Hidrogeologia

Hidrogeologia é um ramo da geologia que lida com o estudo da distribuição, movimento e qualidade da água no subsolo. A hidrogeologia está preocupada com a compreensão da ocorrência, movimento e armazenamento de águas subterrâneas em aquíferos, que são formações geológicas que contêm água. Hidrogeólogos estudam as propriedades de rochas e sedimentos que controlam o movimento da água, a interação entre águas subterrâneas e superficiais e o impacto das atividades humanas na qualidade e quantidade dos recursos hídricos subterrâneos. A hidrogeologia é um campo interdisciplinar que se baseia em geologia, física, química, matemática e engenharia para abordar uma ampla gama de problemas ambientais, geológicos e de engenharia.

Água é um recurso natural precioso. Sem água não haveria vida na Terra. Dois terços do nosso corpo é composto de água em peso.

Abastecimento de água também são essenciais no apoio à produção de alimentos e à atividade industrial. O fator mais importante que determina a densidade e distribuição da vegetação é a quantidade de precipitação (Fetter, 2001).

Agricultura pode florescer em alguns desertos, mas apenas com água bombeada do solo ou importada de outras áreas (Fetter, 2001).

civilizações floresceram com o desenvolvimento de fontes de água confiáveis, e depois entraram em colapso quando seus suprimentos de água falharam (Fetter, 2001).

Uma pessoa requer 3 litros (L) de água potável por dia para manter os fluidos essenciais do corpo (Fetter, 2001).

pessoas primitivas em terras áridas existiam com pouco mais do que essa quantidade como consumo diário total

Na cidade de Nova York o uso diário de água per capita excede 1000 L; muito disso é usado para fins industriais, municipais e comerciais (Fetter, 2001).

A superexploração das águas subterrâneas pelo bombeamento descontrolado pode causar alguns problemas (Hiscock, 2005):

• efeitos prejudiciais em furos e poços vizinhos,
• Subsído de terra,
• intrusão de água salina,
• e a secagem das águas superficiais e zonas húmidas.

O uso descontrolado de produtos químicos e o descarte descuidado de resíduos na terra causam a poluição das águas subterrâneas (Hiscock, 2005).

Principais fontes de poluição das águas subterrâneas:

• agroquímicos,
• resíduos industriais e municipais,
• rejeitos e águas residuais de processo de minas,
• poços de salmoura do campo petrolífero,
• vazamento de tanques de armazenamento subterrâneo,
• vazamento de dutos,
• lodo de esgoto,
• e sistemas sépticos

Escopo da Hidrogeologia

A hidrogeologia é o estudo científico das propriedades, distribuição e movimento das águas subterrâneas no subsolo da Terra. É um campo interdisciplinar que combina elementos de geologia, hidrologia, química, física e engenharia. O escopo da hidrogeologia inclui o seguinte:

1. Estudo da ocorrência e disponibilidade de águas subterrâneas: Os hidrogeólogos estudam a ocorrência, distribuição e disponibilidade de águas subterrâneas no subsolo. Eles usam várias técnicas, como levantamentos geofísicos, perfuração e perfilagem de poços para explorar o subsolo.
2. Fluxo e transporte de águas subterrâneas: os hidrogeólogos estudam o fluxo e o transporte de águas subterrâneas no subsolo. Eles usam modelos numéricos para prever a direção e a taxa do fluxo das águas subterrâneas e para simular o transporte de contaminantes nas águas subterrâneas.
3. Caracterização dos aquíferos: Os hidrogeólogos caracterizam as propriedades dos aquíferos, que são formações geológicas que armazenam e transmitem águas subterrâneas. Eles estudam as propriedades hidráulicas dos aquíferos, como condutividade hidráulica, transmissividade e coeficiente de armazenamento.
4. Qualidade das águas subterrâneas: os hidrogeólogos estudam a qualidade das águas subterrâneas, incluindo sua composição química e a presença de contaminantes. Eles usam várias técnicas para coletar amostras e analisar águas subterrâneas, como testes de bombeamento, testes de slug e registro de poços.
5. Gestão das águas subterrâneas: Os hidrogeólogos desempenham um papel fundamental na gestão dos recursos das águas subterrâneas. Eles usam seus conhecimentos de hidrogeologia para desenvolver estratégias de uso sustentável e proteção dos recursos hídricos subterrâneos. Isso inclui projetar campos de poços, gerenciar a recarga de águas subterrâneas e controlar a contaminação das águas subterrâneas.
6. Interação das águas subterrâneas com as águas superficiais: os hidrogeólogos estudam a interação das águas subterrâneas com as águas superficiais, como rios, lagos e pântanos. Eles usam seus conhecimentos de hidrogeologia para entender o papel das águas subterrâneas na manutenção do fluxo das águas superficiais e desenvolver estratégias para gerenciar os recursos hídricos de maneira sustentável.

