Para Entender a TerraPara Entender a Terra

Capítulos 13 e 14:

•O Ciclo hidrológico e Água Subterrânea -13

•Rios: O transporte para os Oceanos - 14

Lecture Slides prepared by

Bill Dupré • Peter Copeland , adaptado por Profa. Ana Luisa

Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

Frank Press, Raymond Siever, John Grotzinger, and Thomas H. Jordan

Salto del Angel, Venezuela: queda d´água mais alta do Mundo, 978m

O Ciclo HidrológicoO Ciclo Hidrológico

Movimento contínuo da água de um reservatório para o

outro

O Ciclo HidrológicoO Ciclo Hidrológico

Escoamento superficial Precipitação

Figure 13.1

A distribuição da água no MundoA distribuição da água no MundoO quanto a água está disponível?O quanto a água está disponível?

Água salgada: 95,96% Água Doce: 4,04%

Geleiras e Gelo Polar: 2,97%

Água Subterrânea: 1,05%

Lagos e Rios: 0,009%

Atmosfera: 0,001%

Biosfera: 0,0001%

Umidade, Chuva e Paisagem

Clima: relacionado com a temperatura e a quantidade de vapor de água.

Umidade Relativa: é a quantidade de vapor de água no ar, expressa em percentagem da quantidade total de água que o ar poderia suportar numa dada temperatura.

Ar quente carrega muito mais vapor de água do que o ar frio.

Formação da Chuva Formação da Chuva e Padrões de Precipitaçãoe Padrões de Precipitação

1. Ventos predominantes transportam o ar quente sobre os oceanos, onde ele ganha umidade na forma de vapor d´água

2. Quando o ar úmido encontra as encostas das montanhas, ele ascende, esfria e condensa-se, precipitando chuva e neve.

3…resulta em chuvas frontais ao vento, na

encosta

4. Quando a massa de ar passa sobre as montanhas, o ar frio- agora com umidade reduzida,

se aquece.

Zona de sombra pluvial: áreas de baixa precipitação nas encostas

As Secas

Período de meses ou anos em que a precipitação é muito mais baixa que o normal

Podem ocorrer em todo o tipo de clima;

Regiões áridas são as mais vulneráveis pela diminuição do seu estoque de água durante secas prolongadas;

A medida que a população cresce, aumenta a demanda de água;

A reposição da água ocorre a partir da precipitação....períodos de longo estiagem causam a diminuição das águas dos rios, podendo secarem;

Conseqüências: expansão dos desertos, perda da agricultura, fome....

Figure 13.5

Período Seco:

Os rios trasportam pequenas

quantidades de água....

E carregam adiante também pouca água.

DamDam

Wetlands

Figure 13.5

Período Úmido:

Os rios levam grande quantidades de

água…

que é armazenado e lentamente libera

durante os períodos de seca.

DamDam

Wetlands

Figure 13.5

Período Seco: Baixo Escoamento Período Úmido: Alto Escoamento

Vazão de alguns dos maiores rio do MundoVazão de alguns dos maiores rio do Mundo

Figure 13.6

Vasey’s Paradise

Groundwater discharges from the

wall of Marble Canyon to form a series of natural

springs.

Água Subterrânea: como a água flui através do solo e da rocha?

PorosidadePorosidade

É a percentagem de espaços vazios numa rocha ou sedimento. Depende da forma dos

grãos e do grau de empacotamento.

A porosidade é maior nos sedimento e em rochas sedimentares (10-40%) do que em

Igneas e Metamórficas (1-2%).

PermeabilidadePermeabilidade

Propriedade de um material transmitir a passagem de um fluído entre os poros.

Também depende da forma dos grãos e do contato entre os poros.

AquíferoAquífero

Constitui uma unidade geológica que armazena e transmite água em quantidades suficientes para o abastecimento.

