Água Subterrânea Na Bacia Experimental De Aiuaba-Ce
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL JOSÉ EDBERTO DA SILVA ÁGUA SUBTERRÂNEA NA BACIA EXPERIMENTAL DE AIUABA-CE FORTALEZA 2008 José Edberto da Silva ÁGUA SUBTERRÂNEA NA BACIA EXPERIMENTAL DE AIUABA-CE Dissertação submetida à Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Área de Concentração: Recursos Hídricos da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil. Orientadora:Profa. Dra.Carísia Carvalho Gomes FORTALEZA 2008 ii S58a Silva, José Edberto da Água subterrânea na bacia experimental de Aiuaba-CE / José Edberto da Silva, 2008. 176 f.. ; il.; enc. Orientadora: Profa. Dra. Carísia Carvalho Gomes Área de concentração: Recursos Hídricos Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Fortaleza, 2008. 1. Recursos hídricos. 2. Águas subterrâneas. 3. Aqüíferos. 4. Balanço hidrológico. I. Gomes, Carísia Carvalho. (Orient.). II. Universidade Federal do Ceará, Programa de Pós – Graduação em Engenharia Civil. III. Título. CDD 627 iii JOSÉ EDBERTO DA SILVA ÁGUA SUBTERRÂNEA NA BACIA EXPERIMENTAL DE AIUABA-CE Dissertação submetida à Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Área de Concentração: Recursos Hídricos da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil. Aprovada em ___/____/____ BANCA EXAMINADORA __________________________________________ Profa. Dra.Carísia Carvalho Gomes (Orientadora) Universidade Federal do Ceará - UFC __________________________________________ Profº. PhD. Marco Aurélio Holanda de Castro Universidade Federal do Ceará - UFC __________________________________________ Profo.Dr. George Leite Mamede Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RN) - UFERSA iv À memória de meu pai, que nos deixou cedo, mas o suficiente para uma admiração por toda vida. v AGRADECIMENTOS • Aos professores do DEHA (Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental), principalmente a Profa Carísia Carvalho Gomes pela paciência e pela competente orientação no desenvolvimento da pesquisa. • Ao Geólogo Walber Cordeiro, pelos ensinamentos de campo e noites mal dormidas. • Aos colegas de turma do Mestrado. • A bibliotecária, Sra Umbelina, pela importante ajuda no manuseio do material didático para a pesquisa. • Ao Sr Tico e Sra Socorro, pela ajuda no campo, onde se realizaram as pesquisas. • Ao Profo Itabaraci e ao Thiago, do Laboratório de Geologia Marinha, pelo empréstimo de equipamentos. • Ao Profo. José Carlos, pelo incentivo. • Ao topógrafo Francisco Saulo, pela ajuda no nivelamento topográfico em Aiuaba. • Ao Carlos, Roberto, Ana, Davi, Francisco e Eduardo, do Laboratório de Mecânica dos Solos, pela ajuda nos ensaios de laboratório. • Ao Wilmar, pelo apoio e incentivo. • A minha família, pela compreensão, apoio e incentivo, nos momentos mais difíceis. • A FUNCAP, pelo apoio financeiro. vi “A possibilidade de aprender é muito mais ampla do que a possibilidade de ensinar” Guillermo Orozco Gómez vii RESUMO A Bacia Hidrográfica Experimental de Aiuaba (BEA), está situada dentro da Estação Ecológica de Aiuaba, no município de Aiuaba, Estado do Ceará, portanto, livre da ação antrópica (fertilizantes, fontes de poluição, impactos, etc). O fluxo subterrâneo em meio poroso e fraturado é pouco conhecido na região. Para o seu estudo, foi realizado um levantamento geofísico utilizando o método “Very Low Frequency” (VLF), para identificar os tipos de fraturas existentes nas rochas da região, como também permitir visualização das suas profundidades e extensões. Este levantamento foi utilizado também para localizar os poços perfurados na região e mostrar as características geológicas das rochas pesquisadas. Vários poços foram perfurados pela Superintendência de Obras Hidráulicas (SOHIDRA), com o apoio técnico da Companhia de Recursos Minerais – Serviços Geológicos do Brasil (CPRM). As águas destes poços, na maioria das vezes, apresentam salinidade elevada, com exceção de alguns deles, situados na Bacia da Gameleira, nas proximidades da BEA. As águas salinas são utilizadas para irrigação e para consumo de animais, enquanto que as águas de boa qualidade, são para o consumo humano. Para o cálculo do balanço hídrico da BEA foi realizada uma análise criteriosa do comportamento do aqüífero fraturado. A direção e sentido da parcela relativa ao fluxo subterrâneo foram determinados a partir de dados dos poços coletados, associados aos estudos topográficos no mesmo local dos perfis do VLF. O solo sobreposto às rochas possui características semelhantes ao material que preenche as fraturas. Foram realizados alguns ensaios, tais como: ensaio petrográfico na rocha, de permeabilidade e de granulometria no solo e físico-químicos nas águas dos poços da região, comprovando