Proposição de atributos para o aproveitamento de fontes naturais do aqüífero cárstico de Curitiba-PR, Brasil

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1 Versão online: Comunicações Geológicas (2013) 100, 1, ISSN: X; e-issn: X Proposição de atributos para o aproveitamento de fontes naturais do aqüífero cárstico de Curitiba-PR, Brasil Attributes proposal for a exploitation of natural springs in the karst aquifer of Curitiba-PR, Brazil E.C. Hindi 1,*, E.F. Rosa Filho 1, L.E. Mantovani 1, L.R.F. Lucena 2 Recebido em 26/03/2012 / Aceite em 29/05/2012 Disponível online em Junho de 2012 / Publicado em Junho de LNEG Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP Artigo original Original article Resumo: O aproveitamento de fontes naturais do aqüífero cárstico de Curitiba representa uma alternativa para complementar o abastecimento público da Região Metropolitana de Curitiba, Brasil. A região de estudo é representada por estruturas carstificadas desenvolvidas em rochas carbonatadas como os mármores dolomíticos da Formação Capiru (Grupo Açungui). Para a escolha das fontes naturais a serem captadas para esta finalidade, adotou-se uma matriz baseada, principalmente, nos seguintes parâmetros: qualidade da água e vazão da fonte; distância entre a fonte e o local de injeção na rede de distribuição; infra-estrutura existente (adutoras e rede elétrica entre outros); condicionantes ambientais e uso e ocupação do solo. Cada parâmetro tem um ponderador específico e o valor final é obtido pela somatória dos valores ponderados. Dentre as fontes estudadas, a FSM-2 e a FSM-9 foram as que apresentaram os melhores resultados, podendo ser utilizadas de forma segura e sustentável para fins de complementação do sistema de abastecimento público da Região Metropolitana de Curitiba. Palavras-chave: aquífero cárstico, fontes naturais, abastecimento público, Curitiba, Brasil. Abstract: The natural springs flowing from the karstic aquifer nearby Curitiba (Paraná State, Brazil) represent an alternative to complement the public water system that supplies approximately 3 million people living in the Metropolitan Region of Curitiba. The aquifer is constituted by carbonatic rocks (mainly dolomitic marble) of Capiru Formation (Açungui Group). The purpose of this paper is to present a sistematic method to select the more suitable springs to provide groundwater to the water supply system based on a matrix of parameters as water quality and quantity, land use, environmental features, existing pipelines and distance between the spring and the injection point in the water system supplies. Each parameter is weighted according to its importance and a final value corresponding to the sum of all weighted parameters is attributed to the considered spring. Among all studied springs, the FSM-2 and FSM-9 have enough attributes to provide safe and sustainable water for domestic and industrial use. Keywords: Karst aquifer, natural springs, water system supplies, Curitiba, Brazil. 1Universidade Federal do Paraná, Brasil, Centro Politécnico; Laboratório de Pesquisas Hidrogeológicas (LPH); Jardim das Américas; CEP: ; Curitiba-PR. 2Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil, Campus Universitário Lagoa Nova; CEP: , Natal-RN, Brasil. * Autor correspondente/corresponding author: hindi@ufpr.br 1. Introdução As principais captações de água da Região Metropolitana de Curitiba (RMC) localizadas na área de abrangência da bacia hidrográfica do Alto Iguaçu já se encontram no seu limite máximo de aproveitamento devido à degradação da qualidade de suas águas. Os rios Passaúna e Irai, ambos inseridos no Sistema Iguaçu de Abastecimento Público, tiveram na última década um aumento de coliformes fecais de aproximadamente 1000% e isto exigiu a aplicação de 300% a mais de produtos químicos para a potabilização de suas águas. O Aqüífero Cárstico de Curitiba é a alternativa mais viável para minimizar o déficit de água da cidade. Atualmente este aqüífero abastece os municípios de Almirante Tamandaré, Bocaiúva do Sul, Campo Largo, Campo Magro, Colombo, Itaperuçu e Rio Branco do Sul. A vazão média de 27 poços perfurados nesta região é de 40 Ls -1, não estando computadas as fontes naturais cujas descargas somadas são superiores a 300 Ls -1. O bombeamento dos poços tubulares existentes, por outro lado, já causou impactos ambientais na região, a exemplo de solapamentos do terreno com conseqüentes rachaduras em uma dezena de edificações e reduções das descargas em drenagens cujas nascentes são oriundas do aqüífero cárstico. O aproveitamento racional deste aquífero sem estes tipos de impactos ambientais pode ser conseguido através da captação de fontes naturais, sem o comprometimento da redução das descargas na rede de drenagem da região. 