Água Subterrânea
Allan Freeze e John Cherry (1979)
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Prefácio
Capítulo 1: Introdução
- 1.1 Água subterrânea, a Terra e o Homem
- Água Subterrânea e o Ciclo Hidrológico
- Águas Subterrâneas como um Recurso
- Contaminação das Águas Subterrâneas
- Água Subterrânea como um problema Geotécnico
- Águas Subterrâneas e Processos Geológicos
- 1.2 Embasamentos Científicos para o Estudo de Águas Subterrâneas
- 1.3 Embasamentos Técnicos para o Desenvolvimento de Recursos de Águas Subterrâneas
- Leituras sugeridas
Capítulo 2: Propriedades e Princípios Físicos
- 2.1 Lei de Darcy
- 2.2 Carga Hidráulica e Potencial de Fluido
- Análise do Potencial de Fluido de Hubbert
- Dimensões e Unidades
- Piezômetros e Piezômetros Multiníveis
- Fluxo Acoplado
- 2.3 Condutividade Hidráulica e Permeabilidade
- 2.4 Heterogeneidade e Anisotropia da Condutividade Hidráulica
- Homogeneidade e Heterogeneidade
- Isotropia e Anisotropia
- Lei de Darcy em Três Dimensões
- Elipsóide da Condutividade Hidráulica
- 2.5 Porosidade e Índice de Vazio
- 2.6 Fluxo Insaturado e Nível Freático
- Teor de Umidade
- Nível Freático
- Cargas de Pressão Negativas e Tensiômetros
- Curvas Características de Parâmetros Hidráulicos Insaturados
- Zonas Saturadas, Insaturadas e Saturadas por Tensão
- Níveis Freáticos Invertidos e Suspensos
- Fluxo Multifásico
- 2.7 Aquíferos e Aquitardes
- Aquíferos, Aquitardes e Aquicludes
- Aquíferos Confinados e Livres
- Superfície Potenciométrica
- 2.8 Fluxo de Estado Estacionário e Fluxo Transiente
- 2.9 Compressibilidade e Tensão Efetiva
- Compressibilidade da Água
- Tensão Efetiva
- Compressibilidade do Aquífero
- Tensão Efetiva em uma Zona Insaturada
- 2.10 Transmissividade e Armazenamento
- Armazenamento Específico
- Transmissividade e Armazenamento de um Aquífero Confinado
- Transmissividade e Rendimento Específico em Aquíferos Livres
- Armazenamento na Zona Insaturada
- 2.11 Equações de Fluxo de Água Subterrânea
- Fluxo Saturado de Estado Estacionário
- Fluxo Transiente Saturado
- Fluxo Transiente Insaturado
- Problemas de Valores de Contorno
- 2.12 Limitações de Abordagem Darciana
- Continuum Darciano e Volume Elementar Representativo
- Vazão Específica, Velocidade Macroscópica e Velocidade Microscópica
- Limites Superiores e Inferiores da Lei de Darcy
- Fluxo em Rochas Fraturadas
- 2.13 Dispersão Hidrodinâmica
- Leituras Sugeridas
- Problemas
Capítulo 3: Princípios e Propriedades Químicas
- 3.1 Água Subterrânea e Seus Constituintes Químicos
- Água e Eletrólitos
- Constituintes Orgânicos
- Gases Dissolvidos
- Unidades de Concentração
- 3.2 Equilíbrio químico
- A Lei de Ação das Massas
- Coeficientes de Atividade
- Equilíbrio e Energia Livre
- Gases Dissolvidos
- 3.3 Associação e Dissociação de Espécies Dissolvidas
- A Condição de Eletroneutralidade
- Dissociação e Atividade da Água
- Ácidos Polipróticos
- Íons Complexos
- Cálculo de Espécies Dissolvidas
- 3.4 Efeitos dos Gradientes de Concentração
- 3.5 Dissolução e Solubilidade Mineral
- Solubilidade e a Constante de Equilíbrio
- Efeito da Intensidade Iônica
- O Sistema Carbonato
- O Efeito do Íon Comum
- 3.6 Processos de Oxidação e Redução
- Estados de Oxidação e Reações Redox
- Consumo de Oxigênio e Matéria Orgânica
- Condições Redox de Equilíbrio
- Fatores Microbiológicos
- Diagramas pE-pH
- 3.7 Troca de Íons e Adsorção
- Mecanismos
- Capacidade de Troca Catiônica
- Equações da Ação de Massas
- 3.8 Isótopos Ambientais
- Carbono-14
- Trítio
- Oxigênio e Deutério
- 3.9 Medida a Campo de Parâmetros Indexadores
- Leituras sugeridas
- Problemas
Capítulo 4: Geologia da Água Subterrânea
Capítulo 5: Redes de Fluxo
- 5.1 Redes de Fluxo por Construção Gráfica
- Sistemas Homogêneos Isotrópicos
- Sistemas Heterogêneos e a Lei da Tangente
- Sistemas Anisotrópicos e a Seção Transformada
- 5.2 Redes de Fluxo por Simulação Analógica
- Analogia com Papel Condutor
- Analogia por Rede de Resistência
- 5.3 Rede de Fluxo por Simulações Numéricas
- 5.4 Redes de Fluxo em Meio Saturado-Não Saturado
