CICLO DAS ÁGUAS E A GEOMORFOLOGIA E RELEVO

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1 (GGA) AMB30094 CICLO DAS ÁGUAS E A GEOMORFOLOGIA E RELEVO Professora Esp. EDILENE DA SILVA PEREIRA Ji-Paraná/RO, 26 de agosto de 2016.

2 (GGA) AMB30094 CICLO DAS ÁGUAS E A GEOMORFOLOGIA E RELEVO Professora Esp. EDILENE DA SILVA PEREIRA O conteúdo exposto tem como referência a obra de Teixeira et al (2003) e as apresentações de aula do Prof. Alex Mota dos Santos.

3 1. INTRODUÇÃO Aáguaé a substância mais abundante na superfície do planeta, participando do seus processos modeladores pela dissolução de materiais terrestres e do transporte de partículas. É o melhor e mais comum solvente disponível na natureza e seu papel no intemperismo químico é evidenciado pela hidrólise.

4 1. INTRODUÇÃO Nos rios, a água é responsável pelo transporte partículas, desde a forma iônica, até cascalho e blocos, representando o meio mais eficiente de erosão da superfície da terra.

5 1. INTRODUÇÃO Sob a forma de gelo, acumula se em grandes volumes, inclusive geleiras, escarificando o terreno, arrastando blocos rochosos e escupindo paisagem.

6 1. INTRODUÇÃO Na superfície da terra, as áreas cobertas por água (na forma de lagos, rios, mares e gelo) em relação a terra firme, apresenta uma relação superior a 2,42:1. Por isso a denominação de planeta azul, pela predominância dessa cor nas imagens do planeta no espaço.

7 1. INTRODUÇÃO É a água que mantêm a vida sobre a terra, pela fotossíntese, que produz biomassa pela relação CO 2 e H 2 O. A compreensão acerca da origem da água, sua distribuição em superfície e subsuperfície, assim como o movimento entre seus reservatórios, são necessários para nos fazer entender os processos de transformação do planeta.

8 2. CICLO HIDROGEOLÓGICO A água distribui se na atmosfera e na parte superficial da crosta até uma profundidade de aproximadamente 10 km abaixo da interface atmosfera/crosta, constituindo a hidrosfera. A hidrosfera consiste em uma série de reservatórios como os oceanos, geleiras, rios, lagos, vapor de água, água subterránea e água retida nos seres vivos.

9 2. O MOVIMENTO DE ÁGUA NO SISTEMA TERRA O processo cíclico de transferência de água entre esses reservatórios compreende o ciclo da água, também denominado como ciclo hidrológico.

10 3. ORIGEM DA ÁGUA Está relacionada com a formação da atmosfera, a partir da degaseificação do planeta. Teve ínicio na fase de resfriamento geral da terra, após a fase de fusão parcial. Com a formação das rochas ígneas, foram liberados gases, principalmente vapor d água e CO 2, entre outros com a cristalização do magma.

11 3. ORIGEM DA ÁGUA Mas existe um questionamento entre os pesquisadores: O volume de água que atualmente compõem a hidrosfera foi gerado gradativamente ao longo do tempo geológico ou surgiu repentinamente num certo momento da história? Há evidências geoquímicas sobre aformaçãodequasetodaatmosferae aáguahojedisponível.desdeentão,a água teria sofrido pequenas variações, apenas por recilagem. Vídeo 1

12 4. CICLO HIDROLÓGICO Partindo de um volume total de água relativamente constante no Sistema Terra, podemos acompanhar o ciclo hodrológico.

13 4. CICLO HIDROLÓGICO Precipitação meteórica; Evapotranspiração; Interceptação; Infiltração; Escoamento Superficial. Teixeira et al (2003, p )

14 5. FORMAÇÃO E CONSUMO DE ÁGUA NO CICLO HIDROLÓGICO O ciclo hidrológico é uma grande máquina de reciclagem da água, na qual operam processos tanto de transferência entre os reservatórios como de transformação entre os estados gasoso, líquido e sólido. Considerando o tempo geológico, o ciclo hidrológico pode ser subdividido em dois subciclos: O primeiro a curto prazo, envolvendo a dinâmica externa da Terra (movido pela energia solar e gravitacional); O segundo de longo prazo, é movimentado pela dinâmica interna (tectônica de placas), onde a água participa dos ciclos das rochas.

