UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
FACULDADE DE GEOLOGIA
DISCIPLINA: HIDROGEOLOGIA
Prof. Milton Matta
II Sem./2011
Hidrogeologia - Prof. Milton Matta
1
DISCIPLINA
HIDROGEOLOGIA
CÓDIGO
CG-0123
CARGA HORÁRIA
60 h
CRÉDITOS
04
PRÉ-REQUISITO
Bloco 08
I - SÚMULA
Hidrologia de superfície e subterrânea. Balanço Hídrico
do solo. Qualidade físico-química e biológica das
Águas. Qualidade hidrodinâmica dos Aqüíferos.
Propriedades físicas das rochas. Perfuração de Poços.
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II- OBJETIVOS : Apresentar aos discentes do curso de
graduação em Geologia um conjunto de conceitos
fundamentais relacionados com a água subterrânea e sua
inter-relação com as águas superficiais e pluviais.
Desenvolver mecanismos de entendimento dos principais
processos associados à gestão da água na sociedade
brasileira e do papel da população neste contexto.
III- MÉTODO DIDÁTICO: A disciplina tem caráter
conceitual e será desenvolvida do seguinte modo: 1) Aulas
expositivas com auxílio do Data Show e outros recursos
audiovisuais (slides, transparências, videotextos); 2) Aulas
práticas descritivas do material relacionado à interação
água-rocha e dos equipamentos de perfuração mais
utilizados para a captação de água subterrânea; 3)
Apresentação de seminários, pelos discentes, sobre temas
variados de interesse aos objetivos da disciplina.
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IV- CONTEÚDO - PROGRAMA
Cap.01 – Aspectos Introdutórios (06h)

Nós...a água...e a vida

A abordagem hidrogeológica – multidisciplinaridade

A Hidrogeologia e o mercado de trabalho

Conceito de hidrogeologia

Evolução dos estudos hidrogeológicos com o tempo

Importância histórica das águas subterrâneas

Águas subterrâneas – um bem mineral
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Cap. 02 – A Problemática da Água – Fatos e Mitos (04h)

Recursos hídricos – Cenário Mundial

Recursos hídricos no Brasil

A Situação da região de Belém

Fatos e Mitos
Cap. 03 – As Águas Subterrâneas no Ciclo Hidrológico (04h)

O Ciclo hidrológico e o balanço hídrico mundial

Águas superficiais

Águas sub-superficiais

Águas subterrâneas

Balanço hídrico do solo
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Cap. 04 – Os Aqüíferos (06h)



Definição do termo
Tipos de aqüíferos
Relações entre águas subterrâneas e
águas superficiais

Condições geológicas criando aqüíferos
Cap. 05 – Parâmetros Hidrogeológicos Fundamentais (04h)
Cargas hidráulicas
Potenciais hidráulicos
Coeficiente de porosidade total
Porosidade específica
Retenção específica
Grau de saturação
Teor de umidade
Condutividade hidráulica
Lei de Darcy
Gradiente hidráulico
Permeabilidade intrínseca
Transmissividade
Porosidade efetiva
Descarga específica
Velocidade de percolação
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Cap. 06 – Projetos de Poços de Abastecimento (10h)

Poços Tubulares: uma obra de engenharia
hidrogeológica

Métodos de perfuração

Projeto de poços tubulares

Prática de campo

Palestra de técnico da área
Cap. 07 – Prospecção de Água Subterrânea (04h)

Considerações gerais

Água subterrânea em diferentes terrenos

Geofísica aplicada
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Cap. 08 – Aspectos de Qualidade e Vulnerabilidade das
Águas Subterrâneas (08h)

Definições

A água e suas propriedades

Qualidade das águas subterrâneas

Principais usos das águas subterrâneas

Contaminação e poluição das águas subterrâneas

Principais referências para limites de potabilidade
das águas subterrâneas
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Cap. 09 – Aspectos Institucionais e Legais das Águas
Subterrâneas (04h)

