IV-007 AVALIAÇÃO DOS AQÜÍFEROS DA CIDADE DE JACAREÍ SP, ATRAVÉS DA CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOLÓGICA DE POÇOS TUBULARES PROFUNDOS.

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1 IV-007 AVALIAÇÃ DS AQÜÍFERS DA CIDADE DE JACAREÍ SP, ATRAVÉS DA CARACTERIZAÇÃ HIDRGELÓGICA DE PÇS TUBULARES PRFUNDS. André Luiz de Souza Carneiro (1) Engenheiro Civil pela Faculdade de Engenharia Civil de Itajubá, Chefe da Divisão de Controle peracional do Serviço Autônomo de Água e Esgoto SAAE de Jacareí Hélio Nóbile Diniz Pesquisador do Instituto Geológico da Secretaria do Meio Ambiente, Professor da Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade de Taubaté. Victor Hugo Alves Silva Engenheiro Ambiental pela Faculdade São Marcos Nelson Gonçalves Prianti Junior Biólogo pela Universidade de Taubaté, Pedagogo pela Unifran, Especialista em Saneamento Ambiental pela Universidade Mackenzie, e em Gestão dos Recursos Hídricos pela Universidade de Taubaté, Mestre em Ciências Ambientais pela Universidade de Taubaté, Chefe da Divisão de Controle de Qualidade do Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Jacareí, Professor da FAETEC Faculdade de Educação e Tecnologia de Jacareí Carlos Gomes da Nave Mendes Professor Assistente Doutor da faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo (FEC) UNICAMP, Departamento de Saneamento e Ambiente, Engenheiro Civil, Mestre e Doutor em Hidráulica e Saneamento pela EESC Universidade de São Paulo USP, 1981, 1985 e 1990, Coordenador do laboratório de Estudos de Tratabilidade de Águas, Efluentes e Resíduos Sólidos DAS / FEC/ UNICAMP Endereço (1) : Rua Aparício Lorena, 1 Jardim Liberdade - Jacareí - SP - CEP: Brasil - Tel: (12) andrelsc@hotmail.com RESUM Esse estudo tem como objetivo a obtenção de informações relativas às potencialidades dos aqüíferos sedimentares e cristalinos da cidade de Jacareí São Paulo, através do estudo de poços tubulares profundos. município de Jacareí possui uma população aproximada de 0 mil habitantes, sendo que 18,5% dessa população é abastecida por água subterrânea proveniente de 17 poços tubulares profundos, em operação, pertencentes ao SAAE Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Jacareí. Para possibilitar essa avaliação foram estudados 19 poços profundos do aqüífero sedimentar do Grupo Taubaté no município de Jacareí. Foram reunidos dados de identificação e localização dos poços, históricos de análises químicas, testes de bombeamento e perfis geológicos, que foram interpretados utilizando-se de softwares adequados para obtenção da caracterização hidrodinâmica, hidroquímica e hidrogeológica e as relações entre o potencial hídrico subterrâneo, e a disponibilidade das águas superficiais. Foi avaliado um balanço hídrico para conhecer os períodos de excedente e déficit hídrico. estudo demonstrou as boas condições da água subterrânea contida no aqüífero em questão, tanto no item qualidade como quantidade. PALAVRAS-CHAVE: Aqüífero, poço profundo, caracterização hidrogeológica, Jacareí INTRDUÇÃ Sabe-se que os suprimentos de água doce disponível para os diversos usos têm reduzido no planeta, devido aos diversos processos de poluição e contaminação. Considerando-se ainda o crescimento populacional, aliado a um aumento do consumo per capita, verifica-se a necessidade de ações para minimizar os impactos da ação humana no meio ambiente. São constatados problemas de escassez de água a nível mundial, tornando imprescindível a tomada de ações rápidas e planejadas voltadas para o controle e proteção de toda e qualquer forma de recurso hídrico. Prova dessa realidade está sendo vivenciada na região do Vale do Paraíba, Estado de São Paulo, onde o principal manancial, o Rio Paraíba do Sul, sofreu nos anos de 03/04 uma das mais graves crises para a ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 retirada de água do seu corpo, em virtude da redução de sua vazão, necessária para a recuperação do volume útil dos reservatórios de sua bacia, cujos níveis vem decrescendo sucessivamente desde Justifica-se assim a necessidade dos cuidados com os corpos d água superficiais, inserindo-se o conceito da bacia hidrográfica, como uma unidade de gerenciamento ambiental, contudo, além dos estudos das águas superficiais, verifica-se a necessidade de maior conhecimento e controle da água subterrânea, que constitui uma parcela do sistema circulatório