APLICAÇÃO DO MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA SUBTERRÂNEA PARA ESTIMATIVA DE RECARGA NO

AQUÍFERO URUCUIA - SÃO DESIDÉRIO - BA

Viviane C. Vieira da Cunha

INTRODUÇÃO

A recarga corresponde ao volume de água que entra na zona saturada e contribui com o abastecimento de um aquífero.

Por que estimar a Recarga?

Porque é um componente chave para a gestão e proteção dos recursos hídricos, pois tem relação direta com os limites sustentáveis para explotação de águas subterrâneas, e com o escoamento de base dos cursos d’água.

O que é Recarga?

Neste trabalho foi aplicado o método da flutuação do nível d’água subterrânea (WTF – Water Table Fluctuation) para estimativa de recarga em uma porção do Aquífero Urucuia. A área estudada corresponde ao município de São Desidério, estado da Bahia.

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA

• O método é baseado na premissa de que a subida do NA medida em poços é causada pela recarga na superfície do NA;

• A recarga pelo método WTF é estimada pela equação:

Onde, R(tj) (m) é a recarga que ocorre entre o tempo t0 e tj,

Sy (Specific Yield) é a porosidade efetiva (adimensional),e ΔH(tj) é o aumento do NA atribuído ao período de recarga (m).

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA

Os métodos para estimar o valor de Sy envolvem testes de aquífero, balanço hídrico e testes de laboratório.

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA

Embora a teoria do método WTF seja simples, alguns pressupostos tem que ser levados em consideração para uma aplicação bem sucedida:

1. O poço de monitoramento reflete apenas a variação natural do NA causadas por recargas e descargas (não há influência de explotação);

2. Sy é conhecido e constante em todo o tempo de flutuação do NA;

3. A recessão do NA antes da recarga pode ser extrapolada para determinar o ΔH(t j).

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUAAbordagem Gráfica

Na abordagem gráfica a curva de recessão antecedente a uma subida no NA é extrapolada manualmente com base na análise de todo o conjunto de dados.

Desvantagens:

• subjetividade - diferentes usuários produzirão curvas de recessão também diferentes;

• Comportamento heterogêneo da série temporal do NA – vários picos.

Cálculo da recarga pela abordagem gráfica no poço 2900020681

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUAAbordagem da Curva Principal de Recessão

• A aplicação do método WTF através da abordagem da curva principal de recessão (MRC - Master Recession Curve) é um procedimento automático para calcular ΔH.

• Nesta abordagem uma expressão é desenvolvida para prever o declive da hidrógrafa na ausência de recarga. Uma vez que a MRC é estabelecida, os desvios positivos do hidrograma da MRC são atribuídos à recarga.

• Vantagens – simplicidade, evita subjetividade.

• Utiliza o programa MRCR, que deve ser executado no MATLAB, um programa comercial utilizado em diversas áreas, voltado para resolução de problemas numéricos.

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUAAbordagem da Curva Principal de Recessão

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUAAbordagem da Curva Principal de Recessão

A partir dos dados iniciais é calculada a taxa de flutuação do NA (dNA/dt) com cada par sucessivo de pontos da série de dados. Os pontos cuja taxa de flutuação do NA é negativa indicam períodos nos quais a superfície do NA está em declínio e são extraídos para constituir as bases da curva MRC.

Tempo NA dNA/dt Pontos de Declínio

1 10,150 -2 10,100 -0,050 -0,0503 10,200 0,100 -4 10,550 0,350 -5 10,500 -0,050 -0,0506 10,400 -0,100 -0,1007 10,200 -0,200 -0,2008 10,100 -0,100 -0,1009 10,050 -0,050 -0,050

10 10,020 -0,030 -0,03011 10,000 -0,020 -0,02012 10,100 0,100 -13 10,300 0,200 -14 10,700 0,400 -15 10,900 0,200 -16 10,600 -0,300 -0,30017 10,400 -0,200 -0,20018 10,250 -0,150 -0,15019 10,150 -0,100 -0,10020 10,100 -0,050 -0,05021 10,050 -0,050 -0,05022 10,000 -0,050 -0,05023 10,000 0,000 -24 10,200 0,200 -25 10,400 0,200 -26 10,300 -0,100 -0,10027 10,250 -0,050 -0,05028 10,200 -0,050 -0,05029 10,300 0,100 -30 10,500 0,200 -

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUAAbordagem da Curva Principal de Recessão

O MRCR permite quatro tipos de ajustes:(1) linear;(2) potencial;(3) classe média;(4) definido pelo usuário.

A decisão sobre qual tipo de ajuste aplicar é baseada no exame dos dados. Se os dados forem esparsos, mas exibirem um padrão claro de comportamento então uma função linear ou potencial pode ser a melhor escolha.