Considerações gerais

Legislação Federal

Legislação Estadual

Legislação Municipal

Fiscalização e legislação
Cap. 10 – Gestão Integrada dos Recursos Hídricos (02 h)
Introdução
Conceituação
Fundamentos Básicos
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V- BIBLIOGRAFIA BÁSICA PARA O CURSO
ABEMA – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENTIDADES DE MEIO AMBIENTE. 2002.
Doenças
de
Veiculação
Hídrica.
Disponível
em:
http:
//
www.abema.org.br/content/noticias. /default.asp. Acesso em: 09 agosto 2002.
ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. 2002 b. Relatório de Gestão 2001.
Disponível em: http: www. ana.gov.br . Acesso em: 14 outubro 2002.
CAVALCANTE I. N. 1998. Fundamentos Hidrogeológicos para a Gestão de Recursos
Hídricos na Região Metropolitana de Fortaleza Estado do Ceará. São Paulo,
Universidade de São Paulo. Instituto de Geociências. 164p (Tese de Doutorado).
FOSTER, S. S. D. ; HIRATA, R. C.; ROCHA, G.A. 1998. Riscos de poluição de
águas subterrâneas: uma proposta metodológica de avaliação regional. In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS., 5. São Paulo. Anais.
São Paulo, ABAS. p.175 – 185.
GORBACHEV, M. 2001. As Fontes de Água doce secarão. Revista Época, Janeiro
de 2001. p.104-106.
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10
MATTA, M. A. S., 2000. Águas Superficiais e Subterrâneas da Bacia Tocantins-Araguaia
como Subsídio para um Estudo de Impacto Ambiental. In: CONGRESSO MUNDIAL
INTEGRADO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 1., Fortaleza-CE, Anais. Fortaleza-Ce. ABAS.
CD-ROM.
------2001. Perigo de Salinização da Água Subterrânea de Salinópolis/PA - ABASTECE.
Revista da Associação Brasileira de Águas Subterrânea – ABAS . 2 (8):16.
------& SANTOS, R. O. B. dos. 2002. Fluxos Subterrâneos e Qualidade das Águas Superficiais
da Área de Implantação da Alça Rodoviária do Estado do Pará. In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 12., Florianópolis-SC. Anais ABAS. CD-ROM.
------; CABRAL, N. M. T.; TAGLIARINI, E. M. 2000 a Fundamentos para Uso e Proteção das
Águas Superficiais e Subterrâneas da Região Oeste da Cidadde de Belém/PA, In:
CONGRESSO MUNDIAL INTEGRADO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, 1., Fortaleza, Anais.
Forteleza-Ce ABAS. CD-ROM.
------; COSTA, F.R. da ; MORAES, M.C. da, 2000 b. Águas Superficiais e Subterrâneas da
Região Oeste da Cidade de Belém/PA, In: CONGRESSO MUNDIAL INTEGRADO DE ÁGUAS
SUBTERRÂNEAS, 1., . Fortaleza, Anais. Fortaleza-CE. ABAS. CD-ROM.
MESTRINHO, S. S. P. 1995. Contaminação de Aqüíferos. Curso de Especialização em
Hidrogeologia Aplicada – IIICEHA. UFPA/CG/DGL, Belém, 87p. (Notas de Aula).
MORAES, M. C. da S. 1999. Avaliação do Regime de Precipitação na Região de Belém
(RMB) e sua Relação Hidrologia Subterrânea. UFPA . CG/DMET. 45p. (Trabalho de Conclusão
de Curso).
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PEHRMB – 2001. Projeto Estudos Hidrogeológicos da Região Metropolitana de
Belém e Adjacências. Belém. CPRM. 88p. (Relatório Final).
REBOUÇAS, A. C. 1994. Fundamentos de Gestão de Aqüíferos. In:
CONGRESSO LATINO-AMERICANO DE HIDROLOGIA SUBTERRÂNEA, 2.,
Santiago. ALSUD. Curso Pré-Congresso. Santiago/Chile. 35 p.
SANTOS, A. C. 1997. Noções de hidroquímica. In: FEITOSA, F. A. C. & MANUEL
FILHO , J. Hidrogeologia: Conceitos e Aplicações. CPRM. cap. 5. p.81–108.
TANCREDI, A. C. F. N. S. 1996. Recursos hídricos subterrâneos de Santarém:
Fundamentos para uso e proteção. Belém, Universidade Federal do Pará. Centro
de Geociências. 153p. (Tese de Doutorado).
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Cap.01 – Aspectos Introdutórios
Nós...a água...e a vida
A água está no mundo e em cada um de nós. Ela
está sobre nós, nas nuvens, como parte da
atmosfera; ao nosso redor, nos rios, lagos, córregos
e valetas, componentes da atmosfera; está abaixo
de nós, circulando nos maiores rios da Terra – os
aqüíferos – como parte das águas subterrâneas;
está caminhando até nós, nos sistemas hidráulicos
de distribuição de água até nossas casas.
A água está também dentro de nós, perfazendo cerca
de ¾ de nosso organismo e como elemento
imprescindível à manutenção de nossa vida
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Assim como a água nos dá a vida, pode também tirala. Pois como acontece entre os humanos, existem
as águas boas e as águas más! As boas são as
águas puras, sem cor odor ou cheiro, que matam
nossa sede. Algumas águas, porém, são traiçoeiras,
nos alimentam de doenças – ditas doenças de
veiculação hídrica – que podem nos levar a morte.
A água surgiu na Terra há mais de 3.5 bilhões de anos
e veio tornar nosso planeta único no Universo. Até
agora somente a Terra mantém as condições básicas
para sustentar a vida.
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Desde a formação das primeiras moléculas orgânicas que
antecederam a geração das primeiras células vivas, a água
tem tido um papel fundamental na Terra. Os primeiros animais
foram marinhos. Depois os anfíbios começaram a povoar a
Terra sólida. Os homens, surgidos há 4 milhões de anos,
passaram a formar as aglomerações sociais em volta dos
cursos de água. Passaram, então, a transformar as águas boas
em águas más!
Agora que iniciamos a disciplina Hidrogeologia, oferecida pelo
Departamento de Geologia da Universidade Federal do Pará, é
importante que o alunado se conscientize não só da importância
do entendimento dos principais conceitos que governam as
águas subterrâneas – a base da disciplina – mas também do
papel de cada um de nós no processo de uso e conservação dos
Recursos Hídricos em geral que, no fundo, está diretamente