Figure 13.7

PorosidadePorosidade varia comvaria com

-% Cimento-% Cimento

-Seleção-Seleção

-Fraturamento-Fraturamento

Figure 13.7

Porosidade Porosidade Varia com %Varia com % Cimento Cimento

Figure 13.7

Porosidade varia com a SeleçãoPorosidade varia com a Seleção

Figure 13.7

Porosidade varia com o FraturamentoPorosidade varia com o Fraturamento

Porosidade e Permeabilidade de Porosidade e Permeabilidade de Diferentes AquíferosDiferentes Aquíferos

Table 13.2

Tipo de AquíferoTipo de Aquífero PorosidadePorosidade PermeabilidadePermeabilidade

CascalhoCascalho Muito AltaMuito Alta Muito AltaMuito AltaAreia grossa a médiaAreia grossa a média AltaAlta AltaAltaAreia fina e silte Areia fina e silte ModeradoModerado Mod. a BaixaMod. a BaixaArenito mod. cimentadoArenito mod. cimentado Mod. a Baixa Mod. a Baixa BaixaBaixaFolhelho ou rochas metamórficasFolhelho ou rochas metamórficas BaixaBaixa BaixaBaixaMetamorphic RocksMetamorphic Rocks BaixaBaixa Muito BaixaMuito BaixaFolhelho não fraruradoFolhelho não frarurado Muito BaixaMuito Baixa Muito BaixaMuito Baixa

Tipos de AquíferosTipos de Aquíferos

• Não confinadosNão confinados: água percola através das camadas permeávies, mais ou menos uniformes, e extendem-se até a superfície, tanto em áreas de recarga (infiltração), como em descarga (saída de água).

• ConfinadosConfinados: são aqueles situados entre duas camadas de baixa permeabilidade (aqüicludes), evitando que a água da chuva infiltra-se diretamente. Exemplo: Uma camada de arenito entre duas de folhelho.

Zona Insaturada:Zona Insaturada:Pores com H2O e ar

Zona Saturada:Zona Saturada:Poros preenchidos com H2O

Groundwater Table

Aquífero não Confinado Aquífero não Confinado

Ar

H2O

Aqüifero Confinado: está situado entreAqüifero Confinado: está situado entre dois aqüicludesdois aqüicludes

Aquífero confinado Poço artesiano: diferença natural na

pressão entre altura do nível freático na área de recarga.

Sup. freática Diferença de pressão

Nível freático suspenso

Nível Freático SuspensoNível Freático Suspenso

Lente impermeável: folhelho

Figure 13.12

Formação de um cone de depressãoFormação de um cone de depressão

Figure 13.13

Fissureas e Fissureas e depressões,depressões,

causadas pela causadas pela subsidência subsidência

devido ao intenso uso devido ao intenso uso da água subterrâneada água subterrânea

Figure 13.14

Dinâmica e limite entre água Salgada e Doce:Dinâmica e limite entre água Salgada e Doce:Balanço entre Recarga e Descarga Balanço entre Recarga e Descarga

Pressão da água doce mantém o limite

Bombeamento intenso diminui a pressão

Figure 13.14

A espessura de água subterrânea doce A espessura de água subterrânea doce flutuante sobre o topo da água subterrânea flutuante sobre o topo da água subterrânea salgada é afetada pelo balanço entre recarga salgada é afetada pelo balanço entre recarga e descarga subterrânea.e descarga subterrânea.

Lei de DarcyLei de Darcy

Uma equação em que descreve a taxa do fluxo da água subterrânea entre dois

pontos na superfície ( A e B).

Q = A ( K Q = A ( K xx S) S)Q = DescargaA = Secçào transversal do fluxoK = Permeabilidade (condutividade hidráulica)S = Desnível freático = h/l h = distância vertical l = distância do fluxo

Darcy’s LawDarcy’s Law

Q = A ( K Q = A ( K xx S) S)

Q = DischargeA = Cross-sectional area of flowK = Permeability (hydraulic conductivity)

S = Slope of water table = h/l h = vertical drop l = flow distance

Darcy’s LawDarcy’s Law

Estração de água Subterrânea nos USAEstração de água Subterrânea nos USA

Figure 13.19

Algumas da Principais Feições em Relevo CársticoAlgumas da Principais Feições em Relevo Cárstico

Colapso de uma caverna, FloridaColapso de uma caverna, Florida

Figure 13.17

Figure 13.20

Algumas Atividade Humanas que Algumas Atividade Humanas que Contaminam a água subterrâneaContaminam a água subterrânea

