ÁGUA SUBTERRÂNEA / HIDRÁULICA DE POÇOS

1 Elementos de Hidrologia Aplicada 11. gua Subterr nea - Hidr ulica de Po os Prof. Antenor Rodrigues Barbosa J nior 208 11. GUA SUBTERR NEA / HIDR ULICA DE PO OS Introdu o. Caracter sticas dos meios porosos Neste cap tulo, s o estudados os escoamentos da gua atrav s de meios porosos, dando-se particular nfase hidr ulica de po os. Adverte-se que n o se aprofundam os estudos sobre a intera o entre as duas fases, l quida e s lida, por ser esse assunto mais ligado Mec nica dos S lidos. Os meios porosos podem ser naturais ou artificiais.

2 Os meios porosos naturais s o fundamentalmente os aluvi es1, constitu dos por material granular, ou as rochas compactas fissuradas. Os meios porosos artificiais s o os aterros, dos quais t m especial import ncia as barragens de terra. Conceitos de homogeneidade e isotropia Os conceitos de homogeneidade e isotropia s o fundamentais para o estudo te rico do e a compreens o do escoamento da gua em meio poroso. Diz-se que um meio poroso homog neo quando, em qualquer ponto do seu interior, a resist ncia ao escoamento, em rela o a uma dada dire o, a mesma.

3 Dadas s irregularidades existentes nos meios porosos naturais, necess rio definir uma escala de homogeneidade. Como exemplo, pode-se dizer que um aluvi o com gr os de cerca de 1 mm de di metro ser considerado homog neo escala do dm2; j um maci o rochoso s poder ser considerado homog neo para dimens es da ordem de 100 vezes a maior dimens o dos blocos. Um meio poroso is tropo quando a resist ncia ao escoamento (ou outra propriedade f sica) for a mesma em todas as dire es que se considere.

4 Em verdade, a maioria dos meios porosos naturais s o anis tropos. Com efeito, no caso de rochas fissuradas, as fissuras de origem tect nica, isto , as fendas resultantes de deforma es da crosta terrestre devidas s for as internas, s o, em geral, orientadas segundo dire es paralelas, perpendiculares s compress es que lhes deram origem; assim, a rocha tem o aspecto de paralelep pedos cortados por fissuras paralelas, que constituem uma dire o mais favor vel o escoamento o regime do escoamento depender da geometria das fissuras e do material de enchimento das mesmas.

5 Tamb m nas forma es sedimentares, a intercala o de camadas de diferentes caracter sticas e o pr prio peso das camadas permite, no seu conjunto, maior facilidade ao escoamento no sentido horizontal, sendo por isso, da mesma forma, anis tropos. No entanto, esses meios poder o ser considerados homog neos, desde que se estabele a, como visto acima, uma escala de homogeneidade suficientemente grande. Um meio constitu do por material granular caracterizado, do ponto de vista geom trico, por v rios par metros, conforme indicados na se o 1 Dep sitos de cascalho, areia e argila que se formam junto s margens ou na foz dos rios, como resultado do trabalho de eros o.

6 Elementos de Hidrologia Aplicada 11. gua Subterr nea - Hidr ulica de Po os Prof. Antenor Rodrigues Barbosa J nior 209 gua subterr nea - Origem No in cio do presente curso, no estudo do ciclo hidrol gico, foi explicada a origem da gua subterr nea (Figura ). Pela atual vis o do ciclo hidrol gico, a forma o dos len is subterr neos tem origem na infiltra o e na percola o das guas pluviais e superficiais, que se faz atrav s das camadas perme veis, das falhas existentes nas estratifica es, das fendas, de discord ncias de camadas geol gicas, etc.

7 Embora este seja o conceito universalmente aceito, nem sempre foi assim. Como curiosidade, apresentam-se algumas teorias que j foram aceitas em tempos remotos, mesmo antes de Cristo, para explicar a ocorr ncia da gua subterr nea. Figura Ciclo hidrol gico e a ocorr ncia da gua subterr nea Segundo Plat o2 (s culo V ), haveria um grande abismo no fundo do mar, estendendo-se sob a terra. Para explicar o ciclo hidrol gico e o fato do n vel do mar manter-se constante, por mais gua que para ele aflu sse, o fil sofo justificava que do abismo a gua penetraria terra adentro e seria sorvida pelo solo.

8 Para Descartes3 (1630 ), existiriam cavernas subterr neas que, recebendo a gua do mar, permitiriam a sua evapora o. A gua evaporada, ao se condensar, impregnaria as camadas do subsolo para formar a gua subterr nea. Foi no s culo I , com Vitr vio4, que pela primeira vez se considerou que as guas subterr neas poderiam ter sua origem nas guas de chuva. Contudo, a aceita o da teoria ocorreu somente muito mais tarde, j no s culo XVII, a partir de experi ncias e medi es conduzidas por Mariotte5, na Fran a. 2 Fil sofo grego (427 347 ) 3 Ren Descartes, fil sofo e matem tico franc s (1596 1650).

9 4 Marcus Vitruvius Pollio, arquiteto e engenheiro romano do s c. I 5 Edme Mariotte, padre e cientista franc s que se dedicou ao campo da f sica (1620 1684). Elementos de Hidrologia Aplicada 11. gua Subterr nea - Hidr ulica de Po os Prof. Antenor Rodrigues Barbosa J nior 210 - Distribui o Num balan o est tico, pode-se dizer que a gua subterr nea corresponde a aproximadamente 0,6% de toda a gua presente no globo terrestre. Contudo, considerada a sua import ncia para o uso humano, na forma de gua doce, a gua subterr nea responde por 97% do volume global da gua doce.

10 Essa gua subterr nea constitui, em muitas regi es, a principal forma de aproveitamento pelo homem, sen o a por meio da prospec o geof sica que a ocorr ncia da gua subterr nea conhecida. Faz-se, a seguir, um breve estudo da distribui o da gua nas forma es geol gicas situadas abaixo da crosta terrestre. A parte superior da crosta, denominada zona de fratura da rocha, normalmente porosa at certa profundidade. Seus poros ou aberturas podem estar total ou parcialmente cheios de gua.