Índice
Introdução
O presente trabalho tem como tema o curso de água
subterrânea tendo em conta que o tema águas subterrâneas ainda hoje é muito
pouco conhecido. Primeiramente temos de saber que as águas subterrâneas e
superficiais são parcelas inseparáveis e integrantes de um vasto ciclo, que
transcorre em três meios diferentes: na atmosfera - águas atmosféricas, na
superfície do solo - hidrologia de superfície - e no interior da terra - águas
subterrâneas. Ademais fazem parte de um sistema que engloba, entre outras
ramificações, o uso do solo, além de processos hidrológicos, geoquímicos e
microbiológicos de transformação das águas que infiltram no subsolo.
Objectivo
O objectivo desse trabalho é contribuir para
difundir informações sobre o assunto, abordando diversos aspectos que conformam
as questões relativas às águas subterrâneas e fazer saber e perceber e também
dar informação concisa a cerca do curso das águas subterrâneas.
Metodologia
Para a realização do presente trabalho, recorremos a
diversas fontes de pesquisas para ter acesso a uma informação concisa acerca do
tema em estudo, as fontes nas quais recorremos por via da pesquisa electrónica
(internet) estão todas apresentadas na última página do trabalho.
Águas
Subterrâneas
Água subterrânea é toda a água que ocorre abaixo da
superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios intergranulares das rochas
sedimentares, ou as fracturas, falhas e fissuras das rochas compactas, e que
sendo submetida a duas forças (de adesão e de gravidade) desempenha um papel
essencial na manutenção da humidade do solo, do fluxo dos rios, lagos e brejos.
As águas subterrâneas cumprem uma fase do ciclo
hidrológico, uma vez que constituem uma parcela da água precipitada. Após a
precipitação, parte das águas que atinge o solo se infiltra e percola no
interior do subsolo, durante períodos de tempo extremamente variáveis,
decorrentes de muitos factores:
·
Porosidade
do subsolo: a presença de argila no solo diminui
sua permeabilidade, não permitindo uma grande infiltração;
·
Cobertura
vegetal: um solo coberto por vegetação é mais permeável do
que um solo desmatado;
·
Inclinação
do terreno: em declividades acentuadas a água corre
mais rapidamente, diminuindo a possibilidade de infiltração;
·
Tipo
de chuva: chuvas intensas saturam rapidamente o solo, ao
passo que chuvas finas e demoradas têm mais tempo para se infiltrarem.
Durante a infiltração, uma parcela da água sob a acção
da força de adesão ou de capilaridade fica retida nas regiões mais próximas da
superfície do solo, constituindo a zona não saturada.
Outra parcela, sob a acção da gravidade, atinge as
zonas mais profundas do subsolo, constituindo a zona saturada.
Zona
não saturada:
Também chamada de zona de aeração ou vadosa, é a
parte do solo que está parcialmente preenchida por água. Nesta zona, pequenas
quantidades de água distribuem-se uniformemente, sendo que as suas moléculas se
aderem às superfícies dos grãos do solo.
Nesta zona ocorre o fenómeno da transpiração pelas
raízes das plantas, de filtração e de auto depuração da água.
Dentro desta zona encontra-se:
·
Zona
de humidade do solo: é a parte mais superficial, onde a
perda de água de adesão para a atmosfera é intensa. Em alguns casos é muito grande
a quantidade de sais que se precipitam na superfície do solo após a evaporação
dessa água, dando origem a solos salinizados ou a crostas ferruginosas
(lateríticas). Esta zona serve de suporte fundamental da biomassa vegetal
natural ou cultivada da Terra e da interface atmosfera / litosfera.
·
Zona
intermediária: região compreendida entre a zona de humidade
do solo e da franja capilar, com humidade menor do que nesta última e maior do
que a da zona superficial do solo. Em áreas onde o nível freático está próximo
da superfície, a zona intermediária pode não existir, pois a franja capilar
atinge a superfície do solo. São brejos e alagadiços, onde há uma intensa evaporação
da água subterrânea.
·
Franja
de capilaridade: é a região mais próxima ao nível da água
do lençol freático, onde a humidade é maior devido à presença da zona saturada
logo abaixo.
