Evaluation of total and effective porosities of the aquifer layers in the coastal aquifer system of the northern coast of Rio Grande do Sul State

Published
2026-07-16
DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v40i2.30389
Keywords: Porosidade, Unidade hidroestratigráfica, Unidade geológica, Amostras indeformadas, Mesa de tensão Porosity, Hydrostratigraphic unit, Geological unit, Undisturbed samples, Tension table

    Authors

  • Aron Jonatã Funke Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul – Brasil
  • Pedro Antonio Roehe Reginato Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul – Brasil
  • Nilza Maria dos Reis Castro Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul – Brasil
  • Getulio Coutinho Figueiredo Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul – Brasil
  • Andrey Martins de Lima Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul – Brasil

Abstract

Porosity is an essential property in the characterization of aquifer systems. In the Coastal Plain of Rio Grande do Sul (CPRGS), particularly in the Northern Coast, understanding the porosity values of sedimentary deposits is crucial for estimating groundwater reserves and defining wellhead protection areas. This region was selected as the study area due to the importance of groundwater resources in meeting public supply and domestic demands, as well as their relevance to industrial, agricultural, and commercial activities. The objective of this research was to estimate total and effective porosity at different points within the study area and relate them to geological units described in the literature. A total of 25 undisturbed samples were collected from trenches opened in the field within the study area, targeting different geological units through geolocation and field observations, using a TAI-type sampler (undisturbed sam-ple auger). In the laboratory, the undisturbed samples were analyzed to determine total and effective porosity using a tension table. The results indicated that the median total porosity was 39.18%, while the median effective porosity was 19.34%. The relationship between geolog-ical units and porosity in samples from the unsaturated zone indicated that most units exhibit effective porosity between 18.85% and 25.67%, except for lagoonal deposits, which presented a median value of 7.08%. Thus, Hydrostratigraphic Unit 1 (UH-01 – aquifer layers only) in the Northern Coast of Rio Grande do Sul can be characterized by median total porosity values of 38.29% and median effective porosity of 25.58%. The results of this study may support the development of groundwater resource management strategies, including the definition of wellhead protection areas, as well as analyses related to the evaluation of renewable and permanent reserves of the shallow aquifers that compose the Coastal Aquifer System (CAS) in the Northern Coast of Rio Grande do Sul.

References

CAICEDO, N. L. Hidrogeologia do Litoral Norte do Rio Grande do Sul. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, supl., p. 1-7, 1998.

BERTÊ, A. M. de A.; CARGNIN, A. P.; LEMOS, B. de O.; SILVA, C. R. da; FERREIRA, G. da S.; MIERES, L. da S.; PEREIRA, M. S. L.; OLIVEIRA, S. B. de; MARCON, J. Atlas Socioeconômico do Rio Grande do Sul. [Porto Alegre]: Secretaria de Planejamento, Orçamento e Gestão, 2020.

BLACK, C. A.; EVANS, J. L.; ENSMINGER, L. E.; CLARK, F. E.; DINAUER, R. C. Physical conditions of water in soil. Wisconsin: Madison: American Society of Agronomy, 1965.

CARRARO, C. C.; GAMERMANN, N.; EICK, N. C.; BORTOLUZZI, C. A.; JOST, H.; PINTO, J. Mapa Geológico do Estado do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1974. 1 mapa. Escala 1:1.000.000.

CAUDURO, F. A.; DORFMAN, R. Manual de ensaios de laboratório e de campo para irrigação e drenagem. Porto Alegre: PRONI; IPH-UFRGS, 1986.

CAVALCANTI, I. F. A.; KOUSKY, V. E. Tempo e clima no Brasil. São Paulo: Oficina de Textos, 2009.

DONAGEMA, G. K. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2011.

ESRI. Review of Research 2024. Dublin: ESRI, 2025. Disponível em: https://www.esri.ie/publications/esri-review-of-research-2024. Acesso em: 27 maio 2026.

FEITOSA, F. A. C.; MANOEL FILHO, J.; FEITOSA, E. C.; DEMETRIO, J. G. A. Hidrogeologia: conceitos e aplicações. Rio de Janeiro: CPRM - Serviço Geológico do Brasil, 2008.

FREEZE, A. R.; CHERRY, J. A. Águas subterrâneas. São Paulo: Everton de Oliveira, 2017. E-book.

FUNKE, A. J. Avaliação das porosidades total e efetiva de camadas aquíferas do sistema aquífero costeiro no litoral Norte do Rio Grande do Sul. 2025. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2025.

HAUSMAN, A. Províncias Hidrogeológicas do Rio Grande do Sul. São Leopoldo: Acta Geologica Leopoldensia, 1995.

HORN FILHO, N. O.; TOMAZELLI, L. J.; VILLWOCK, J. A.; LOSS, E. L. Atlas Geológico da Província Costeira do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica; Instituto de Geociências/UFRGS, 1984.

JOHNSON, A. I. Specific Yield Compilation of Specific Yields for Various Materials. Washington: United States Government Printing Office, 1967.

JOST, H. O Quaternário da região norte da Planície Costeira do Rio Grande do Sul. 1971. Dissertação (Mestrado em Geociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1971.

