Aula 10 - Águas Superficiais e Subterrâneas

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<ul><li><p>1Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>GUAS SUPERFICIAIS E SUBTERRNEAS</p><p>UTFPR - Curitiba</p><p>1</p><p>Ronaldo L. S. IZZO, D.Sc.</p><p>izzo@utfpr.edu.br</p><p>http://paginapessoal.utfpr.edu.br/izzo</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>2</p><p>ESCOAMENTO SUPERFICIAL</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>3GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>CICLO HIDROLGICO</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p> Intercmbio entre os reservatrios</p><p> (oceanos, geleiras, rios, lagos, vapor dgua, guasubterrnea, gua retida nos seres vivos)</p><p> Ciclo Hidrolgico da gua</p><p> energia solar. Esse ciclo governado</p><p> no solo e subsolo gravidade, bem como pelo tipo edensidade da cobertura vegetal</p><p> na atmosfera e superfcies lquidas pelos elementos efatores climticos, como por exemplo temperatura do arintensidade de radiao solar, fatores responsveis pelosprocesso de circulao dos oceanos para a atmosfera.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>4</p></li><li><p>2Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>5GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEAGUAS SUPERFICIAIS</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>6GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>BALANO HDRICO</p><p>BACIA HIDROGRFICA</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Bacia de Drenagem definida como uma rea de</p><p>captao da gua, demarcada por divisores topogrficos,</p><p>onde toda a gua captada converge para um nico ponto</p><p>de sada. Os rios so os principais componentes das</p><p>bacias de drenagem.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>7 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>PADRES DE DRENAGEM</p><p>As drenagens apresentam padres caractersticos em</p><p>funo do tipo de litologia e estruturas geolgicas</p><p>ocorrentes.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>8</p></li><li><p>3Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Dendritico ramos irregulares de canais em vrias direes,comuns em rochas macias e em acamadamentos planos derochas. Nessa situao, diferenas na resistncia da rocha so totnues que o controle das direes de crescimento dos vales desprezvel.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>9 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Paralelo ou subparalelo Canais que se formaram em superfciesinclinadas sobre rochas homogneas. Riachos, canais sofreqentemente observados em cortes de estrada recentes ouescavaes inclinaes moderadas.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>10</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Radial Canais radiais como raios de uma roda, de uma reatopograficamente elevada tal como um domo ou um conevulcnico.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>11 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Retangular sistema de canais marcados por curvas em ngulosretos. Geralmente resultantes da presena de juntas e fraturas emrochas macias ou foliaes em rochas metamrficas. Taisestruturas com seus padres de seo transversal tm guiado asdirees dos vales.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>12</p></li><li><p>4Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Treliado Arranjo retangular de canais com as correntesalimentadoras principais paralelas e bastante longas, como videirasou em padro de trelias. Esse padro comum em reas ondeexistem bordas de afloramento de rochas sedimentares dobradas.Ambas, fracas e resistentes, formam cintures longos eaproximadamente paralelos.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>13 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Anular Correntes seguem caminhos aproximadamentecirculares e concntricos ao longo de rochas brandas quecircundam um domo ou embasamento onde a eroso expssucessivamente cintures de rochas de diferentes graus deeroso.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>14</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Centripetal Correntes convergem em direo a uma depressocentral tal como uma cratera vulcnica, uma caldeira, umembasamento estrutural, um domo erodido ou um embasamentocriado por dissoluo da rocha carbontica.