Aterro sanitário

Água na Crosta ContinentalÁgua na Crosta Continental

Fig. 6.17

Figure 13.22

Sistemas HidrotermaisSistemas HidrotermaisÁgua entra Água entra por infiltraçãopor infiltração

Água se Água se aquece perto aquece perto demagmasdemagmas

Fontes quentesFontes quentes

Geysers: água Geysers: água fervente por pressão fervente por pressão em zonas de erupçãoem zonas de erupção

Canais,Palnície de Canais,Palnície de Inundação e Vales FluviaisInundação e Vales Fluviais

Planalto

planície de inundação

Tipos de canais

Fluviais

Entrelaçado

Meandrante

Figure 14.9

Rio MeandranteRio Meandrante

Barra de PontalBarra de Pontal Meandro do CanalMeandro do Canal

Sistemas MeandranteSistemas Meandrante

Figure 14.9b

Sistema EntrelaçadoSistema Entrelaçado

Braided channelsBraided channels

Formação do tipo Formação do tipo EntrelaçadoEntrelaçado

• Alta variabilidade na água de descarga

• Ampla carga de sedimentos

• Material facilmente erodido

Figure 14.9b

- Rios de velocidade e carga sedimentar elevadas- Rios de velocidade e carga sedimentar elevadas- Terrenos planos e facilmente erodíveis- Terrenos planos e facilmente erodíveis- Foz de cânions ou frontais de geleiras- Foz de cânions ou frontais de geleiras

Figure 14.9b

Movimento rápido da água corta os sedimentos inconsolidados depositados

Construção de Vales Construção de Vales FluviaisFluviais

• Acreção Lateral: por migração das Acreção Lateral: por migração das barras em pontais barras em pontais (principalmente depósitos de seixos e areias)

• Acreção vertical: pela deposição sucessiva dos depósitos de planície de inundação (principalmente silte e argila)

Figure 14.11

DescargaDescarga = Vazão= Secção transversalSecção transversal x Velocidade (largura x profundidade) (distância/tempo)

Vazão menor 30 m3/s Vazão Maior 180 m3/s

Vazão depende da velocidade da corrente e da área da secçào transversal do canal

Box 14.1

Vida em uma Planície de InundaçãoVida em uma Planície de Inundação

A dinâmica e o equilíbrio de um A dinâmica e o equilíbrio de um sistema fluvial é controlado sistema fluvial é controlado

através :através :

• TopografiaTopografia

• ClimaClima

• Fluxo da corrente (vazão e Fluxo da corrente (vazão e velocidade)velocidade)

• Resistência da rocha ao Resistência da rocha ao intemperismo e à erosãointemperismo e à erosão

• Nível de BaseNível de Base

Nível de BaseNível de Base

Nível no qual o rio desemboca (lago ou oceano), e controla o

perfil

Perfil de Equilíbrio

Nascente Foz

Flutuações causadas por

variações do nível de base naturais...

...ou artificiais

Leques Aluviais:Leques Aluviais: Acumulação de sedimentos na base das montanhas, por Acumulação de sedimentos na base das montanhas, por

perda de velocidadeperda de velocidade

Padrões de DrenagensPadrões de Drenagens

Radialretangular

dendrítica

treliça

Deltas: Desembocaduras dos Rios

Tipos de

Fluxos

Aumento da Velocidade da corrente

Aumento dos sedimentos em suspensãoAumento da carga de fundo transportada Aumenta da Saltação

Cargas Fluviais e o movimento dos Sedimentos

Figure 14.4

Formas de Leito e estratificação cruzadaFormas de Leito e estratificação cruzadaAssociada com o aumento da velocidadeAssociada com o aumento da velocidade

ripples ripples on dunes

Trabalho:

1.O que é balanço hídrico?

2. Para que é utilizado?

3. Quais as variáveis que são utilizadas na avaliação ou no cálculo do balanço hídrico?

4. Qual a relação que pode ser feita entre balanço hídrico e o balanço hídrico no sentido fisiológico?