15 5. FORMAÇÃO E CONSUMO DE ÁGUA NO CICLO HIDROLÓGICO O primeiro a curto prazo: A água é consuminada nas reações fotoquímicas, onde é retida principalmente na produção de biomassa vegetal (celulose e açúcar). Com a reação contrária a fotossíntese (a respiração), essa água retorna ao ciclo.

16 5. FORMAÇÃO E CONSUMO DE ÁGUA NO CICLO HIDROLÓGICO O segundo de longo prazo: O consumo de água ocorre no intemperismo químico através das reações de hidrólise e na formação de rochas sedimentares e metamórficas, com a formação de minerais hidratados. A produção de água juvenil pela atividade vulcânica representa o retorno desta água ao ciclo rápido.

17 6. BALANÇO HIDRICOS E BACIAS HIDROGRÁFICAS A unidade geográfica para o estudo do ciclo hidrológico é a bacia hidrográfica. Essaédefinidacomoumaáreade captação da água de precipitação, demarcada por diversos divisores topográficos, onde toda água captada converge para um único ponto de saída, o exutório.

18 6. BALANÇO HIDRICOS E BACIAS HIDROGRÁFICAS A bacia hidrográfica é um sistema físico onde podemos quantificar o ciclo da água. Essa análise quantitativa é feita pela equação geral do balanço hídrico, equação básica da Hidrologia: P E Q ( ) Onde: P: Volume de água precipitado sobre a área da bacia; E: volume que retornou à atmosfera por evapotranspiração; Q: Volume total de água escoado pela bacia durante um intervalo de tempo.

19 7. ÁGUA NO SUBSOLO (água subterrânea) Trata se da água que sofre infiltração, acompanhando seu caminho pelo subsolo, onde a força da gravitacional e as características dos materiais presentes irão controlar o armazenamento e movimento das águas. De maneira simplificada, toda água que ocupa vazios em formações rochosas é denominada água subterrânea. Veremos agora os processos que formam a água subterrânea.

20 7. 1. INFILTRAÇÃO É o processo mais importante de recarga de água no subsolo. Sendo que o volume e a velocidade, dependem de vários fatores, tais quais: a) Tipo e condições dos materiais terrestres: favorecida pela presença de materiais porosos e permeáveis, como solos e sedimentos arenosos. Rochas expostas muito fraturadas ou porosas também permitem a infiltração de águas superfíciais.em contrapartida, materias argilosos e rochas cristalinas, corpos ígneos plutônicos e rochas metamórficas como gnaisses, são desfavoráveis a infiltração. Relação com a capacidade de campo.

21 7. 1. INFILTRAÇÃO É o processo mais importante de recarga de água no subsolo. Sendo que o volume e a velocidade, dependem de vários fatores, tais quais: b) Cobertura vegetal: infiltração favorecida pelas raízes que abrem caminho para a água descendente no solo. A cobertura florestal também exerce importante função no retardamento de parte da água, através da interceptação, sendo que o excesso lentamente é liberado para a superfície do solo por gotejamento. CURIOSIDADE: em ambiente densamente florestado, cerca 1/3 da precipitação interceptada sofre evaporação antes de atingir o solo.

22 7. 1. INFILTRAÇÃO É o processo mais importante de recarga de água no subsolo. Sendo que o volume e a velocidade, dependem de vários fatores, tais quais: c) Topografia: declives acentuados favorecem o escoamento superficial direto, diminuindo a infiltração. Superfícies suavemente onduladas permitem o escoamento superficial menos veloz, aumentando a possibilidade de infiltração.

23 7. 1. INFILTRAÇÃO É o processo mais importante de recarga de água no subsolo. Sendo que o volume e a velocidade, dependem de vários fatores, tais quais: d) Precipitação: o modo como o total da precipitação é distribuido ao longo do ano é um fator decisivo no volume de recarga da água subterrânea, em qualquer tipo de terreno. Chuvas regularmente distribuidas ao longo do tempo promovem uma infiltração maior, pois desta forma a velocidade de infiltração acompanha o volume de precipitação. Do contrário, chuvas torrenciais favorecem o escoamento superficial.