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>15 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Desordenado Correntes apresentam completa falta de arranjo eajuste com as estruturas e rochas. Caracterstica de terrenosrecentemente degelados onde as caractersticas do terreno foramremodeladas por processos anteriores ao congelamento.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>16</p></li><li><p>5Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>FASES DOS RIOS</p><p> Fase Juvenil:</p><p> excesso de energia predomina eroso e transporte,cabeceiras;</p><p> Fase Madura:</p><p> trechos mdios, energia mais baixa, mais transporte e menoseroso;</p><p> Fase Senil:</p><p> energia muito baixa, transporte e muita deposio, planciesde inundao.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>17 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>COMPORTAMENTO DAS DRENAGENS EM RELAOAO SUBSTRATO</p><p>EM ROCHAS SEDIMENTARES Rios Conseqentes correm segundo a declividade do terreno,</p><p>em concordncia com o mergulho das camadas;</p><p> Rios Subseqentes tm seu curso controlado por</p><p>descontinuidades (falhas, juntas);</p><p> Rios Obseqentes tm seu fluxo no sentido oposto </p><p>declividade (mergulho) das camadas, em geral descem escarpas</p><p>e desembocam em rios subseqentes.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>18</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>COMPORTAMENTO DAS DRENAGENS EM RELAOAO SUBSTRATO</p><p>EM ROCHAS GNEAS: Rios Antecedentes entalham seu curso rapidamente,</p><p>contemporneo a um processo tectnico (ex. falhamento), ou j</p><p>existiam antes do processo;</p><p> Rios Superimpostos ocorre sobre coberturas sedimentares com</p><p>substrato cristalino, o rio estabelece seu curso sem influncia</p><p>das estruturas do embasamento cristalino.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>19 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>RIOS SISTEMAS DE DRENAGEM MORFOLOGIA DOSCANAIS</p><p>Parmetros Morfomtricos (Morfologia dos canais de drenagem) Sinuosidade</p><p> relao entre comprimento do talvegue e comprimento dovale (&gt;1.5 alta, </p></li><li><p>6Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>21</p><p>Em funo dos parmetros morfomtricos pode-se caracterizar 4padres bsicos de canais de rios:</p><p> Retilneo Meandrante Entrelaado Anastomosado</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>22GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>ESCOAMENTO SUPERFICIAL</p><p>PROBLEMAS ?</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>RIOS PROCESSOS FLUVIAIS (EROSO, TRANSPORTE)</p><p>EROSO</p><p>A eroso provocada por um rio depender das condies dasmargens e do seu fluxo: Laminar (velocidade baixa)</p><p> Turbulento (velocidade alta)</p><p>Transporte Trao (arraste, rolamento e saltao)</p><p> Suspenso (partculas finas)</p><p> Misto</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>23 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>24GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEAGUAS SUPERFICIAIS</p></li><li><p>7Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>RIOS PROCESSOS FLUVIAIS (DEPOSIO)</p><p>A deposio em sistemas de drenagem ocorre principalmente como</p><p>depsitos aluviais de rios e leques.</p><p>Esses depsitos so de grande importncia econmica, uma vez</p><p>que podem hospedar recursos minerais (placers aurferos,</p><p>diamantferos, cassiterita, deps. carvo e outros).</p><p>Seu estudo permite caracterizar a evoluo do sistema de drenagem</p><p>e da prpria bacia.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>25 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>RIOS E ENGENHARIA</p><p>FUNDAES DE PONTES</p><p>O fenmeno de remoo ou eroso de partculas dos leitos dos rios,especialmente durante as cheias, com o aprofundamento do seuleito denominado de solapamento.</p><p>Importncia</p><p> Determinao da profundidade mnima de fundaes de pontes.</p><p> Potencialidade de solapamento do curso de gua.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>26</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>27 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>FUNDAES DE PONTES</p><p>A profundidade mnima determinada pela condio absoluta de que a</p><p>base da fundao dever estar obrigatoriamente pelo menos um metro</p><p>abaixo do nvel que o curso de gua poder erodir durante as cheias.</p><p>Nas sees do rio em que ele possui um canal com margens elevadas que</p><p>o impeam de espraiar-se a eroso pode atingir grandes profundidades.