Distribuição de água doce na Terra
O Brasil dispõe da maior reserva de água doce do planeta. Mas,
infelizmente, ela e a população não se encontram uniformemente
distribuídas. Em vários centros urbanos, principalmente em capitais, a
escassez do fornecimento normal provocou o uso intensivo da
captação por meio de poços e, com isso, também os problemas
decorrentes.
Mesmo em cidades onde o abastecimento convencional é satisfatório,
ocorre a utilização disseminada de poços. Muitos condomínios, hotéis e
outros estabelecimentos comerciais investem na perfuração e manutenção
deles devido ao menor custo, se comparado com o fornecimento das
concessionárias.
Retirar água doce do subsolo por meio de poços foi
sempre uma alternativa usada pelo homem quando as
fontes superficiais são inexistentes ou insuficientes.
Poço jorrante no estado do Piauí (Fonte: ANA)
Motivação para o uso da água subterrânea
•A forma de ocorrência extensiva possibilita sua captação nos locais onde são
geradas as demandas.
•Os prazos de execução das obras de captação são relativamente curtos, da
ordem de dias até alguns meses.
•Os investimentos em geral são relativamente pequenos, variando entre dezenas
a centenas de milhares de reais.
•Os aqüíferos não sofrem processos de assoreamento, nem perdem grandes
volumes de água por evaporação.
•Quando captadas de forma adequada, na sua utilização, geralmente,
não se tem custos de clarificação, tratamento ou purificação, os
processos de filtração e biogeoquímicos de depuração do subsolo
proporcionam um alto nível de purificação e potabilidade das águas
subterrâneas.
“O poço bombeia água para uma cisterna, e a água é potável,
sendo usada para consumo humano inclusive.”
De início, os poços eram simples escavações manuais de onde a
água era retirada por meio de baldes ou similares
(provavelmente, ainda existentes em muitos locais).
Poço mais antigo e
principal do cemitério São
José.
Estrutura interna do
poço principal
Na era da modernidade, as técnicas e recursos da Engenharia
evoluíram. É possível perfurar grandes profundidades e sistemas de
bombeamento permitem a plena utilização da capacidade do poço.
Poço em funcionamento
Poço abandonado e tamponado
Captação para o abastecimento de carros pipa
Fatores de competitividade das Águas Subterrâneas
•Volumes estocados muito grandes (192.000 km no Brasil) e suas velocidades de
fluxo muito baixas (cm/dia) resultam em que o manancial é pouco afetado pelas
variações sazonais de pluviometria, podendo propiciar um abastecimento regular
durante os períodos de seca ou estiagem prolongadas.
Fatores que
interferem:
• cobertura vegetal
• altitude
• topografia
• temperatura
• tipo de solo
• geologia
Outros usos
Esquema de um Rebaixamento de Lençol Freático
Possíveis consequências
Subsidência.
Em geologia, engenharia e topografia subsidência refere-se ao
movimento de uma superfície (geralmente a superfície da Terra) à
medida que ela se desloca para baixo relativamente a um nível de
referência, como seja o nível médio do mar.
Subsidência causada pela extracção de
fluidos ou gases
Este tipo de subsidência pode também
ocorrer por extração de outros recursos
como o petróleo e água subterrânea.
Exemplos de subsidência por diminuição
da quantidade de água no solo são a
subsidência de grande parte da Cidade do
México e de zonas situadas à superfíce
sobre o Aquífero de Ogallala, nos Estados
Unidos.
Entre as questões mais preocupantes do uso de poços em grandes
cidades, pode-se citar:
a) Poluição: contaminações de origens diversas podem ocorrer nos lençóis
subterrâneos. Esgotos domésticos não tratados, por exemplo. Depósitos de
lixo e de sucatas e empresas que não consideram o ambiente são fontes
potenciais de poluentes perigosos como metais pesados e produtos químicos
diversos.
b) Construções e pavimentações nas cidades reduzem a renovação da
água no subsolo. Em geral, a água da chuva é captada e dirigida, por meio de
redes pluviais, a rios ou mares e, portanto, a infiltração no solo é reduzida.