Zona
saturada:
É a região abaixo da zona não saturada onde os poros
ou fracturas da rocha estão totalmente preenchidos por água. As águas atingem
esta zona por gravidade, através dos poros ou fracturas até alcançar uma
profundidade limite, onde as rochas estão tão saturadas que a água não pode
penetrar mais.
Para que haja infiltração até a zona saturada, é
necessário primeiro satisfazer as necessidades da força de adesão na zona não
saturada. Nesta zona, a água corresponde ao excedente de água da zona não
saturada que se move em velocidades muito lentas (em/dia), formando o manancial
subterrâneo propriamente dito.
Uma parcela dessa água irá desaguar na superfície
dos terrenos, formando as fontes, olhos de água. A outra parcela desse fluxo
subterrâneo forma o caudal basal que desagua nos rios, perenizando-os durante
os períodos de estiagem, com uma contribuição multianual média da ordem de
13.000 km3/ano (PEIXOTO e OORT, 1990, citado por REBOUÇAS, 1996), ou desagua directamente
nos lagos e oceanos.
A superfície que separa a zona saturada da zona de
aeração é chamada de nível freático, ou seja, este nível corresponde ao topo da
zona saturada (IGM, 2001).
Dependendo das características climatológicas da
região ou do volume de precipitação e escoamento da água, esse nível pode permanecer
permanentemente a grandes profundidades, ou se aproximar da superfície
horizontal do terreno, originando as zonas encharcadas ou pantanosas, ou
convertendo-se em mananciais (nascentes) quando se aproxima da superfície
através de um corte no terreno.
Ocorrência
e Volume das Águas Subterrâneas
Assim como a distribuição das águas superficiais é
muito variável, a das águas subterrâneas também é, uma vez que elas se
inter-relacionam no ciclo hidrológico e dependem das condições climatológicas.
Entretanto, as águas subterrâneas (10.360.230 km3) são aproximadamente 100
vezes mais abundantes que as águas superficiais dos rios e lagos (92.168 km3).
Embora elas encontrem-se armazenadas nos poros e
fissuras milimétricas das rochas, estas ocorrem em grandes extensões, gerando
grandes volumes de águas subterrâneas na ordem de, aproximadamente, 23.400 km3,
distribuídas em uma área aproximada de 134,8 milhões de km2 (SHIKWMANOV, 1998),
constituindo-se em importantes reservas de água doce.
Alguns especialistas indicam que a quantidade de
água subterrânea pode chegar até 60 milhões de km3, mas a sua ocorrência em
grandes profundidades pode impossibilitar seu uso.
Por essa razão, a quantidade passível de ser captada
estaria a menos de 4.000 metros de profundidade, compreendendo cerca de 8 e 10
milhões de km3 (CEPIS, 2000), que, segundo Rebouças et al. (2002), estaria
assim distribuída:
·
65.000 Km3 constituindo a humidade do
solo;
·
4,2 Milhões de km3 desde a zona
não-saturada até 750 m de profundidade,
·
5,3 Milhões de km3 de 750 m até 4.000 m
de profundidade, constituindo o manancial subterrâneo.
Além disso, a quantidade de água capaz de ser
armazenada pelas rochas e pelos materiais não consolidados em geral depende da
porosidade dessas rochas, que pode ser de até 45% (IGM, 2001), da comunicação
desses poros entre si ou da quantidade e tamanho das aberturas de fracturas
existentes.
No Brasil, as reservas de água subterrânea são
estimadas em 112.000 km3 (112 trilhões de m3) e a contribuição multianual média
à descarga dos rios é da ordem de 2.400 km3 /ano (REBOUÇAS, 1988 citado em MMA,
2003).
Nem todas as formações geológicas possuem
características hidrodinâmicas que possibilitem a extracção económica de água
subterrânea para atendimento de médias e grandes vazões pontuais. As vazões já
obtidas por poços variam, no Brasil, desde menos de 1 m3/h até mais de 1.000
m3/h (FUNDAJ, 2003).
Na Argentina, a contribuição multianual média à
descarga dos rios é da ordem de 128 km3/ano, no Paraguai, de 41 km3/ano e no
Uruguai, de 23 km3/ano (FAO,2000).