2. Objectivos O principal objetivo deste trabalho é estabelecer um método de seleção de fontes naturais, por meio da atribuição de parâmetros e pesos, apontando aquelas que possam ser utilizadas na complementação do abastecimento público de Curitiba. 3. Características Físicas do Aquífero Cárstico de Curitiba Sob o ponto de vista geológico, as investigações realizadas na área de ocorrência do Aqüífero Cárstico de Curitiba (fig.1) que mais merecem destaque foram realizadas por Maack (1947), Bigarella e Salamuni (1956, 1958a, 1959), Marini e Bigarella (1967), Marini (1970), Fuck et al. (1971), Fairchild (1977), Soares (1987), Fiori (1990, 1992), Fassbinder (1996) e CPRM (1998). O sistema de carstificação deste aqüífero está diretamente interligado com as características das suas rochas e dos seus aspectos morfológicos e estruturais. As rochas carbonatadas são representadas por uma seqüência metassedimentar formada por mármores calcíticos e dolomíticos intercalados por rochas de composição silicatada, como filitos e quartzitos, sendo que toda

2 68 esta unidade litológica está orientada segundo a direção geral NESW. Os diques de dolerito ou de diabásios, de idade Juro-cretácea, apresentam direção NW-SE e espaçamento médio entre um corpo e E.C. Hindi et al. / Comunicações Geológicas (2013) 100, 1, outro de até 1 km. Estas rochas encontram-se verticalizadas e apresentam estrutura maciça e por serem impermeáveis possuem fundamental importância na configuração hidráulica do aquífero. Fig.1. Mapa geológico da região do Carste de Curitiba. Redesenhado por Antonio Marques de Souza ( ). Fig.1. Geological map of karst region of Curitiba. Os aspectos litológicos, morfoestruturais, climáticos e hídricos do referido sistema estão publicados em Lisboa e Bonacim (1995), Rosa Filho et al. (1996), Riche e Mantovani (1987), Lisboa (1997), Projeto KARST (1999) e Dalcon (2001). De acordo com estes trabalhos, as unidades morfoestruturais referidas formam uma série de tanques interligados por vertedouros de topo através da drenagem superficial da bacia hidrográfica. Fig.2. Esboço da configuração espacial do Aqüífero Cárstico de Curitiba. Fig.2. Sketch of the spatial configuration of the karst aquifer of Curitiba. Segundo esta configuração, a superfície da lâmina d'água que satura o aquífero desenvolve-se em uma altitude mínima de 940 m, junto à linha de contato com o Embasamento Cristalino, até m nas áreas localizadas próximas ao interflúvio entre as bacias do Iguaçu e do Ribeira. Para cada uma das unidades morfoestruturais, os fatores intervenientes na amplitude da carstificação e seu condicionamento hidráulico, são representados pelo volume de massa carbonática entre as fronteiras impermeáveis, pelo grau de solubilidade em função da composição química da rocha, pela densidade de fraturamentos das rochas, pelas relações estratigráficas entre as litologias impermeáveis e o pacote carbonático e pelo volume da água que circula em seu meio. Trata-se de um aqüífero heterogêneo e anisotrópico e, portanto, o fluxo subterrâneo varia entre laminar e turbulento. Não existindo equações matemáticas que expliquem o comportamento do fluxo em meio carstificado, as estratégias para a sua exploração têm sido feitas a partir de balanços hídricos e pela decomposição dos hidrogramas de rios e de nascentes naturais. O potencial hidrogeológico deste aquífero situa-se entre 9 e 12 Ls-1 por km², com valores indicativos de vazão de explotação por poço nas rochas carbonáticas entre 100 e 160 m³h-1. Embora não seja objeto deste trabalho, é importante citar que as estimativas do tempo