- 5.5 A Superfície de Infiltração e o Fluxo de Dupuit
- Face de Infiltração, Ponto de Saída e Superfície Livre
- Teoria Dupuit-Forchheimer de um Fluxo de Superfície Livre
- Leitura Sugerida
- Problemas
Capítulo 6: Água Subterrânea e o Ciclo Hidrológico
- 6.1 Fluxo de Água Subterrânea Regional de Estado Estacionário
- Áreas de Recarga, Descarga e Divisores de Água Subterrânea
- Efeito da Topografia no Sistema de Fluxo Regional
- Efeito da Geologia nos Sistemas de Fluxo Regional
- Poços Artesianos
- Mapeamento do Sistema de Fluxo
- 6.2 Balanço Hídrico em Regime Estacionário
- Interpretação Quantitativa de Sistemas de Fluxos Regionais
- Recarga e Descarga de Águas Subterrâneas como Componentes de um Balanço Hídrico
- 6.3 Fluxo de Águas Subterrâneas Regional Transiente
- 6.4 Infiltração e Recarga de Água Subterrânea
- A Teoria da Infiltração
- Medidas no Campo (in situ)
- 6.5 Hidrologia de Encosta e Geração de Escoamento Superficial
- Escoamento Superficial
- Fluxo de Subsuperfície
- Indicadores Químicos e Isotópicos
- 6.6 Recessão do Escoamento de Base e Armazenamento de Margens
- 6.7 Interações Entre as Águas Subterrâneas e um Lago
- 6.8 Flutuações nos Níveis da Água Subterrânea
- Evapotranspiração e Consumo Freatofítico
- Aprisionamento de Ar Durante a Recarga
- Efeitos da Pressão Atmosférica
- Cargas Externas
- Defasagem de Tempo em Piezômetros
- Leitura Sugerida
- Problemas
Capítulo 7: Evolução Química das Águas Subterrâneas Naturais
- 7.1 Sequências Hidroquímicas e Fácies
- Química da Precipitação
- Gás Carbônico no Solo
- Evolução dos Íons Maiores
- Sequência de Evolução Eletroquímica
- 7.2 Métodos Gráficos e Fácies Hidroquímicas
- 7.3 Água Subterrânea em Terrenos Carbonáticos
- Dissolução em Sistema Aberto
- Sistema Fechado
- Dissolução Incongruente
- Outros Fatores
- Interpretação de Análises Químicas
- 7.4 Águas Subterrâneas em Rochas Cristalinas
- Considerações Teóricas
- Experimentos Laboratoriais
- Interpretação de Dados de Campo
- 7.5 Água Subterrânea em Sistemas Sedimentares Complexos
- Ordem de Encontro
- Composição da Água em Depósitos Glaciais
- Águas Subterrâneas em Rochas Sedimentares Estratificadas
- 7.6 Interpretação Geoquímica a Partir da Datação com 14C
- 7.7 Efeitos-Membrana em Bacias Sedimentares Profundas
- 7.8 Taxas de Processos e Difusão Molecular
- Leituras sugeridas
- Problemas
Capítulo 8: Avaliação de Recursos Hídricos Subterrâneos
- 8.1 Desenvolvimento dos Recursos Hídricos Subterrâneos
- Prospecção, Avaliação e Explotação
- Rendimento do Poço, Rendimento do Aquífero e Rendimento da Bacia
- 8.2 Prospecção de Aquíferos
- Métodos Geológicos de Superfície
- Métodos Geológicos de Subsuperfície
- Métodos Geofísicos de Superfície
- Métodos Geofísicos de Subsuperfície
- Perfuração e Instalação de Poços e Piezômetros
- 8.3 A resposta dos Aquíferos Ideais ao Bombeamento
- Fluxo Radial a um Poço
- A Solução de Theis
- Aquíferos Semiconfinados
- Aquíferos Livres
- Sistemas de Poços Múltiplos, Ensaios de Bombeamento Escalonado, Ensaios de Recuperação e Poço Parcialmente Penetrante
- Aquíferos com Fronteiras Hidráulicas
- A Resposta de Aquitardes Ideais
- O Mundo Real
- 8.4 Determinação de Parâmetros: Testes de Laboratório
- Condutividade Hidráulica
- Porosidade
- Compressibilidade
- Curvas Características do Meio Não Saturado
- 8.5 Determinação de Parâmetros: Ensaios em Piezômetros
- 8.6 Determinação de Parâmetros: Testes de Bombeamento
- Ajuste de Curvas do Tipo di-log
- Gráficos Semilogarítmicos
- Vantagens e Desvantagens dos Testes de Bombeamento
- 8.7 Estimativa da Condutividade Hidráulica Saturada
- 8.8 Predição da Produtividade do Aquífero por Simulação Numérica
- Método de Diferenças-Finitas
- Método dos Elementos Finitos
- Calibração do Modelo e o Problema Inverso
- 8.9 Previsão da Produção em Aquífero Usando Simulação por Analogia
- Analogia Entre Fluxo Elétrico e Fluxo de Águas Subterrâneas
- Rede Resistência-Capacitância
- Comparação de Simulação por Analogia e Computacional
- 8.10 Rendimento da Bacia