ligado à sobrevivência das gerações futuras.
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Na Amazônia, com a abundância de água que temos,
essa conscientização é muito mais difícil, pois já
desenvolvemos a cultura do desperdício. Achamos que
temos muita água. Água de graça! Por isso nosso
governante não tem investido em pesquisa e projetos de
melhor aproveitamento de nossos Recursos Hídricos.
Talvez a melhor maneira de conscientizar os amazônidas
da necessidade de preservar nossas águas, é lembrar da
situação de nossos irmãos nordestinos.
Sobre isso, CAMPOS (1999) escreve: “...mais do que
ninguém os nordestinos têm uma convivência com a
escassez de água, da forma entendida por Euclides da
Cunha, como forma de luta e de força na ocupação dos
sertões.”
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As águas subterrâneas, objeto de nossa disciplina, vêm se
inserindo cada vez mais no cenário nacional – e no internacional
- como uma das alternativas mais importantes na matriz da
gestão dos recursos hídricos no sentido de atender plenamente
à sociedade brasileira naquilo que vem sendo considerado o
mais precioso bem do Terceiro Milênio – a água.
O conhecimento deve ser considerado o principal capital humano
no modelo atual de sociedade atual de nosso país. Neste contexto,
torna-se imprescindível que o alunado do curso de geologia
adquira os fundamentos básicos da moderna Hidrogeologia e suas
interações com uma grande gama de outras áreas das geociências
e das ciências humanas em geral.
A busca de sucesso no mercado de trabalho atual de nosso país
tem demonstrado que a área dos Recursos Hídricos vem
representando uma fatia considerável, juntamente com suas
interações com a Geologia Ambiental e com ferramentas
indispensáveis existente no campo do Geoprocessamento e do
Sensoriamento Remoto.
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Além disso, o entendimento dos processos relacionados com a
prospecção das águas subterrâneas e suas inter-relações com
os outros componentes do ciclo hidrológico, permitirão a
obtenção de fortes subsídios para o exercício da cidadania
plena.
Cremos que um dos maiores desafios que o Brasil enfrentará
nesse início de século nas questões da água será modificar os
modelos políticos, institucionais, técnicos e educacionais atuais e
abordar a problemática da água na concepção de gestão
integrada, onde cada gota d’água deverá ser utilizada de forma
racional.
Para tanto, o entendimento da moderna
Hidrogeologia pode constituir o primeiro de
muitos passos a serem dados na direção do
uso e proteção dos Recursos Hídricos.
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Cap.01 – Aspectos Introdutórios
A abordagem hidrogeológica –
multidisciplinaridade
Hidrogeologia
Interdisciplinar!
Qualquer Ciência Atual
Geocientista
Especialista
Geocientista
Generalista
Interdisciplinar!
Em Baixa no Mercado
de Trabalho
Em Alta no
Mercado de Trabalho
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HIDROGEOLOGIA
GEOFÍSICA
ESTRATIGRAFIA
GEOL. ESTRUTURAL
GEOTECCNIA
GEOTECTÔNICA
GEOLOGIA DE
ENGENHARIA
PETROLOGIAS
HIDROQUÍMICA
ÍGNEA
SEDIMENTAR
ENGENHARIA
SANITÁRIA
METAMÓRFICA
MECÂNICA DOS
FLUIDOS
GEOMORFOLOGIA
MODELOS
MATEMÁTICOS
HIDROLOGIA
CLIMATOLOGIA
OCEANOGRAFIA
CIÊNCIAS DOS
COMPUTADORES
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A Hidrogeologia e o mercado de trabalho
A Hidrogeologia no Brasil e no exterior tem crescido muito nos
últimos 10 anos. Os indicadores sócio-econômicos têm
mostrado que tal tendência deve continuar nas próximas
décadas, se não incrementar-se fortemente
Isso tem decorrido não somente pela consciência da sociedade da
importância de ambientes limpos para viver, como também pelo
fato de que há uma crescente idéia de que somente haverá um
futuro para a humanidade com a erradicação da pobreza e isso
terá que passar necessariamente pela democratização do acesso à
água potável e ao saneamento.
Acrescenta-se também que está se tornando cada vez mais
claro que o desenvolvimento não se contrapõe ao controle
ambiental e ao contrário, algumas técnicas ambientalmente
salutares tem elevado o lucro a médios e longos prazos das
empresas.
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Nesta conjuntura, o mercado profissional para o
hidrogeólogo tem se diversificado tremendamente nas
últimas décadas. Antigamente as possibilidades de
trabalho restringiam-se em atuar com perfuração de
poços tubulares, avaliações hidrogeológicas e estudos
acadêmicos de contaminação de aqüíferos. As empresas
onde se deixava o currículo eram as perfuradoras de
poços e se esperava por um concurso público para entrar
em uma instituição de pesquisa governamental.
Hoje o recém formado de geologia ou de engenharia, que
queira trabalhar em hidrogeologia, tem muito mais opções:
Obras de captação: i) acompanhamento de perfuração de
poços tubulares em companhias privadas; ii)
desenvolvimento de novas tecnologias de perfuração de
poços (lama, polímeros, etc.) e iii) projeto de captações de
água subterrânea.
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Avaliação hidrogeológica: locação de poços tubulares,
inclusive com a incorporação às técnicas tradicionais de
análises geológicas mais sofisticadas, como a neotectônica
e o estudo de ambiente de sedimentação (faciologia).
Prospecção de água mineral: busca de fontes de água
mineral que atenda a demanda, a não-contaminação e a
química.
Gestão ou manejo do recurso hídrico: i) exploração e
produtividade do aqüífero; ii) sustentabilidade da
exploração do aqüífero; iii) impactos que a exploração
podem causar em áreas ecologicamente frágeis e iv)
impactos do abandono da exploração em áreas urbanas
