�(1) Prof. Dr. da UFRN; Recursos Hídricos; LARHISSA– CT –PPgES; abner@ct.ufrn.br; righetto@ct.ufrn.br; armattos@ct.ufrn.br; Lucio@ct.ufrn.br. (2) Prof. Dr, Geologia; CEFET-RN � ��������

AVALIAÇÃO DA RECARGA NATURAL DO AQÜÍFERO DUNAS-

BARREIRAS NA REGIÃO DE NATAL-RN

João Abner Guimarães Junior(1);Antonio Marozzi Righetto(1); Roberto Pereira(3); Arthur Mattos(1); Lúcio Flávio Ferreira Moreira(1)

RESUMO---Estudo da recarga natural do Aqüífero Barreiras que abastece Natal (RN), avaliada a

partir do fluxo regional na região costeira pela Lei de Darcy e as hipóteses de Dupuit, com base em

parâmetros do aqüífero decorrentes de teste de bombeamento e em gradiente hidráulico medido

com o auxílio de piezômetros instalados no local de estudo.

ABSTRAC--- Natural recharge of the Barriers groundwater that supplies Natal (RN) is evaluated

from the regional flow in the coastal region by using Darcy equation and Dupuit hypotheses on the

basis of parameters of the aquifer which were measured by pumping test and potenciometric

hydraulic gradient measurements with two piezometers installed in the study area.

Palavra chave: Recarga de aqüífero; fluxo regional; zona costeira.

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1. INTRODUÇÃO

O abastecimento de água de 2/3 da população da cidade de Natal – capital do RN - é

proveniente da bacia do rio Pitimbu, sendo que: 70% dessas águas são fornecidas por poços

tubulares que captam as águas do aqüífero costeiro da formação Dunas-Barreiras e os outras 30%

são fornecidos pela Estação de Tratamento de Água do Jiqui que capta as águas diretamente do rio

Pitimbu, cujo escoamento de base é mantido pelas restituições do mesmo aqüífero.

A bacia do rio Pitimbu drena a região metropolitana de Natal em processo de acelerada

urbanização, requerendo, dessa forma, uma política de preservação da recarga do aqüífero, que seja

pelo processo natural, pela preservação de áreas não edificante, ou induzida artificialmente pela

disposição no solo pelo sistema de drenagem de águas pluviais.

Nesse contexto, o presente estudo visou à avaliação da recarga natural do aqüífero Dunas-

Barreiras na área de preservação ambiental do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno, na

região metropolitana de Natal, envolvendo o levantamento da potenciometria do aqüífero, a

avaliação do fluxo subterrâneo natural na região de estudo e a avaliação da recarga natural.

2. ÁREA DE ESTUDO

A área de estudo engloba um faixa de 1 km por 2,5 km, compreendida entre o rio Pitimbu e a

costa oceânica, conforme mostra a Figura 1.

A geologia da área é definida pela ocorrência de sedimentos eólicos do Quaternário e pela

Formação Barreiras de idade Terciária.

3. POTENCIOMETRIA DO AQÜÍFERO REGIONAL

A superfície potenciométrica do aqüífero foi avaliada na região a partir de medidas de níveis

de águas de poços existentes, conforme mostra a Figura 2.

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Figura 1 – Localização da Área de estudo.

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Figura 2 – Mapa potenciométrico da região levantado.

Divisor freático

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4. AVALIAÇÃO DO FLUXO SUBTERRÂNEO NATURAL

O fluxo subterrâneo natural regional na Linha de costa da Barreira do Inferno da área de estudo

foi avaliado pela Lei de Darcy, tendo como base as hipóteses simplificadoras de Dupuit, conforme

Figura 3. Ou seja: consideram-se as linhas de corrente horizontais e equipotenciais verticais, ao

longo da costa. Nesse caso a equação seguinte permite determinar a vazão por unidade de

comprimento de linha de costa. Isto é:

(1)

sendo q o fluxo regional por unidade de comprimento da linha de costa em (m³/s)/m; K a

condutividade hidráulica do aqüífero, em m/s; h a espessura saturada média do aqüífero e dh/dx o

gradiente hidráulico, em m/m.

PZ -2

Dh PZ-1

h3 h

h2

Embasamento

Figura 3 – Esquema de fluxo subterrâneo em um plano vertical.

Os dados para a avaliação do fluxo subterrâneo regional foram coletados de um Poço tubular

(PT-1) de pesquisa, de dois piezômetros (PZ-1 e PZ-2) implantados próximo a costa no CBLI e de

um ponto tomado como referência (PR-1) para a definição da linha da costa conforme Tabela 1 e

Figura 4, seguintes:

dx Nível médio do mar

Superfície freática

Aqüífero Barreiras

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Tabela 1 – Poços da área de estudo

Localização Cotas (m)

Poço Y X Cota do

poço Nível

estático Nível

d’água

Espessura saturada

(m)

PT-1 9.345.143,731 261.133,524 10,555 5,785 4,770 68,715

PZ-1 9.345.153,894 261.129,339 10,735 6,77 3,965 67,910

PZ-2 9.345.359,844 261.008,787 20,064 15,05 5,014 68,959

PR-1 9.348.816,989 261.519,864

PT–1: Poço tubular de teste do aqüífero; PZ–1 e PZ -2: Piezômetros rasos para a determinação do gradiente hidráulica; PR–1: Ponto de referência.