- Rendimento Seguro e Rendimento Ideal de uma Bacia Hidrogeológica
- Rendimento Hidrológico Transiente e o Rendimento da Bacia Hidrogeológica
- 8.11 Recarga Artificial e Infiltração Induzida
- 8.12 Subsidência de Terrenos
- Mecanismo do Processo de Subsidência
- Medições de Subsidência de Terrenos em Campo
- 8.13 Intrusão Salina
- Leituras Sugeridas
- Problemas
Capítulo 9: Contaminação de Água Subterrânea
- 9.1 Padrões de Qualidade da Água
- 9.2 Processos de Transporte
- Constituintes Não Reativos em Meio Homogêneo
- Constituintes Não Reativos em Meio Heterogêneo
- Transporte de Constituintes Reativos
- Transporte em Meio Fissurado
- 9.3 Comportamento Hidroquímico de Contaminantes
- Nitrogênio
- Metais Traços
- Não Metais
- Substâncias Orgânicas
- 9.4 Medição de Parâmetros
- Determinação da Velocidade
- Dispersividade
- Particionamento Químico
- 9.5 Fontes de Contaminação
- Descarte de Resíduos Sólidos
- Disposição de Esgoto em Superfície
- Atividades Agrícolas
- Vazamentos e Derramamentos de Petróleo
- Disposição de Resíduos Radioativos
- Descarte de Resíduos Líquidos em Poços Profundos
- Outras Fontes
- Leituras Sugeridas
- Problemas
Capítulo 10: Água Subterrânea e Problemas Geotécnicos
- 10.1 Poro-pressões, Escorregamentos e Estabilidade de Taludes
- Teoria de Ruptura de Mohr-Coulomb
- Métodos do Equilíbrio Limite na Análise de Estabilidade de Taludes
- O Efeito das Condições Hidrogeológicas na Estabilidade de Taludes de Solo
- Efeito das Condições da Água Subterrânea na Estabilidade de Taludes em Rochas
- 10.2 Água Subterrânea e Barragens
- Tipos de Barragens e Rupturas de Barragens
- Percolação em Barragens de Concreto
- Impermeabilização e Drenagem das Fundações de Barragens
- Percolação em Fluxo Estacionário Através de Barragens de Terra
- Fluxo Estacionário por Barragens de Terra
- Impactos Hidrogeológicos em Reservatórios
- 10.3 Entrada de Água Subterrânea em Túneis
- Um Túnel como Dreno em Estado Estacionário ou Transitório
- Riscos Hidrogeológicos na Escavação de Túneis
- Análise Preditiva das Entradas de Água Subterrânea em Túneis
- 10.4 Afluxo de Água Subterrânea para Dentro de Escavações
- Drenagem e Desaguamento de Escavações
- Análise Preditiva do Afluxo de Água Subterrânea para Dentro de Escavações
- Leituras Sugeridas
Capítulo 11: Água Subterrânea e Processos Geológicos
- 11.1 Água Subterrânea e Geologia Estrutural
- A Teoria Hubbert-Rubey de Falhas de Cavalgamento
- Previsão e Controle de Terremotos
- 11.2 Água Subterrânea e Petróleo
- Aprisionamento Hidrodinâmico do Petróleo
- Sistema de Fluxo Regional e Acumulação de Petróleo
- 11.3 Água Subterrânea e Processos Termais
- Regimes Termais em Águas Subterrâneas Naturais Sistemas de Fluxo
- Sistemas Geotermais
- Posicionamento de Plutônio
- 11.4 Águas Subterrâneas e Geomorfologia
- Carstes e Cavernas
- Desenvolvimento Natural da Declividade
- Processos Fluviais
- Processos Glaciais
- 11.5 Águas Subterrâneas e Mineralização Econômica
- Gênese dos Depósitos Minerais Econômicos
- Implicações para a Exploração Geoquímica
- Leituras Sugeridas
Apêndices
- I: Elementos de Mecânica dos Fluidos
- II: Equação para Escoamento Transiente em Meios Saturados Deformáveis
- III: Exemplo de uma Solução Analítica para um Problema de Valor de Contorno
- IV: Equação de Debye-Hückel e Tabela Kielland para Coeficientes de Atividade Iônica
- V: Função Erro Complementar (erfc)
- VI: Desenvolvimento de Equação de Diferenças Finitas para Escoamento Estacionário em Meio Homogêneo Isotrópico
- VII: Solução Analítica de Toth para o Escoamento Subterrâneo Regional
- VIII: Solução Numérica do Problema de Valor de Contorno Representando Infiltração Unidimensional em um Sistema de Escoamento de Águas Subterrâneas com Recarga
- IX: Desenvolvimento da Equação de Diferenças Finitas para o Escoamento Transiente em um Aquífero Heterogêneo, Anisotrópico, Horizontal e Confinado
- X: Derivação da Equação de Advecção-Dispersão para Transporte de Solutos em Meio Poroso
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