Groundwater and the Sustainable Development Goals (SDGs)

Groundwater is an important part of the water cycle, but this don’t reflects at all in the indicators for the Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations (UN). Facing some logistical issues in what relates to data gathering and data treatment, the indicators, used to monitor objectives defined by UN for all the 17 SDGs, must be, for the Inter-Agency and Expert Group on Sustainable Development Goal Indicators (IAEG-SDGs), reasonable maintained under 100 to be treatable and useful for all the UN member states. As always, groundwater, as the major part of the available freshwater resources on the world, but also as the less understood part of the same cycle, has been somehow forgotten. Our aim must be to turn groundwater a priority in the international decisions, documents and governance. An example is the SDGs, on its goal 6, Clean Water and Sanitation, dedicated to the topic “Ensure access to water and sanitation for all”, the following targets related with clean water are appointed: by 2030 to achieve universal and equitable access to safe and affordable drinking water for all, to improve water quality, to substantially increase water-use efficiency across all sectors and ensure sustainable withdrawals and supply of freshwater to address water scarcity, to implement integrated water resources management at all levels, including through transboundary cooperation, to expand international cooperation and capacity-building support to developing countries in water-related activities; by 2020, to protect and restore water-related ecosystems, including aquifers. There is also an indication to support and strengthen the participation of local communities in improving water and sanitation management. To accomplish these targets in what respects groundwater, more efforts must be done to indicate to the countries the kind of data that must be collected and analysed in order to inform better the state of our groundwater resources

Ecosistemas dependientes de aguas subterráneas

Tiene habido muchas definiciones para el concepto de Ecosistemas Dependientes de Aguas Subterráneas (EDAS, GDE en inglés), pero resumiendo son ecosistemas que usan agua subterránea en alguna parte de su ciclo de vida o por toda una generación e donde esta es crítica para la existencia de esas especies. El uso del agua subterránea no equivale necesariamente a una dependencia de las aguas subterráneas (Colvin et al. 2003). Por dependencia se entiende que el ecosistema sería significativamente alterado o mismo irreversiblemente degradado si la disponibilidad o calidad del agua subterránea fuera alterada más allá de su rango "normal" de fluctuación, o sea, son ecosistemas que dependen en el todo o en parte de las aguas subterráneas para mantener un nivel adecuado de la función del ecosistema y el mantenimiento de la composición de la comunidad (Smith et al. 2006). La dependencia de los EDAS de las aguas subterráneas es muy variable, oscilando entre parcial y con poca frecuencia a continua y totalmente dependiente. Estos ecosistemas, incluyendo los humedales, vegetación en general, vegetación de manantiales, flujos de base de los ríos, ecosistemas de acuíferos y cuevas, vertidos salinos de lagunas costeras, manantiales, manglares, charcos en ríos, lagos en herradura y pantanos colgados (Sinclair Knight Merz 2001) y descargas de agua subterránea en el océano, representan componentes complejas e importantes de la diversidad biológica. Una de las clasificaciones posibles para los EDAS, sería considerar los sistemas terrestres, sistemas acuíferos y de cuevas, sistemas rivereños y lagunares interiores (incluyendo humedales y pantanos), sistemas costeros (lagunas y estuarios) y los sistemas marinos. Posibles amenazas a los EDAS incluyen la extracción y la contaminación química y con nutrientes del agua subterránea, la salinización, la alteración de la gestión de las aguas superficiales y subterráneas, las alteraciones climáticas, lo que puede afectar una cadena complexa de interacciones en el mundo natural

Água subterrânea, ambiente e sociedade

Analisa-se um pouco os problemas mundiais em torno da água, concentrando-se particularmente nas águas subterrâneas, na sua interação com as águas superficiais, e nos serviços da água, quer para fins humanos (consumo, indústria, agricultura), quer nos serviços prestados ao ambiente. Ao mesmo tempo, são apontados alguns casos de desastres ambientais que sucederam no passado ou ainda estão a suceder devido a intervenções humanas desajustadas à realidade ambiental, e apontadas algumas opções de gestão futura que poderão obviar algumas destas consequências

Lagoas costeiras como ecossistemas dependentes de água subterrânea: efeitos da sobrexploração de aquíferos e das alterações climáticas