de água da Terra. As extrações de água subterrânea e superficial não podem ser planejadas isoladamente por estarem intimamente ligadas: a água subterrânea mantém o fluxo de base dos rios e a água dos rios se infiltra no subsolo, além de se observar a necessidade de controle de sua qualidade. No Brasil a despeito de alguns usuários se preocuparem com a obtenção da outorga para exploração da água subterrânea, verifica-se que grande número desses, sejam públicos ou particulares, utilizam à água subterrânea sem a efetiva preocupação com o registro desse uso, acarretando problemas na manutenção da quantidade e qualidade disponível existente nas regiões onde são perfurados poços profundos. Esta situação de descontrole do uso da água subterrânea pode levar a um rebaixamento dos aqüíferos, bem como possibilitam a contaminação dos mesmos, devendo-se considerar ainda que, não há no Brasil, a preocupação com a recarga dos aqüíferos bem como a proteção adequada dos poços desativados. Desta forma, este estudo tem como proposta, avaliar as potencialidades dos aqüíferos sedimentares e cristalinos da cidade de Jacareí, situada no Vale do Paraíba, sudeste do Estado de São Paulo, através de dados obtidos em dezenove poços profundos situados em pontos distintos do município, dos quais 17 em operação e explorados pelo Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Jacareí (SAAE). METDLGIA Para a análise hidrogeológica do aqüífero sedimentar da Bacia de Taubaté, no município de Jacareí (Figura 1), foram selecionados 19 poços tubulares profundos (Tabela 1). s dados dos poços foram cadastrados e tratados por softwares adequados, obtendo-se a caracterização hidroquímica, hidrodinâmica e as potencialidades hidrogeológicas. JACAREÍ Figura 1. Localização de Jacareí no Vale do Paraíba ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Tabela 1. Poços pertencentes ao SAAE considerados na pesquisa. Número do Poço SAAE Coordenadas UTM E (m) Coordenadas UTM N (m) Vazão (m³/h) Nível Dinâmico (m) dados não disponíveis Hidroquímica: utilizando o Software Waterloo Hydrogeologic Aquachem 4.0, interpretou-se os dados das análises químicas dos 19 poços através dos diagramas: Trilinear de Piper (mostra a classificação das águas quanto a composição relativa a carbonatos, potássio, sódio e cálcio); de Giggenbach (evidencia a relação entre a composição química da água do aqüífero e a rocha sedimentar), e do Gráfico de Schoeller (demonstra a concentração dos elementos mais abundantes nas águas naturais). (Diniz,1995) diagrama trilinear mostra a porcentagem dos principais íons presentes na amostra, (Na +, Ca ++, K +, Mg ++, S 4 --, Cl -, C 3 - e HC 3 - ), e são comumente utilizados para realizar o estudo das características químicas naturais da água subterrâneas. (Fetter, 1998). Hidroclimatologia: segundo a classificação climática de Koppen (1966), o clima em cidades vizinhas (São José dos Campos e Taubaté) ao município em estudo, é classificado na categoria Cwa que corresponde a um clima úmido e quente, com inverno seco, com menos de 30 mm de precipitação no mês mais seco, temperaturas médias, no mês mais quente, superiores a 22º c, e temperaturas médias inferiores à 18º c, no mês mais frio. balanço hídrico contemplado neste estudo foi retirado do Relatório Zero da Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos, URGHI 2 (00). Hidrodinâmica: s testes de vazão foram interpretados utilizando-se os softwares Microcal rigin 5.0 e Excel 97. nze dos dezenove poços utilizados na pesquisa, com dados completos, foram interpretados a partir dos modelos das funções de Theis (1935), para poços perfurados em aqüíferos confinados e livres; por Hantush (1956), para poços perfurados em aqüíferos semi-confinados; e por Neuman (1965), para poços perfurados em aqüíferos semi-livres. Utilizou-se o método da superposição destes gráficos às curvas de rebaixamento dos poços, encontrando-se pontos coincidentes que permitiram o cálculo da transmissividade dos aqüíferos. RESULTADS BTIDS As águas subterrâneas são fracamente salinizadas com teores de STD inferiores a 100 mg/l. Nas rochas cristalinas as águas são salinizadas, com teor de STD entre 150 e 300 mg/l. Através desta ferramenta de análise concluiu-se que no aqüífero cristalino da região estudada, as águas são carbonatadas cálcicas e sódicas e no sedimentar, bicarbonatadas sódicas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Diagrama