A recarga de águas subterrâneas, também conhecida como drenagem profunda ou percolação profunda, é um processo hidrológico no qual a água move-se da superfície para o lençol freático. A recarga é o principal método pelo qual a água entra num aquífero. Este processo geralmente ocorre na zona vadosa, abaixo das raízes das plantas, e frequentemente manifesta-se como um fluxo para a superfície do lençol freático. A recarga de águas subterrâneas também abrange a água que se move do lençol freático para a zona saturada. A recarga ocorre tanto naturalmente (através do ciclo da água) quanto por meio de processos antropogénicos (ou seja, "recarga artificial de águas subterrâneas"), nos quais a água da chuva e/ou a água de reúso são direcionadas para o subsolo. Os métodos mais comuns para estimar as taxas de recarga são: balanço de massa de cloreto (BMC); métodos de física do solo; traçadores ambientais e isotópicos; métodos de flutuação do nível da água subterrânea; métodos de balanço hídrico (BH) (incluindo modelos de água subterrânea (MAGs)); e a estimativa do fluxo de base (FB) para rios.

Processos

Mecanismos difusos ou focalizados A recarga de águas subterrâneas pode ocorrer por meio de mecanismos difusos ou concentrados. A recarga difusa ocorre quando a precipitação infiltra-se no solo até o lençol freático e, por definição, é distribuída por grandes áreas. A recarga concentrada ocorre quando a água vaza de fontes de água superficiais (rios, lagos, uádis, pântanos) ou depressões na superfície do terreno e geralmente torna-se mais dominante com a aridez.

Recarga natural

A recarga natural dos aquíferos ocorre pela chuva e pelo derretimento da neve e, em menor escala, pelas águas superficiais (rios e lagos). Atividades humanas, como pavimentação, urbanização e exploração madeireira, podem dificultar este processo. Estas atividades podem resultar na perda da camada superficial do solo, reduzindo a infiltração de água, aumentando o escoamento superficial e diminuindo a recarga. O uso de água subterrânea, especialmente para irrigação, também pode reduzir o nível dos lençóis freáticos. A recarga dos aquíferos é um processo importante para a gestão sustentável destes recursos hídricos, uma vez que a volume extraída de um aquífero a longo prazo deve ser menor ou igual ao volume recarregado. A recarga pode ajudar a mover o excesso de sais que acumulam-se na zona radicular para camadas mais profundas do solo ou para o sistema de águas subterrâneas. As raízes das árvores aumentam a saturação de água nas águas subterrâneas, reduzindo o escoamento superficial. As inundações aumentam temporariamente a permeabilidade do leito do rio, movendo solos argilosos rio abaixo, e isto aumenta a recarga do aquífero.

Zonas húmidas As zonas húmidas ajudam a manter o nível do lençol freático e exercem controlo sobre a carga hidráulica. Isto fornece força para a recarga do lençol freático e também para a descarga em outros corpos de água. A extensão da recarga do lençol freático por uma zona húmida depende do solo, da vegetação, do local, da relação perímetro/volume e do gradiente do lençol freático. A recarga do lençol freático ocorre através de solos minerais encontrados principalmente ao redor das bordas das zonas húmidas. O solo sob a maioria das zonas húmidas é relativamente impermeável. Uma alta relação perímetro/volume, como em pequenas zonas húmidas, significa que a área de superfície através da qual a água pode infiltrar-se no lençol freático é grande. A recarga do lençol freático é típica em pequenas zonas húmidas, como depressões alagadas em pradarias, que podem contribuir significativamente para a recarga dos recursos hídricos subterrâneos regionais. Investigadores descobriram recargas do lençol freático de até 20% do volume da zona húmida por estação.