</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>28</p></li><li><p>8Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>FUNDAES DE PONTES</p><p>A presena de pilares ao longo do leito do rio aumenta a intensidade dosolapamento uma vez que so pontos crticos de obstruo da corrente(diminuio da seo / aumento da velocidade de fluxo).</p><p>Esses problemas com fundaes so intensificados tambm nas curvas dorio na sua parte convexa dos meandros. Nessas reas as fundaes devemser mais profundas em comparao s fundaes nas margens cncavas.Uma regra emprica indica que as fundaes devem ter comprimento 4vezes maior (4h) que a variao mdia (h) entre o nvel normal e o nvelmximo.</p><p>Solapamento originado por enxurradas (o fluxo de alta energia retiramaterial do fundo do rio aumentando sua profundidade, principalmentequando o rio tem margens altas que o impedem de espraiar-se).</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>29 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>LOCAO DE PONTES E CAPTAO DE GUA</p><p>Evitar a localizao de pontes, estradas e pontos de captao degua em sistema fluvial meandrante de rios com fluxo intenso degua onde possa haver o abandono do meandro em perodos curtosde tempo, sob o risco de inutilizao da obra de engenharia.</p><p>PLANCIES ALUVIAIS</p><p>Do ponto de vista da engenharia essa plancies tem um interessemuito grande j que esto associados a elas grandes problemas taiscomo recalque das argilas, presena de lenol fretico a baixasprofundidades, complicando obras de escavao e de fundaes(exige fundaes profundas).</p><p>GUAS SUPERFICIAIS</p><p>30</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>31</p><p>ESCOAMENTO SUBTERRNEO</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>As guas de superfcie (lagos, represas e rios) e guas subterrneas(aqferos) no so recursos necessariamente independentes.</p><p>Em muitos casos podem existir ligaes entre corpos de guasuperficial e aqferos. Dependendo da carga potenciomtricaentre o rio e o aqfero, a gua pode fluir do rio para o aqfero ouvice-versa.</p><p>Definio e Origem: gua subterrnea toda a gua que ocupa osvazios em formaes rochosas ou nos solos. originadapredominantemente da infiltrao das guas das chuvas. Ainfiltrao o processo mais importante de recarga da gua nosubsolo.</p><p>32</p></li><li><p>9Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>A recarga depende:</p><p> Tipo de rocha e solo (porosidade e permeabilidade)</p><p> Cobertura vegetal (favorece a infiltrao pelas razes das</p><p>plantas)</p><p> Topografia (superfcies planas favorecem a infiltrao)</p><p> Precipitao (chuvas regulares favorecem a infiltrao)</p><p> Ocupao do solo</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>33 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Profundidade: A maior parte da gua subterrnea ocorre em at750m de profundidade. Abaixo disso a porosidade das rochasdiminui muito e conseqentemente a gua tambm diminui.Furos profundos j detectaram gua a 10 km de profundidade.A coluna de gua pode ter at 10km de espessura, a partir dasuperfcie.</p><p>Zona no saturada (vadosa ou de aerao): a partir da superfcie constituda por material (solo e /ou rocha) onde os espaos abertos(poros) so parcialmente preenchidos por gua e parcialmentepreenchidos por ar.</p><p>Zona saturada (fretica): regio abaixo da zona saturada onde osporos so totalmente preenchidos por gua.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>34</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>Nvel fretico NA (dgua): limite entre a zona no saturada e asaturada. Pode ser medida por poos onde a altura dgua marca oNA. O NA tende a acompanhar o relevo da superfcie.</p><p>Zona de capilaridade: regio acima do NA onde a gua sobe(acima do NA) alguns centmetros ou at mesmo vriosdecmetros,por processos de capilaridade (fora adesiva lquido-solo que impele a guapor pequenos tubos capilares abertos depende do tipo desedimento).