O estudo da dependência de determinados ecossistemas em relação às águas subterrâneas é essencial para a perceção das consequências ambientais que podem advir para esses ecossistemas de uma modificação dos circuitos da água subterrânea, da sua sobrexploração ou das implicações de futuras alterações climáticas globais sobre os recursos hídricos subterrâneos. O estudo de caso aqui apresentado refere-se a duas lagoas costeiras (Melides e Santo André), na costa ocidental portuguesa, na parte sul do país, onde a água doce superficial, a água doce subterrânea e água marinha interagem para criar condições ecológicas muito especiais dentro das lagoas. Por esse motivo, estas lagoas são importantíssimas do ponto de vista ecológico, com uma flora e fauna muito diversificada, sendo essenciais para a avifauna, como área de reprodução e alimentação e para a fauna aquática, como zona de reprodução de espécies marinhas que povoam a costa sul portuguesa. Ambas as lagoas apresentam água salobra, onde a contribuição marinha é feita através da abertura artificial das lagoas ao mar na primavera, numa tentativa de reproduzir o que sucedia de forma natural há algumas dezenas de anos atrás (neste momento o oceano já não tem capacidade por si só para criar uma abertura no cordão dunar), a contribuição de água superficial é feita através da precipitação na bacia hidrográfica, encaminhada através de pequenos ribeiros e da precipitação direta sobre as lagoas e a contribuição subterrânea é feita durante todos os meses do ano, através da descarga do aquífero livre superior dos sistema aquífero de Sines para esses mesmos ribeiros, sendo que, durante mais de 50% dos dias do ano, é a única água a entrar nas lagoas. Neste estudo mostra-se ainda que, devido à composição dos sedimentos do fundo destas lagoas, a interação direta entre as águas subterrâneas e as lagoas é muito pouco provável (mais de 20 metros de sedimentos muito finos, de caráter lodoso). As lagoas são portanto altamente dependentes de águas subterrâneas, mas a entrada dessas águas faz-se ao longo dos troços inferiores dos ribeiros afluentes às lagoas. A fauna destas lagoas apresenta espécies marinhas que não toleram salinidades muito baixas, espécies marinhas que toleram salinidades muito baixas, espécies de água doce que toleram ambientes salobros e espécies de água doce que toleram apenas pequenas variações de salinidade. Nesta situação, a água subterrânea é o regulador que permite a manutenção de condições de sobrevivência das espécies mais sensíveis à salinidade durante a maior parte do ano. A consequência de uma sobrexploração das águas subterrâneas do aquífero superior seria a redução ou mesmo a anulação da contribuição deste aquífero para a água que entra nas lagoas, não permitindo a diluição da água das mesmas que, com a evaporação, teriam tendência a tornar-se cada vez mais salobras. Quando as lagoas são abertas ao mar (durante alguns dias a algumas semanas por ano), estas adquirem valores de salinidade muito similares à da água marinha. Quando a barra se volta a cerrar, por efeitos da agitação marítima, e as lagoas voltam a ficar isoladas do mar, começa de imediato a haver uma diluição de sais dentro das lagoas, por efeito da contribuição das águas subterrâneas ou de alguma precipitação. Durante a abertura ao mar, as espécies menos tolerantes à salinidade encontram refúgio nos trechos inferiores dos ribeiros afluentes às lagoas. Curiosamente, em relação às previsíveis consequências das alterações climáticas, se o resultado for o esperado aumento do nível do mar, a resposta do sistema aquífero será uma subida do nível freático (para equilibrar a cota de descarga), pelo que se espera a descarga de maior quantidade de água subterrânea para as linhas de água que drenam para as lagoas