140,80 m

Figura 6 – Poços de observação da área de estudo

4.1 Condutividade hidráulica do aqüífero

A condutividade hidráulica do aqüífero (K) foi determinada através de teste de

bombeamento em PT-1 - poço implantado na região de estudo - e obtida a partir da interpretação

dos resultados do teste de aqüífero no piezômetro profundo (Tabela 2).

Tabela 1 - Parâmetros hidrodinâmicos do aqüífero barreiras pelo método de Neuman para aqüíferos livres:

Método NEUMAN T (m2/s) K (m/s) Porosidade específica (Sy)

(� = 0,001) 1,73 x 10-3 3,58 x 10-5 11%

PT-1 PZ-1

PZ-2

PR-1 90o

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4.2 Gradiente hidráulico

4.3 Fluxo regional

q = 1,58 (m³/d)/m ou q = 1.151.252,66 (m³/ano)/km

5. AVALIAÇÃO DA RECARGA NATURAL

Foi desenvolvido um modelo numérico unidimensional do fluxo subterrâneo da região para

se avaliar a recarga natural do aqüífero, baseado nas equações da continuidade e de Darcy e na

hipótese de Depuit.

Foi modelada à linha potenciométrica e os fluxos subterrâneos em um plano vertical

perpendicular à linha de costa. Para isso, o volume de controle, delimitado pela praia da Barreira do

Inferno, pelo rio Pitimbu, pelo calcífero e pela superfície potenciométrica, foi subdividido em

células, com área horizontal de 10 m2, sendo 10 m na direção transversal à linha de costa, de forma

a se utilizarem 250 células de discretização que perfazem os 2500 m de comprimento desde a praia

até o rio Pitimbu. A altura de cada célula corresponde à espessura do fluxo subterrâneo em cada

célula, do calcífero até a linha potenciométrica.

Tomando uma célula qualquer, i, podendo i ser igual a 1, 2,...,250 tem-se, respectivamente,

a equação da continuidade e a equação de Darcy aplicadas a esta célula:

xhhhh

KQ iiiii ∆

−+−= −− 11 )

2(

(2)

0))(2

())(2

( 11

11 =∆+−

∆+

−−∆

+−

−+

+ xrhhxhh

Khhxhh

K iiiii

iiii

(3)

mmdxdh

/007450337,0799,140

910,67959,68 =−=

( ) msmq

dxdh

Khq

/10825,1

007450337,02

959,6867,9101058,3

35

5

−

−

×=

×+××==

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Sendo:

• Qi a vazão que entra afluente à célula i, m3/d.m;

• K a condutividade hidráulica, m/d;

• hi a carga potenciométrica em relação à superfície do calcífero, m;

• ∆x comprimento da célula na direção praia-rio Pitimbu, m;

• ri recarga natural ou por injeção, m/d

Combinando essas duas equações, obtém-se o seguinte sistema de equações

tridiagonais linearizadas e, portanto submetidas a um processo numérico iterativo:

iiiiiii bhahaha =++ +− 11 321 (4)

sendo:

• x

hhKa

itii

i ∆+

=−

−

2)(

1)1(

1

• x

hhKa

itii

i ∆+

=−

+

2)(

3)1(

1

• iii aaa 312 −−=

• xrb ii ∆−=

6. RESULTADOS E CONCLUSÕES

6.1 Dados utilizados

Para a modelagem dos fluxos subterrâneos foram considerados os seguintes

dados disponíveis ou coletados em campo:

• Comprimento do plano vertical considerado: L=2500 m;

• Altura potenciométrica na praia em relação ao calcífero, ho=63,9 m;

• Altura potenciométrica no rio Pitimbu em relação ao calcífero, ho=68,9 m;

• Condutividade hidráulica, K=3,093 m/d;

• Fluxo subterrâneo natural afluente à praia, Qo=1,58 m3/(d.m);

6.2 Avaliação da recarga

Com o levantamento da declividade potenciométrica e a avaliação do fluxo

subterrâneo Qo, o modelo foi inicialmente utilizado para estimar a recarga natural

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de tal forma que o modelo gerasse a vazão Qo. Como resultado, obteve-se para a

recarga natural, ri = 340 mm/ano, ou melhor, ri = 0,00093 m/d.

6.3 Fluxo Natural

Foi simulado o comportamento do aqüífero em termos de determinação da

linha potenciométrica e das vazões ao longo da linha transversal à praia até o rio

Pitimbu. As Figuras 7 e 8 mostram, respectivamente, a linha potenciométrica e as

vazões encontradas.

Verifica-se que, em condições naturais, há um divisor de águas subterrâneo,

cuja localização está próximo do rio Pitimbu, com elevação em torno de 70,5 m em

relação ao calcífero. As vazões para o mar e para o rio Pitimbu, estimadas pelo

modelo são, respectivamente, iguais a Qo=1,57 m3/(d.m) e QN=0,74 m3/(d.m).

636465666768697071

0 500 1000 1500 2000 2500

DISTÂNCIA DA PRAIA x (m)

NÍV

EL

DE

ÁG

UA

h (m

)

Figura 7 – Curva potenciométrica natural.

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

0 500 1000 1500 2000 2500

DISTÂNCIA DA PRAIA, x (m)

VA

ZÕE

S, Q

(m3/

d.m

)

Figura 8 – Fluxos subterrâneos naturais.

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7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Engenharia. São Paulo, SP.

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Graduação em Geociências. Departamento de Geologia da UFRN. Dissertação de

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FEITOSA E. C. & MELO J.G. (1997). Relatório Diagnóstico dos dados e Informações disponíveis.

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