PEDOLOGIA

Prof. Carolina Corrêa

Objetivos

Conhecer as formas em que a água se

apresenta no solo;

Identificar as zonas da água nos solos;

O que são aqüíferos e como se

apresentam;

Compreender permeabilidade.

Todos os solos são materiais

permeáveis, ou seja, a água está livre para

fluir através dos poros interligados

existentes entre as partículas sólidas.

Nem toda rocha é permeável e mesmo

as não permeáveis podem conter

quantidades significativas de água.

Água nos Solos e Rochas

Conforme a origem, as águas

subterrâneas podem ser classificadas como:

de infiltração;

fóssil;

juvenil;

de condensação.

A água de infiltração é gerada pela infiltração

das águas meteóricas, ou seja, águas da chuva

(praticamente toda água subterrânea tem esta

origem).

Infiltração

Fóssil

A água fóssil é proveniente de tempos

geológicos passados, quando se deu a

deposição dos sedimentos que aprisionam

esta água.

A água juvenil é a água de origem

magmática; provem do interior da Terra e

resultante da fase final da consolidação de

magmas, é ascendente, rica em sais e

termal.

A água de condensação é aquela que

condensa nos poros a partir do vapor deágua.

Zonas da Água

Zona vadosa ou zona de aeração é a

região entre o lençol freático e a superfície

do terreno. Está preenchida por ar

atmosférico e contém pouca água, na forma

de umidade. Esta camada do solo é

importante na purificação das águas que se

infiltram, atuando como filtro, como zona de

oxidação de matéria orgânica e de retenção

de uma gama variada de metais pesados.

Nesta zona a água ocorre na forma de

películas aderidas aos grãos do solo.

Solos muito

finos tendem a ter

mais umidade do

que os mais

grosseiros, pois há

mais superfícies de

grãos onde a água

pode ficar retida por

adesão.

Na zona de aeração podemos

distinguir três regiões:

Zona de umidade do solo: é a parte

mais superficial, onde a perda de água de

adesão para a atmosfera é intensa. Em

alguns casos é muito grande a quantidade

de sais que se precipitam na superfície do

solo após a evaporação desta água, dando

origem a solos salinizados ou a crostas

ferruginosas.

Franja de capilaridade: é a região

mais próxima ao nível d’água do lençol

freático, onde a umidade é maior devido à

presença da zona saturada logo abaixo.

Zona intermediária: região

compreendida entre as duas anteriores e

com umidade menor do que na franja

capilar e maior do que na zona superficial

do solo.

Zona de Saturação

É a região abaixo do lençol freático

(nível freático) onde os poros ou fraturas da

rocha estão totalmente preenchidos por

água.

Em aqüíferos freáticos o nível da água

varia segundo a quantidade de chuva. Em

épocas com mais chuva o nível freático

sobe e em épocas em que chove pouco o

nível freático desce.

O que é um AQUÍFERO ?

Para armazenar água é preciso que a

rocha seja porosa e permeável capaz de

reter e ceder água. Uma formação

geológica para ser considerado um aqüífero

deve conter espaços abertos ou poros

repletos de água e permitir que a água

tenha mobilidade através deles.

Como se dá o seu abastecimento?

Aquífero Confinado

Aquífero Confinado

Aquífero Livre

Aquífero Suspenso

Nível da água

Camadas Impermeáveis

Tipos de Aquíferos

Aquíferos porosos: rochas

sedimentares consolidadas, solos

arenosos e sedimentos inconsolidados;

Aquíferos Fraturados ou Fissurados:

associados a rochas ígneas e

metamórficas;

Aquíferos Cársticos: são formados em

rochas carbonáticas.

Quanto a Rocha Armazenadora

A água no solo pode se apresentar de

diferentes maneiras:

Água Livre ou gravitacional;

Capilar;

Higroscópica/Adsorvida.

Água no Solo

Água Livre ou gravitacional

É aquela que não consegue mais ser

retida pelos grãos sólidos e circula nos solos.

Pode estar em equilíbrio hidrostático ou fluir

sob a ação da gravidade ou de outros

gradientes de energia.

Água Capilar

É a água que se encontra presa as

partículas do solo por meio de forças

capilares. Esta se eleva pelos interstícios

capilares formados pelas partículas sólidas,

devido a ação das tensões superficiais nos

contatos ar-água-sólidos, oriundas a partir

da superfície livre da água.

Esta película de água sobre o grão

sólido, tem espessura variada e pode migrar

de um grão para outro, saindo de um com

espessura maior para um com espessura

menor. Esta água capilar pode ser retirada

pelas raízes das plantas, mas não

movimentada pela gravidade.