24 7. 1. INFILTRAÇÃO É o processo mais importante de recarga de água no subsolo. Sendo que o volume e a velocidade, dependem de vários fatores, tais quais: e) Ocupação do solo: o avanço da urbanização e a devastação da vegetação influenciam significativamente a quantidade de água infiltrada em adensamentos populacionais e zonas de intenso uso agropecuário. As construções e o pavimento impedem a infiltração, propiciando algumas vezes o escoamento superficial e redução de recarga da água subterrânea. Na zona rural a interferencia antrópica se dá pelo desmatamento, compactação do solo em extensivas áreas de criação de gado, etc. Curiosidade sobre o Estado de São Paulo: parcela da recarga subterrânea se dá através de vazamentos na rede de abastecimento de água.

25 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO De acordo com o tamanho do poro do solo e das rochas, a água pode ser higroscópica (adsorvida) e praticamente imóvel, capilar quando sofre a ção da tensão superficial movendo se lentamente ou gravitacionalmente (livre) em poros maiores, que permitem movimento mais rápido. O limite inferior da percolação de água é dado quando as rochas não admitem mais espaços abertos devido a pilha de rochas sobrejacentes. Dependendo da situação topografica e do tipo de rocha esse limite será de no máximo m de profundidade.

26 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO Pode se imaginar então que toda água de infiltração tende a atingir este limite inferior, onde sofre um represamento, preenchendo todos os espaços abertos em direção à superfície. Estabelece se assim uma zona onde todos os poros estão cheios de água, denominada zona saturada ou zona freática. Na prática, podemos identificar essa zona ao furarmos um poço, onde a altura da água marca a posição do nível da água.

27 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO O nível freático acompanha aproximadamente as irregularidades da superfície do terreno, o que pode ser visualizado pelo traçado de sua superfície através de uma rede de poços. Em áreas úmidas, com alta pluviosidade, tende a ser mais raso, enquanto em ambientes áridos tende a ser profundo. De modo geral é mais profundo nas cristas de divisores topográficos e mais rasos no fundo dos vales.

28 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO Rios Efluentes Típicos de regiões úmidas. Rios Influentes Comuns em áreas semiáridas e áridas. Pode ainda ocorrer a ascenção da água por capilaridade, para alimentar a evaporação na superfície do solo.

29 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO Porosidade Éarelaçãotidaentreovolumedeporoseovolumetodaldeumcertomaterial, da qual pode ser dividida em dois tipos: Porosidade primária É gerada juntamente com o sedimento ou rocha, sendo caracterizada nas rochas sedimentares pelos espaços entre os grãos (porosidade intergranular). Porosidade Secundária Desenvolve após a formaçao das rochas ígneas, sedimentares e metamórficas, por fraturamento ou falhamento durante sua formação. Curiosidade sobre Porosidade Secundária: Um tipo especial de porosidade se desenvolve em rochas soluveis, como calcários e marmores, por dissolução, que é a porosidade cárstica.

30 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO Permeabilidade O principal fator que determina a disponibilidade de água subterrânea não é a quantidade de água que os materiais armazenam, mas a sua capacidade em permitir o fluxo de água através dos poros. E esta propriedade dos materiais conduzirem água é chamada de permeabilidade, que é relacionada ao tamanho dos poros e da conexão entre eles. Ex: um sedimento argiloso, apesar de possuir alta porosidade, é praticamente impermeável, pois os poros são muito pequenos e a água fica presa por adsorção. Por outro lado, derrames basálticos, onde a rocha em si não tem porosidade alguma, mas possui abundantes fraturas abertas e interconectadas, podendo apresentar alta permeabilidade.

31 7. 2. DISTRIBUIÇÃO E MOVIMENTO DA ÁGUA NO SUBSOLO Fluxo de água no Subsolo Além da força gravitacional, o movimento da água subterrânea também é guido pela diferença de pressão entre dois pontos, exercida pela coluna de água sobrejacente aos pontos e pelas rochas adjacentes, denominado como potencial hidráulico. Essa pressão exercida pela coluna de água pode causar fluxos ascendentes da água subterrânea, contrariando a gravidade.

