ANÁLISE DE ENSAIOS DE BOMBEAMENTO DE POÇOS PROFUNDOS DE FREDERICO WESTPHALEN PARA ESTRUTURAÇÃO DE BASE DE DADOS PARA OUTORGA DA ÁGUA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA - UFSM CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE - RS (CESNORS) CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL ANÁLISE DE ENSAIOS DE BOMBEAMENTO DE POÇOS PROFUNDOS DE FREDERICO WESTPHALEN PARA ESTRUTURAÇÃO DE BASE DE DADOS PARA OUTORGA DA ÁGUA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Jean Carlos Candaten Frederico Westphalen, RS, Brasil 2014

2 UFSM, RS CANDATEN, Jean Carlos Graduando 2014

3 ANÁLISE DE ENSAIOS DE BOMBEAMENTO DE POÇOS PROFUNDOS DE FREDERICO WESTPHALEN PARA ESTRUTURAÇÃO DE BASE DE DADOS PARA OUTORGA DA ÁGUA Jean Carlos Candaten Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS) como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Ambiental e Sanitarista Orientadora: Prof. Dr. Malva Andrea Mancuso Frederico Westphalen, RS, Brasil Universidade Federal de Santa Maria

4 Departamento de Ciências Agronômicas e Ambientais Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de Curso ANÁLISE DE ENSAIOS DE BOMBEAMENTO DE POÇOS PROFUNDOS DE FREDERICO WESTPHALEN PARA ESTRUTURAÇÃO DE BASE DE DADOS PARA OUTORGA DA ÁGUA elaborado por Jean Carlos Candaten como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Ambiental e Sanitarista COMISSÃO ORGANIZADORA Profª Dra. Malva Andrea Mancuso (Orientadora) Prof. Dr. Bruno Segalla Pizzolatti (UFSM) Prof. Dr. Raphael Correa Medeiros (UFSM) Santa Maria, 01 de dezembro de 2014.

5 AGRADECIMENTOS Agradeço à Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) campus Frederico Westphalen por me proporcionar o ensino e aprendizagem necessários para confecção deste trabalho. Aos professores, que ao longo dos anos de curso, não mediram esforços em transmitir os ensinamentos que levarei ao longo da vida profissional e intelectual. Agradeço à minha orientadora, Malva Andrea Mancuso, por, além da orientação, a amizade e confiança no trabalho realizado acreditando no meu trabalho e enaltecendo meu potencial como futuro Engenheiro Ambiental e Sanitarista. Agradeço a amizade todos meus colegas que no passar dos anos fizeram das vésperas de prova, dias de descontração ou desespero, mas que no fim das contas, renderam em aprovações e muitas alegrias. Agradeço à Prefeitura Municipal de Frederico Westphalen, através da Secretaria de Obras, pela disponibilização dos dados referentes a meu trabalho, sem os quais este não seria viável. Aos meus amigos que mesmo de longe, sempre apoiaram minhas escolhas e fizeram de minha vida mais alegre, descontraída e desafiadora. Agradeço as pessoas que fizeram parte de minha vida nos anos de estudo no Seminário Carmelitano Teresiano de Passo Fundo. Aos freis, seminaristas, cozinheira e a todos a quem conheci, por me proporcionarem experiências únicas na vida. Agradeço a meus pais e irmão, juntamente com meus parentes, a toda criação e ensinamento de valores essenciais para a convivência em família e na sociedade. Por todas horas envolvidas pra me corrigir e tentar mostrar o lado bom das coisas. A Laís da Rocha Giovenardi, com quem passo meus dias mais felizes, que está a meu lado para as batalhas da vida e que devo muito pelos conselhos e trocas de opiniões. Enfim, agradeço a Deus pela saúde e pelo maior presente que até hoje tenho, meu filho Pedro Henrique, que colaborou muito para que eu conseguisse acabar este trabalho.

6 EPÍGRAFE Hoje já não somos mais tão magros Nossa memória não é mais a mesma Nosso forte nunca foi a beleza Isso nunca foi problema eu tenho certeza Orgulhosamente seguimos bêbados Orgulhosamente seguimos sonhando Que seremos eternos Nossos filhos serão os jovens E nós os modernos Quem inventou a razão a emoção desconhece Criamos a falsa impressão que só o corpo que cresce Sofremos juntos com a dor dos amigos A amizade é maior do que tudo já diziam os antigos Orgulhosamente seguimos bêbados Orgulhosamente seguimos sonhando Que seremos eternos Nossos filhos serão os jovens E nós os modernos (Diego Dias)

