Propriedades dos aqüíferos

     Johnson Screens e USF-Johnson Filtros desenvolveram um artigo técnico abordando conceitos sobre águas subterrâneas e poços, com a intenção de consultas e referências técnicas

     Um aqüífero apresenta duas propriedades importantes - uma propriedade de armazenamento e uma propriedade de condutividade. Os interstícios de uma formação que retém água funcionam como um local de armazenamento e são parte de uma rede de condutos. A água subterrânea está em constante movimento através destes condutos de acordo com o gradiente hidráulico local. Níveis desta movimentação variam desde metros por ano até metros por dia. Assim, a água contida em qualquer aqüífero é um depósito temporário, e se não utilizada, será descarregada em nascentes, lagos, riachos, ou oceanos. O exame dos sistemas de águas subterrâneas indica que espaços nos aqüíferos classificam-se genericamente em três grupos:
1. Espaços entre partículas em formações de arenito, areia e cascalho.
2. Fissuras, juntas, falhas e furos em rochas ígneas e metamórficas.
3. Canais, cavernas e aberturas em calcário e dolomita.
O preenchimento dos espaços nas rochas ou sedimentos, seus tamanhos, volume, e interconexões consistem em uma parte vital das características hidráulicas de um aqüífero.

     Armazenamento

     Duas importantes propriedades de um aqüífero que estão relacionadas com a função de armazenamento são porosidade e vazão específica. A porosidade de uma formação que retém água é determinada pela parcela do seu volume formada por aberturas ou poros. Porosidade é um índice de quanta água subterrânea pode ser armazenada em um meio saturado e é normalmente expressa como uma porcentagem do volume total do material.

      Por exemplo, se 1 pé3 ( ou 1 m3 ) de areia contém 0,3 ft3 ( ou 0,3 m3 ) de espaços aberto ou poros, sua porosidade é 30 porcento. Porosidades típicas para alguns materiais mais comuns são apresentadas na Tabela 5.1.

      Apesar do volume de água contida em um segmento específico de um aqüífero ser representativo, de mais importância é a quantidade de água que pode ser realmente obtida desta reserva por unidade de área do aqüífero. Enquanto porosidade representa o volume de água que um aqüífero pode reter, ela não indica a quantidade de água que o aqüífero fornecerá.

      Quando a água é escoada de um material saturado pela força da gravidade, este material libera somente parte do volume total armazenado em seus poros. A quantidade de água que uma unidade de volume do aqüífero não confinado solta por gravidade é chamada de vazão específica (Figura 5.5). Rendimentos específicos para certas rochas e tipos de sedimentos são apresentados na Tabela 5.2. Parte da água é retida nos poros por atração molecular e capilaridade. A quantidade de água que uma unidade de volume do aqüífero retém após a drenagem por gravidade é chamada de retenção específica. Quanto menor a média de tamanho dos grãos, maior é a porcentagem de retenção; quanto mais grosseiro o sedimento, maior será a vazão específica quando comparado à porosidade. A área superficial dos grãos de areia de diferentes tamanhos é apresentada na Tabela 5.3. Note o grande aumento na área superficial dos grãos para sedimentos mais finos.

      Como a área superficial aumenta, uma maior porcentagem de água nos poros é retida pela tensão superficial ou outras forças adesivas. Portanto, sedimentos mais finos têm menor vazão específica quando comparados a sedimentos grossos, mesmo se ambos tiverem mesma porosidade.

      Vazão específica mais retenção específica é igual a porosidade do aqüífero. Ambos, vazão específica e retenção específica são expressos em frações decimais ou porcentagens. As faixas de rendimentos específicos de aqüíferos não confinados (equivalente ao seu coeficiente de armazenagem) estão entre 0,01 a 0,30. Rendimentos específicos não podem ser determinados em aqüíferos confinados porque a água dos materiais do aqüífero não são escoadas durante o bombeamento.

     Coeficientes de armazenamento

     Os coeficientes de armazenamento são muito menores em aqüíferos confinados porque eles não são drenados durante o bombeamento, e qualquer água extraída destes é obtida primariamente por compressão do aqüífero e expansão da água quando bombeada. Durante o bombeamento, a pressão é reduzida no aqüífero, mas o mesmo não é drenado. Valores típicos para coeficiente de armazenamento de aqüíferos confinados vão de 10-5 a 10-3. A Figura 5.6 demonstra como iguais decréscimos dos níveis de água para aqüíferos não confinados e a superfície potenciométrica de aqüíferos confinados produzem volumes significantemente diferentes de água.

       Um exemplo pode servir para ilustrar alguns dos pontos aqui apresentados. Se 1 pé3 ( 0,03 m3 ) de areia saturada sob condições não confinadas tem uma porosidade de 25 porcento e uma vazão específica de 10 porcento, seu coeficiente de armazenamento é também 10 porcento. A retenção específica é 15 porcento. Isto significa que 40 porcento da água retida no aqüífero está disponível para uso pelo homem. Se este sedimento tem 20 mi2 (51,8 km2) com uma espessura média de 40 pés (12,2 m), o volume total dos 5 pés (1,5 m ) superiores do aqüífero é 2,8 x 109 pé3 ( 7,9 x 107 m3 ) e contém 7 x 108 pé3 ( 2 x 107 m3 ) de água. Se a água dos 5 pés ( 1,5 m ) superiores do aqüífero for escoada por bombeamento, o rendimento total seria o volume de 2,8 x 108 pé3 (7,9 x 106 m3). Esta quantidade poderia suprir 5 poços bombeando 790 gpm ( 4.310 m3 / dia), 12 horas por dia, por 736 dias, ou pouco mais de 2 anos. Este nível de bombeamento poderia ser sustentado por uma reserva de água subterrânea dos 5 pés superiores deste aqüífero na ausência total de qualquer recarga para o aqüífero durante o período de 2 anos.

      Este simples exemplo mostra como a propriedade de armazenamento de um aqüífero permite o uso da água subterrânea num nível constante mesmo que a recarga do aqüífero possa ser intermitente ou com intervalos irregulares. Em função desta enorme capacidade, reservatórios de água subterrânea abastecem muito mais efetivamente por longos períodos de estiagem do que os reservatórios de águas de superfície.
Texto extraído do livro: Groundwater and Wells (2nd Edition) publicado pela Johnson Screens
José Roberto Ramos (USF-Johnson Filtros) - jrramos@osite.com.br