(elevação de níveis potenciométricos e problemas
geotécnicos).
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Contaminação ambiental: i) hidrogeoquímica (estudo das
anomalias químicas); ii) contaminação de solos e de
aqüíferos (caracterização de locais impactados por
atividades humanas); iii) remediação de áreas
contaminadas (solo e aqüíferos).
Geologia do planejamento: i) compatibilização do uso da
terra frente à capacidade da hidrogeologia (abastecimento
de água, vulnerabilidade de aqüíferos); ii) avaliação de
áreas de risco geológico
Campos de Atuação
Prospecção de Águas
Subterrâneas
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Poderes Públicos Municipais Estaduais e Federais
Planejamento
Saneamento
Básico
Monitoramento e
Fiscalização
Estudos e Relatórios de Impacto Ambiental
1-Hidrovia AraguaiaTocantins
2- Hidrovia do Marajó
5- Mineroduto Rio Capim
3- Alça Viária
4- Continuação da
Primeiro de Dezembro
6- UHE Belo Monte
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As empresas e instituições contratantes dos serviços
hidrogeológicos também se diversificaram. Um fenômeno
bastante notável nestes últimos anos foi à criação e expansão
das empresas de consultoria em meio ambiente. Também foram
criadas a agência de controle do setor água (ANA) e os comitês
de bacias hidrográficas, que devem mudar ainda mais este perfil
de empresas no País.
Os concursos para contratação de Geólogos que
houveram no País, nos últimos 6 anos foram para a
área de Recursos Hídricos
A CPRM só contratou profissionais geólogos para a área de
Hidrogeologia/Hidrologia/Recursos Hídricos/Sensoriamento
Remoto, nos últimos 5-6 anos
Nos dois últimos orçamentos da União para pesquisa, a área de
Recursos Hídricos tem sido contemplada com mais de 90% do
montante
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No Estado do Pará, o Fundo para Ciência e Tecnologia –
FUNTEC tem contemplado a área de Recursos Hídricos com
prioridade nos Editais.
Mas como será o cenário para os próximos 10 anos? Sem a
pretensão de possuir uma boa bola de cristal, mas analisando o
mercado e conversando com vários técnicos e empresários do
setor, vemos claramente algumas tendências (Hirata, 2003):
i) Crescimento do setor água subterrânea/meio ambiente.
ii) Aquisições e fusões de empresas privadas menores por
outras maiores, geralmente com participação de capital
estrangeiro; como pode ser observado em várias áreas da
economia nacional. Estes casos são comuns quando as
empresas estrangeiras querem entrar no mercado nacional e
preferem comprar ou se associar a uma outra, nacional.
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iii) Mudança de foco, que hoje é centrado em estudos de avaliação da
contaminação para o de descontaminação de solos e aqüíferos. Esta será
uma das grandes mudanças para os próximos anos. A descontaminação
de sites envolve, via de regra, grandes investimentos, que muitas de
nossas pequenas empresas de meio ambiente não terão condições de
implementar. Caso tenham interesse nesta grande fatia do mercado,
haverá a necessidade de buscar capital, através de associações com
empresas estrangeiras ou nacionais.
O que acontecerá, então com as pequenas empresas nacionais, que por
vários motivos não se associarão ou não serão compradas pelas
empresas maiores? Para as pequenas não associadas, creio que
teremos dois tipos de situação:
(A) Empresas butiques, onde haverá especialistas para a solução de
problemas específicos das empresas maiores, que não terão interesse
em manter em seus quadros técnicos especialistas, pois os problemas
que o envolvem são ocasionais;
(B)Empresas botecos, onde apresentam baixo custo e baixa
qualificação profissional. Estas continuarão atuando na periferia do
mercado.
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Frente a este cenário, como andamos nas universidades? Estamos
realmente formando um bom profissional? Particularmente, os cursos
de geologia, onde muitos dos hidrogeólogos são formados, estão
preparados para atender a este mercado?
O mercado tem clareza do perfil de profissional que quer e com o seu
crescimento tenderá a ser mais seletivo na contratação destes
hidrogeólogos. Quando questionados sobre isso, os executivos e
gerentes assinalam como um bom profissional aqueles que:
i) Saibam questionar, não sejam conformados e consigam
transformar prejuízo em lucro;
ii) Tenham uma boa formação técnica e estejam preocupados
constantemente no aprimoramento técnico, através de cursos ou
mesmo do autodidatismo;
iii) Sejam criativos;
iv) Sejam capazes de se relacionar produtivamente com os
companheiros (efeito anti-Romário);
v) Saibam trabalhar em um mercado em transformação (capacidade
de assimilar mudanças);
vi) Saibam gerenciar o tempo;
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vii) Sejam capazes de reciclar informação;
viii) Sejam capazes de trabalhar duro (características negativas:
preguiça; falsidade e descontrole emocional e características
positivas: trabalho em equipe, dinâmico e ter iniciativa);
ix) Sejam éticos;
x) Saibam inglês;
xi) Tenham um bom networking (nova área necessita de soluções
que podem ser buscadas em outros setores).
Formamos este profissional nos nossos cursos de geologia
no País? Vejamos quais são os pontos positivos dos
profissionais que saem das atuais escolas de geologia:
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i) Capacidade de trabalhar com variações tempo-espacial da natureza;
ii) Capacidade indutiva: avaliação a partir de dados fragmentados e
indiretos
iii) Capacidade de raciocínio espacial
iv) Formado em centros universitários com forte viés científico (que é
