ESTUDOS HIDROGEOLÓGICOS E HIDRODINÂMICOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ETE JUNDIAI-GUARAPES/ZONA SUL DE NATAL-RN

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1 ESTUDOS HIDROGEOLÓGICOS E HIDRODINÂMICOS PARA IMPLANTAÇÃO DA ETE JUNDIAI-GUARAPES/ZONA SUL DE NATAL-RN Roberto Pereira 1 * & Ruan Otavio Teixeira 2 & Ricardo Nascimento Flores Severo 3 & Luzimar Pereira da Costa 4 Resumo Este trabalho é parte do diagnóstico do meio físico dos Estudos de Impacto Ambiental para a implantação da Estação de Tratamento de Esgoto Jundiai-Guarapes, para atender a Zona Sul e Oeste do município do Natal, solicitado pela Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte. Teve como objetivo principal a determinação do fluxo local e o tempo de trânsito na zona não saturada. De posse das cargas hidráulicas de três piezômetros construídos concluiu-se que o fluxo ocorre de NE para SW, confirmando o padrão regional. Com a determinação da velocidade de infiltração básica, a partir dos testes de infiltração, e a espessura da zona não saturada verificou-se que o tempo de trânsito maior foi de ,5 dias (81,1 anos), piezômetro 01, em função não apenas da profundidade, mas principalmente do tipo de material argiloso da Formação Barreiras. Nos pontos relacionados aos testes dos piezômetros 02 e 03 o tempo de trânsito (T r ) é significativamente menor (variando entre 3,77 e 6,66 dias, respectivamente), não somente pela pequena espessura da zona saturada (entre 1,0 e 2,0 m), a qual tende a diminuir naturalmente em direção ao vale fluvial, mas também pelo material mais arenoso da camada do solo. Palavras-Chave fluxo de água subterrânea, tempo de trânsito, ETE Jundiai-Guarapes, Natal-RN. HYDROGEOLOGICAL STUDIES AND HYDRODYNAMIC TO IMPLANTATIOTN OF ETE JUNDIAI-GUARAPES/SOUTH ZONE OF NATAL-RN Abstract This work is part of the diagnosis of the physical environment of Environmental impact studies for the implantation of the sewage treatment plant Jundiai-Guarapes, to suit the area south and West of the Natal city, prompted by the water and Sewerage Company of Rio Grande do Norte (CAERN). Had as main objective the determination of local flow and transit time in the unsaturated zone. Of possession of hydraulic loads three piezometers built it was concluded that the flow occurs from NE to SW, confirming the regional standard. With the determination of basic infiltration speed, from the infiltration tests, and the thickness of the unsaturated zone it was found that the transit time was mostly of 29,589.5 days (81.1 years), piezometer 01, not only depth function, but mainly clayey material type of training Barriers. In paragraphs related to tests of piezometers 02 and 03 transit time (Tr) is significantly smaller (ranging from 3.77 and 6.66 days, respectively), not only by the small thickness of the saturated zone (between 1.0 and 2.0 m), which tends to decrease naturally toward the River Valley, but also by the material more of sandy soil individual. keywords groundwater flow, transit time, ETE Jundiaí-Guarapes, Natal-RN.. 1 Afiliação: Departamento de Recursos Naturais - Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, roberto.pereira@ifrn.edu.br. 2 Afiliação: Gestor Ambiental pelo IFRN e Especialização em Gestão e Perícia Ambiental pela UNIRN, gestãoambiental_ruan@hotmail.com. 3 Afiliação: Departamento de Construção Civil - Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, ricardosevero2003@yahoo.com.br. 4 Afiliação: Geógrafa pelo IFRN e Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente pela UFRN, luzimarpereira@gmail.com. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO O trabalho aqui apresentado é parte do diagnóstico do meio físico dos Estudos de Impacto Ambiental para a implantação da Estação de Tratamento de Esgoto Jundiai-Guarapes, para atender a Zona Sul e Oeste do município do Natal, solicitado pela Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN), a fim de atender o termo de referência estabelecido pelo órgão ambiental do RN (IDEMA), em Considerando a individualização das bacias hidrográficas do Rio Grande do Norte, a bacia hidrográfica do Rio Potengi é classificada como Bacia 08 (Figura 01). Esta ocupa uma superfície de km 2, correspondendo a cerca de 7,7 % do território estadual e apresenta uma orientação geral leste-oeste, obedecendo às direções estruturais do embasamento cristalino. Figura 1 - Sistemas hidrográficos do Rio Grande do Norte. Fonte: acia.asp. Acessado em Quanto aos aspectos geológicos, a bacia do rio Potengi apresenta dois compartimentos bem definidos. A porção centro-ocidental é caracterizada, integralmente, por rochas cristalinas relacionadas ao Pré-Cambriano, onde os recursos hídricos subterrâneos armazenados estão restritos às fraturas e os superficiais relacionados aos trechos temporários e diversos açudes (245 açudes com destaque para o açude de Campo Grande) que acabam por garantir a regularização de alguns trechos. A porção oriental tem seu embasamento geológico constituído por sedimentos quaternários, destacando-se extensas áreas aluvionares dos rios Potengi e Jundiaí, e rochas sedimentares terciárioquaternárias da Formação Barreiras. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 No detalhe da figura 2, próximo da foz do rio Potengi-RN, encontra-se a proposta da ETE Jundiaí/Guarapes, a qual está restrita à margem direita de um pequeno afluente do rio Jundiaí, importante afluente da margem direita do baixo curso do rio Potengi. Na figura 2 também aparece a proposta da ETE Jaguaribe, mas foge do objetivo deste trabalho. Figura 2 Localização detalhada das localidades propostas das ETE s Jundiaí-guarapes e Jaguaribe na foz da bacia do rio Potengi, com destaque para o rio Jundiaí (sentido Macaíba). POTENCIOMETRIA REGIONAL A potenciometria regional da grande Natal, a qual envolve boa parte da área de influência dos empreendimentos ETE Jundiaí-Guarapes e ETE Jaguaribe, pode ser sintetizada nos trabalhos a seguir. Inicialmente, o estudo realizado pelo IPT (1981) sobre a qualidade das águas subterrâneas na grande Natal mostrou na zona sul de Natal um mapa de fluxo subterrâneo construído com as cargas hidráulicas no período de estiagem (Março abril de 1980) com um importante divisor hidrogeológico (curva de nível máxima de 30 m) na porção oeste de Natal de direção NE-SW com inflexão para SE nas imediações do San Vale indo na direção ao bairro de Pirangi. Na Zona Norte do Natal, a sua porção central revelou um alto hidrogeológico ou uma zona de recarga no conjunto Alvorada, Parque dos Coqueiros e Distrito Industrial, cujos fluxos subterrâneos irradiam-se em direção aos rios doce e Potengi. Um mapa de fluxo subterrâneo da região do Natal sintetizado na Figura 3, a partir dos trabalhos de Melo (1995 e 1998), confirma e detalha o padrão apresentado pelo IPT (1981), o qual XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 retrata o fluxo divergente da Zona Norte e na Zona Sul um alto hidráulico no setor oeste do município, região do San Vale, constituindo a região de recarga principal por infiltração da chuva, que prolonga-se para NE, no sentido do bairro Petrópoles, e para SE, no sentido de Lagoinhas, caracterizando dois divisores hidrogeológicos importantes. Isto porque definem três frentes principais de escoamento subterrâneo, ou bacias hidrogeológicas. A frente costeira (setor oriental) com descarga para o mar, a frente Potengi (setor