ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Os Melhores Rumos para os Cidadãos da Região

REGIÃO AUTÓNOMA DA MADEIRA

REPÚBLICAPORTUGUESA

1

Reservatórios de Água Subterrânea

As águas subterrâneas ocorrem em formações geológicas conhecidas por aquíferos. Ocupam os espaços vazios das rochas, nomeadamente, os poros intergranulares, os canalículos que os interligam e as fracturas. 2

Aquífero

• Formação geológica que armazena e possibilita a circulação da água;

• de onde é possível extrair a mesma de forma a possibilitar o seu aproveitamento;

• Para a sua exploração ser viável os aquíferos não só armazenam água como possibilitam a sua circulação.

• São erradamente designados por expressões como lençóis de água, lençóis freáticos e toalhas aquíferas.

3

Se as formações geológicas não são aquíferas (aqua +fero = levar)

• Em oposição, as formações geológicas cujas condições físicas impedem o armazenamento, e logo a circulação de água, recebem o nome de aquífugos.

• É caso das rochas magmáticas não fracturadas –granitos, gnaisses, basaltos e calcários muito compactos.

4

• Aquitardo (tardare = retardar): Formação geológica que armazena água mas que a transmite lentamente, produzindo pequenas quantidades de água. Apresentam permeabilidades médias/baixas – caso das areias argilosas e rochas vulcânicas alteradas.

• São importantes para a recarga de aquíferos subjacentes.

• Aquicludo (claudere = fechar): Formação geológica que pode armazenar água mas não a transmite - a água não circula – caso das argilas e tufos (piroclastos consolidados).

• Funcionam como camada confinante ou impermeável

5

Aquíferos em diferentes meios

• Porosos: a água circula através de poros conectados. As formações geológicas podem ser detríticas (areias, argilitos, conglomerados etc.) ou vulcânicas (piroclastos)

• Fracturados: a água circula através de fracturas ou pequenas fissuras. As formações podem ser granitos, gabros, basaltos, etc;

• Cársicos: a água circula em condutas que resultaram do alargamento de diaclases por dissolução. As formações são os diversos tipos de calcários.

6

Na maior parte dos casos os sistemas aquíferos sãosimultaneamente de mais de um tipo:

•As regiões vulcânicas são normalmente formadas por alternânciade escoadas fissuradas e piroclastos podendo, também, contertubos de lava.

•Os granitos podem ter uma zona superior muito alterada onde a circulação é feita através dos poros e uma zona inferior de rocha sãonde a circulação é feita por fracturas.

•Os calcários podem ser cársicos e fissurados circulando a águaatravés de fissuras da própria rocha e de condutas ou riossubterrâneos.

7

Tipos de aquíferos: Aquífero livre (B)

• Formação geológica permeável, parcialmente saturada de água e limitada na base por uma camada impermeável.

• O seu limite superior é o nível freático (NL).

• O nível da água no aquífero está à pressão atmosférica.

• O nível freático coincide com o nível piezométrico (furo 3)

8

Aquífero suspenso

• É um aquífero livre que ocorre acima do nível de saturação regional devido à existência, na base, de uma camada impermeável. Há uma zona não saturada sob a camada confinante

9

Aquífero confinado (A)

• Formação permeável completamente saturada de água e limitada no topo e na base por camadas impermeáveis.

• A pressão da água no aquífero é superior à pressão atmosférica, o nível piezométrico (NC) ascende acima do tecto do aquífero (furo 1), imobilizando-se quando se estabelece um equilíbrio entre as pressões da água e atmosférica.

10

O nível piezométrico encontra-se sempre acima do tecto do aquífero confinado. Quando a água sobe acima da superfície topográfica, sob a forma de repuxo, então o furo é artesiano repuxante(furo 2)

11

Parâmetros fundamentais dos aquíferos

Tipo Designação

Função capacitiva (n) Porosidade e porosidade eficaz (ne)

(S) Coeficiente de armazenamento

Função transmissiva

(K) Condutividade hidráulica

(T) Transmissividade

Piezometria e gradiente

(h) Nível piezométrico

(i) Gradiente hidráulico

Caudal e velocidade

(Q) Caudal

(Ve) Velocidade efectiva de circulação12

Porosidade

Propriedade que os solos e as rochas têm de possuir poros ou cavidades. É um parâmetro adimensional, exprime-se, normalmente, em %:

n = (Vv / Vt) x 100

Vv = volume de vazios (cm3 ou m3)

Vt = volume total ocupado pelo solo ou rocha (cm3 ou m3)

n = 32% n = 17%13

Porosidade

Porosidade Primária: características intrínsecas à formação da rocha, à sua génese.

Porosidade Secundária: originada por processos posteriores à sua formação. Fracturação, cavidades por dissolução, etc.. Os factores secundários podem actuar nos dois sentidos, aumentando ou diminuindo o volume de vazios (colmatação).