importante para uma área que necessita muito do novo conhecimento
técnico e científico)
v) Formação ampla (geólogo polivalente)
Agora veja os pontos negativos:
i) Dificuldade de pensar quantitativamente
ii) Curso pouco focado (polivalente versus específico)
iii) Curso pouco voltado para a solução de problemas da sociedade
iv) Carga horária dedicada aos cursos em hidrogeologia e meio ambiente é
proporcionalmente pouca, comparado a outras áreas.
v) Formação de pesquisadores muito mais forte que a de profissionais de
empresas
vi) Pouca flexibilização dos currículos às novas exigências do mercado.
Excessiva carga didática em disciplinas pouco aplicadas ao mercado.
vii) Confusão entre núcleos de pesquisa e a formação de profissionais (evitar a
desconstrução de grupos de excelência do País. Não confundir mudanças na
formação profissional do estudante com as linhas de pesquisa dos centros
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universitários).
Um recente levantamento realizado entre os
formandos do curso de geologia da USP desde 1997
mostrou que mais de 65% dos estudantes estão
atuando na área de meio ambiente-hidrogeologia.
Outros 25% estão em programas de pós-graduação
(incluindo muitos deles que buscam especialização
em hidrogeologia e meio ambiente). Somente estes
resultados mostrariam a necessidade de uma forte
discussão do perfil de profissional que se está
formando nos cursos de Geologia
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Conceituação de Hidrogeologia
Foi o naturalista francês Lamark, em 1802, quem primeiro
utilizou o termo Hidrogeologia para definir um conjunto de
fenômenos de erosão, transporte e sedimentação produzidos por
agentes hídricos.
No mesmo sentido o termo foi utilizado pelo americano Powell,
em 1885.
É evidente que o significado do termo Hidrogeologia, como
empregado por Lamark e Powell não foi bem aceito nem entre
seus contemporâneos, nem posteriormente.
Depois disso, seguiram-se algumas contribuições:
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 O alemão Prinz publicou “Handebuch der Hydrologie”, em
1919, tratando somente das águas subterrâneas e não das
superficiais
 Meinzer propôs, em 1939, A ASSOCIAÇÃO
INTERNACIONAL DE HIDROGEOLOGIA CIENTÍFICA e a
parte da Hidrologia que tratava das águas subterrâneas foi
denominada Geohidrologia
 Hidrologia foi definida como a ciência que se ocupa da água
que interage no Ciclo Hidrológico. Meinzer a dividiu em
Hidrologia Superficial e Hidrologia Subterrânea ou
Geohidrologia.
 A partir daí se discutiu muito a adequação dos termos
Hidrologia Subterrânea, Hidrogeologia e Geohidrologia
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Hoje se entende que Hidrologia é a ciência que trata do estudo
da água na natureza, sua ocorrência, circulação e distribuição,
suas propriedades físicas e químicas e suas reações com o meioambiente, incluindo suas relações com a vida.(Definição
recomendada pelo United States Federal Concil of Science and
Tecnology, 1962)
O termo HIDROGEOLOGIA tem sido usado para
a parte subterrânea da Hidrologia
Evolução dos Estudos Hidrogeológicos
Existe um ditado que diz “ninguém pode realmente ser um
mestre em uma ciência a menos que estude sua história
específica.”
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Isso é também válido para os estudos hidrogeológicos. Para que
entendamos a Hidrogeologia hoje, é importante que conheçamos
como esses estudos têm evoluído ao longo do tempo.
Durante cerca de 99% de sua existência na Terra, o homem foi
caçador-extrativista, seguindo animais e vegetais, segundo as
estações.
Somente durante os últimos 10 000 anos é que tornou-se
sedentário, na medida em que foi obrigado a praticar a agricultura
para sobreviver nas regiões áridas, para onde teve que migrar,
fugindo da calota polar do último grande período glacial.
As aldeias se transformaram em Cidades e Estados
organizados, sendo JERICÓ a cidade mais antiga já descoberta,
datando de 8 000 anos a.C.
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As águas subterrâneas eram a base do desenvolvimento das
civilizações antigas, pré-Cristo.O exemplo mais claro da utilização
das águas subterrâneas na antiguidade foram as KHANATS. Eram
galerias que captavam as águas e as transportavam por longas
distâncias. Os khanats penetravam por baixo das zonas saturadas
e captavam água ao produzir uma linha de menor potencial.
A origem dos khanats se perde na antiguidade, mas segundo De
Camp (1963) in Custódio & Llamas (1983), quando Sargon II de
Asíria invadiu a Armênia em 714 a.C., destruiu os khanats que lá
encontrou e transportou a técnica para seu país.
A construção de poços escavados começou a ser desenvolvida no
Oriente. Eram normalmente profundidades a 50 ou 100m e
diversas referências podem ser encontradas no livro da Gênese,
do Antigo Testamento quanto à construção desses poços e aos
conseqüentes
problemas legais e políticos.
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Os sistemas de perfuração de poços semelhantes aos atuais só
foram conhecidos depois da Idade Média. A exceção é a
China onde há 1 500 anos se pratica a perfuração a
percussão baseada nos mesmos princípios utilizados pelas
técnicas modernas.
A crescente complexidade das atividades de produção e de
ocupação do meio ambiente da sociedade moderna exigiu um
permanente desdobramento das ciências em geral.
Como resultado disso, a Hidrogeologia evoluiu, durante o último
milênio, de uma abordagem quase mitológica para uma fase
altamente tecnicista, a qual passou rapidamente, durante o
último quarto de século, para uma abordagem ecológica
(Rebouças, 1995)