ocidental) escoando para o rio de mesmo nome e a frente Pitimbú (setor sul) com fluxo em direção ao rio Pitimbú, totalizando, com base na lei de Darcy, um fluxo subterrâneo da ordem de 70,0 x 10 6 m 3 /ano. Figura 3 Potenciometria do sistema aqüífero Dunas Barreiras e localização das ETE s Jundiaíguarapes e Jaguaribe (Adaptado de MELO, 1995 e 1998). Nota-se, portanto, que as localidades das ETE s Jundiaí-Guarapes e Jaguaribe estão em zonas de descarga do sistema de água subterrânea regional da grande Natal, cujos fluxos subterrâneos são direcionados para o rio Jundiaí no setor onde se localiza a proposta da ETE Jundiaí-Guarapes (Zona Oeste do Natal). CONSTRUÇÃO DOS PIEZÔMETROS NA ETE JUNDIAÍ-GUARAPES Embora o termo de referência solicitasse a instalação de três piezômetros com diâmetro de 2, foram construídos três poços tubulares com revestimento de 4 e profundidade entre 40 e 52 m, cujas vazões podem chegar a 10,08 m 3 /h para o aproveitamento futuro na própria ETE. Os poços atravessaram inteiramente a Formação Barreiras, atingindo o topo do arenito calcífero; portanto, muito abaixo do lençol freático, evitando qualquer risco da perda de pontos de monitoramentos em períodos de baixas precipitações, quando ocorrem recargas reduzidas. Os poços foram telados (colocação dos filtros) em profundidades maiores que 20 m e o comprimento da proteção sanitária ficou entre 11 e 13 m, evitando que águas superficiais contaminem o aquífero através do espaço XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 anular entre o revestimento do poço e a formação geológica. As localizações dos mesmos e dados gerais podem ser encontrados na figura 4 e Tabela 1. Figura 4 Localização dos piezômetros (poços tubulares) Pz 01, PZ 02 e PZ 03 para monitoramento do nível e qualidade d água na ETE Jundiaí-Guarapes (Natal-RN). Também está assinalada uma seção de controle de vazão do afluente do rio Jundiaí. Tabela 1 Informações sintéticas sobre os piezômetros (poços tubulares) Pz 01, PZ 02 e PZ 03 da ETE Jundiaí-Guarapes (Natal-RN). COORDENADAS - DATUM SAD 69 / ZONA 25 M PONTO PZ-01 PZ-02 PZ-03 NORTE (S) , , ,15 ESTE (E) , , ,32 COTA (m) 26,15 8,00 7,65 Vazão (m 3 /h) 6,54 10,08 8 Nível estático (m) 13,25 1,20 2,11 Nível dinâmico (m) 25,92 15,35 8,72 Profundidade final (m) 52 40,0 48,20 Proteção sanitária (cimentação) Até 11 m Até 4,0 m (cimentação) De 4,0 até 13,0 material argiloso da formação Até 11 m XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Os perfis geológicos revelaram a presença da Formação Barreiras com arenito grosso em direção à base e a predominância de material mais argiloso na superfície. Entretanto, fica evidente as intercalações de camadas argilosas descontínuas, quando se compara os perfis levando em consideração as respectivas cotas das bocas dos poços, o que caracteriza a condição de aqüífero livre. POTENCIOMETRIA NO LOCAL PROPOSTO PARA A IMPLANTAÇÃO DA ETE JUDIAÍ-GUARAPES Com base nas cotas da boca do poço fornecidos pela GP Engenharia, de acordo com o relatório n.º /13, bem como o nível estático medido no dia 19/02/13 pôde-se obter as cargas hidráulicas para cada piezômetro (Tabela 2). Tabela 2 dados sobre a obtenção das cargas hidráulicas dos piezômetros (poços tubulares) Pz 01, PZ 02 e PZ 03 da ETE Jundiaí-Guarapes (Natal-RN). PONTO PZ-01 PZ-02 PZ-03 Nível estático (m) (19/02/13) 14,47 1,145 2,095 COTA (m) 26,15 8,00 7,65 Carga hidráulica (H) (m) 11,68 6,855 5,555 De posse das cargas hidráulicas dos três piezômetros (Tabela 2) da ETE Jundiaí-Guarapes construiu-se o mapa de fluxo das águas subterrâneas, através das interpolações das cargas hidráulicas, o qual indica que o fluxo ocorre de NE para SW, em direção ao afluente do rio Jundiaí, garantindo a perenidade desta drenagem (Figura 5). Este padrão confirma o fluxo regional. TEMPO DE TRÂNSITO NO PACOTE NÃO SATURADO NO LOCAL PROPOSTO PARA A IMPLANTAÇÃO DA ETE JUDIAÍ-GUARAPES Conforme relatório n.