7 RESUMO Trabalho de Conclusão de Curso Universidade Federal de Santa Maria ANÁLISE DE ENSAIOS DE BOMBEAMENTO DE POÇOS PROFUNDOS DE FREDERICO WESTPHALEN PARA ESTRUTURAÇÃO DE BASE DE DADOS PARA OUTORGA DA ÁGUA Autor: Jean Carlos Candaten Orientadora: Prof. Dra. Malva Andrea Mancuso Data e Local de Defesa: Frederico Westphalen, 01 de dezembro de Devido à demanda crescente de água para abastecimento público, vê-se a necessidade de fontes alternativas para obtenção desta. A água subterrânea é uma fonte abundante, onde na maioria das vezes encontra-se em melhor qualidade que a de mananciais superficiais. A Formação Serra Geral é a unidade hidrogeológica que abrange a região de estudo. Esta é dividida entre Formação Serra Geral I e II e apresentam potencialidades hídricas diferentes. Este trabalho apresenta um estudo da potencialidade para abastecimento por águas subterrâneas no município de Frederico Westphalen, por meio da análise de ensaios de bombeamento de poços profundos. Foram realizados nestes parâmetros hidrodinâmicos a análise da vazão específica, transmissividade e vazão. Assim foram determinadas as áreas de maior produtividade no município a partir de dados de ensaios de bombeamento. Constatou-se na área, valores elevados dos parâmetros sendo o máximo encontrado de 22,02 m³/h/m para vazão específica, 75 m³/h para vazão e de 1756,8 m²/d para transmissividade. Estes valores representam boa produtividade, entretanto a maioria deles tiveram valores muito inferiores, caracterizando baixa produtividade. O estudo realizado resultou na identificação dos poços mais produtivos, situando-se na região sudoeste e os menos produtivos ao norte do município. Estes se encontram nas localidades da Linha São Brás (JP112), Distrito Osvaldo Cruz (JP102), Linha São João do Porto (JP123) e Linha Volta Grande (6190/FDV1). Todos os poços possuem vazão acima de 0,083 m³/h, valor limite para dispensa de outorga exigida pela Secretaria Estadual do Meio Ambiente (SEMA) do Rio Grande do Sul. Palavras-chave: Ensaios de bombeamento, poços profundos, Frederico Westphalen.

8 ABSTRACT Due to increasing demand of water for public supply, we see the need for alternative sources for obtaining this. Groundwater is an abundant source, which in most cases is better quality than the surface waters. The Serra Geral Formation is the hydrogeological unit covering the study area. This is divided between the Serra Geral Formation I and II and have different water potential. This paper presents a study of the potential for groundwater supply for the city of Frederico Westphalen, through the analysis of deep well pumping tests. Were made in these hydrodynamic parameters the analysis of the specific flow, transmissivity and flow. So there were certain areas of higher productivity in the municipality from pumping test data. It was found in the area, high values of the parameters and the maximum found in m³ / h / m for specific flow 75 m³ / h for flow and m² / d to transmissivity. This represents good productivity, though most of them had much lower values, featuring low productivity. The conducted study resulted in the identification of the most productive wells, standing in the southwest region and the least productive north of the city. These are the locations of São Brás Line (JP112), District Osvaldo Cruz (JP102), São João do Porto Line (JP123) and Line Volta Grande (6190 / FDV1). All wells have flow above m³ / h limit for granting waiver required by the State Secretary Department of the Environment (SEMA) of Rio Grande do Sul. Keywords: pumping tests, deep wells, Frederico Westphalen.

9 LISTA DE ANEXOS E APÊNDICES Anexo A Modelo de teste de produção (SEMA)...56 Anexo B - Requerimento de Regularização da Construção de Poço Tubular e Outorga do Uso de Água Subterrânea (Concedida para poço que esteja sendo explorado sem outorga)...57 Anexo C Tabela de características hidráulicas dos poços profundos de Frederico Westphalen...61 Anexo D Tabela de localização e dados gerais dos poços profundos de Frederico Westphalen...62 Apêndice A Testes de bombeamento...63 Apêndice B Gráficos de rebaixamento dos poços de Frederico Westphalen...93