Notar que a água captada por poços, em sua maior parte, também não
retorna para o subsolo. Depois de usada, é conduzida por redes de esgotos
ou pluviais para destino semelhante.
c) Em cidades situadas à beira-mar, a redução do nível do lençol subterrâneo
provocado pela captação excessiva provoca um fenômeno indesejável: a
água do mar tende a avançar mais, provocando a salinização e, assim,
fazendo a água imprópria para o consumo.
Intrusão Salina
How intensive ground-water pumping can cause salt-water intrusion in coastal aquifers.
•Pelo fato de ocorrerem no subsolo sob uma zona de material rochoso nãosaturado ou camadas rochosas pouco permeáveis, as águas subterrâneas
encontram-se relativamente melhor protegidas contra agentes potenciais ou
efetivos de poluição.
VISÃO GERAL:
PRINCIPAIS FORMAS DE CONTAMINAÇÃO DOS AQUÍFEROS
Fontes pontuais de poluição:
São as que atingem o aqüífero através de um ponto. Exemplos: sumidouros de
esgotos domésticos, comuns em comunidades rurais, aterros sanitários, vazamentos
de depósitos de produtos químicos, vazamentos de dutos transportadores de esgotos
domésticos ou produtos químicos. Estas fontes são responsáveis por poluições
altamente concentradas na forma de plumas.
.
Fontes lineares de poluição
São as provocadas pela infiltração de águas superficiais de rios e canais
contaminados. A possibilidade desta poluição ocorrer dependerá do sentido de fluxo
hidráulico existente entre o curso d’água e o aqüífero subjacente. É necessário
enfatizar que, ao longo de um mesmo curso, há lugares onde o fluxo se dá do
aqüífero para o talvegue e outros onde se passa o inverso, isto é, as águas do rio se
infiltram em direção ao aqüífero. A existência de poços profundos em funcionamento
nas proximidades do curso d’água poderá forçar a infiltração de água contaminada
no aqüífero invertendo o seu fluxo ou aumentando sua velocidade.
Fontes difusas de poluição
São as que contaminam áreas extensas. Normalmente são
devidas a poluentes transportados por correntes aéreas, chuva
e pela atividade agrícola. Em aglomerados urbanos, onde não
haja rede de esgotamento sanitário, as fossas sépticas e
sumidouros estão de tal forma regularmente espaçadas que o
conjunto acaba por ser uma fonte difusa de poluição. A
poluição proveniente das fontes difusas se caracterizam por
ser de baixa concentração e atingir grande áreas
PRINCIPAIS FOCOS DE CONTAMINAÇÃO DOS AQUÍFEROS DE MACEIÓ
LIXO
ATIVIDADES
SANEAMENTO
AGRÍCOLAS
E INDUSTRIAIS
ÁGUAS
SUPERFICIAIS
POSTOS DE
COMBUSTÍVEIS
MACEIÓ
SALINIZAÇÃO
CEMITÉRIOS
Lixão de
Maceió
Esgotamento
Sanitário
“O sistema coletor de esgotos sanitários na cidade de Maceió
atinge cerca de 170.000 habitantes, ou seja, em torno de 27% o
da população da cidade”.
“... Esta afirmação pode ser compreendida quando verificamos
que toda a área alta de Maceió (Farol / Tabuleiro), que representa
parte considerável da zona urbana, tem solo silto-arenoso de boa
absorção, com nível freático além de 50 m de profundidade,
tornando a solução individual fossa/sumidouro uma opção
recomendável para baixos níveis de densidade demográfica.”
Fonte: http://www.casal.al.gov.br/areas.abastecidas-capital-esgoto
Esgotamento
Sanitário
Poço no Canaã . Vazamento de fossa a aproximadamente
25 m do poço.
Salinização ameaça o abastecimento
Exploração indiscriminada de poços de
águas subterrâneas eleva nível de salinidade
do lençol freático de Maceió
Wilton Rocha e Abel Tenório
alertam para
efeitos da exploração e desperdício
da
água doce em Maceió
A Exploração indiscriminada de poços de águas
subterrâneas está elevando o nível da salinidade do
lençol freático de Maceió ( O JORNAL, 2004).