Investigação hidrogeológica

A investigação hidrogeológica é o processo de estudar as propriedades e o comportamento da água no subsolo. Envolve o uso de várias ferramentas e técnicas para coletar dados sobre o sistema hidrogeológico, como a geologia e a hidrologia de uma área, a quantidade e a qualidade das águas subterrâneas e o potencial para o desenvolvimento e gestão dos recursos hídricos.

A investigação hidrogeológica é importante em muitas aplicações, como no planejamento e projeto de sistemas de abastecimento de água subterrânea, na identificação de fontes potenciais de água para mineração ou operações industriais, na avaliação dos impactos ambientais relacionados às águas subterrâneas e na avaliação dos impactos potenciais das mudanças climáticas. sobre os recursos hídricos subterrâneos.

A investigação hidrogeológica pode envolver uma série de atividades, como mapeamento geológico, coleta de dados hidrológicos, testes de aquíferos, análise da qualidade da água e modelagem computacional do fluxo e transporte de águas subterrâneas. Os resultados das investigações hidrogeológicas podem ser usados ​​para tomar decisões informadas sobre o uso sustentável e gestão dos recursos hídricos subterrâneos.

Existem várias etapas envolvidas em uma investigação hidrogeológica, incluindo:

1. Definindo a área de estudo: O primeiro passo em uma investigação hidrogeológica é definir a área de estudo, incluindo a localização e os limites da área de estudo.
2. Coleta de dados: O próximo passo é coletar informações sobre a geologia, hidrologia e hidrogeologia da área de estudo. Isso pode incluir a coleta de dados sobre a geologia da área, a hidrologia superficial e subterrânea e os recursos hídricos subterrâneos.
3. Análise de dados: Os dados coletados são então analisados ​​para entender a ocorrência e o movimento das águas subterrâneas na área de estudo. Isso pode envolver a análise de dados geológicos e hidrológicos, bem como dados sobre a qualidade e quantidade dos recursos hídricos subterrâneos.
4. Desenvolvimento de um modelo conceitual: Com base nos dados coletados e analisados, é desenvolvido um modelo conceitual do sistema de águas subterrâneas na área de estudo. Este modelo ajuda a entender como a água subterrânea se move através da subsuperfície e como ela é afetada por vários fatores.
5. Testando e refinando o modelo: O modelo conceitual é então testado e refinado por meio de coleta e análise de dados adicionais, a fim de melhorar a compreensão do sistema de águas subterrâneas.
6. Relatando os resultados: A etapa final de uma investigação hidrogeológica é relatar os resultados do estudo, incluindo quaisquer recomendações para a gestão e uso dos recursos hídricos subterrâneos na área de estudo.