Recarga artificial de águas subterrâneas As estratégias de gestão de recarga de aquíferos (em inglês: managed aquifer recharge ou MAR) para aumentar a disponibilidade de água doce incluem modificação do leito do rio, filtração nas margens, dispersão de água e poços de recarga. Uma instalação no Condado de Orange, Califórnia, limpa e injeta 100 milhões de galões (378,5 milhões de litros) de água por dia; ou 90 mil milhões de galões (34.068 mil milhões de litros) por ano. A recarga artificial de águas subterrâneas está a tornar-se cada vez mais importante na Índia, onde o bombeamento excessivo de água subterrânea pelos agricultores levou ao esgotamento dos recursos hídricos subterrâneos. Em 2007, seguindo as recomendações do Instituto Internacional de Gestão da Água (IWMI), o governo indiano destinou 54 mil milhões de rupias (ou 570 milhões de dólares em 2023) para financiar projetos de recarga de poços escavados (um poço escavado é um poço largo e raso, geralmente revestido de betão) em 100 distritos em sete estados onde a água armazenada em aquíferos rochosos foi superexplorada. Outra questão ambiental é o descarte de resíduos através do fluxo de água, como os provenientes de quintas leiteiras, indústrias e escoamento urbano. A poluição presente na água da chuva acumula-se em bacias de retenção. A concentração de contaminantes degradáveis pode acelerar a biodegradação. No entanto, a localização e o momento em que o lençol freático está alto afetam o projeto adequado de bacias de detenção, bacias de retenção e jardins de chuva.

Recarga focada na depressão Se a água cair uniformemente sobre um campo, de forma que a capacidade de campo do solo não seja excedida, a percolação para o lençol freático será insignificante. Se, em vez disso, a água acumular-se em áreas baixas, o mesmo volume de água concentrado numa área menor poderá exceder a capacidade de campo, resultando em percolação e recarga do lençol freático. Quanto maior a área de escoamento superficial, mais concentrada será a infiltração. O processo recorrente de água que cai de forma relativamente uniforme sobre uma área, fluindo seletivamente para o lençol freático sob depressões superficiais, é denominado recarga concentrada em depressões. Os níveis freáticos elevam-se sob essas depressões. A recarga de águas subterrâneas em áreas de depressão pode ser muito importante em regiões áridas. Um maior número de eventos de chuva pode contribuir para o abastecimento de água subterrânea. A recarga de águas subterrâneas em depressões também afeta profundamente o transporte de contaminantes para o lençol freático. Isto é motivo de grande preocupação em regiões com formações geológicas cársticas, pois a água pode eventualmente dissolver túneis até atingir aquíferos ou cursos de água isolados. Esta forma extrema de fluxo preferencial acelera o transporte de contaminantes e a erosão desses túneis. Dessa forma, depressões destinadas a reter a água da chuva — antes que ela chegue a recursos hídricos vulneráveis — podem conectar-se ao subsolo ao longo do tempo. A cavitação das superfícies acima, dentro dos túneis, resulta na formação de crateras ou cavernas. O alagamento mais profundo exerce pressão, forçando a água a penetrar no solo mais rapidamente. O fluxo mais rápido desloca contaminantes que, de outra forma, estariam adsorvidos no solo, carregando-os consigo. Isto pode levar a poluição diretamente ao lençol freático elevado e, consequentemente, ao aquífero. Portanto, a qualidade da água coletada em bacias de infiltração é de especial importância.

Métodos de estimação As taxas de recarga de águas subterrâneas são difíceis de quantificar. Isto ocorre porque outros processos relacionados, como evaporação, transpiração (ou evapotranspiração) e infiltração, devem primeiro ser medidos ou estimados para determinar o balanço. Não existem métodos amplamente aplicáveis disponíveis que possam quantificar direta e precisamente o volume de água da chuva que atinge o lençol freático. Os métodos mais comuns para estimar as taxas de recarga são: balanço de massa de cloreto (BMC); métodos de física do solo; traçadores ambientais e isotópicos; métodos de flutuação do nível da água subterrânea; métodos de balanço hídrico (BH) (incluindo modelos de água subterrânea (MAGs)); e a estimativa do fluxo de base (FB) para rios. As estimativas regionais, continentais e globais de recarga geralmente derivam de modelos hidrológicos globais.

Físicos Os métodos físicos utilizam os princípios da física do solo para estimar a recarga. Os métodos físicos diretos são aqueles que tentam medir o volume de água que passa abaixo da zona radicular. Os métodos físicos indiretos baseiam-se na medição ou estimativa de parâmetros físicos do solo que, juntamente com os princípios da física do solo, podem ser usados para estimar a recarga potencial ou real. Após meses sem chuva, o nível dos rios em clima húmido é baixo e representa apenas a água subterrânea drenada. Assim, a recarga pode ser calculada a partir desse fluxo de base, se a área da bacia hidrográfica já for conhecida.