10 SUMÁRIO AGRADECIMENTOS... 3 EPÍGRAFE... 4 RESUMO... 5 ABSTRACT... 6 LISTA DE ANEXOS E APÊNDICES... 7 INTRODUÇÃO OBJETIVOS REFERENCIAL TEÓRICO Arcabouço legal sobre os recursos hídricos Aquífero fraturado Bacia hidrográfica do Rio da Várzea Disponibilidade hídrica Geologia do noroeste do Rio Grande do Sul - Formação Serra Geral Hidrogeologia do noroeste do Rio Grande do Sul Testes de bombeamento Interpretação de ensaios de bombeamento Parâmetros para interpretação de ensaios de bombeamento Sistemas de Informação Geográfica (SIG) como Sistema de Suporte a Decisão Espacial (SDSS) Caracterização da área de estudo METODOLOGIA Dados quantitativos da outorga da água subterrânea Estruturação de dados Testes de bombeamento Cálculo de transmissividade Características da base de dados para SIG Utilização de SIG RESULTADOS E DISCUSSÃO Vazão... 39

11 3.2 Vazão específica Transmissividade CONCLUSÃO SUGESTÕES REFERÊNCIAS... 50

12 10 INTRODUÇÃO O aumento na demanda de água para abastecimento é preocupante nos dias atuais, frente à escassez da mesma. Na região que abrange a Bacia do Rio da Várzea, situada ao norte do Rio Grande do Sul, há necessidade de buscar outras fontes de água de qualidade e em quantidade suficiente para o consumo da população, pois ainda encontram-se famílias que não são atendidas com rede de água. Geralmente, em comunidades do interior dos municípios, o abastecimento é por poços de água subterrânea, onde na maioria das vezes, não possuem dados quantitativos para explotação correta do manancial. Estes dados, indicam o potencial que o aquífero tem para ser explorado. Grande parte das perfurações de poços profundos são realizadas sem grandes êxitos, devido a falta de informações geológicas e hidrogeológicas da área, ocasionando em investimentos sem retorno e construção de poços com baixas vazões, e muitas vezes com produtividade insignificante. Na região de estudo encontra-se o Sistema Aquífero Serra Geral (SASG), que é caracterizado pela presença de aquíferos fraturados, associados à sequência de rochas vulcânicas ácidas e básicas. Dessa forma, para o estudo desses aquíferos é necessário trabalhar com a análise dos diferentes condicionantes, o que é possível quando se utilizam técnicas de integração de dados. Para a análise das características de aquíferos e melhor interpretação de dados, o uso de um Sistema de Informação Geográfica (SIG), ferramenta utilizada para estes. O SIG serve como um Sistema de Suporte a Decisão Espacial (SADE) ou em inglês, Spatial Decision Support Systems (SDSS), podendo reproduzir eventos hidrogeológicos e auxiliar na interpretação destes para o melhor gerenciamento dos mananciais subterrâneos. A utilização dos sistemas aquíferos para explotação e gestão da água subterrânea, implica no conhecimento da geometria do reservatório e na definição das suas condições limites, bem como a avaliação dos parâmetros hidrodinâmicos (MARIANO, 2005). Estes parâmetros são determinados através da interpretação de observações precisas e metódicas realizadas durante os testes de bombeamento.

13 11 O estabelecimento de critérios definidores para a correta utilização dos recursos hídricos é condição necessária para minimizar os efeitos que sua utilização errônea e descompromissada tem causado ao homem e ao meio ambiente, muitas vezes deixando sequelas irreversíveis (CHAVES, 2001). Em um quadro geral, a falta de dados referentes às águas subterrâneas impede a utilização destes para uma gestão integrada dos recursos hídricos no âmbito das bacias hidrográficas. Portanto, é de extrema importância a disponibilização das informações existentes para o uso e tomada de decisões dos órgãos responsáveis por tal função. Desse modo, devido à necessidade da ampliação da rede de distribuição de água para consumo humano em comunidades isoladas, que não são atendidas por abastecimento de águas superficiais, este estudo hidrogeológico pretende dar subsídios ao mapeamento da potencialidade hídrica do aquífero Serra Geral no município de Frederico Westphalen.

14 12 OBJETIVOS Como objetivo geral, o presente trabalho visa organizar dados de ensaios de bombeamento de poços de Frederico Westphalen para a análise de potencialidade hídrica e elaboração de mapas de potencial hidrogeológico. Objetivos específicos - Identificar áreas com elevado potencial para a explotação de água subterrânea. - Avaliar a disponibilidade hídrica instalada dos poços de captação de água para abastecimento público por meio da interpretação de testes de bombeamento; - Permitir o conhecimento de tendências espaciais na disponibilidade hídrica subterrânea no município de estudo; - Disponibilizar dados de cadastramento e hidráulica de poços do município de Frederico Westphalen, a fim de melhorar o acesso à informação.