LISBOA, N. A.; DANI, N.; REMUS, M. V. D.; CASTRO, J. Síntese da ocorrência geológica das águas subterrâneas do Rio Grande do Sul. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, supl., p. 1-25, 2004. Disponível em: https://aguassubterraneas.abas.org/asubterraneas/article/view/23638. Acesso em: 27 maio 2026.

MACHADO, J. L.; FREITAS, M. A. de. Mapa Hidrogeológico do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: CPRM, 2005. 1 mapa. Escala 1:750.000.

MARQUES, V. C.; NICOLODI, J. L. Análise da sedimentologia como subsídio à avaliação da sensibilidade ambiental a óleo da Bacia Sedimentar de Pelotas-RS/SC, Brasil. Revista do Departamento de Geografia, São Paulo, v. 41, p. e170285, 2021. DOI: https://doi.org/10.11606/eISSN.2236-2878.rdg.2021.170285. DOI: https://doi.org/10.11606/eISSN.2236-2878.rdg.2021.170285

MAZIERO, T. A.; WENDLAND, E. Avaliação da recarga subterrânea de bacias urbanas no município de São Carlos, SP. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, supl., p. 1-18, 2005.

NASCIMENTO, E. A. D. Caracterização hidrogeolóigica da unidade aquífera barreira hologênica na Região de Cassino, Rio Grande (RS). 2013. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Geologia) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2013.

PEJRUP, M. The Triangular Diagram Used for Classification of Estuarine Sediments: A New Approach. In: DE BOER, P. L.; VAN GELDER, A.; NIO, S. D. (org.). Tide-Influenced Sedimentary Environments and Facies. Dordrecht: Springer Netherlands, 1988. p. 289–300. Disponível em: http://link.springer.com/10.1007/978-94-015-7762-5_21. Acesso em: 11 set. 2025. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-015-7762-5_21

PORTZ, L. C.; MANZOLLI, R. P.; GRUBER, N. L. S.; CORREA, I. C. S. Tourism and Degradation in the Coastline of Rio Grande do Sul. Desenvolvimento e Meio Ambiente, Curitiba, n. 22, p. 153-166, jul./dez. 2010. DOI: https://doi.org/10.5380/dma.v22i0.20351. DOI: https://doi.org/10.5380/dma.v22i0.20351

REGINATO, P. A. R.; BRANCHER, L.; SCHAFER, A. E.; LANZER, R. M. Água subterrânea utilizada para irrigação na Planície Costeira do Rio Grande do Sul e seu risco a salinização. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, supl., p. 1-9, 2009.

STEVAUX, R. de S.; DILLENBURG, S. R. Propriedades sedimentológicas e mineralógicas das barreiras costeiras do Rio Grande do Sul: uma análise preliminar. In: CONGRESSO DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ESTUDOS DO QUATERNÁRIO, 13.; ENCONTRO DO QUATERNÁRIO SUL-AMERICANO, 3.; CONGRESS - THE SOUTH AMERICAN QUATERNARY: CHALLENGES AND PERSPECTIVES, 13., 2011. Anais [...]. [S. l.: s. n.], 2011.

TEBET, S. N.; PEREIRA, C. A.; STENNER, C.; COTOVIO, C. R. Censo Demográfico 2022. [S. l.: s. n.], 2022.

TEIXEIRA, P. C.; DONAGEMMA, G. K.; FONTANA, A.; TEIXEIRA, W. G. Manual de métodos de análise de solos. 3. ed. Brasília: Embrapa, 2017.

TOMAZELLI, L. J.; VILLWOCK, J. A. O Cenozóico no Rio Grande do Sul: Geologia da Planície Costeira. In: GEOLOGIA do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: Holz, M.; De Ros, L., 2000. p. 375–406.

TROIAN, G. C. Compartimentação hidroestratigráfica do Sistema Aquífero Costeiro no estado do Rio Grande do Sul. 2021. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) – Instituto de Pesquisas Hidráulicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2021.

TROIAN, G. C.; REGINATO, P. A. R.; MARQUEZAN, R. G. Compartimentação hidroestratigráfica do sistema aquífero costeiro do estado do Rio Grande do Sul. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, v. 39, n. 1, p. e30286, 2025. DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v39i1.30286. DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v39i1.30286

TROIAN, G. C.; REGINATO, P. A. R.; MARQUEZAN, R. G.; KIRCHHEIM, R. Modelo conceitual hidroestratigráfico do sistema aquífero costeiro no litoral norte do Estado do Rio Grande do Sul. Águas Subterrâneas, Belo Horizonte, v. 34, n. 3, p. 264–274, 2020. DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v34i3.29883. DOI: https://doi.org/10.14295/ras.v34i3.29883

How to Cite
Funke, A. J., Reginato, P. A. R., Castro, N. M. dos R., Figueiredo, G. C., & Lima, A. M. de. (2026). Evaluation of total and effective porosities of the aquifer layers in the coastal aquifer system of the northern coast of Rio Grande do Sul State . Águas Subterrâneas, 40(2), 1–16. https://doi.org/10.14295/ras.v40i2.30389