de Piper, Figura 2, demonstrou que as águas subterrâneas de Jacareí são bicarbonatadas, sódicas, potássicas e cálcicas predominantemente. Diagrama de Piper Mg S4 Ca Na+K HC3 Cl P19 p15 p24 p7 p32 p23 p21 p27 p29 p31 p25 Figura 2 Diagrama de Piper águas subterrâneas da cidade de Jacareí Diagrama de Schoeller (Figura 3), demonstrou que as águas subterrâneas possuem concentração de elementos químicos dentro dos limites estabelecidos pela Portaria 518 de 04 do Ministério da Saúde. Diagrama de Schoeller Concentração (mg/l) p10 P1 P26 P19 p15 p24 p7 p32 p23 p21 p27 p28 p29 p p31 p12 p Ca Mg Na Cl S4 HC3 Parâmetros Figura 3. Diagrama de Shoeller. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Pelo Triângulo de Giggenbach, Figura 4, verificou-se que a composição química do aqüífero sedimentar está em equilíbrio com a composição química da rocha sedimentar (boa maturidade) e que, no caso do aqüífero cristalino há menor maturidade para estas águas. Triângulo de Giggenbach K* Na* Mg p10 P1 P26 P19 p15 p24 p7 p32 p23 p21 p27 p28 p29 p p31 p12 p25 Figura 4 - Triângulo de Giggenbach - composição química do aqüífero sedimentar. Através dos dados do relatório Zero da UGRHI 2 da Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos ficou evidenciada a existência de aporte significativo de águas superficiais entre os meses de outubro e março, havendo déficit nas taxas de recarga nos meses de junho a setembro (Figuras 5 e 6). Balanço Hídrico Normal Mensal mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set ut Nov Dez Precipitação ETP ETR Figura 5 Balanço Hídrico Normal Mensal do município de Jacareí ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Deficiência, Excedente, Retirada e Reposição Hídrica ao longo do ano mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set ut Nov Dez Deficiência Excedente Retirada Reposição Figura 6 - Gráfico de deficiência, excedente, retirada e reposição hídrica ao longo de um ano. Em onze poços dos dezenove estudados foram utilizados dados de testes de vazão os quais propiciaram a definição dos tipos de aqüífero descritos na Tabela 2. Tabela 2 Tipos de aqüíferos das regiões dos poços em estudo. Nº do poço Tipo de aqüífero Modelo de interpretação Nº do poço Tipo de aqüífero Modelo de interpretação P30 Semi-livre Newman P26 Semi-confinado Hantush P28 Semi-livre Newman P22 Semi-confinado Hantush P19 Semi-livre Newman P31 Semi-confinado Hantush P10 Semi-livre Newman P07 Livre Theis P29 Semi-confinado Hantush P24 Livre Theis P27 Semi-confinado Hantush Estes testes foram interpretados utilizando o software rigin e Excel, e obteve-se, conforme exemplificado na Figura 7, em dois poços características de terem sido construídos em aqüífero livre (determinado pela equação de Theis, com Coeficiente de Armazenamento maior que 0,001 e o nível d'água do aqüífero encontrado sob pressão atmosférica). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 100 GRÁFIC DA FUNÇÃ DE THEIS 100 CURVA DE REBAIXAMENT D PÇ nº 7 do SAAE, Jacareí W(u) 10 1 Rebaixamento (m) Tempo (minutos) E7 1/u Q = 90,8 m 3 /h T = 5,482 m 2 /h Ponto coincidente t = 143,43 min s = 13,18 m 1/u = W(u) = 10 Figura 7. Determinação dos parâmetros hidrodinâmicos do aqüífero sedimentar no local do poço número 7 do SAAE de Jacareí, através do método da superposição ao gráfico da Função de Theis, mostrando que constituem um aqüífero livre. Não foram encontrados comportamentos de aqüífero confinado (determinado pela equação de Theis, com Coeficiente de Armazenamento menor que 0,001 e o nível d água do aqüífero encontrado sob pressão). Em cinco dos poços pesquisados foram encontradas características de aqüífero semi-confinado (determinado pela equação de Hantush, e com rebaixamento estabilizado depois de decorrido algum tempo de bombeamento). A Figura 8 demonstra a forma de obtenção dos parâmetros hidrodinâmicos de um do poços pesquisados através da sobreposição da curva de rebaixamento do poço em questão ao gráfico da função de Hantush ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 Figura 8. Determinação dos parâmetros hidrodinâmicos do aqüífero sedimentar em Jacareí, no local do poço 26 do SAAE, através da sobreposição da curva de rebaixamento do poço ao gráfico da função de Hantush. Em quatro dos poços, constatou-se características de aqüífero semi-livre (determinado pela equação de Neuman, com rebaixamento final obedecendo à equação de Theis e após o rebaixamento ter estado estabilizado, decorrido algum tempo de bombeamento). A Figura 9 demonstra a superposição de curvas de um dos poços pesquisados para obtenção da transmissividade Figura 9. Determinação da transmissividade do aqüífero sedimentar da Bacia de Taubaté, em Jacareí, no local do poço 10 do SAAE, através da superposição da curva do rebaixamento deste poço à curva da função W (u a, u b,γ), mostrando que os sedimentos constituem um aqüífero semi-livre. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