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Segundo Rebouças (1995) os grandes marcos da Hidrogeologia
compreendem as seguintes etapas:
Fase Empírica – Se estende desde os primórdios da
civilização, há cerca de 10 000 anos a.C., quando foram
escavados os primeiros poços para abastecimento humano,
animal e irrigação até a experiência de Darcy, em 1856 d.C.
Com o famoso teorema sobre o deslocamento de fluidos,
apresentado no Tratado de Hidrodinâmica de Bernoulli (1738), e a
lei de Darcy (1856) sobre os fluxos nos meios porosos, teve início a
fase quantitativa da Hidrogeologia. Esta fase de abordagem
científica teve um grande impulso, graças ao sucesso doa poços
artesianos perfurados na França a partir de 1126, em Artois, de
onde deriva o nome de artesiano que foi dado ao poço jorrante.
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Período de 1856 – 1935 – foi lançado o embasamento
científico, correspondentes aos fundamentos geológicos e a
mecânica dos fluidos, com as condições de ocorrência e de fluxo
das águas subterrâneas nos meios porosos e produtividade das
obras de capacitação.
Período de 1936 – 1950 – houve um grande crescimento na
industria, que deu suporte a II Guerra Mundial, exigindo o
desenvolvimento dos métodos de avaliação da produtividade de
poços, raios de influência, precursores da hidrogeologia
quantitativa moderna.Os modelos físicos (caixas de areia, placas
paralelas ou de viscosidade) tiveram um relativo sucesso, sendo
posteriormente substituídos pelos modelos analógicos elétricos.
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Década de 1950 – o consumidor atingiu a fase comercial,
possibilitando a evolução da tradicional abordagem pontual da
hidráulica de poços, para uma análise mais ampla, em que se
considerou a Unidade Aqüífera. Nesta fase, as unidades litoestratigráficas, ou corpos rochosos com relativamente melhor
permeabilidade foram denominados de aqüíferos, em
contraposição às camadas praticamente impermeáveis que
foram denominadas de aqüicludes, e os aqüitardes sendo termos
intermediários. Os modelos analógicos elétricos foram,
progressivamente, substituídos pelos modelos matemáticos
analíticos.
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Década de 1970 – teve início a abordagem sistêmica dos
problemas hidrogeológicos. Nesta etapa, as aplicações se
restringiram, praticamente, às análises de alternativas de usos
múltiplos de reservatórios.
Nos estudos hidrogeológicos passou-se a considerar o Sistema
Aqüífero, o qual compreende suas zonas de recarga, de trânsito
de fluxo e zonas de descarga, todas associadas e
interdependentes do sistema hidrológico ou da unidade
hidrográfica onde ocorria o aqüífero em questão.
Seguiu-se uma teorização que foi embasada na crescente
capacidade de cálculo dos computadores, atraindo o interesse de
especialistas de áreas afins, nem sempre sintonizados com os os
fundamentos conceituais dos modelos hidrogeológicos,
culminando com o desenvolvimento dos modelos numéricos de
fluxo/transporte de massa de diferenças finitas e de elementos
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finitos.
A crise do petróleo foi uma grande impulsionadora dos avanços
alcançadas neste período, cujos conhecimentos foram,
rapidamente, apropriados pelo setor da hidrogeologia física e/ou
de produção de água subterrânea para abastecimento urbano,
industrial e irrigação.
Década de 1980 – cresce a percepção sobre as interações
hidrodinâmicas e hidroquímicas que ocorrem no subsolo,
envolvendo aqüíferos, aqüicludes e aqüitardes, resultando na
abordagem atual do Sistema de Fluxos Subterrâneos. Os
resultados da investigação de campo e de laboratório tornam
evidente a inexistência, am absoluto, de água subterrânea
desconectada do ciclo hidrológico.
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A partir 1985 – cresce a percepção sobre os problemas de
poluição que afetam as águas subterrâneas. Em conseqüência,
desenvolvem-se os método de estudo da zona não saturada,
intensificam-se, substancialmente, os estudos de hidrogeologia
física e, sobretudo, desenvolve-se rapidamente a hidrogeologia
química ou hidroquímica. Os estudos dos processos hidrológicos ou
físicos passam a ser tão importantes quanto os processos
geoquímicos ou hidroquímicos, exigindo um maior
aprofundamento dos conhecimentos de matemática, química e das
ciências computacionais.
No início da década de 1990 – a microbiologia das águas
subterrâneas (solo, zona não saturada e zona saturada) passa a
ser uma importante fase dos estudos hidrogeológicos. Esta fase
exige um grande esforço dos hidrogeólogos, no sentido de um
maior aprofundamento científico em microbiologia e de ajuste
cultural para abordagem de estudos experimentais no campo e
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laboratório.
No momento, os estudos hidrogeológicos têm como
objetivo básico o uso e a proteção das águas
subterrâneas, exigindo o concurso de um amplo
espectro interdisciplinar de especialistas.
Importância histórica das águas
subterrâneas
Sabe-se que o organismo humano pode privar-se de alimento por
alguns dias. Mas, privando-se de água ele morrerá rapidamente. Não
admira, pois que, desde muito antes que o homem primitivo
houvesse deixado sua presença sobre a Terra por meio de incisões
nas paredes de suas cavernas a água tenha sido a força propulsora
de toda a civilização.
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Na realidade a quantidade de água que nosso organismo necessita
para sua subsistência é relativamente pequena, se comparada com o
peso do corpo: cerca de 2.5 litros por dia, para uma pessoa de
atividade moderada, em clima temperado. Cada função orgânica,