de residência da água neste aqüífero foram obtidas através do monitoramento do isótopo estável 180 e das concentrações do isótopo radioativo Trítio, seguindo as metodologias citadas por Behrens et al. (1992), Fritz e Fontes (1986), Maloszewski (1983), Maloszewski e Zuber (1996), Mazor (1991) e Moser e Rauert (1980). Para o Carste de Curitiba, usou-se o modelo exponencial de Yurtsever (1983) considerando-se o tempo de vida médio do trítio como 12,43 anos. Os resultados estão publicados no trabalho de Rosa Filho et al. (2002). Em cada uma das unidades morfoestruturais publicadas por Rosa Filho et al. (1999), a área de afloramento das rochas

3 Proposição de atributos para o aproveitamento de fontes naturais do aqüífero cárstico de Curitiba-PR, Brasil 69 carbonáticas deste aquífero apresenta uma porção mais elevada que está localizada próxima ao relevo que assinala a transição entre as rochas carbonatadas e as rochas silicatadas insolúveis. A cobertura dessas zonas é constituída por solos coluviais, cujas espessuras e condutividade hidráulica são da ordem de 15 m e 1 x 10-9 ms -1, respectivamente. É através deste manto de alteração que está saturado com águas freáticas que ocorre uma das formas de recarga difusa para os condutos principais do aqüífero cárstico. Nas áreas de afloramentos das rochas carbonatadas, nas porções mais rebaixadas do terreno, se concentram as dolinas e até mesmo as coalescências de duas ou mais dolinas que, em alguns casos, correspondem a estruturas de recarga direta do aqüífero (Riche e Mantovani, 1987). O clima predominante na área de estudo, do tipo "subtropical úmido", é uma das variáveis determinantes do sistema cárstico. As oscilações climáticas sazonais interferem, por curtos períodos, nas descargas de base deste aqüífero. A precipitação média anual da região é de mm, variando de um mínimo de 800 mm nos meses de inverno, a um máximo de mm, no verão. Os períodos de estiagens chegam, em alguns anos, a ter uma duração de até 40 dias. 4. Proposta de Seleção de Fontes Naturais para o Abastecimento de Curitiba 4.1. Fontes naturais investigadas Dentre as fontes naturais de interesse mencionadas por Rosa Filho et al. (1999), selecionou-se apenas aquelas que ocorrem nos municípios de Colombo e Almirante Tamandaré em função do constante déficite de água nestas cidades. No município de Colombo, as fontes ou surgências naturais de água estão situadas nas seguintes localidades: Sede Municipal; Fervida; São João; e Várzea do Capivari. No município de Almirante Tamandaré, as fontes estudadas estão localizadas nas seguintes localidades: Sede Municipal; Boichininga; São Miguel; e Tranqueira Metodologia de seleção das fontes naturais do aqüífero cárstico de Curitiba Para a escolha do aproveitamento das fontes naturais, estabeleceuse uma matriz que considerou os seguintes critérios de avaliação: 1) Qualidade da água da fonte; 2) Quantidade de água da fonte; 3) Distância entre a fonte e o ponto a ser injeção na adutora; 4) Infra-estrutura existente (poços tubulares profundos, adutoras,rede elétrica, e reservatórios); 5) Condicionantes ambientais; 6) Uso e ocupação do solo (especialmente áreas de ocupação irregular e de práticas agrícolas, com classificação específica). Para minimizar o caráter subjetivo na escolha das fontes naturais mais apropriadas à captação para o abastecimento público, atribuiu-se um ponderador fixo de acordo com sua importância relativa. Os parâmetros assumem valores que variam de 1 a 10 e os pesos variam de 1 a 3. Os pesos e valores estão apresentados na tabela1. A qualidade, a quantidade e a distância da fonte natural de água para captação, são consideradas como os fatores mais relevantes, seguidos, em importância, pelo uso e ocupação do solo, assim como pelos condicionantes ambientais e pela infra-estrutura existente no local. A sugestão de aproveitamento de uma ou mais fontes naturais e a consequente implantação no sistema de captação é função da condição obtida na avaliação final, considerando o somatório dos itens exposto na tabela 1. Tabela 1. Pesos e valores atribuídos aos parâmetros utilizados na seleção das fontes naturais. Table 1. Weights and values assigned to