Hidrogeologia e Assuntos Humanos

A hidrogeologia está intimamente ligada aos assuntos humanos de várias maneiras. Aqui estão alguns exemplos:

1. Abastecimento de água: Uma das aplicações mais importantes da hidrogeologia é avaliar e gerenciar os recursos hídricos subterrâneos para o abastecimento de água. Os hidrogeólogos investigam e caracterizam os aquíferos, estimam as taxas de recarga e o fluxo das águas subterrâneas e desenvolvem modelos para prever como os aquíferos responderão a diferentes cenários de bombeamento. Esta informação é usada pelos gestores de água para tomar decisões sobre alocação de água, colocação de poços e taxas de bombeamento.
2. Transporte de contaminantes: Os hidrogeólogos também desempenham um papel fundamental na avaliação e gestão da contaminação das águas subterrâneas. Eles investigam o movimento de contaminantes nas águas subterrâneas, avaliam o potencial de contaminantes atingirem fontes de água potável e desenvolvem estratégias para remediar locais contaminados. As investigações hidrogeológicas geralmente fazem parte das avaliações ambientais de locais industriais, aterros sanitários e outros locais contaminados.
3. Planejamento do uso da terra: A hidrogeologia é importante no planejamento do uso da terra, particularmente em áreas onde os recursos hídricos subterrâneos são vulneráveis ​​à contaminação ou uso excessivo. As investigações hidrogeológicas podem identificar áreas que são adequadas para certos tipos de desenvolvimento (por exemplo, residencial, industrial, agrícola), bem como áreas que devem ser protegidas do desenvolvimento para manter os recursos hídricos subterrâneos.
4. Mudanças climáticas: A hidrogeologia também é importante para compreender os impactos das mudanças climáticas nos recursos hídricos subterrâneos. À medida que os padrões de precipitação e evapotranspiração mudam, as taxas de recarga das águas subterrâneas e os padrões de fluxo das águas subterrâneas provavelmente serão afetados. As investigações hidrogeológicas podem ajudar a prever como os aquíferos responderão a essas mudanças e identificar áreas que são particularmente vulneráveis ​​à seca ou outros impactos.

No geral, a hidrogeologia é um campo importante que contribui para nossa compreensão dos recursos hídricos e sua interação com as atividades humanas.

História da Hidrogeologia

A história da hidrogeologia remonta a civilizações antigas, como os gregos e os romanos, que se interessaram pela origem e movimentação das águas subterrâneas. A primeira investigação científica registrada das águas subterrâneas foi conduzida por Leonardo da Vinci no século XV. Ele propôs que o movimento da água através da Terra era impulsionado pelo calor e pela gravidade do sol.

Durante os séculos 18 e 19, avanços significativos foram feitos no campo da hidrogeologia. Os cientistas começaram a desenvolver teorias sobre o fluxo das águas subterrâneas e a relação entre as águas superficiais e subterrâneas. O desenvolvimento de novas tecnologias, como equipamentos de perfuração e bombas, permitiu a construção de poços e a medição dos níveis freáticos. Isso levou a uma melhor compreensão da quantidade e qualidade dos recursos hídricos subterrâneos.

No século 20, a hidrogeologia tornou-se cada vez mais importante para a gestão dos recursos hídricos e proteção ambiental. O desenvolvimento de novas técnicas, como levantamentos geofísicos e modelagem computacional, permitiu uma exploração e gestão mais precisa e eficiente das águas subterrâneas. Hoje, os hidrogeólogos desempenham um papel crucial na garantia da sustentabilidade dos recursos hídricos subterrâneos e na proteção do meio ambiente contra a contaminação.

Ciclo hidrológico

A água em nosso planeta Terra é encontrada em três fases, como sólida, líquida e gasosa.