porém, está condicionada a presença de uma porção dessa
quantidade, de tal forma que se pode afirmar que a vida depende da
água.
A água participa na proteção do embrião antes do nascimento, na
manutenção da temperatura do corpo, no processo respiratório, no
funcionamento das glândulas, na digestão, na lubrificação das
articulações móveis. Sem água suficiente para a manutenção das
funções orgânicas, o homem perde o apetite, torna-se subnutrido e
incapacitado, até chagar à morte!
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Além dessas há outras necessidades prementes de um adequado
suprimento de água. Os alimentos produzidos pelo solo dependem
da água para seu crescimento e para o seu valor nutritivo, uma vez
que os minerais do solo devem ser dissolvidos para poderem ser
utilizados pela planta.
Uma parte substancial das proteínas e carboidratos que o corpo
humano necessita provém de animais (peixes) e vegetais encontrados
no mar, lagos e rios, ou nas suas proximidades.
Tem sido ao longo de hidrovias que o homem tem se movimentado,
desde os tempos remotos, ao procurar expandir sua cultura e
dominar sempre mais as regiões incultas. Basta se observar as
maiores cidades das nações e atentarmos para suas relações com o
oceano, com um lago ou com um rio, para se constatar que, a
despeito de nossa habilidade em vencermos o tempo, distância e
espaço, não deixamos
de -estar
subordinados
à agua. 47
Hidrogeologia
Prof. Milton
Matta
O fato de ser a água o mais essencial entre todos os minerais, que o
homem aprendeu a utilizar nos seus estados líquido, sólido e vapor,
tem amparo na própria Bíblia, conforme já mencionado. Os Livros
Sagrados estão entremeados de inserções sobre a importância da
água para aquela época.
Também para as civilizações pagãs que precederam a era cristã, a
água era considerada de suma valia. Ruínas escavadas na Índia,
datando mais de 5000 anos, revelam sistemas de abastecimento de
água e de drenagem tão completos que incluíam piscinas de natação
e banho.
Por essa época, o Egito tinha construído a primeira represa
conhecida de conservação de água potável e de irrigação: uma
estrutura de pedra, com 12.20m de altura e 102m de comprimento.
Os agricultores árabes aproveitavam as crateras de vulcões extintos
para os seus reservatórios de água de irrigação.
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Onde se tem conseguido atender à demanda de água potável, a nação
tem progredido e os padrões de vida têm melhorado. Onde isso não
foi conseguido, o progresso retarda e os padrões de vida
permanecem baixos.
Atualmente o uso da água não satisfatória ou insalubre é, em geral,
um dos maiores entraves para o desenvolvimento nacional e para a
melhoria do nível de vida do povo brasileiro.
Existe uma tendência, em geral até justificada, das pessoas
exagerarem na importância das águas superficiais em detrimento
das águas subterrâneas.
As águas de superfícies podem ser vistas. Além disso, enormes somas
de dinheiro têm sido gastas em construções de represas, barragens,
reservatórios artificiais (açudes) aquedutos e canais de irrigação
envolvendo águas de superfície. É natural que se queira considerar
essa fonte como a mais importante para abastecimento de nossas
necessidades.
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Água do Planeta
H
i
d
r
o
s
f
e
r
a
100%
Água Salgada
Fonte: Matta,
2002
97,5%
Água das
Calotas e
Geleiras
1,72%
Água Doce
0,78%
Rios e
Lagos
1,01%
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Água Subterrânea
96,1%
Outras
2,89%
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Comparação entre os
Volumes das diversas
águas do Planeta
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Relação entre
águas superficiais
e subterrâneas.
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Planeta Terra = único Planeta já conhecido do Universo
com água nos três estados físicos fundamentais,
equivalendo a um volume estimado em torno de 1,4
bilhões de km3.
Posição da Terra em relação ao Sol
Marte: muito perto do Sol = vapor de água
Outros corpos: muito longe do sol = gelo
Em termos de água subterrânea o Brasil utiliza cerca de
0.6 % da vazão total (anos 2000)
30% doa paises da Europa (Alemanha , Bélgica) estão
em situação crítica ( >20% das reservas)
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Águas Subterrâneas
X
Águas Superficiais
1- Mais abundantes
2- Melhores qualidades Físicoquímicas e Bacteriológicas
3- Mais protegidas
contra contaminação
4- Mais protegidas
contra evaporação
5- Mais baratas
(abastecimento)
6- Dispensa longas redes de
distribuição (poço no local)
7- Permite investimentos
gradativos com a demanda
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Tendo em vista os grandes volumes de capital
necessários aos projetos de utilização das águas
superficiais – construção de açudes, estações de
recalque, adutoras e estações de tratamento,
principalmente – os investimentos são feitos, regra geral,
com dinheiro público. Por causa disso desenvolve-se a
idéia de que o fornecimento de água a qualquer preço é
uma obrigação do estado e verifica-se uma falta de
compromisso com o seu uso eficiente.
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A Política Brasileira e a água pouco
fotogênica!
Este é um fator que tem representado um importante papel na
descaracterização das águas subterrâneas como um grande
provedor para abastecimento de água potável.
Para uma grande parte de nossos administradores, a
construção de poços para explotação de água subterrânea “não
dá votos, pois o povo não vê a obra!”. Não há como colocar
uma placa!
É muito mais interessante, politicamente, investir em grandes