Qualidade
das Águas Subterrâneas
Durante o percurso no qual a água percola entre os poros
do subsolo e das rochas, ocorre a depuração da mesma através de uma série de
processos físico-químicos (troca iónica, decaimento radioactivo, remoção de
sólidos em suspensão, neutralização de pH em meio poroso, entre outros) e
bacteriológicos (eliminação de microrganismos devido à ausência de nutrientes e
oxigénio que os viabilizem) que agindo sobre a água, modificam as suas
características adquiridas anteriormente, tornando-a particularmente mais
adequada ao consumo humano (SILVA, 2003).
Sendo assim, a composição química da água
subterrânea é o resultado combinado da composição da água que adentra o solo e
da evolução química influenciada directamente pelas litologias atravessadas,
sendo que o teor de substâncias dissolvidas nas águas subterrâneas vai
aumentando à medida que prossegue no seu movimento (SMA, 2003).
As águas subterrâneas apresentam algumas
propriedades que tornam o seu uso mais vantajoso em relação ao das águas dos
rios: são filtradas e purificadas naturalmente através da percolação,
determinando excelente qualidade e dispensando tratamentos prévios; não ocupam
espaço em superfície; sofrem menor influência nas variações climáticas; são
passíveis de extracção perto do local de uso; possuem temperatura constante; têm
maior quantidade de reservas; necessitam de custos menores como fonte de água; as
suas reservas e captações não ocupam área superficial; apresentam grande protecção
contra agentes poluidores; o uso do recurso aumenta a reserva e melhora a
qualidade; possibilitam a implantação de projectos de abastecimento à medida da
necessidade (WREGE,1997).
Uso
das Águas Subterrâneas
Segundo Leal (1999), a exploração de água
subterrânea está condicionada a factores quantitativos, qualitativos e económicos.
Quantidade:
intimamente ligada à condutividade hidráulica e ao coeficiente de armazenamento
dos terrenos. Os aquíferos têm diferentes taxas de recarga, alguns deles se
recuperam lentamente e em outros a recuperação é mais regular.
Qualidade:
influenciada pela composição das rochas e condições climáticas e de renovação
das águas.
Económico:
depende da profundidade do aquífero e das condições de bombeamento. Contudo, o
aproveitamento das águas subterrâneas data de tempos antigos e sua evolução tem
acompanhado a própria evolução da humanidade, sendo que o seu crescente uso se
deve ao melhoramento das técnicas de construção de poços e dos métodos de
bombeamento, permitindo a extracção de água em volumes e profundidades cada vez
maiores e possibilitando o suprimento de água a cidades, indústrias e projectos
de irrigação.
A relação, em termos de demanda quanto ao uso, varia
entre os países, e nestes, de região para região, constituindo o abastecimento
público, de modo geral, a maior demanda individual (PROASNE, 2003).
Tipos
de Aquíferos
A litologia do aquífero, ou seja, a sua constituição
geológica (porosidade/ permeabilidade intergranular ou de fissuras) é que irá
determinar a velocidade da água em seu meio, a qualidade da água e a sua
qualidade como reservatório.
Essa litologia é decorrente da sua origem geológica,
que pode ser fluvial, lacustre, eólica, glacial e aluvial (rochas
sedimentares), vulcânica (rochas fracturadas) e metamórfica (rochas calcárias),
determinando os diferentes tipos de aquíferos. Quanto à porosidade, existem
três tipos aquíferos:
Aquífero
poroso ou sedimentar - é aquele formado por 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. Constituem os mais importantes aquíferos, pelo
grande volume de água que armazenam, e por sua ocorrência em grandes áreas.
Aquífero
fracturado ou fissural - formado por rochas ígneas,
metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da água se faz
nas fracturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento tectónico.
Ex: basalto, granitos, gabros, filões de quartzo,
etc. (SMA, 2003).
Aquífero
cárstico (Karst) - formado em rochas calcárias ou
carbonáticas, onde a circulação da água se faz nas fracturas e outras
descontinuidades (diáclases) que resultaram da dissolução do carbonato pela
água. Essas aberturas podem atingir grandes dimensões, criando, nesse caso,
verdadeiros rios subterrâneos. São aquíferos heterogéneos, descontínuos, com
águas duras, com fluxo em canais. As rochas são os calcários, dolomitos e
mármores.
Quanto à superfície superior (segundo a pressão da
água), os aquíferos podem ser de dois tipos:
Aquífero
livre ou freático - é aquele constituído por uma formação
geológica permeável e superficial, totalmente aflorante em toda a sua extensão,
e limitado na base por uma camada impermeável. A superfície superior da zona
saturada está em equilíbrio com a pressão atmosférica, com a qual se comunica
livremente.