O ciclo hidrológico, também conhecido como ciclo da água, é o processo pelo qual a água se move através dos sistemas terrestres. O ciclo inclui as seguintes etapas:

1. Evaporação: O processo pelo qual a água passa de líquido para gás, geralmente da superfície dos oceanos, lagos e rios ou do solo.
2. Transpiração: O processo pelo qual a água é absorvida e liberada na atmosfera pelas plantas.
3. Condensação: O processo pelo qual o vapor de água na atmosfera esfria e volta à forma líquida, formando nuvens.
4. Precipitação: O processo pelo qual a água cai da atmosfera na forma de chuva, neve, granizo ou granizo.
5. Infiltração: O processo pelo qual a água penetra no solo e é absorvida pelo solo e pelas rochas.
6. Escoamento: O processo pelo qual a água que não se infiltra no solo flui sobre a superfície da terra, acabando por chegar a córregos, rios e oceanos.

O ciclo hidrológico desempenha um papel crucial na regulação da quantidade e distribuição de água na superfície terrestre e no solo, o que é importante para sustentar a vida e apoiar vários ecossistemas.

evaporação da água das águas superficiais (mar, lago e rio) e da superfície terrestre e transpiração da vegetação produz nuvens.

Quando surgem condições meteorológicas adequadas, precipitação ocorre como chuva, neve, etc., e cai na terra ou em corpos d'água superficiais.

Uma parte da precipitação que cai na terra coberta de vegetação pode ser retida pelas plantas. Esta porção é chamada interceptação.

Esta porção geralmente evapora de volta para a atmosfera.

Uma quantidade muito pequena da água retida nas plantas cai no chão das folhas. Esta porção é nomeada como através do outono.

A precipitação que cai na superfície terrestre entra em várias vias do ciclo hidrológico.

A parte da precipitação que atinge a superfície do solo primeiro molha o solo e as rochas.

Alguns água pode ser temporariamente armazenado na superfície terrestre como gelo e neve ou água em poças. Isso é conhecido como armazenamento de depressão.

Parte da chuva ou neve derretida escoa pela terra para um canal de córrego, lago ou mar. Isso é denominado escoamento superficial or fluxo de superfície.

Se a superfície do solo ou rocha for porosa, alguma chuva ou neve derretida penetrará no solo. Este processo é chamado infiltração.

Uma parte da água infiltrada é armazenada no zona vadosa (ou zona de aeração).

Os poros do solo e da rocha na zona vadosa contêm água e ar.

A água na zona vadosa é chamada água vadosa.

No topo da zona vadosa está o cinturão de água do solo.

Algumas partes do águas armazenado em depressões, zona vadosa e fluindo como escoamento superficial evapora.

As plantas usam a água do solo e depois transpiram como vapor para a atmosfera por um processo chamado transpiração.

A evaporação da superfície da terra, dos corpos de água e a transpiração das plantas são agrupadas como evapotranspiração.

A água que entra no solo ou rocha pode se mover lateralmente na zona vadosa acima do lençol freático para elevações mais baixas.

Esta água é chamada interfluxo or fluxo subterrâneo.

Parte da água infiltrada; pode atingir o lençol freático por percolação, recarregar o armazenamento de águas subterrâneas.

Então a água se move para lá horizontalmente tornando-se fluxo de águas subterrâneas (ou fluxo de base).

Fluxos superficiais, subterrâneos e subterrâneos eventualmente chegar lago do mar e riacho e daí evaporar de volta para a atmosfera.

Em alguma profundidade, os poros do solo ou rocha estão saturados de água.

O topo do zona de saturação chama-se a lençol freático (ou lençol freático).

A água armazenada na zona de saturação é conhecida como lençóis freáticos.

Movimentos de águas subterrâneas as fluxo de águas subterrâneas através das camadas de rocha e solo da terra.

Lençóis freáticos descarrega como um primavera ou como infiltração em uma lagoa, lago, riacho, rio, mar ou oceano.

A figura mostra os principais reservatórios e os caminhos pelos quais a água pode se mover de um reservatório para outro.

água magmática está contido dentro de magmas no fundo da crosta.

Se o magma atingir a superfície da terra ou o fundo do oceano, a água magmática é adicionada à água no ciclo hidrológico (Fetter, 2001).

Os processos hidrológicos raramente operam completamente sem influência das atividades humanas; em outras palavras, as atividades humanas causam mudanças nesses processos.