•
Principal contaminante: Necrochorume
•
Cada pessoa produz cerca de 0,60 L/Kg de necrochorume; e
•
Cerca de 3% da massa corpórea de cada indivíduo se
transforma em contato com o solo, em nitrato.
•
Em alguns tipos de solos podem este chega a atingir distâncias
quilométricas.
Postos de Gasolina
Escoamento
Superficial
Poço localizado no bairro da Santa Amélia
ASUB-AL
Zona 4
Zona 3
Zona 2
Zona 1
Enquadramento – GOD e DRASTIC
Principais métodos para determinação da vulnerabilidade geral à poluição de
aquíferos
Meneses et al., 2009
GOD (FOSTER et al. 1998)
•G - groundwater confinement,
•O - overlay strata
•D - depth to groundwater)
Índice DRASTIC







D = profundidade da zona não-saturada
R = recarga do aquífero
A = material do aquífero
S = tipo de solo
T = topografia
I = material da zona não-saturada
C = condutividade hidráulica
Fatores de Risco para Utilização das Águas Subterrâneas:
•grande número de poços mal locados, construídos e operados sem
manutenção. Nestas condições, o resultado do poço é incerto ou sua
vida útil é tão curta que a alternativa do uso da água subterrânea
apresenta, com freqüência, um grande risco político, administrativo,
financeiro para os tomadores de decisão.
•falta de controle governamental. Qualquer indivíduo, condomínio,
indústria, agricultor, empresa privada ou estatal pode construir um poço,
freqüentemente, pelo menos preço e sem a tecnologia adequada.
falta de estudos hidrogeológicos básicos, rede de monitoramento e de
bancos de dados consistentes e acessíveis ao público.
Quando a extração de água subterrânea ultrapassa a recarga
natural, por longos períodos de tempo, os aqüíferos sofrem
depleção e o lençol freático começa a baixar. Nessa situação, os
seguintes problemas são ocasionados:
•poços rasos, usados para abastecimentos locais e irrigações,
secam;
•poços de produção tem que ser perfurados a profundidades
cada vez maiores, despendendo mais energia para bombeamento;
aqüíferos litorâneos podem sofrer contaminação por intrusão da
água do mar; e
•compactação gradual do subsolo, provocando subsidência de
terrenos.
Alguns desses problemas podem ser controlados ou revertidos
pela redução das extrações, mas, a contaminação pela água do
mar persiste por muitos anos, enquanto a subsidência de
terrenos costuma ser irreverssível. A solução mais eficaz e
menos onerosa é o estabelecimento de um programa de proteção
das águas subterrâneas.
Rebaixamento do nível do
lençol freático
Pumping can affect the level of the water table
Situação nas capitais de estados no Brasil (23/02/2003, jornal A Tarde)
Informações, segundo a matéria, foram obtidas junto às Secretarias Estaduais e
Municipais sobre a situação dos poços em todas as capitais de Estado no Brasil.
Rio Branco - AC: Legislação específica em elaboração. O uso de poços é
comum.
Maceió - AL: Apesar da lei, falta fiscalização e estima-se que poços são
usados por 80% da população. Há registros de contaminação por poluentes
industriais em duas áreas.
Manaus - AM: O uso de poços está disseminado mas a legislação sobre o
assunto ainda está em elaboração.
Macapá - AP: Legislação específica em elaboração. O uso de poços é
comum.
Salvador - BA: Existe lei mas a fiscalização é precária. São estimados mais
de 1000 poços clandestinos.
Zona não Saturada e Zona Saturada
AQÜÍFERO
•Um reservatório de água subterrânea
•Toda a formação geológica com capacidade de armazenar e transmitir a
água
•Para ser um aqüífero uma rocha ou sedimento, tem que ter porosidade
suficiente para armazenar água, e que estes poros ou espaços vazios
tenham dimensões suficientes para permitir que a água possa passar de
um lugar a outro, sob a ação de um diferencial de pressão hidrostática.
Existem essencialmente 2 tipos de aqüíferos:
Aquífero livre – Formação geológica permeável e saturada de água. É limitado
na base por uma camada impermeável. O nível da água no aquífero está à
pressão atmosférica.