º /13, fornecido pela GP Engenharia, foram executados 03 furos de sondagem a trado (tubo de revestimento de 2.1/2 ), em 20 de fevereiro de 2013, para a realização do ensaio de permeabilidade in situ, cujos resultados relacionados com os coeficientes verticais (m/hora), comumente conhecido como taxa de infiltração ou velocidade de infiltração básica (VIB), estão parcialmente representados na tabela 3. A localização dos pontos de ensaios estão no entorno próximo de cada piezômetro, os quais podem ser encontradas na figura 5, supracitada. Para o cálculo do tempo de trânsito na zona não saturada utilizou-se a equação do movimento retilíneo uniforme: espaço (S) = velocidade (v). Tempo (t). Adotando S como sendo a profundidade da água na zona não saturada (nível estático) e a velocidade média da água correspondente à taxa de infiltração do solo na zona não saturada (coeficiente vertical) chega-se ao tempo de trânsito (T r ) médio que a água leva para infiltrar na superfície do solo e chegar no topo da zona saturada (ver tabela 3 com os resultados). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 Figura 5 Mapa de fluxo subterrâneo na localidade da ETE Jundiaí-Guarapes. Tabela 3 Tempo de trânsito da zona não saturada em três piezômetros na área do local proposto para a implantação da ETE Jundiaí-Guarapes no município do Natal-RN. Ensaio de Permeabilid ade In Situ PZ 01 PZ 02 PZ 03 NA (Nível d água em m) H (m) Profundidade testada Solo 14,47* 1,0 Argila com óxido de ferro, de cor variegada (cinza clara e arroxeada). 1,60 1,0 Areia fina e média, muito argilosa, cinza. 2,0 1,0 Areia fina e média, pouco argilosa, com raros pedregulhos de quartzo, cinza. *Profundidade d água (nível estático) medido no dia 19/02/13. K v - Coeficiente Vertical (m/hora) taxa de infiltração Tempo de trânsito na zona não saturada (Tr) dias 2,0376E ,5 dias (81,1 anos) 0, ,66 dias (0,0182 anos) 0, ,77 dias (0,01034 anos) XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 CONCLUSÃO Pode-se concluir que o fluxo local, da água subterrânea, obedece ao fluxo regional, ou seja, de NE para SW. Fica evidente que o tempo de trânsito relacionado ao TP 01 (piezômetro 01) da ordem de ,5 dias (81,1 anos) é muito maior não apenas em função da profundidade, mas principalmente do tipo de material argiloso da Formação Barreiras, a qual está presente desde a superfície do solo. Nos pontos relacionados aos testes TP 02 (piezômetro 02) e TP 03 (piezômetro 03) o tempo de trânsito (T r ) é significativamente menor (variando entre 3,77 e 6,66 dias), não somente pela pequena espessura da zona saturada (entre 1,0 e 2,0 m), qual tende a diminuir naturalmente em direção ao vale fluvial, mas também pelo material mais arenoso da camada do solo. REFERÊNCIAS FEITOSA E. C.; MELO J.G.. Relatório Diagnóstico dos dados e Informações disponíveis. Plano Estadual de Recursos Hídricos. Natal, Secretaria Estadual de Recursos Hídricos/Hidroservice engenharia Ltda, MELO J.G.. Impactos do Desenvolvimento Urbano nas Águas Subterrâneas de Natal/RN. Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, Tese de Doutoramento, 196 p., MELO, José Geraldo. Avaliação dos recursos de contaminação e proteção das águas subterrâneas de Natal-Zona Norte CAERN - Divisão de Hidrogeologia, Natal, 101 P.,1998. PERH (Plano dos Recursos Hídricos do Rio Grande do Norte). Plano Estadual de Recursos Hídricos do Rio Grande do Norte. Relatório Síntese. Relatório HE-1358-R SERHID, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8