Águas Subterrâneas conceitos e métodos Luís Ribeiro i
As águas subterrâneas são um recurso natural imprescindível para a vida e para a integridade dos ecossistemas, representando mais de 95% das reservas de água doce exploráveis do globo. A água subterrânea resulta da infiltração da água que provém A água subterrânea resulta da infiltração da água que provém da precipitação e da alimentação directa dos rios e lagos.
Furo artesiano repuxante Rio Furo artesiano Sumidouro Área de recarga Lago Nível freático Nascente cársica Nível piezométrico
Onde ocorre a água subterrânea
Tempos de circulação
Definições Aquífero formação geológica que contêm água e a pode ceder em quantidades economicamente aproveitáveis. Aquitardo - formação geológica que contêm água mas a transmite água muito lentamente, não sendo por isso economicamente explorável. Aquicludo - formação geológica que embora contenha água não permite a sua circulação.
A LEI DE DARCY Q/A = - K h / l q = - K i
Lei macroscópica
Re número de Reynolds Validade da Lei de Darcy
q = K i m
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA E PERMEABILIDADE K condutividade hidráulica [ LT -1 ] K = k ( ρ g / µ ) k - permeabilidade [L 2 ] k = C d 2
Nível piezométrico datum h = ψ + z [ L ] A pressão do fluido num ponto P é igual a P = P 0 + ρ g ψ
Nível freático separa a a zona não saturada da zona saturada Water table = nível freático
Zona não saturada (ou vadosa) Poros parcialmente ocupados com água A pressão do fluido é menor que a pressão atmosférica ; Ψ < 0 K e θ são função de ψ
Furos artesianos e furos artesianos repuxantes
Aquíferos livres e confinados
Iso-piezométricas
POROSIDADE Razão entre os volume de vazios e o volume total da rocha. { % } Porosidade primária meio rochoso não alterado Porosidade secundária meio rochoso alterado Porosidade efectiva razão entre o volume de poros disponível para a circulação da água e o volume total da amostra
Porosidade em vários meios rochosos
Porosidade e escala de observação VER Volume Elementar Representativo
Valores de K e θ θ
Heterogeneidade
Condutividade hidráulica apresenta quase sempre uma distribuição lognormal Histograma de valores de K do aquífero de Torres Vedras 16 Histogram: ce K-S d=.18063, p<.20 ; Lilliefors p<.01 Expected Normal 14 12 10 No. of obs. 8 6 4 2 0-1 0 1 1 2 2 3 3 4 4 X <= Category Boundary Deve utilizar-se a média geométrica dos valores de K e trabalhar sobre os valores de log K
Propagação da pluma de poluição Influência da variabilidade d da condutividade id d hidráulica
Kéumtensor 9 componentes 3 componentes, segundo as direcções principais
Heterogeneidade e e de vs Anisotropia op Kz Kx K x = K im m i i K z = m i m i / K i mi espessura da camada i
Lei de Darcy a 3D
Transmissividade É o produto da condutividade hidráulica pela espessura saturada do aquífero T=Kxb bsat [L 2 T -1 ] Num aquífero não confinado --- bsat = h cota da base do aquífero Num aquífero confinado -------- bsat = espessura do aquífero
Coeficiente do armazenamento É a razão entre o volume da água cedido por uma coluna de aquífero de secção unitária, sob a acção de uma descida de nível piezométrico e o valor dessa descida. Depende dos coeficientes de compressibilidade da água β e da rocha α e da porosidade d θ. S = ρ g (α + β θ) bsat [adim.] S = {ρ g α } + {ρ g β θ } x bsat Compactação do meio rochoso Expansão da água
Valores de referência para aquíferos confinados T > 0.015 m 2 /s S entre 0.005 e 0.00005 Em aquíferos não confinados T é função de h=h (x,y,z,t) e S θ
DRENÂNCIA (leakage) Fenómeno de troca de água entre 2 aquíferos através de um aquitardo, ou entre um rio e um aquífero através da camada geológica que constitui o leito do rio
Medidas de drenância Parâmetro de drenância Pd = Kaquit / baquit ---- [T -1 ] Resistência hidráulica do aquitardo Rh = 1/ Pd --- [ T ] Factor de drenância B = ( Rh x Taquif ) ½ ----- [ L ]
Caudal de drenância entre aquíferos através de um aquitardo Qdren = Pd X ( h1 h2 ) x area 1 aquifero não confinado ; 2 aquífero confinado; 3 - aquitardo h1 h2 h2 h1 1 1 3 3 2 2 h1 > h2 h1 < h2
Drenância como mecanismo do escoamento à escala regional
Caudal de drenância entre rio e aquífero Qdren Q = Pd X ( h1 h2 ) x area h1 nível do rio h2 nível freático
SISTEMA AQUÍFERO DE QUERENÇA- SILVES Localização dos sectores onde as ribeiras i são Influentes e Efluentes Resultado obtido comparando potenciais hidráulicos calculados por modelo numérico com a cota no leito das ribeiras. 0m 5000m 10000m Arade Alcantarilha Quarteira
Balanços de água subterrânea num VER
Equações de escoamento Regime permanente Regime transitório