosfera.
O CICLO DA ÁGUA
O ciclo da água mostra como se comporta a água no nosso planeta.
A água está sempre em constante movimento e variando de estado, ou seja, passando de líquido (mares, rios etc.) para vapor (nuvens), de vapor para sólido (gelo), e de sólido para líquido novamente, numa alternância interminável que existe há bilhões de anos.
PRINCIPAIS PROCESSOS DO CICLO HIDROLÓGICO
• Evaporação: O ciclo da água inicia-se com a energia solar que incide na
Terra. A transferência da água da superfície terrestre para a atmosfera, passando do estado líquido ao estado gasoso, processa-se através da evaporação.
Evapotranspiração= processo pelo qual a água da planta ou do solo passa ao estado de vapor.
• Condensação: É a transformação do vapor de água em água líquida, com a
criação de nuvens e nevoeiro. É uma das fases em que ocorre a transformação da matéria, do estado gasoso para o estado líquido. A condensação que normalmente ocorre quando o vapor é resfriado.
Nas nuvens, o vapor de água condensa-se formando gotículas, que permanecem em suspensão na atmosfera. Estas gotículas, sob certas condições, agregam-se formando gotas maiores que precipitam-se, ou seja, chove.
• Precipitação:
À medida que as correntes de ar movem as nuvens ao redor do globo terrestre, as partículas de água existentes nas nuvens colidem e vão formando gotas cada vez maiores, que caem do céu sob a forma de chuva, neve ou granizo.
• Infiltração:
Uma parte da água que cai sobre a terra é absorvida e se infiltra no solo formando os lençóis freáticos, rios subterrâneos e aqüíferos, que armazenam uma quantidade enorme de água doce sob a superfície.
Essa água subterrânea pode aflorar na superfície sob a forma de nascentes, formando em conjunto com as águas de chuva e degelo, os rios que abastecem os oceanos, reiniciando o ciclo novamente.
Os fatores que afetam a infiltração da água no solo são:• Tipo de solo;• Umidade do solo antes da chuva;• Duração e intensidade da chuva.
• Escoamento superficial:
O escoamento superficial é o segmento do ciclo hidrológico que estuda o deslocamento da água na superfície da terra. Tem origem, fundamentalmente, nas precipitações e constitui, para o engenheiro, a mais importante das fases do ciclo hidrológico, uma vez que a maioria dos estudos está ligada ao aproveitamento da água superficial e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu deslocamento (erosão do solo, inundação, etc.).
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Água subterrânea
O lençol freático (Nível d’água) é caracterizado como um reservatório de água subterrânea decorrente da infiltração da água da chuva no solo nos chamados locais de recarga.
Abaixo dele há o que chamamos de zona de saturação: local onde o solo (ou rochas) está encharcado pela água , existe a zona de aeração: local onde os poros do solo (ou rochas) estão preenchidos parte por água e parte por ar.
Superfície piezométrica: Superfície contínua que representa as pressões da água na parte superior dos aquíferos.
A capacidade de um aquífero armazenar água está relacionada com a sua porosidade e a sua permeabilidade.
Uma formação rochosa diz-se porosa quando é constituída por um agregado de grãos, entre os quais existem poros, condicionando a passagem de água.
Porosidade é a característica de uma rocha poder armazenar fluidos em seus espaços interiores, chamados poros.
A permeabilidade é a capacidade que algumas rochas possuem
de se deixarem atravessar com maior ou menor facilidade pela água. Em terrenos muito porosos em que os espaços são grandes e bem interconectados, como, por exemplo, em arenitos, a permeabilidade é elevada.
Se os poros, apesar de numerosos, se encontrarem semifechados e não permitirem a circulação da água, a permeabilidade é muito reduzida.
LEI DE DARCY
Darcy (1856) determinou experimentalmente que a descarga (Q) que atravessa um meio poroso é diretamente proporcional à diferença de carga hidráulica (h2 – h1) e à área da seção (A) atravessada pelo fluxo, e é inversamente proporcional à distância percorrida (L) :
Figura 05 - Esquema da Experiência de Darcy
Em geral, as águas subterrâneas são armazenadas ou em rochas sedimentares porosas e permeáveis, ou em rochas não-porosas, mas fraturadas.
Neste último caso, as fraturas geram um efeito físico similar ao da permeabilidade. Um caso menos frequente é o das rochas calcáreas, nas quais até mesmo a baixa acidez das águas da chuva é capaz de abrir verdadeiros túneis, por onde flui a água subterrânea.
Camada A - zona de aeração (ao longa da qual a água se infiltra);
Camada B - zona saturada que constitui um bom aquífero (por exemplo, uma camada arenosa);
Camada C - camada impermeável que não deixa passar a água (por exemplo, uma camada argilosa);
Camada D - camada com boa porosidade e boa permeabilidade, ou seja, boas condições para ser um aquífero (por exemplo, uma camada arenosa);
Camada E - substrato rochoso impermeável (por exemplo, um granito são e não fraturado).
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C
Os “artesianos livres” são aqueles que possuem pressão atmosférica igual a da superfície.
Quando eles se encontram a uma pressão elevada, maior que 1 atm (atmosfera), dá-se o nome de “artesianos”.
Essa diferença de pressão entre um tipo e outro de reservatório subterrâneo se deve a ocorrência de do confinamento de uma ou mais camadas de baixa permeabilidade que fazem pressão sobre o líquido acumulado.
Nos lençóis freáticos ou “aquíferos artesianos livres” não há confinamento, a água flui livremente e, eles geralmente se encontram há uma profundidade não muito grande.
Os reservatórios subterrâneos geralmente têm uma água bastante limpa devido à filtração natural que ela sofre ao escorrer pelo solo poroso. Tanto é que as essas águas podem ser consumidas sem necessidade de tratamento.
Mas, nas grandes cidades, ou mesmo no campo devido ao uso de agrotóxicos, a qualidade da água presente nos lençóis freáticos é bastante prejudicada, principalmente junto aos lixões.
• A vegetação influi no lençol freático principalmente nos locais de recarga. É ela que permite que a água das chuvas escorra lentamente pela superfície do solo evitando a erosão, e faz com que a temperatura se mantenha relativamente baixa, evitando a evaporação muito rápida.