O principal atividades que resultam em modificações nos processos hidrológicos são;

• precipitação artificial,
• modificações na cobertura vegetal (arborização, desmatamento, mudança no tipo de vegetação),
• urbanização,
• construção de barragens nos rios,
• irrigação,
• drenagem,
• captação de águas subterrâneas e superficiais.

Distribuição Global da Água

A água em toda a Terra é em equilibrio.Água salgada nos oceanos

responde por 97.25%.Massas de terra e a atmosfera portanto, contém 2.75%.Calotas polares e geleiras manter 2.05%Lençóis freáticos a uma profundidade de 4 km representa 0.68%,lagos de água doce % 0.01Umidade do solo % 0.005 Rios 0.0001% e biosfera 0.00004%

Sobre 75% da água em áreas terrestres está bloqueada gelo glacial ou é salinas.

O quarto restante de água em áreas terrestres, em torno 98% is armazenados no subsolo.

Somente uma quantidade muito pequena de água doce disponível para os seres humanos e outra biota.

Tomando o volume constante de água em um determinado reservatório e dividindo pela taxa de adição (ou perda) de água para (de) ele permite o cálculo de um tempo de residência para esse reservatório.

O tempo que uma molécula de água passa no oceano e mar mais de 4 000 anos.

Lagos, rios, geleiras e águas subterrâneas rasas têm tempos de residência que variam entre dias e milhares de anos.

Lençóis freáticos os tempos de residência variam de cerca de 2 semanas a 10 anos e mais.

Uma estimativa semelhante para rios fornece um valor de cerca de 2 semanas.

Propriedades da Bacia

As propriedades da bacia referem-se às características físicas, geológicas e hidrológicas de uma bacia hidrográfica ou bacia hidrográfica que influenciam a quantidade e a qualidade da água disponível dentro dela. Algumas propriedades importantes da bacia incluem:

1. Tamanho e forma: O tamanho e a forma de uma bacia determinam a área da qual a água é coletada e a quantidade de água que pode ser armazenada nela.
2. Topografia: A topografia de uma bacia determina a direção do fluxo de água e afeta a taxa de escoamento superficial.
3. Geologia: A geologia de uma bacia determina o tipo de rochas e solos presentes, que podem afetar o armazenamento e o movimento das águas subterrâneas.
4. Características do solo: As características do solo, como textura, estrutura e permeabilidade, afetam a taxa de infiltração de água no solo e a quantidade de água que pode ser armazenada no solo.
5. Cobertura vegetal: A cobertura vegetal afeta a taxa de infiltração e evapotranspiração, que são processos importantes no ciclo hidrológico.
6. Clima: O clima desempenha um papel importante no ciclo hidrológico, com as taxas de temperatura, precipitação e evapotranspiração afetando a quantidade e distribuição de água dentro de uma bacia.
7. Uso da terra: Mudanças no uso da terra, como urbanização ou desmatamento, podem ter um impacto significativo no ciclo hidrológico, alterando o escoamento superficial, as taxas de infiltração e a evapotranspiração.

Referências

• Prof. Dr. FİKRET KAÇAROĞLU, Nota de Palestra, Muğla Sıtkı Koçman University
• Domenico, PA, Schwartz, FW, 1990. Hidrogeologia Física e Química. John Wileyand Sons, EUA, 824 p.
• Fetter, CW, 2001. Hidrogeologia Aplicada (Quarta Ed.). Prentice Hall, EUA, 598 p.
• Hiscock, K., 2005, Hidrogeologia. Blackwell Publishing, 389 p.
• Younger, PL, 2007, Água Subterrânea no Meio Ambiente. Blackwell Publishing, 318 p.
• Usul, N., Hidrologia de Engenharia. METU Press, Ancara, 404 p.
• Newson, M., 1994. Hydrology and The River Environment. Universidade Oxford. Pres, Reino Unido, 221 p.