parameters used in the selection of natural springs. Outro aspecto considerado para a captação das fontes naturais refere-se ao volume de água passível de ser captado sem que haja prejuízo ao ecossistema que depende dos cursos de água mantidos pelas fontes naturais e pela possível existência de detentores do direito de uso da água dessas fontes. Essas considerações referemse ao fato de que a vazão de base do aqüífero é que mantém a rede de drenagem perenizada, assim como existem várias captações superficiais que são utilizadas na irrigação das culturas da região. O valor final (VF), o qual é atribuído a cada uma dessas fontes, corresponde à soma do produto peso x valor para cada um dos parâmetros considerados, tal como é proposto na equação apresentada a seguir: n VF P i i Vi onde, P i = peso; e V i = valor do parâmetro. Os valores de VF das fontes avaliadas segundo esta metodologia variam de 102 a 159. As fontes que apresentam valores superiores a 150 são as mais apropriadas para que suas águas sejam inseridas nos sistemas de captação de Curitiba. Os dados que se referem às fontes naturais e que foram avaliadas neste trabalho, apresentados na tabela 2, constam no trabalho elaborado por HINDI (1999). Tabela 2. Dados de fontes avaliadas no sítio Botiatuva/São Miguel e Tranqueira, (município de Almirante Tamandaré), São João/Fervida/Ribeirão da Onças (município de Colombo). Table 2. Data sources assessed in Botiatuba/São Miguel and Tranqueira (municipality of Almirante Tamandaré), São João/Fervida/Ribeirão das Onças (municipality of Colombo).

4 70 E.C. Hindi et al. / Comunicações Geológicas (2013) 100, 1, Não foram consideradas, nesta avaliação, as fontes com descargas inferiores a 5 Ls-1 porque no caso de ocorrer flutuações sazonais, o volume de água produzido poderá ser insuficiente para manter a sua descarga no decorrer do tempo. A partir desse critério, foram descartadas as fontes naturais do aqüífero cárstico nos sítios de Boichininga, na sede de Almirante Tamandaré, na Sede Municipal de Colombo e na Várzea do Capivari. Considerando os critérios adotados para a determinação de, as águas da fonte FTR-9 que está situada no sítio Tranqueira, em Almirante Tamandaré, é a que reúne as melhores condições para a captação e aproveitamento ao abastecimento de Curitiba. Esta fonte está localizada na área da empresa Águas Minerais Timbu Ltda, que aproveita uma mínima parcela da vazão para o envase e comercialização como água mineral. O volume excedente, que é de mais de 100 m3h-1, escoa para o rio Barigüí, sendo que este rio a jusante da cidade de Almirante Tamandaré encontra-se totalmente comprometido sob o ponto de vista de qualidade. As águas da fonte FSM-2, situada no Seminário São José e utilizada para fins de lazer (balneário), no sítio Botiatuva/São Miguel, no município de Almirante Tamandaré, também representam uma excelente alternativa para captação e complementação no abastecimento de Curitiba. A localização dessas duas fontes é apresentada na fig. 3. Os resultados da aplicação do método são mostrados na tabela 5. Fig.3. Localização das fontes naturais recomendadas para captação. Fig.3. Location of natural springs suitable for water resource. Tabela 3. Resultados dos valores ponderados atribuídos às fontes cársticas avaliadas. Table 3. Results of the weighted values assigned to the evalueted sources karstics.

5 Proposição de atributos para o aproveitamento de fontes naturais do aqüífero cárstico de Curitiba-PR, Brasil Conclusões O paradoxo da situação da disponibilidade de águas para o abastecimento público de Curitiba é dispor de água de boa qualidade para o consumo humano, oriundas de fontes cársticas, e lançá-las em um rio completamente poluído. Os excedentes de água das fontes FSM-2 (59,2 Ls -1 ) e FTR-9 (140 Ls -1 ) seriam suficientes para abastecer população de Almirante Tamandaré, sem a necessidade de investimentos financeiros para a potabilização das águas. Os valores finais ( VF ) apontam estas duas fontes (FSM-2 e FTR-9) como as mais importantes para captação e uso no abastecimento de Curitiba, sem afetarem a descarga da rede hidrográfica da região. 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