Hidrogeologia Básica

1 INTRODUÇÃO À HIDROGEOLOGIA

1.1 As propriedades da água

1.2 Distribuição de água na Terra

1.3 O Ciclo Hidrológico

1.3.1 Sistemas

1.3.2 Ciclos

1.3.3 Visão geral do ciclo hidrológico

1.4 Água subterrânea

1.4.1 Distribuição de água no subsolo

1.4.2 Recarga e Descarga

1.4.3 Fluxo de água subterrânea

1.4.4 Aquíferos

2 ENERGIA POTENCIAL E CINÉTICA EM FLUIDOS SUBTERRÂNEOS

2.1 Introdução

2.2 Energia Fluida

2.2.1 O que queremos dizer com Energia?

2.2.2 A Equação de Bernoulli

2.2.3 Carga Hidráulica e Potencial Hidráulico

2.2.4 Descrição Física dos Componentes da Cabeça

2.2.5 Distribuição da carga (ou seja, energia do fluido) em um aquífero 3D

2.2.6 Por que razão nos preocupamos com isto?

3 MEIOS POROSOS

3.1 Introdução

3.2 Porosidade

3.2.1 Densidade

3.2.2 Teor de umidade

3.2.3 Materiais geológicos e implicações para o fluxo de fluidos

3.3 Permeabilidade

3.3.1 Lei de Darcy

3.3.2 O que isso significa?

3.3.3 Permeabilidade para outros fluidos

3.3.4 Outras equações famosas análogas à lei de Darcy

3.3.5 Os limites da Lei de Darcy

3.3.6 Medindo a permeabilidade

3.3.7 Velocidade do fluido

3.3.8 Distribuições de permeabilidade em aquíferos

3.3.9 Distribuição estatística

4 EQUAÇÕES DE FLUXO

4.1 Introdução

4.2 Equações: Uma Discussão Geral

4.3 Lei de Darcy

4.4 Equações de fluxo de água subterrânea

4.4.1 Equações Diferenciais

4.4.2 O que isso significa em termos conceituais?

4.4.3 Como resolvemos essas equações?

5 PARÂMETROS DE ARMAZENAMENTO E CONDIÇÕES DO AQUÍFERO

5.1 Introdução

5.2 Aquíferos

5.3 Parâmetros de armazenamento

5.3.1 Aquíferos confinados – uma compreensão conceitual

5.3.2 Aquíferos confinados – uma compreensão matemática

5.3.3 Aquíferos não confinados

6 MAIS SOBRE EQUAÇÕES DE FLUXO

6.1 Introdução

6.2 Estado estacionário versus fluxo transitório de água subterrânea

6.2.1 Fluxo de estado estacionário

6.2.2 Fluxo transitório

6.3 Cálculos de Vazão e Aplicações da Equação de Vazão

6.3.1 Fluxo em estado estacionário em um aquífero confinado

6.3.2 Fluxo em estado estacionário em um aquífero não confinado

6.3.3 Linhas de Fluxo e Redes de Fluxo

HIDRÁULICA DE 7 POÇOS

7.1 Introdução

7.2 Informações básicas sobre poços

7.2.1 Construção básica de poços

7.2.2 Desenvolvimento de poços

7.3 Hidráulica de poços

7.3.1 Fluxo Radial Horizontal

7.4 A Equação de Theis

8 TESTE DE AQUÍFERO

8.1 Introdução

8.2 Hidráulica de poços – uma revisão rápida

8.3 Testes de aquíferos e curvas ideais de rebaixamento

8.3.1 Teste de aquífero de vários poços

8.3.2 Curvas de rebaixamento

8.4 Análise de teste de aquífero

8.4.1 O método de correspondência da curva de Theis para aquíferos não vazados (ou seja, totalmente confinados)

8.4.2 Métodos confinados e não confinados com vazamento

8.5 Simplificação da equação de Theis

8.5.1 Método de rebaixamento de tempo

8.5.2 Método de rebaixamento de distância

8.6 Testes de aquífero de poço único

8.6.1 Limitações dos testes de poço único

8.7 Perda de poço e eficiência de poço

8.7.1 Rebaixamento e Energia do Fluido

8.7.2 Testes de capacidade específica e taxa de passos

8.7.3 Exemplo de teste de taxa de passos com análise

8.8 Testes de lesma

8.8.1 Procedimento de teste

8.8.2 Problemas potenciais com testes de slug

8.9 Poços Múltiplos, Limites e Poços de Imagem

8.9.1 Superposição 96

8.9.2 Uso de poços de imagem para representar limites

9 SISTEMAS DE FLUXO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA

9.1 Revisão das Seções 1 a 8

9.2 Características dos sistemas de fluxo

9.2.1 Condições de contorno

9.2.2 Recarga

9.2.3 Quitação

9.2.4 Heterogeneidade e anisotropia

9.2.5 Relação entre Topografia e Sistemas de Fluxo