as hipóteses levantadas. O valor da condutividade hidráulica dos aqüíferos, em média, é de aproximadamente 1,61 x 10-2 m/h. Palavras-chave: Água Subterrânea. Aqüífero Fraturado. Balanço Hídrico. viii ABSTRACT Experimental Hydrografic Basin of Aiuaba (BEA) is located inside of the Aiuaba Ecological Station, in Aiuaba city, State of Ceará, therefore, without antropic action (fertilizing, pollution sources, impacts, etc). The underground flow in porous and fractured medium is unknown in the region. For its study, a geophysical study was executed using the “Very Low Frequency” (VLF) method to identify the types of existing rocks fractures in the region, as well to allow to visualization of its depths and extensions. This study was also used to locate the wells in the region to show the geologic characteristics of the rocks. Some wells had been perforateed by the Superintendência de Obras Hidráulicas (SOHIDRA), with the technician support of the Companhia de Recursos Minerais – Serviços Geológicos do Brasil (CPRM). The water of these wells, most of the time, presents high salinity, with exception of some of them, situated in the Gameleira Basin in neighborhoods of BEA. The saline water is used for irrigation and animals consumption, whereas good quality water is for the human consumption. For the calculation of BEA water balance was made a multicriteria analysis of the fractured aquifer behavior. The direction and course of underground flow had been determined from data of the wells, associated to the topographical studies, in the same local, of the VLF profiles. The soil overlapping to the rocks has similar characteristics to the material that fills the fractures, It was made some tests, such as: petrografic in the rock, permeability and granulometric in the soil and physicist-chemistries in wells water of the region, proving the raised hypotheses. The value of the aquifers hydraulic conductivity, on average, is approximately 1.61 x 10-2 m/h. Keywords: Groundwater. Fractured aquifer. Water balance. ix LISTA DE FIGURAS Pag. FIGURA 1 - Localização do Município de Aiuaba-CE........................................................21 FIGURA 2 - Potencial Total da água (PTA).........................................................................25 FIGURA 3 - Potencial Total da água (PTA) em um copo de água......................................25 FIGURA 4 - Potencial total em um poço..............................................................................25 FIGURA 5 - Fluxo Vertical e Horizontal em aqüiferos........................................................26 FIGURA 6 - Movimento da água em áreas de descarga.......................................................26 FIGURA 7 - Lei de Darcy.....................................................................................................27 FIGURA 8 - Direção do fluxo em aqüíferos.........................................................................27 FIGURA 9 - Aparelho VLF..................................................................................................36 FIGURA 10 - Bloco esquemático do comportamento de falhas...........................................36 FIGURA 11 - Esquema dos Permeâmetros............................................................................38 FIGURA 12 - Amostra para Ensaio de Granulometria..........................................................38 FIGURA 13 - Ensaio de Granulometria com sedimentação..................................................39 FIGURA 14 - 14 Variáveis de um teste de bombeamento.....................................................40 FIGURA 15 - Dispositivos para medição de vazão em teste de bombeamento.....................41 FIGURA 16 - Medidor de nível elétrico.................................................................................42 FIGURA 17 - Sensor de nível e sensor de pressão................................................................42 FIGURA 18 - Armazenamento de água no solo....................................................................48 FIGURA 19 - Definição de termos de orientação espacial de estruturas..............................49 FIGURA 20 - Família de planos de fraturas paralelos interceptados por uma linha de varredura .....51 FIGURA 21 - Tipos de espaçamentos.....................................................................................51 FIGURA 22 - Espaçamentos representados de forma bidimensional.....................................52 FIGURA 23 - Abertura de uma fratura..................................................................................52 FIGURA 24 - Localização de Aiuaba....................................................................................55