14

A porosidade depende do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos:

• Se os grãos são de tamanho variado, a porosidade tende a ser menor do que num caso de grãos uniformes, uma vez que os grãos menores ocupam os espaços vazios entre os maiores.

15

A porosidade depende do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos:

• Para a mesma dimensão e forma, a porosidade varia com a geometria do arranjo dos grãos:

16

A porosidade depende do tamanho, forma, arranjo e homogeneidade dos grãos:

• Quanto menor a granulometria (tamanho dos grãos), apesar do volume dos poros ser menor, o somatório de todos os poros confere à rocha uma maior a porosidade.

17

Valores de porosidade (função da dimensão dos grãos, da litificação e da alteração das rochas)

24 a 38 %

31 a 53 %

34 a 60 %

18

Lei de Darcy: Q = K A Δh/ L

• Darcy concluiu que para o mesmo material geológico ocaudal escoado é directamente proporcional à área da secção de escoamento e ao gradiente hidráulico (razão entre a diferença do nível de água entre dois pontos e a distância entre eles).

19

Condutividade hidráulica

• A permeabilidade (K) não é uma característica intrínseca do meio pois depende do fluído que atravessa a formação (água normal, vapor de água, petróleo, gás, ar, etc.), razão pela qual é mais correcto designar por condutividade hidráulica quando se aplica às águas

• Condutividade hidráulica é a maior ou menor facilidade com que um aquífero se deixa atravessar pela água.

• Exprime-se em m/d ou m/s;

• Mede-se no campo através de ensaios de caudal e no laboratório a partir de permeâmetros e de fórmulas empíricas (ex: Hazen)

20

Porosidade vs Condutividade hidráulica

A conexão hidráulica entre os vazios é fundamental para que a uma porosidade elevada possa corresponder uma elevada permeabilidade

21

Tipo de rocha Porosidade (%) Condutividade Hidráulica (m/d)

Cascalheira 30 > 1000

Areia 35 10 a 5

Argila 45 < 0.001

É muito comum relacionar a condutividade hidráulica com a porosidade, o que nem sempre é correcto:

• Uma rocha porosa pode ter uma elevada condutividade hidráulica se os seus poros forem grandes e bem interconectados (ex: areias e cascalheiras) ou ter uma condutividade hidráulica quase nula se os seus poros forem muito pequenos, retendo fortemente a água (ex: argilas)

22

Transmissividade

• Corresponde à capacidade de um aquífero para transmitir água em toda a sua espessura saturada, expressa-se em m2/dia:

T= K x bK, condutividade hidráulica (m/d)

b, espessura saturada do aquífero (m)

• A transmissividade é o parâmetro que mais condiciona o fluxo da água subterrânea sendo por isso o parâmetro mais usado na avaliação de recursos hídricos subterrâneos.

• Determina-se in situ através de ensaios de caudal em obras de captação. 23

Captações de água subterrânea

• Entende-se por CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUBTERRÂNEAqualquer dispositivo que permita extrair a águacontida num aquífero, quer seja por gravidade querseja por bombagem, ou qualquer outro sistema deelevação:

• Furos

• Galerias

• Nascentes

• Poços com drenos radiais

24

Tipos de captação

• Furos ou poços: tratam-se de captações cilíndricas, verticais, cujo diâmetro é muito menor do que a profundidade.

• Há consumo de energia na sua extracção

25

• Galerias: tratam-se de perfurações sub-horizontais de grande diâmetro (1,5x2m) com uma profundidade muito maior do que o diâmetro (de 500m a 3000m, até interceptarem o nível de saturação).

• A água captada circula por gravidade.

26

27

Nascentes: são descargas naturais de água subterrânea, devido à intercepção do nível freático com o relevo. Na Madeira, existe um sistema de canais, as levadas, que recolhe e transporta a água das nascentes e do escoamento superficial.

28

Água é vida…usos da água:

Usos consumptivos e não consumptivos da água:1. Agrícola2. Industrial3. Doméstico e municipal4. Pecuário e piscícola5. Ecológico/ambiental

(reflorestação e combate aos incêndios

6. Navegação7. Produção de energia8. Recreio e turismo

29

Uso doméstico

• A água é utilizada na alimentação, higiene pessoal, higiene das habitações, lavagem de automóveis, rega de jardim, etc.

30

Uso industrial

• A água é utilizada na lavagem e arrefecimento dos equipamentos e também como matéria prima em diversos processos de fabrico.

31

Uso agrícola

• A agricultura é a actividade humana que consome mais água (79%).

• Em Portugal, chove pouco nos meses mais quentes, pelo que se torna necessária uma grande quantidade de água para regar as diferentes culturas.

• Na Madeira, a agricultura consome cerca de 73% da água total consumida.

