1 principios de hidrogeologia. 5/7/20142 atmosfera (vapor de água) superfície (gelo, neve,...
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PRINCIPIOS DE HIDROGEOLOGIA
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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
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ROCHA ARMAZENADORA
PROPRIEDADES FÍSICAS
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POROSIDADE
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Porosidade PrimáriaPorosidade Primária
Porosidade SecundáriaPorosidade Secundária
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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
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Vazão Específica
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Porosidade efetiva para fluxo
(Cleary 1989)
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Interconexão dos poros - fraturas
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Condições de Transmissão e Armazenamento
FLUXO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
Meio poroso
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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
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Caracterização dos aqüíferos
• Rocha armazenadora• Condições de transmissão e
armazenamento • Situação em relação a pressão
– Confinado– Semi confinado– Livre
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Tipos de Aqüíferos
AqüíferoAqüífero
AqüifugoAqüifugoAquitardeAquitarde
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A água subterrânea no ciclo hidrológico
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Tipos de aqüíferos
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Fontes de Informação
• Poços tubulares profundos• Poços de monitoramento• Sondagens geotécnicas• Nascentes
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Poço de observação e Piezômetro
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Representação do Fluxo das Águas
Subterrâneas
Linhas EquipotenciaisLinhas Equipotenciais
Linhas de Fluxo
MAPAS POTENCIOMÉTRICOSMAPAS POTENCIOMÉTRICOS
+
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Mapa Potenciométrico
Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
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Relação Água Superficial e
Água Subterrânea
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Água/ Rio e Chuva
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Modelos de aqüíferos
exemplos
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31
32
33
04/11/23 34Rosa Filho, 2004
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Rosa Filho, 2004
36Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
37Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
04/11/23 38Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
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Estudos Locais
• Objetivos específicosExemplos:
– Estudos de caso – contaminação– Área de proteção de fontes– Locação de pontos favoráveis a perfuração de
poços– Estudos de fontes
Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
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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.
Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
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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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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
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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
Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
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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.
Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp
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RUA UM
RU
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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
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A D
OIS
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A TR
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RU
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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)
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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
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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
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Q xPg
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Q z
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M h
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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
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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
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G ax
Q a
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Q xPg
Q z
Q z
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M eM e
M e
M e M e M e
G ax
G ax
Q xPg
AG U A S 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
FONTES DO BALNEÁRIO
Prof. Sueli Yoshinaga, IG/Unicamp