</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>35 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>36GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>Meio no-saturado</p><p>Meio - saturado</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p></li><li><p>10</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>37GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>INFILTRAO</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>INFILTRAO E RECARGA</p><p>O ciclo hidrolgico mostra que a ocorrncia de gua subterrnearesulta principalmente da infiltrao atravs do solo, dos cursossuperficiais e dos vales, que coletam a guas de precipitaes(chuva, neve, granizo, orvalho, geada).Em alguns lugares os aqferos so rapidamente reabastecidos pelachuva, em outros a gua superficial de rios e lagos alimenta osreservatrios subterrneos quando o nvel desses mananciais desuperfcie for mais elevado que o da superfcie do aqfero equando o leito do rio ou fundo do lago for permevel.Se o corpo de gua superficial suprir a zona de saturao serchamado de influente e ao contrrio se o aqfero subterrneo seinfiltrar no corpo de gua superficial esse ser chamado deefluente.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>38</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>39GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEAGUAS SUBTERRNEAS</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>POROSIDADE</p><p> a propriedade fsica definida pela relao entre o volume deporos e o volume total de um material. Em uma rocha sedimentarclstica, a porosidade vai depender da maior ou menoruniformidade dos gros, ou seja, da sua seleo. Portanto, quantomaior for a uniformidade dos gros, maior ser a porosidade, poisnum sedimento mal selecionado as partculas menores ocuparo osespaos existentes entre as maiores, ocasionando uma diminuiode porosidade.Porosidade primria (intergranular): desenvolve-se junto comformao da rocha, tpica de rochas sedimentares;Porosidade secundria: desenvolve-se aps a formao da rocha,ex. porosidade por fraturas, porosidade crstica.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>40</p></li><li><p>11</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>PERMEABILIDADE</p><p> a propriedade dos materiais de conduzirem a gua. Depende do</p><p>tamanho dos poros e da conexo entre eles. Esse o principal fator</p><p>que determina a disponibilidade de gua subterrnea.</p><p>Dessa maneira pode-se verificar que os cascalhos e as areias</p><p>grosseiras bem selecionadas apresentam permeabilidade elevada,</p><p>ao contrrio das argilas dotadas de elevada porosidade, mas de</p><p>pequena permeabilidade que no permite a passagem de gua que</p><p>fica retida nos interstcios microscpicos por foras de atrao</p><p>molecular e de absoro.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>41 Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>FONTES</p><p>Fluxo de gua subterrnea que emerge naturalmente na superfcie.</p><p>Uma variao vertical ou horizontal na permeabilidade a base</p><p>para a ocorrncia de fontes. Em certas circunstncias o lenol</p><p>fretico pode interceptar o a superfcie do terreno, ocasionando o</p><p>afloramento de gua na superfcie.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>42</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>43GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>AQUFERO</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>AQFEROS</p><p>So reservatrios de gua subterrnea. Litologias porosas epermeveis que armazenam e transmitem volumes significativosde gua subterrnea passvel de ser explorada.</p><p>Nota: unidades litolgicas que apesar de saturadas tem poucapermeabilidade so denominadas aqicludes. Unidades litolgicasque possuem pouca porosidade e pouca permeabilidade so osaqfugos.</p><p>Exemplos de bons aqferos: sedimentos inconsolidados, arenitos,conglomerados, calcrios crsticos, gneas e metamrficas comalto grau de fraturamento.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>44</p></li><li><p>12</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>45GUA SUPERFICIAL E SUBTERRNEA</p><p>AQUFERO LIVRE</p><p>AQUFERO CONFINADO</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT</p><p>IBA</p><p>AQFEROS LIVRES, SUSPENSOS E CONFINADOS</p><p>AQFEROS LIVRES so aqueles cujo topo demarcado pelonvel fretico, estando em contato com a atmosfera. Normalmenteocorrem com pouca profundidade.</p><p>AQFEROS SUSPENSOS so acumulaes de gua na zonainsaturada sobre litologias impermeveis formando aqferoslivres acima do NA principal.</p><p>AQFEROS CONFINADOS so acumulaes de gua emestrato permevel e poroso que ocorrem entre dois estratosimpermeveis, onde a gua est sob a ao da presso atmosfricae tambm da coluna de gua localizada no estrato permevel.Ocorrem em situaes profundas.</p><p>GUAS SUBTERRNEAS</p><p>46</p><p>Engenharia Civil 2012</p><p>UTF</p><p>PR -</p><p>CU</p><p>RIT...</p></li></ul>