9 A multiplicidade de tipos de aqüíferos determinados nos testes de vazão, descritos na Tabela 2, muitas vezes de poços construídos próximos, é típico de aqüíferos multicamadas, com variações de tipos litológicos que formam aqüíferos, aquitardes e aquicludes, tais como: arenitos, conglomerados, siltitos e argilitos. São depósitos sedimentados em bacias tafrogênicas fechadas, com predominância de ambiente deposicional fluvial, anostomosado e meandrante, planícies de inundação e leques aluviais. s locais onde foram determinados aqüíferos do tipo livre, indicam a presença de camadas permeáveis, com predominância de arenitos e conglomerados, em toda a secção vertical do depósito sedimentar. Isto ocorre, na Bacia Sedimentar de Taubaté, no Município de Jacareí, ao longo da rodovia Presidente Dutra, que corta a bacia no seu eixo mediano. Com dados de vazão, dados da distribuição da transmissividade pela área do aqüífero sedimentar do Grupo Taubaté, foi utilizado o programa Surfer 8.03 da Golden Software, objetivando execução dos mapas de isolinhas da transmissividade superposta à rede de drenagem (Figura 10 e Tabela 3), e o de evoluções das vazões (Figura 11). Figura 10 - Mapa de isolinhas de transmissividade (m 2 /h) superposta à rede de drenagem. Tabela 3 Valores de transmissividade no local de alguns poços de Jacareí Número do poço no SAAE Transmissividade m 2 /h 7 5, ,3 22 0, , , , ,045 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9

10 Figura 11 - Mapa de isolinhas das vazões (m 3 /h). CNCLUSÕES balanço hídrico realizado mostra que existe aporte significativo de águas superficiais entre os meses de dezembro e março, com 245 mm de excedente hídrico, havendo déficit de 25 mm nas taxas de recarga nos meses de abril a setembro. Considerando a área do município de m², tem-se um volume de recarga de m 3 por ano o suficiente para abastecer a demanda do município por aproximadamente 12 anos. As águas são fracamente salinizadas no aqüífero sedimentar, potáveis e adequadas ao consumo humano. No aqüífero cristalino eventualmente ocorre excesso de ferro dissolvido (acima do limite 0,3 mg/l estabelecido pela resolução CNAMA). As águas subterrâneas extraídas, por estes poços cadastrados, provêm principalmente do aqüífero sedimentar da Bacia de Taubaté, dos sedimentos da Formação Caçapava. s valores de Transmissividade encontrados (variáveis entre 1 e 4 m 2 /h), com maiores valores no eixo da bacia sedimentar, que ocorre próximo da calha do rio Paraíba do Sul, mostram que o aqüífero sedimentar é bastante permeável e possibilita a retirada de boas vazões através de poços tubulares profundos. De forma geral no município de Jacareí o aqüífero sedimentar apresenta vazões variando entre 10 a m 3 /h, sendo portanto bem produtivo. Isto demonstra que a exploração de águas subterrâneas no município é um fator de relevância para o desenvolvimento econômico e industrial. REFERÊNCIAS BIBLIGRÁFICAS 1. DINIZ, H.N. Métodos e sistemas utilizados para caracterização hidráulica dos aqüíferos livres e confinados, a partir da interpretação de testes de vazão e utilizando técnicas de softwares modernos. (1995, São Paulo). In: SAIG Seminário anual do instituto geológico, Boletim de Resumos. São Paulo: Instituto Geológico, p , ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 10

11 2. FETTER, C. W. Applied hydrogeology, New York, Macmillon Publ. Comp., 1988, 2ª ed. 3. HANTUSH, M.S. Analyses of data from pumping tests in leaky aquifers. Am. Geopfys. Washington: UGRHI-2. Relatório da Situação dos Recursos Hídricos da Unidade de Gerenciamentos dos Recursos Hídricos do Paraíba do Sul THEIS,C.V. The relation between the lowering of piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using ground-water storage. Am. Geophys., Washington:1935. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 11