Zonas protegidas: caraterização, proteção e gestão

A componente subterrânea do ciclo da água, por ser de difícil observação, constituiu sempre uma parte negligenciada desse mesmo ciclo. Com o enorme incremento da utilização da água principalmente na segunda metade do Século XX e com técnicas de perfuração cada vez mais eficazes na execução de captações de água subterrânea, registaram se as primeiras observações de declínio generalizado dos níveis freáticos, do declínio acentuado dos caudais de nascentes nessas áreas e do declínio acentuado também dos caudais dos rios abastecidos pelos caudais descarregados pelos aquíferos. Tal levou a consequências drásticas em muitas regiões do Globo, muito em particular nas regiões com forte stress hídrico ou onde as taxas de recarga já não conseguem equilibrar os caudais de exploração. Desse modo, até os especialistas em águas superficiais passaram a olhar para as águas subterrâneas de outro modo, como parte integrante do mesmo ciclo, e cuja afetação pode levar a consequências graves em caudais de rios ou armazenamento em lagos. Para poder prevenir ou combater esta situação, há uma necessidade clara de conhecer o recurso na sua globalidade, desde os limites dos aquíferos, volumetria, capacidade de armazenamento, circulação da água, sua hidroquímica e capacidade de renovação. Esta caraterização é a base para se poder depois fazer a sua gestão, que poderá levar à sua melhor proteção ou, no caso de afetação, à inversão ou remediação dos problemas que os afetam. Se no início a preocupação era não exaurir o recurso, com a finalidade de não prejudicar os abastecimentos e uso humano da água para os diversos fins, nos finais do Século XX iniciam se estudos para determinar a importância dos recursos subterrâneos para a manutenção dos ecossistemas. Desde essa altura, os estudos demonstraram que as águas subterrâneas são importantes em muitos dos ecossistemas continentais e até marinhos e são até imprescindíveis em relação à existência de alguns. Os ecossistemas dependentes de águas subterrâneas podem sê-lo em diversos graus, desde totalmente dependentes a graus de dependência variável. A nível da proteção, são considerados dois fatores fundamentais: a proteção da sua quantidade e da sua qualidade. Para tal, a nível do aquífero, a proteção em relação aos fatores químicos deverá estar centrada nas zonas de infiltração, enquanto a proteção em relação á quantidade estará associada aos aspetos da sua exploração (sobre-exploração). Em relação à proteção das captações, outro fator importante da proteção do recurso para consumo humano, a legislação europeia é já bastante rigorosa, com a definição dos perímetros de proteção das captações públicas obrigatória, mas falta ainda fazer muito trabalho no que respeita quer aos estudos dos aquíferos para uma efetiva segurança das captações, até ao efetivo cumprimento dos limites estabelecidos e ao controlo das atividades condicionadas ou banidas dentro dessas áreas. Uma gestão sustentada e equilibrada dos recursos hídricos subterrâneos é essencial para a manutenção dos fluxos naturais, permitindo, através de uma utilização racional, continuar a manter funcionais os ecossistemas de algum modo dependentes das águas subterrâneas. A nível qualitativo, a gestão do recurso deveria fazer-se através do ordenamento do território e de práticas de utilização e ocupação do solo que obviem a potencial contaminação das águas subterrâneas, situação que está ainda muito longe de suceder, pois o ordenamento do território tem ainda em pouca conta os aspetos ligados aos recursos hídricos subterrâneos. A responsabilidade dos hidrogeólogos passa também muito pela intervenção a nível da governança da água, e por passar aos políticos a mensagem sobre a importância de gestão sustentada dos recursos hídricos subterrâneos, para que o Mundo continue a poder utilizar os serviços que as águas subterrâneas fornecem não só ao Homem, como ao ambiente

Águas Subterrâneas: a importância de um recurso escondido

A água é uma só, a mesmíssima água que percorre o corpo humano e de todos os outros seres vivos é a mesma que depois pode estar no solo, na atmosfera, nos rios, lagos, mares, oceanos, ou, mais escondida, no interior do Globo Terrestre, seja na parte superior da crosta, entre os poros e fraturas das rochas, seja por todo o interior do Globo, muitas vezes fazendo parte de magmas líquidos percursores das rochas ou mesmo integrando os próprios minerais das rochas. Dentro do que se consideram as “águas doces” utilizáveis porá fins humanos, a água subterrânea corresponderá a uma percentagem entre os 97 e os 98% de toda a água doce líquida disponível no Planeta, ou seja, excluindo as massas polares e os glaciares, mas incluindo todos os grandes lagos e rios de água doce do Planeta. A interligação permanente entre a água no seu todo dentro do designado “Ciclo Hidrológico” faz com que a gota de água que hoje pode ser considerada subterrânea amanhã esteja a correr num rio, desague posteriormente no oceano, nos dias seguintes esteja na atmosfera, precipite dois dias depois sobre um continente, integre um ser vivo dias depois, e que, por transpiração ou morte desse ser, por exemplo, volte de novo à atmosfera ou ao solo para seguir qualquer outro ritmo do seu ciclo. No entanto, por se encontrar no subsolo, a água subterrânea é um recurso quase considerado como “invisível”, pela grande dificuldade que os “não especialistas” têm em avaliá la e prever o seu comportamento. De particular importância para todos os seres vivos é a interação entre as designadas águas subterrâneas e águas superficiais (a mesma água, mas duas formas de olhar para a mesma) e um extraordinário mecanismo de purificação da água que leva a que a água evaporada do maior tipo de reservatório do Mundo, os seus oceanos, se transforme de salgada em doce pelo processo de evaporação. Este processo leva a que, sobre os continentes, os seres vivos sejam muito mais diversificados, e muitos seguramente não existiriam se este processo de “dessalinização natural” não ocorresse. O presente documento procurará analisar um pouco os problemas mundiais em torno da água, concentrando-se particularmente nas águas subterrâneas, na sua interação com as águas superficiais, e nos serviços da água, quer para fins humanos (consumo, indústria, agricultura), quer nos serviços prestados ao ambiente, apontando casos de desastres ambientais do passado ou que ainda estão a suceder devido a intervenções humanas desajustadas à realidade ambiental e algumas opções de gestão futura que poderão obviar algumas destas consequências