Químicos Os métodos químicos utilizam a presença de substâncias relativamente inertes solúveis em água, como um traçador isotópico ou cloreto, que se movem através do solo, à medida que ocorre a drenagem profunda.

Modelos numéricos A recarga pode ser estimada por meio de métodos numéricos, utilizando códigos como o Hydrologic Evaluation of Landfill Performance (HEL), UNSAT-H, SHAW (sigla para Simultaneous Heat and Water Transfer model), WEAP e MIKE SHE. O programa unidimensional HYDRUS1D está disponível online. Estes códigos geralmente utilizam dados climáticos e de solo para chegar a uma estimativa de recarga e usam a equação de Richards, de alguma forma, para modelar o fluxo de água subterrânea na zona vadosa.

Fatores que afetam a recarga de águas subterrâneas

Alterações climáticas Os impactos das alterações climáticas nas águas subterrâneas podem ser maiores através dos seus efeitos indiretos na procura de água para irrigação, através do aumento da evapotranspiração. Observa-se um declínio no armazenamento de água subterrânea em muitas partes do mundo. Isto deve-se ao aumento do uso de água subterrânea para atividades de irrigação na agricultura, particularmente em terras áridas. Parte deste aumento na irrigação pode ser atribuído a problemas de escassez hídrica, agravados pelos efeitos das alterações climáticas no ciclo da água. A redistribuição direta de água por atividades humanas chega a aproximadamente 24.000km3 por ano, que é cerca do dobro da recarga global de águas subterrâneas a cada ano. As alterações climáticas provocam mudanças no ciclo da água, que por sua vez afetam as águas subterrâneas de diversas formas: pode haver um declínio no armazenamento de água subterrânea, redução na recarga dos aquíferos e deterioração da qualidade da água devido a eventos climáticos extremos. Nos trópicos, precipitações intensas e eventos de inundação parecem levar a uma maior recarga de águas subterrâneas. No entanto, os impactos exatos das alterações climáticas nas águas subterrâneas ainda estão a ser investigados. Isto porque ainda faltam dados científicos derivados da monitorização das águas subterrâneas, tais como alterações no espaço e no tempo, dados de extração e "representações numéricas dos processos de recarga das águas subterrâneas". Os efeitos das alterações climáticas podem ter impactos diferentes no armazenamento de águas subterrâneas: os eventos de precipitação mais intensos (mas menos frequentes) previstos podem levar a um aumento da recarga das águas subterrâneas em muitos ambientes. Mas períodos de seca mais intensos podem resultar no ressecamento e compactação do solo, o que reduziria a infiltração de água subterrânea.

Urbanização Outras implicações da recarga de águas subterrâneas são consequência da urbanização. Investigações mostram que a taxa de recarga pode ser até dez vezes maior em áreas urbanas em comparação com regiões rurais. Isto explica-se pela vasta rede de abastecimento de água e esgoto existente em áreas urbanas, algo que as áreas rurais provavelmente não possuem. A recarga em áreas rurais é fortemente influenciada pela precipitação, enquanto o oposto ocorre em áreas urbanas. As redes viárias e a infraestrutura dentro das cidades impedem a percolação da água superficial no solo, resultando na maior parte do escoamento superficial sendo direcionado para as galerias pluviais para o abastecimento de água local. À medida que o desenvolvimento urbano continua a expandir-se por diversas regiões, as taxas de recarga de águas subterrâneas aumentarão em relação às taxas existentes nas antigas áreas rurais. Uma consequência do aumento repentino da recarga de águas subterrâneas inclui enchentes repentinas. O ecossistema terá que se ajustar ao excedente elevado de água subterrânea devido às taxas de recarga. Além disso, as redes viárias são menos permeáveis que o solo, resultando em maiores quantidades de escoamento superficial. Portanto, a urbanização aumenta a taxa de recarga de águas subterrâneas e reduz a infiltração, resultando em cheias repentinas à medida que o ecossistema local adapta-se às mudanças no ambiente circundante.

Fatores adversos Compactação do solo Drenagem Superfícies impermeáveis Poluição das águas subterrâneas

Ver também

Armazenamento e recuperação de aquíferos Biovaleta Captação de água da chuva Comércio internacional e água Infiltração (hidrologia) Pico da água

Referências