10 MODELAGEM DE FLUXO

10.1 Introdução

10.2 Modelos: uma definição geral e detalhes específicos

10.2.1 Por que usamos modelos de processo?

10.3 Tipos específicos de modelos de fluxo de água subterrânea

10.3.1 Modelos qualitativos

10.3.2 Modelos Hidrogeológicos Conceituais

10.3.3 Modelos físicos ou analógicos

10.3.4 Modelos matemáticos

10.4 O Método das Diferenças Finitas

10.5 Uma introdução ao Modflow

11 QUÍMICA DA ÁGUA SUBTERRÂNEA

11.1 Introdução

11.2 Primeiro, um pouco de química de fundo

11.2.1 Conceitos e Definições de Química Básica

11.2.2 Massa atômica e a toupeira

11.2.3 Concentrações de Soluções

11.3 Análise da Água e Espécies Dissolvidas de Ocorrência Natural

11.3.1 Parâmetros Químicos Básicos

11.4 Um pouco sobre reações químicas

11.5 Inferências sobre sistemas de fluxo de águas subterrâneas

11.6 Representações gráficas de dados geoquímicos

11.6.1 Diagramas de Piper

11.6.2 Diagramas rígidos

11.6.3 Estudo de caso: Usando diagramas geoquímicos para identificar uma fonte de contaminação

11.6.4 Diagramas de Schoeller

11.7 Avaliação dos dados de qualidade da água

11.8 Referências adicionais

12 TRANSPORTE DE MASSA

12.1 Introdução

12.2 Transporte de massa em águas subterrâneas

12.2.1 Advecção

12.2.2 Dispersão

12.3 Reações e retardo

12.4 Equações de Transporte de Massa

12.5 Gestão da Contaminação das Águas Subterrâneas

12.5.1 Análise da zona de captura

13 ÁGUAS DE SUPERFÍCIE

13.1 Introdução

13.2 Noções básicas de águas superficiais

13.3 Evaporação, Transpiração e Precipitação

13.3.1 Evaporação

13.3.2 Transpiração

13.3.3 Evapotranspiração

13.3.4 Precipitação

13.4 O que acontece quando chove?

13.5 Transmissões

13.5.1 Quitação

13.5.2 Equação de Manning

13.5.3 Hidrogramas de fluxo

14 ZONA INSATURADA

14.1 Introdução

14.2 Distribuição de água no subsolo raso

14.2.1 Saturação

14.2.2 Forças Capilares

14.3 Movimento da água na zona de Vadose

14.3.1 Teor de umidade

14.3.2 Tensão Pore-Água

14.4 Teoria do Escoamento em Meio Poroso Insaturado

14.5 Estudando a Zona Insaturada: Instrumentos e Técnicas

15 CONSOLIDAÇÃO E SUBSIDÊNCIA

15.1 Introdução

15.2 Revisão da Resposta Elástica em um Aquífero Confinado

15.3 Estados de tensão na crosta terrestre

15.4 Parâmetros de compressibilidade e armazenamento

15.5 Subsidência de terras

16 FLUXO EM MEIOS NÃO POROSOS

16.1 Introdução

16.2 Conceituando mídia fraturada

16.3 Propriedades da fratura

16.3.1 Orientação

16.3.2 Abertura

16.3.3 Comprimento, largura e profundidade

16.3.4 Espaçamento e densidade

16.3.5 Conectividade

16.4 Formação de Fraturas

16.5 Propriedades hidráulicas das fraturas

16.5.1 Porosidade

16.5.2 Permeabilidade

16.6 Modelagem do Escoamento de Fluidos em Fraturas

16.6.1 Modelo de placa paralela

16.6.2 Modelo de fratura discreta

16.6.3 Modelos estocásticos

16.6.4 Modelos de dupla porosidade

16.6.5 Meios porosos equivalentes

16.6.6 Meios porosos equivalentes com domínios de fratura

16.7 Influência das fraturas no fluxo de fluidos e transporte de massa

17 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS EM VÁRIOS AMBIENTES GEOLÓGICOS

17.1 Introdução

17.2 Classificação Básica de Ambientes Hidrogeológicos

17.3 Aluvião

17.3.1 Leques aluviais

17.3.2 Deltas

17.3.3 Depósitos de planície de inundação/vale fluvial

17.4 Depósitos Glaciais

17.5 Rochas sedimentares clásticas – arenito/xisto

17.6 Rochas Sedimentares Químicas – Carbonatos e Evaporitos

17.7 Rochas “duras”

18 EMBRULHO

18.1 PARTE 1: Fundamentos

18.2 Parte 2: Tópicos relacionados

19 EXERCÍCIOS

20 REFERÊNCIAS

21 CAIXAS

Caixa 1 – Derivação da equação do fluxo radial

22 SOLUÇÕES DE EXERCÍCIOS

23 PERGUNTAS DE PENSAMENTO RESPONDIDAS

24 NOTAS

25 SOBRE O AUTOR