Governança de águas subterrâneas – Gestão conjunta águas superficiais-águas subterrâneas

A água tem um papel vital na evolução e sobrevivência da humanidade. Por sua vez, a água subterrânea é parte do ciclo da água e tem um papel vital em todos os serviços da água: - Como base da vida na Terra (serviço dos ecossistemas, abastecimento doméstico, público ou privado) - Como base da agricultura e para a segurança alimentar no Mundo - Como base do bem estar individual e coletivo (indústria, energia, diversão, etc.) E existe claramente uma conexão entre a escassez de água e a pobreza. E, como os aquíferos não escolhem zonas pobres ou ricas, nem sempre a escassesz de água é real. Mesmo em zonas em que as águas superficiais não abundam, podem por vezes existir grandes reservas aquíferas, mas, por diversos motivos, essa água não estar acessível à população. Isto pode ocorrer por: - Falta de tecnologia para captar e bombear água, afetando a segurança alimentar das populações (água de abastecimento, água para a agricultura básica) - Pessoas que perderam os seus recursos hídricos por construções de barragens a montante, por explorações de grande extensão usando águas de rios e lagos em grande quantidade, resultando em perdas extremas de fluxo a jusante - Remoção de população de áreas com acesso à água para libertar grandes áreas de terreno para monoculturas, recolocando as pessoas em zonas muito mais inóspitas do ponto de vista do acesso à água e a solo de qualidade - Contaminação de águas por industriais e/ou mineiras - Comunidades que contaminam as suas próprias águas com contaminantes orgânicos vindos das suas próprias latrinas, gado, etc. Fenómenos como o crescimento populacional no Globo, alterações climáticas/globais, maiores necessidades de solo para a agricultura e assentamentos urbanos e maiores necessidades em água no futuro levam a crer que a situação vai tender a piorar muito caso não haja uma política de uso sustentável do recurso água. Os fenómenos climáticos/globais irão afetar todo o ciclo da água, mas, a nível dos aquíferos, são de esperar: - Uma maior resiliência em relação à afetação das águas superficiais - Uma redução da infiltração - Em condições naturais, não haverá uma perda significativa de recursos hídricos subterrâneos, devido ao controlo estrutural feito pelas zonas de descarga dos aquíferos, mas haverá um grande incremento da pressão sobre o uso da água subterrânea, o que levará a uma exploração muito mais acentuada dos aquíferos Destas realidades resultam algumas questões fundamentais para uma gestão adequada dos recursos hídricos no futuro. Como pode a governança da água abordar o problema das alterações globais? Entendendo que a água é só uma, que os recursos hídricos subterrâneos e superficiais estão em constante intercâmbio e que esta ligação faz com que qualquer efeito causado nas águas superficiais se reflita nas águas subterrânea e vice-versa. E não existe boa governança da água se não tiver em conta esta realidade. O planeamento de recursos hídricos deverá ser feito de modo a integrar toda a água, e as políticas e gestão devem ter em atenção essa situação. Não há muitas das vezes, da maior parte dos administradores e políticos, uma perceção das relações entre águas subterrâneas e águas superficiais e é absolutamente necessário que tenham essa perspetiva. Para o sucesso de uma boa administração da água é necessário: - Ter um planeamento e gestão da água conjuntos, ou seja, gestão coordenada da água subterrânea, água superficial, águas residuais industriais ou urbanas, de modo a atingir os fins políticos e os objetivos de gestão - Este planeamento deve ser complementado através de uma capacitação a nível individual e de uma estratégia sobre o uso conjunto da água por utilizadores coletivos e governos, para atingir os objetivos, incluindo legislação adequada Os objetivos de uma gestão integrada de águas subterrâneas-águas superficiais deverão estar refletidos na legislação e nas políticas da água, através de uma gestão integrada e sustentável dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos baseados numa avaliação sustentada, autorizações para uso e armazenamento de ambos os recursos, através de sinais políticos e económicos que suportem uma gestão conjunta, de uma coordenação perfeita da gestão de ambos os recursos, da participação dos utilizadores nas decisões e da monitorização e medição dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos. A gestão de águas subterrâneas deverá englobar soluções como a gestão da recarga de aquíferos, incluindo a recarga artificial, a monitorização permanente (qualidade e quantidade), a análise das condições dos ecossistemas dependentes das massas de água, a gestão conjunta com águas de outra origem (superficial, residuais urbanas ou industriais, precipitação), uma utilização da água para diversos fins antes de ser devolvida ao ambiente, ações contra o desperdício de água, nomeadamente na agricultura, e uma disponibilidade permanente dos dados, para que a ciência possa avançar sem restrições e os utilizadores estejam em condições de perceber o que se passa com os recursos hídricos em cada momento