MÉTODO DA FLUTUAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUAAbordagem da Curva Principal de Recessão

Tempo NA dNA/dt Previsto

NA previsto

NA - Na previsto Recarga (m)

1 10,15 -0,07962 10,1 -0,0657 10,0704 0,02963 10,2 -0,0935 10,0343 0,1657 0,01664 10,55 -0,1911 10,1065 0,4435 0,04445 10,5 -0,1772 10,3589 0,1411 0,01416 10,4 -0,1493 10,3229 0,0772 0,00777 10,2 -0,0935 10,2507 -0,0507 -0,00518 10,1 -0,0657 10,1065 -0,0065 -0,00069 10,05 -0,0517 10,0343 0,0157 0,0016

10 10,02 -0,0434 9,9983 0,0217 0,002211 10 -0,0378 9,9766 0,0234 0,002312 10,1 -0,0657 9,9622 0,1378 0,013813 10,3 -0,1214 10,0343 0,2657 0,026614 10,7 -0,2329 10,1786 0,5214 0,052115 10,9 -0,2886 10,4671 0,4329 0,043316 10,6 -0,2050 10,6114 -0,0114 -0,001117 10,4 -0,1493 10,3950 0,0050 0,000518 10,25 -0,1075 10,2507 -0,0007 -0,000119 10,15 -0,0796 10,1425 0,0075 0,000720 10,1 -0,0657 10,0704 0,0296 0,003021 10,05 -0,0517 10,0343 0,0157 0,001622 10 -0,0378 9,9983 0,0017 0,000223 10 -0,0378 9,9622 0,0378 0,003824 10,2 -0,0935 9,9622 0,2378 0,023825 10,4 -0,1493 10,1065 0,2935 0,029426 10,3 -0,1214 10,2507 0,0493 0,004927 10,25 -0,1075 10,1786 0,0714 0,007128 10,2 -0,0935 10,1425 0,0575 0,005729 10,3 -0,1214 10,1065 0,1935 0,019430 10,5 -0,0796 10,1786 0,3214 0,0321

Recarga Total: 0,3498

A partir da equação da reta são calculadas as taxas de declínio previstas, que posteriormente são subtraídas do NA para encontrar o NA previsto. O NA menos o NA previsto corresponde ao valor do ΔH(tj).

No próximo passo o programa MRCR multiplica cada valor de variação do NA pelo Sy (0.1), encontrando o valor da recarga, para cada ΔH. A recarga total corresponde à soma de todas as recargas

ÁREA DE ESTUDO

• Sistema Aquífero Urucuia (SAU)• Município de São Desidério• Bacia hidrográfica do Rio Grande – As sub-bacias

associadas são as dos rios das Fêmeas, Fervedouro e Gado Bravo.

A rede de monitoramento das águas subterrâneas na região é composta por 24 poços de monitoramento com profundidades que variam entre 51 e 131 metros. Todas as informações sobre os poços de monitoramento podem ser visualizadas no endereço eletrônico http://rimasweb.cprm.gov.br.

ÁREA DE ESTUDO - Pluviometria

• Apresenta 32 anos de série histórica (1984-2015).• Período Seco - maio a setembro• Período Chuvosos - outubro a abril• A média pluviométrica anual é de 1174 mm.• Percebe-se que a pluviometria está abaixo da média desde 2004.

Estação pluviométrica 1245015 (RHN) - os dados encontram-se

disponíveis no endereço eletrônico http://hidroweb.ana.gov.br

ÁREA DE ESTUDO

Dados da Bibliografia:

Recarga• Gaspar (2006) calculou a recarga em bacias hidrográficas (rios Formoso, Arrojado, Correntina e

Guará) do SAU e chegou ao valor de recarga média de 24%.• Pimentel et al. (2000) obteve percentuais semelhantes (20%) dos valores de recarga em relação à

precipitação na bacia do Rio das Fêmeas no período de 1984 a 1995.• Albuquerque (2009) estimou a recarga especificamente na Bacia do Rio das Fêmeas. O autor

encontrou recarga de 17%.

Porosidade Efetiva• Nascimento (2003) - considerou a porosidade efetiva do Aquífero Urucuia como 0,1• Gaspar (2006) - considerou a porosidade efetiva do Aquífero Urucuia 0,15• Dados da SRH-BA – indicam que a porosidade efetiva do aquífero oscila entre 0,125 a 0,143

METODOLOGIA

Etapas para estimativa da recarga pelo método WTF:

1. Pesquisa bibliográfica sobre o valor de Sy na área estudada;2. Tratamento e análise dos dados pluviométricos – definição dos anos hidrológicos;3. Tratamento e análise das séries temporais de monitoramento do NA;4. Seleção dos poços que apresentaram séries históricas adequadas para a aplicação do método WTF;5. Agrupamento das séries de monitoramento do NA por anos hidrológicos para o cálculo da recarga anual;6. Aplicação da abordagem gráfica para o poço 29000206817. Aplicação da abordagem MRC em todos os poços selecionados.8. Avaliação e discussão dos resultados.