obras para captação e tratamento das águas superficiais , mesmo
que sejam financeiramente inviáveis quando comparadas à um
investimento menor nas águas subterrâneas. Com as águas
superficiais o povo vê a obra e dá prestígio ao político
responsável.
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Águas subterrâneas – um bem mineral
A água sempre foi considerada um bem livre e de uso
comum (“de graça”)!
Principalmente na
Amazônia
A maior descarga de
Água doce do Planeta.
Brasil: quinto país do mundo, em território e em população
Destaca-se no cenário mundial como detentor de 53%
da água doce da América do Sul e 12% do total mundial
Abundância trouxe a cultura do desperdício e a não realização de
investimentos no setor
para um uso e proteção mais eficientes
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A cobra
representativa
da ordem de
valores dos 30
mais
importantes
matérias primas
minerais do
mundo.
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O tamanho de
cada bola e o
número
associado
representam a
ordem de
importância do
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bem mineral.
Na Amazônia, a população tem se acostumado a abrir as
torneiras e deixar a água correr sem ter noção dos problemas
que se enfrenta para captação e tratamento das águas.
Neste contexto também se insere a água subterrânea. Os
famosos poços escavados (poços amazonas), têm sido cavados
nos quintais das casas e têm servido para enaltecer essa idéia de
que a água é gratuita.
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Poço amazonas, a céu
aberto e nas
proximidades do
sanitário e fossa
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Na realidade, em diversos paises do mundo e mesmo em algumas
regiões do Brasil, as águas subterrâneas passaram a ser olhadas
dentro de um outro prisma. Elas têm sido consideradas como um
bem mineral e têm passado a representar um importante papel nos
balanços econômico-financeiros.
Nos estados Unidos, por exemplo, e em diversos paises ditos do
primeiro mundo, a motivação primária para o estudo das águas
subterrâneas tem sido, tradicionalmente, sua importância como
um bem mineral, com grande interesse econômico.
No Brasil, a partir de 1997, com a Lei Federal N. 9433, o uso
da água passou a ser cobrado e, as regiões com alto potencial
hídrico, principalmente de águas subterrânea, ganharam um
importante bem mineral para compor a matriz econômica.
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Para se alcançar um uso mais eficiente da gota d’água disponível no
mundo, uma das recomendações do Banco Mundial (BM) e da
Organização das Nações Unidas (ONU) é considerá-la uma mercadoria,
com preço de mercado.
Neste quadro, como os investimentos necessários à perfuração de
poços e ao bombeamento da água subterrânea são feitos, regra geral,
pelos próprios usuários, a sua utilização tende a ser mais eficiente em
relação ao uso das águas superficiais, cuja oferta é feita e garantida por
um “provedor” que investe muito dinheiro público para construção de
obras extraordinárias.
Assim, no Centro Oeste dos Estados Unidos - a maior economia de todos
os tempos num meio árido com um coração desértico - o custo da água
que é bombeada de poços cada vez mais profundos sendo crescente
levou os agricultores a trocar os métodos de irrigação, cujas perdas
totais da gota d’água disponível eram de 50%, por outros mais eficientes,
com perdas de apenas 5%.
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Da mesma forma, passaram a recuperar os estoques dos aqüíferos
intensamente utilizados com águas de reuso, de enchentes dos rios ou
importadas de bacias hidrográficas vizinhas.
Por sua vez, trocaram culturas tradicionais por outras que consomem
menos água e alcançam melhor preço no mercado.
Certamente, seria de fundamental importância informar mais a mídia
e a sociedade, em geral, sobre a existência das águas subterrâneas e
o grande alcance social e econômico da sua utilização racional.
É preciso mostrar que a utilização da água subterrânea, isto é,
aquela que flui “escondida” pelo subsolo da região ainda é a
alternativa mais barata para solução dos problemas hídricos nos
países desenvolvidos, principalmente.
O desafio que se apresenta é fornecer de forma regular a gota
d’água pelo menor preço possível e usá-la com eficiência é mais
importante que ostentar sua abundância.
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O raciocínio nas cidades da Europa e Estados Unidos, por exemplo, é de
que os índices de perdas totais da água fornecida às redes de
distribuição - vazamento físico e perdas financeiras decorrentes do roubo
d’água ou das célebres ligações “clandestinas” - fiquem em níveis
considerados razoáveis, entre 5 e15%.
Entretanto, no Brasil, salvo honrosas exceções, estas perdas totais
atingem níveis que variam entre 40 e 60%. Por sua vez, cerca de 64%
das empresas de água no Brasil, não coletam, sequer, os esgotos
domésticos que geram e estima-se que nove de cada dez litros de água
utilizados são devolvidos aos rios, principalmente, sem nenhum tipo
de tratamento.
Desta forma, em termos de utilização das águas subterrâneas, continua
sendo de fundamental importância que se diferencie um poço de um
buraco de onde se extrai água. Para tanto, é de fundamental importância
exercer um controle – federal, estadual ou municipal - das obras de
captação da água subterrânea, ou dos poços, por exemplo, para que
estes sejam sempre bem construídos, operados e abandonados de forma
adequada, isto é, baseados no tripé do desenvolvimento sustentável:
Ética, Ecologia e Economia.
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