32

Uso recreativo

• As águas para utilização recreativa podem ser do mar, rios, ribeiras, lagos ou albufeiras e podem envolver o contacto directo: natação, surf, etc., ou contacto indirecto: pesca, vela, etc.

33

Produção de energia

• A construção de aproveitamentos hidroeléctricos começou em Portugal nos anos 40, sendo até aí a termoeléctrica a única fonte geradora de electricidade.

• Actualmente existe uma revitalização da produção de energia a partir da água, porque é uma energia renovável e uma das formas de reduzir o recurso a hidrocarbonetos, principal responsável pela emissão de CO2 e consequente aumento do efeito de estufa.

34

• Nas Centrais Hidroeléctricas realiza-se a transformação, em potencia eléctrica com um rendimento global de 90%, da potencia hidráulica contida no produto do caudal turbinado (m3/s) pela altura útil de queda (m), (Q x H), constituindo a roda de uma turbina associada a um alternador, o elemento primário desta transformação.

35

POUPANÇA E EFICIÊNCIA NO CONSUMO DE ÁGUA

36

A ÁGUA É UM RECURSO VITALVAMOS PRESERVÁ-LO !

37

38

39

40

41

Tecnologias de aproveitamento e reutilização da água

1. Utilização da água do nevoeiro;

2. Utilização das águas residuais tratadas (tratamento terciário, sempre que envolve contacto com o homem);

3. Utilização da água da chuva caída nos telhados ou áreas impermeabilizadas (ex: estádios de futebol);

4. Utilização de água do mar, dessalinizada;

5. Utilização da água das centrais hidroeléctricas

42

1. Utilização da água do nevoeiro

A água do nevoeiro captada por painéis de grande dimensão é, posteriormente, utilizada para:1. Abastecimento de povoações

remotas e isoladas;2. Rega de superfícies agrícolas

em áreas secas e isoladas;3. Fonte de água para o gado;4. Rega de áreas recém-

reflorestadas em locais de difícil acesso;

5. Enchimento de reservatórios de combate a incêndios em locais sem acesso por estrada.

Chile

Omã43

2. Utilização das águas residuais tratadas

• Rega agrícola: viveiros de águas e plantas, culturas alimentares, protecção contra as geadas, silvicultura.

• Rega paisagística: campos de golfe, faixas separadoras e margens de auto-estradas, parques públicos, campus escolares, cemitérios, jardins residenciais.

• Indústria: água de arrefecimento, lavagem de equipamento, combate contra incêndio, construção pesada, água de

processo.

44

• Recarga de aquíferos: reforço dos aquíferos, barreira contra a intrusão salina, armazenamento.

• Usos recreativos e ambientais: lagos e lagos artificiais, reforço do caudal dos cursos de água, reforço de zonas húmidas, neve artificial.

• Usos urbanos não potáveis: descarga de autoclismos, fontes e jogos de água ornamentais, lavagem de veículos e ruas, lavagem de contentores de resíduos sólidos urbanos, combate a incêndios, varrimento de colectores, fusão de neve, condicionamento de ar.

45

3. Utilização da água da chuva caída nos telhados ou áreas impermeabilizadas

• Envolve a captação, filtragem e armazenamento daágua - A captação é feita através da instalação de umconjunto de calhas no telhado, que direccionam aágua para um tanque ou cisterna, onde ela seráarmazenada.

46

• Tipo de utilização doméstica: rega de relvados, canteiros, hortas e jardins, limpeza do piso exterior da casa, lavagem de carros, descarga de WC , lavagem de roupa…

• Este tipo de sistemas pode ainda ser aplicado em estruturas de maior dimensão

• O estádio do Dragão tem um sistema de recolha das águas pluviais que depois é utilizado na rega do relvado.

47

4. Utilização da água do mar

• A dessalinização da água do mar é uma prática corrente em ilhas e zonas litorais com graves carências hídricas (Porto Santo, Algarve, Canárias).

• Uma vez que a água do mar tem 35.000 mg/l de sais dissolvidos, o que a torna imprópria para fins domésticos , industriais e agrícolas, há que proceder à remoção dos sais.

• O processo mais utilizado é a osmose inversa: a água passa através de membranas semipermeáveis (permitem a passagem da água mas não dos sais), resultando água doce e uma salmoura que é rejeitada, de novo, para o mar.

48

5. Utilização da água das centrais hidroeléctricas

A água trazida das zonas altas da ilha é utilizada na produção de electricidade em centrais hidroeléctricas.Após a passagem pelas turbinas, a água é reencaminhada para um sistema de levadas que a transporta para locais onde é necessária.Desta forma, a água usada na produção eléctrica é reaproveitada na agricultura e, a levada onde circula, é utilizada como percurso pedestre pelos turistas.

49