Os dados de monitoramento foram agrupados nos anos hidrológicos: out/2011-set/2012; out/2012-set/2013, out/2013-set/2014, out/2014-set/2015.Com relação ao Sy, optou-se por calcular a recarga utilizando três valores, 0,1, 0,125 e 0,15, e discutir os valores obtidos como um intervalo de valores de recarga.

RESULTADOS

Dos 24 poços que monitoram a área de estudo, 13 apresentam tendência de rebaixamento do NA (2900020675, 2900020679, 2900020682, 2900020684, 2900020685, 2900020689, 2900021797, 2900021798, 2900024872, 2900024873, 2900024877, 2900024879, 2900024881), 4 estavam estáveis (2900020681, 2900021800, 2900024874, 2900024876), 5 tem séries muito curtas, irregulares, ou com erros(2900020683, 2900020687, 2900024875, 2900024878, 2900024880), 1 exibe tendência de recuperação do NA (2900024882), e 1 não tinha dados disponíveis (2900020688).

RESULTADOS

11 poços foram considerados como adequados para a aplicação do método WTF.Para Sy igual a 0,1 - recarga média anual entre 12% e 15%.Para Sy igual a 0,125 - recarga média anual entre 16% e 19%.Para Sy igual a 0,15 - recarga média anual entre 19% e 22%.

Poços out-2011/set-2012 out-2012/set-2013 out-2013/set-2014 out-2014/set-2015Sy=0,1 Sy=0,125 Sy=0,15 Sy=0,1 Sy=0,125 Sy=0,15 Sy=0,1 Sy=0,125 Sy=0,15 Sy=0,1 Sy=0,125 Sy=0,15

2900020679

14% 17% 20% 24% 30% 37% 22% 28% 33% - - -

2900020681

19% 23% 28% 21% 27% 32% - - - - - -

2900020682

12% 16% 19% - - - 10% 12% 14% - - -

2900020685

18% 23% 28% - - - - - - 16% 21% 25%

2900021798

11% 14% 17% - - - - - - - - -

2900021800

15% 19% 22% 18% 23% 27% - - - - - -

2900024874

- - - - - - - - - 15% 20% 24%

2900024876

- - - 9% 12% 15% - - - - - -

2900024877

- - - 12% 15% 18% - - - - - -

2900024879

- - - 4% 5% 6% 9% 11% 14% 5% 7% 8%

2900024882

- - - 6% 8% 10% - - - - - -

Mínimo 11% 14% 17% 4% 5% 6% 9% 11% 14% 5% 7% 8%Máximo 19% 23% 28% 24% 30% 37% 22% 28% 33% 16% 21% 25%Média 15% 19% 22% 14% 17% 21% 13% 17% 20% 12% 16% 19%

CONCLUSÕES• O método da flutuação do nível d’água (WTF) para o cálculo da recarga do Aquífero Urucuia, no

município de São Desidério, gerou resultados bastante coerentes com aqueles descritos na bibliografia da região.

• As vantagens percebidas na aplicação da abordagem MRC pelo programa MRCR foram a redução da subjetividade (quando comparado com a abordagem gráfica) e a facilidade de uso.

• A desvantagem notada foi a dependência da porosidade efetiva. O valor da porosidade efetiva tem grande influência no cálculo da recarga, e é difícil de determinar – Usar intervalos de valores de Sy pode ser uma saída.

• Nos anos hidrológicos de 2011/2012, 2012/2013, 2013/2014 e 2014/2015 os intervalos de recarga média anual obtidos foram, respectivamente, 15% a 22%, 14% a 21%, 13% a 20% e 12% a 19%. Verifica-se a tendência de diminuição da recarga ao longo dos anos. Essa situação pode estar associada tanto à precipitação pluviométrica abaixo da média histórica, verificada desde 2004, quanto à mudança de uso e ocupação do solo na região.

CONCLUSÕES• Verificou-se tendência de rebaixamento do nível d’água subterrânea em 13 dos 24 poços de

monitoramento analisados, esta tendência é preocupante já que pode indicar uma diminuição da disponibilidade hídrica subterrânea.

• Sugere-se a avaliação conjunta com as vazões dos rios e cursos d’água com o objetivo de esclarecer se está havendo impacto no escoamento de base.

• Frente aos resultados obtidos é importante dar continuidade ao monitoramento para avaliação do comportamento do NA em longo prazo como subsídio para a tomada de decisões quanto ao uso e conservação dos recursos hídricos.

Viviane Cristina Vieira da Cunha Pesquisadora em Geociências - Hidrogeóloga

Serviço Geológico do Brasil - CPRM

Avenida Brasil, 1731FuncionáriosBelo Horizonte - MG - BrasilCEP: 30140-002Tel.: (31) 3878-0385

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