Os aquíferos livres têm a chamada recarga directa.
Em aquíferos livres o nível da água varia segundo a quantidade de chuva. São os
aquíferos mais comuns e mais explorados pela população. São também os que
apresentam maiores problemas de contaminação.
Aquífero
confinado ou artesiano - é aquele constituído por uma
formação geológica permeável, confinada entre duas camadas impermeáveis ou
semipermeáveis. A pressão da água no topo da zona saturada é maior do que a
pressão atmosférica naquele ponto, o que faz com que a água ascenda no poço
para além da zona aquífera.
Os aquíferos confinados têm a chamada recarga indirecta
e quase sempre estão em locais onde ocorrem rochas sedimentares profundas
(bacias sedimentares).
O aquífero semi-confinado que é aquele que se
encontra limitado na base, no topo, ou em ambos, por camadas cuja
permeabilidade é menor do que a do aquífero em si.
Em certas circunstâncias, um aquífero livre poderá
ser abastecido por água oriunda de camadas semiconfinadas subjacentes, ou
vice-versa. Zonas de fracturas ou falhas geológicas poderão, também,
constituir-se em pontos de fuga ou recarga da água da camada confinada.
Em uma perfuração de um aquífero confinado, a água
subirá acima do teto do aquífero, devido à pressão exercida pelo peso das
camadas confinantes sobrejacentes. A altura a que a água sobe chama-se nível
potenciométrico e o furo é artesiano.
Numa perfuração de um aquífero livre, o nível da
água não varia porque corresponde ao nível da água no aquífero, isto é, a água
está à mesma pressão que a pressão atmosférica. O nível da água é designado
então de nível freático.
Áreas
de Reabastecimento e Descarga do Aquífero
Um aquífero apresenta uma reserva permanente de água
e uma reserva activa ou reguladora que são continuamente abastecidas através da
infiltração da chuva e de outras fontes subterrâneas.
As reservas reguladoras ou activas correspondem ao
escoamento de base dos rios. A área por onde ocorre o abastecimento do aquífero
é chamada zona de recarga, que pode ser directa ou indirecta.
Zona
de recarga directa: é aquela onde as águas da chuva se
infiltram directamente no aquífero, através de suas áreas de afloramento e
fissuras de rochas sobrejacentes. Sendo assim, a recarga sempre é directa nos aquíferos
livres, ocorrendo em toda a superfície acima do lençol freático.
Zona
de recarga indirecta: são aquelas onde o reabastecimento
do aquífero se dá a partir da drenagem (filtração vertical) superficial das
águas e do fluxo subterrâneo indirecto, ao longo do pacote confinante
sobrejacente, nas áreas onde a carga potenciométrica favorece os fluxos
descendentes.
Zona
de descarga: é aquela por onde as águas emergem do
sistema, alimentando rios e jorrando com pressão por poços artesianos. As
maiores taxas de recarga ocorrem nas regiões planas, bem arborizadas, e nos aquíferos
livres. Nas regiões de relevo acidentado, sem cobertura vegetal, sujeitas a
práticas de uso e ocupação que favorecem as enxurradas, a recarga ocorre mais
lentamente e de maneira limitada (REBOUÇAS et al., 2002).
Funções
dos Aquíferos
Além de suprir água suficiente para manter os cursos
de águas superficiais estáveis (função de produção), os aquíferos também ajudam
a evitar seu transbordamento, absorvendo o excesso da água da chuva intensa
(função de regularização). Na Ásia tropical, onde a estação quente pode durar
até 9 meses e onde as chuvas de monção podem ser bastante intensas, esse duplo
serviço hidrológico é crucial (SAMPAT,2001).
Segundo o mesmo autor, os aquíferos também
proporcionam uma forma de armazenar água doce sem muita perda pela evaporação -
outro serviço particularmente valioso em regiões quentes, propensas à seca,
onde essas perdas podem ser extremamente altas.
Na África, por exemplo, em média, um terço da água
extraída de reservatórios todo ano perde-se pela evaporação. Os pântanos,
habitats importantes para as aves, peixes e outras formas de vida silvestre,
nutrem-se, normalmente, de água subterrânea, onde o lençol freático aflora à
superfície em ritmo constante. Onde há muita exaustão de água subterrânea, o
resultado é, frequentemente, leitos secos de rios e pântanos ressecados.