Groundwater prospecting, drilling and well construction in hard rocks in semi-arid regions: an overview

In semi-arid and arid areas rock weathering is normally much less deep that in rainy areas. So, rocks tend to be more near the topographic surface. These climatic conditions also generate much less vegetation, which in all the cases clearly favours a direct observation of rock condition, fracturing or weathering. By other side, aquifers in hard rocks present specificities in relation to water presence and movement that implies a different approach when dealing with groundwater prospecting. Hard rocks are considered to have basically 3 layers of interest for hydrogeology: the weathered zone on the top, the fractured zone under the first one, and the non-fractured zone under the last one, where the possibility to get water is very low. Water is stored in both fractures and rock matrix, but moves mainly through the fractures. The capacity to transmit water is much more related with the interconnection between fractures than with the storage capacity. Even if the storage capacity is high, if interconnection is not strong, a well will not be fully successful. As most part of the wells is vertical, attention must be concentrated on the tilt of fractures: vertical fractures are much more difficult to intersect with a vertical drilling than inclined ones, and horizontal fractures will be the most easy to cut. If vertical, horizontal and inclined fractures are present in the same area, if they interconnect and go deep enough, if their distribution in space is regular and if the space inside fractures is not filled with clay or other impermeable minerals, we are in presence of the best conditions to have a successful drilling. Attention must also be given to the total vertical length of the weathered layer or layers and to the estimated vertical extension of the fractured zone. Indirect indications may come from geophysics. The most used method seems to be the geoelectrics, followed by electromagnetic methods. Drilling methods are most part of the time rotopercussion. During drillings it is essential to register the lithologies, the fracturing levels and the water strikes. Registration of drilling velocities can be important to perceive the nature of rock (fracturing, weathering, etc.). A good planning, the right construction skills and a sustainable exploration plan are essential to have a durable working well, and to maintain the water quality on the well and in the aquifer. Isolation, protection, casing, filters, caps are some of the figures needing attention during construction which will help to maintain a sustainable water supply system

Avaliação da Vulnerabilidade à Contaminação no Sistema Aquífero Évora-Montemor-Cuba

O principal objectivo deste trabalho é a aplicação de métodos empíricos para proceder à caracterização da vulnerabilidade à contaminação do Sistema Aquífero de Évora-Montemor-Cuba, nomeadamente os índices DRASTIC e de Susceptibilidade (IS). A aplicação destes índices permitiu concluir que o Sistema Aquífero de Évora-Montemor-Cuba apresenta a maioria da sua área classificada com um índice de vulnerabilidade à contaminação baixo a moderadamente baixo, enquanto os aquíferos carbonatados apresentam grande parte da sua área classificada com um índice moderadamente alto a alto. O IS revelou-se uma ferramenta extremamente útil para ter uma visão espacial do território do ponto de vista da sua vulnerabilidade, quando associada aos usos do solo. No entanto, a complexidade dos sistemas naturais é sempre maior do que as simplificações necessárias para se poderem utilizar as ferramentas que permitem calcular estes índices, existindo permanentemente imprecisões associadas a estes cálculos

Topical Collection: Progress in fractured-rock hydrogeology

The development of hydrogeology with respect to hard-rock and fractured-rock aquifers is described. The differences between porous aquifers and karst are explained, as well as the groundwater flow regimes in the different fractured rocks. A position is taken on numerical modeling, from the beginning of modeling to the present day, with focus on particular challenges. Because of the importance of fractured-rock aquifers, the tools for groundwater exploration and future resource management are mentioned. The essay introduces a topical collection of articles