32 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Unidades rochosas ou de sedimentos, porosas e permeáveis, que armazenam e transmitem volumes significativos de água subterrânea possivel de ser explorada pela sociedade são chamadas de aquíferos (do latim carregar água ). Um dos objetivos mais importantes da hidrogeologia é o estudo dos aquíferos visando a exploração e proteção da água subterrânea. Temos também os denominados Aquiclude, que são unidades geológicas que apesar de saturadas e com grandes volumes de água não são capazes de transmitir um volume significativo de água com velocidade suficiente para abastecer poços e nascentes. Os Aquifugos por não apresentarem poros interconectados, não conseguem absorver e nem transmitir água.

33 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Bons aquiferos são os materiais com média a alta condutividade hidráulica, como sedimentos inconsolidados (cascalhos e areias), rochas sedimentares (arenitos, conglomerados e alguns calcários), além de rochas vulcanicas, plutônicas e metamórficas com alto grau de fraturamento.

34 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Aquíferos e tipos de porosidade Conforme os três tipos fundamentais de porosidade se tem os aquíferos: Aquifero de porosidade intergranular (ou granular); Aquífero de fraturas; Aquífero de condutos (cárstico).

35 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Aquífero de porosidade intergranular (ou granular): Ocorrem no regolito e em rochas sedimentares clásticas com porosidade primária. Os arenitos são excelentes aquíferos deste tipo. No entanto a produtividade em água dos arenitos diminui com o seu grau de cimentação, como é o caso dos arenitos silicificados, quase sem permeabilidade intergranular.

36 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Aquífero de fraturas: A maioria desses aquíferos se formam em consequência de deformação tectônica, na qual os processos de dobramento e falhamento geram sistemas de fraturas, normalmente seladas, devido a profundidade. Gradativamente vão sofrendo aberturas milimétricas, o que permite a entrada e fluxo d água.

37 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Aquífero de Condutos: Caracterizam se pela porosidade cárstica, constituída por uma rede de condutos, com diâmetros milimétricos e métricos, gerados pela dissolução de rochas carbonáticas. Constituem aquíferos com grandes volumes de água, mas extremamente vulneráveis à contaminação, devido a baixa capacidade de filtração dado pela característica da porosidade.

38 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Os tipos de aquíferos podem ocorrer de forma associada! Temos três tipos de aquíferos: Aquíferos livres: cujo topo é demarcado pelo nível freático, estando em contato com a atmosfera (profundidade de alguns metros); Aquíferos suspensos: dado por acumulações de água sobre aquitardes na zona insaturada, formando níveis lentiformes de aquiferos livres acima do nível freático. Aquíferos confinados: ocorre quando um aquífero está confinado entre duas unidades pouco permeáveis (aquitardes) ou impermeáveis. Representam situações mais profundas (a dezenas ou milhares de metros de profundidade).

39 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Artesianismo Em determinadas situações geológicas, aquíferos confinados dão origem ao fenômeno de artesianismo, responsável por poços jorrantes. O que acontece neste caso, é que a água que penetra num aquífero confinado em profundidade crescente, onde sofre a pressão hidrostática crescentes da coluna de água entre a zona de recarga em um ponto em profundidade. Quando um poço perfura esse aquífero, a água sobe, pressionada por essa pressão hidrostática, jorrando naturalmente.

40 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA

41 8. AQUÍFEROS: RESERVATÓRIOS DA ÁGUA SUBTERRÂNEA Artesianismo A formação deste tipo de aquífero requer uma sequência de estratos inclinados, onde pelo menos um extrato permeável encontre se entre dois impermeáveis e uma situação geométrica em que o estrato permeável intercepte a superfície, permitindo a recarga de água nesta camada. Ao perfurar o poço artesiano, a ascensão da água ocorre com base no princípio dos vasos comunicantes, e a água jorra na tentativa de atingir a altura da zona de recarga. No entanto, devido a perda de carga hidráulica ao longo do fluxo, há um rebaixamento no nível de água no poço em relação a nível de recarga. Este desnível é acentuado a medida que aumenta a distancia entre o ponto de recarga e o poço.

42 UNIR FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE DE RONDÔNIA --UNIR UNIR DEPARTAMENTO DE DE ENGENHARIA AMBIENTAL Referências Bibliográficas SANTOS, A. M. Minerais e rochas, conceitos. Apresentações de aula. Ji Paraná: Departamento de Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Rondônia (Graduação) TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M. C. M.; FAIRCHILD, T. R. & TAIOLI, F Decifrando a Terra. Oficina de Textos, São Paulo, 568p. 42