Aquífero Confinado - Formação geológica permeável e completamente saturada
de água. É limitado no topo e na base por camadas impermeáveis. A pressão da
água no aqüífero é superior à pressão atmosférica.
Se as formações geológicas não são aqüíferas então podem ser definidas como:
Aquitardo – Formação geológica que pode armazenar água mas que a transmite
lentamente não sendo rentável o seu aproveitamento a partir de poços.
Aquicludo - Formação geológica que pode armazenar água mas não a transmite
(a água não circula).
Aquífugo - Formação geológica impermeável que não armazena nem transmite
água.
Tipos de Aqüíferos
Cárstico (Karst)
rochas calcáreas ou
carbonáticas, onde a
circulação da água se
faz nas fraturas e
outras
descontinuidades
(diáclases) que
resultaram da
dissolução do
carbonato pela água
Fissural
Poroso
rochas sedimentares
consolidadas, sedimentos
inconsolidados ou solos arenosos,
onde a circulação da água se faz
nos poros formados entre os grãos
de areia, silte e argila de
granulação variada
rochas ígneas, metamórficas ou
cristalinas, duras e maciças,
onde a circulação da água se
faz nas fraturas, fendas e
falhas, abertas devido ao
movimento tectônico. Ex.:
basalto, granitos, gabros, filões
de quartzo
Propriedades Físicas dos Aqüíferos
Porosidade (η) e Permebilidade (k)
Propriedades Físicas dos Aqüíferos
Porosidade (η)
•Relação entre o volume de vazios e o volume total
•Depende do tamanho dos grãos
Vv

V
Onde:
η=porosidade total
Vv= volume de vazios
V = volume total
Retenção específica (Re)
•Quantidade de água retida por unidade de volume do material;
também conhecida como capacidade de campo;
Porosidade total
•A soma da porosidade efetiva e da retenção específica
Volume total
Volume do sólido
Porosidade
Área superficial dos
grãos
A (D=2)
B (D=1)
A
B
64
64
8 x 4/3π r3 =33,51
64 x 4/3π r3 =33,51
47,64%
47,64%
8 x 4 π r2 = 100,53
64 x 4 π r2 = 201,06
Heterogeneidade e Anisotropia da
Condutividade Hidráulica
Homogeneidade e Heterogeneidade
K=103
K=102
K=1
K=2
K=3
K=4
Homogêneo – K independente da posição
Heterogêneo – K dependente da posição
K=10
Isotropia e Anisotropia –
O comprimento do vetor é proporcional aos valores de Kx e Kz em dois pontos
(x1, z1) e (x2, z2)
Kz
(x2,z2)
(x2,z2)
Kz
Kx
Kx
(x1,z1)
(x1,z1)
a) Homogêneo e Isotrópico
b) Homogêneo e Anisotrópico
Kz
Kz
(x2,z2)
(x1,z1)
Kx
c) Heterogêneo e Isotrópico
(x1,z1)
(x2,z2)
Kx
d) Heterogêneo e Anisotrópico
Transmissividade
• A transmissividade descreve a capacidade de um aqüífero de transmitir água.
•É calculada pelo produto entre a condutividade hidráulica (permeabilidade) e a
espessura de área saturada do aqüífero.
T = Kb
Onde:
T = transmissividade do aqüífero (m3/dia);
K = permeabilidade (m3/ (dia m2);
b = espessura do aqüífero (m).
b
Lei de Darcy
(h1  h2 )
Q  KA
L
Nível constante
Δh
h1= carga hidráulica no piezômetro 1 [L]
h2= carga hidráulica no piezômetro 2 [L]
L
Z1 = carga hidráulica no piezômetro 1 [L]
Z2 = carga hidráulica no piezômetro 2 [L]
Q = vazão constante que passa pelo cilindro
[L3T-1]
Q
A = área da seção transversal do cilindro[L2]
Δh = variação de carga hidráulica entre os
piezômetros 1 e 2 [L]
L = distância entre os piezômetros 1 e 2 [L]
K = coeficiente de proporcionalidade,
chamado de condutividade hidráulica [L/T]