Alturas capilares máximas atingíveis

– pedregulhos → poucos centímetros;

– areias → um a dois metros;

– siltes → três a quatro metros;

– argilas → dezenas de metros.

Água de Constituição

É a água presente na própria

composição química das partículas sólidas.

Vapor

O vapor existe nos poros que contem

ar, ele pode passar para fase líquida e vice-

versa conforme varie a temperatura.

Água higroscópica/adsorvida

É a quantidade máxima de água, em

percentagem, que o solo é capaz de

absorver da atmosfera, em forma de vapor,

e manter em equilíbrio com o ambiente.

Não se movem, nem por capilaridade e

nem por gravidade; só se movimentam sob

a forma de vapor d'água.

A água higroscópica forma uma

camada muito fina e que fica tão aderida ao

grão que para sua retirada é necessário o

aquecimento acima de 100 graus

centígrados.

O solo que possui apenas água

higroscópica é um solo aparentemente

seco.

Água Adsorvida (adesiva) adere às

partículas dos solos finos devido a ação de

forças elétricas desbalanceadas na

superfície dos argilo-minerais. Está

submetida a grande pressões,

comportando-se como sólido na vizinhança

da partícula de solo.

A quantidade total adsorvida varia

entre 5 a 30% do peso do sólido

adsorvente, podendo chegar

excepcionalmente a 50%.

Uma vez que os compostos adsorvidos

concentram-se sobre a superfície livre do

sólido, quanto maior for esta superfície por

unidade de peso sólido, tanto mais favorável

será a adsorção.

São inúmeros os fenômenos que

controlam o transporte de contaminantes

em meios porosos, onde o contaminante

considerado é a massa de alguma

substância dissolvida, movendo-se no meio

fluido, ou com este (água) nos vazios do

meio poroso (solo) seja ele saturado ou não

(Nobre, 1987).

Transporte de poluentes

É o mecanismo de transporte

ocasionado pelo fluxo de água, uma vez

que com o deslocamento da água os

contaminantes (solutos) presentes na

mesma se movem na direção das linhas de

fluxo com uma velocidade que, em princípio,

é igual à velocidade média da água e sem

alterar sua concentração na solução.

Advecção

Dispersão por difusão molecular

O soluto dissolvido em água desloca-

se de uma área de maior concentração para

uma área de menor concentração, visando

equalizar a concentração em toda a massa

de fluido. Este fenômeno ocorre

independente da velocidade do fluido.

Dispersão

Em um meio poroso, especialmente de

granulometria fina, a difusão é

consideravelmente menor do que em uma

solução livre. Isso se deve a tortuosidade

das trajetórias de fluxo, pequeno volume de

fluido para o fluxo e a retenção de íons e

moléculas nas superfícies das partículas

(Mitchell, 1991).

É o processo segundo o qual o soluto

adere a superfície dos sólidos devido as

forças de atração aí existentes.

É um dos processos mais importantes

no controle de qualidade das águas.

Adsorção

É a propriedade

que o solo apresenta

de permitir o

escoamento da água

através de seus vazios

de um ponto de mais

alta energia para um

ponto de mais baixa

energia.

Permeabilidade

A Lei de Darcy é expressa por:

Q = K . h . A

L Q – vazão;

A - área da amostra;

k - o coeficiente de permeabilidade;

h – diferença entre o nível de entrada e

de saída;

L – comprimento da amostra.

Fatores que influenciam a

permeabilidade

Os principais fatores que influenciam

no coeficiente de permeabilidade (K) são:

granulometria, índice de vazios, composição

mineralógica, estrutura, fluído e

temperatura.

S O L O K (mm/s) K (cm/s)

Pedregulho grosso 10 a 103 1 a 102

Pedregulho fino - areia

grossa a média 10-2 a 10 10-1 a 1

Areia fina - silte fofo 10-4 a 10-2 10-3 a 10-1

Silte denso - silte argiloso 10-5 a 10-4 10-4 a 10-3

Argila siltosa – argila 10-8 a 10-5 10-7 a 10-4

Valores típicos de coeficiente de permeabilidade

BOSCOV, M.E.G. (2008). Geotecnia Ambiental. Cia.

Dos Textos.

DAEE-IPT. (1990). Controle de Erosão. 2a ed.

GUERRA, A. J. T. & CUNHA, S. B. da (org.).

Geomorfologia: exercícios, técnicas e aplicações.

Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1996, 334p.

PINTO C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos.

Editora Oficina de textos, 2005.

VARGAS, M. Introdução a Mecânica dos Solos.

Editora McGraw-Hill do Brasil, 1977.

Bibliografia