Portanto, os aquíferos podem cumprir as seguintes
funções (REBOUÇAS et al., 2002):
Função
de produção: corresponde à sua função mais
tradicional de produção de água para o consumo humano, industrial ou irrigação.
Função
de estocagem e regularização: utilização do aquífero
para estocar excedentes de água que ocorrem durante as enchentes dos rios,
correspondentes à capacidade máxima das estações de tratamento durante os
períodos de demanda baixa, ou referentes ao reuso de efluentes domésticos e/ ou
industriais.
Função
de filtro: corresponde à utilização da capacidade filtrante e
de depuração bio-geoquímica do maciço natural permeável. Para isso, são
implantados poços a distâncias adequadas de rios perenes, lagoas, lagos ou
reservatórios, para extrair água naturalmente clarificada e purificada,
reduzindo substancialmente os custos dos processos convencionais de tratamento.
Função
ambiental: a hidrogeologia evoluiu de enfoque naturalista
tradicional (década de 40) para hidráulico quantitativo até a década de 60. A
partir daí, desenvolveu-se a hidroquímica, em razão da utilização intensa de
insumos químicos nas áreas urbanas, indústrias e nas actividades agrícolas.
Função
transporte: o aquífero é utilizado como um sistema
de transporte de água entre zonas de recarga artificial ou natural e áreas de
extração excessiva.
Função
estratégica: a água contida em um aquífero foi
acumulada durante muitos anos ou até séculos e é uma reserva estratégica para
épocas de pouca ou nenhuma chuva.
O gerenciamento integrado das águas superficiais e
subterrâneas de áreas metropolitanas, inclusive mediante práticas de recarga
artificial com excedentes da capacidade das estações de tratamento, os quais
ocorrem durante os períodos de menor consumo, com infiltração de águas pluviais
e esgotos tratados, originam grandes volumes hídricos.
Função
energética: utilização de água subterrânea aquecida
pelo gradiente geotermal como fonte de energia eléctrica ou termal.
Impactos
Ambientais sobre os Aquíferos
O manancial subterrâneo acha-se relativamente melhor
protegido dos agentes de contaminação que afectam rapidamente a qualidade das
águas dos rios, na medida em que ocorre sob uma zona não saturada (aquífero
livre), ou está protegido por uma camada relativamente pouco permeável (aquífero
confinado) (REBOUÇAS, 1996).
Mesmo assim, está sujeito a impactos ambientais
(CPRM, 2002), tais como:
Contaminação:
a
vulnerabilidade de um aquífero refere-se ao seu grau de protecção natural às
possíveis ameaças de contaminação potencial, e depende das características
litológicas e hidrogeológicas dos estratos que o separam da fonte de
contaminação (geralmente superficial), e dos gradientes hidráulicos que
determinam os fluxos e o transporte das substâncias contaminantes através dos
sucessivos estratos e dentro do aquífero (CALCAGNO, 2001).
Super
explotação ou super exploração (sobreexplotação ou sobreexploração) de aquíferos:
é a extracção de água subterrânea que ultrapassa os limites de produção das
reservas reguladoras ou activas do aquífero, iniciando um processo de
rebaixamento do nível potenciométrico que irá provocar danos ao meio ambiente
ou para o próprio recurso.
Portanto, a água subterrânea pode ser retirada de
forma permanente e em volumes constantes, por muitos anos, desde que esteja
condicionada a estudos prévios do volume armazenado no subsolo e das condições
climáticas e geológicas de reposição (DRM, 2003).
Conclusão
Com o trabalho concluído, podemos concluir que água
subterrânea é toda a água que ocorre abaixo da superfície da Terra, preenchendo
os poros ou vazios intergranulares das rochas sedimentares, ou as fracturas,
falhas e fissuras das rochas compactas, e que sendo submetida a duas forças (de
adesão e de gravidade) desempenha um papel essencial na manutenção da humidade
do solo, do fluxo dos rios, lagos e brejos e as mesmas águas subterrâneas
cumprem uma fase do ciclo hidrológico, uma vez que constituem uma parcela da
água precipitada.
Referências
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