15 13 1 REFERENCIAL TEÓRICO 1.1 Arcabouço legal sobre recursos hídricos O conjunto de leis do Brasil sobre a gestão dos recursos hídricos foi criado prioritariamente para as águas superficiais, especialmente no Direito da Água, sobre a regulamentação do uso dos recursos hídricos. A concepção recente da importância das águas subterrâneas, fez com que, por muito tempo, não houvesse uma orientação a nível nacional e geral para as questões destas. A legislação federal mais antiga relacionada às águas subterrâneas, excetuando-se o Código de Águas de 1934, está ligada às questões qualitativas desta, tendo enfoque nas características minerais, proteção do meio ambiente e qualidade da água para consumo. Foi a partir de discussões sobre o estudo do Aquífero Guarani, em 1999, que se percebeu a necessidade de normas de orientação geral, de abrangência nacional, para a questão das águas subterrâneas (HAGER, 2008). O ponto inicial e grande marco da legislação sobre o assunto deu-se com a criação da Câmara Técnica Permanente de Águas Subterrâneas do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), em 2000, e a aprovação da resolução CNRH nº 15, em Esta última trouxe aspirações que continham no Projeto de Lei Federal que ficou mais de 15 anos sendo debatido e que posteriormente foi arquivado no Congresso Nacional. Devido ao aumento da percepção, seja pela demanda de água ou diminuição da oferta de águas superficiais, a água subterrânea vem sendo cada vez mais inserida na discussão para uma melhor normatização. A Resolução nº 15 do CNRH, criou algumas diretrizes que asseguram a promoção da gestão integrada das águas subterrâneas e superficiais quanto à disponibilidade e qualidade, sendo uma delas a seguinte: Art. 3º: III - Nas outorgas de direito de uso de águas subterrâneas deverão ser considerados critérios que assegurem a gestão integrada das águas, visando evitar o comprometimento qualitativo e quantitativo dos aquíferos e dos corpos de água superficiais a eles interligados;

16 14 Parágrafo único. Os Planos de Recursos Hídricos deverão incentivar a adoção de práticas que resultem no aumento das disponibilidades hídricas das respectivas Bacias Hidrográficas, onde essas práticas forem viáveis. (CNRH, 2001) Nos planos estaduais ou mesmo em planos de bacia, as quantificações hídricas têm enfoque prioritário nos corpos hídricos superficiais e suas condicionantes, compostos inclusive com modelos hidrológicos, e raramente aprofundam-se em temas relacionados ao escoamento subterrâneo. Devido a fácil percepção sobre efeitos nos recursos superficiais e interesse que se tem atrelado a este, o grau de compreensão e aprofundamento técnico-científico na questão dos aquíferos é amenizado, onde se deixa de ter uma visão mais integrada para os estudos de desenvolvimento e ampliação da captação e uso racional da água subterrânea (KIRCHHEIM e AGRA, 2008). Mesmo com a legislação vigente atual, ainda não se tem estabelecido valores quantitativos para a explotação de água subterrânea. Levando em consideração este fato, torna-se imprescindível o estudo de potencialidade dos aquíferos com vista à outorga das águas subterrâneas para seus diferentes usos. 1.2 Aquífero fraturado No local de ocorrência de rochas ígneas ou metamórficas formam-se os aquíferos de fraturas ou fissuras, devido esses tipos de rochas apresentar fraturas que são ocupadas pela água. Há uma grande dificuldade na perfuração de poços, pois depende da precisão em acertar uma fratura que contenha uma boa disponibilidade de água, o que nem sempre é possível de se calcular previamente. Em geral, os poços perfurados em aquíferos fraturados são os menos produtivos, mas, por questões de localização geográfica, são muito importantes para o abastecimento no Brasil, pois vários estão localizados em grandes cidades e são muito utilizados no abastecimento. Nas imagens 1 e 2 pode-se ver a estrutura de uma rocha de aquífero fraturado e qual sua conformação referente ao tipo de porosidade do sistema (WINKLER, 20--).

17 15 Figura 1 - Rocha de aquífero fraturado Fonte: Autor. Figura 2 - Tipos de porosidade em rochas de aquíferos Fonte: < Os aquíferos fraturados são localizados onde há rochas vulcânicas, sendo seu principal condicionante para formação, as estruturas tectônicas. Os condicionantes secundários

18 16 consistem na estruturação primária da rocha, no relevo e no solo (tipo e espessura). Esse aquífero é caracterizado por uma forte anisotropia, ou seja, variação de vazões e por capacidades específicas, em geral baixas. A forma de captação das águas subterrâneas ocorre por meio de poços tubulares. Na região nordeste do estado do Rio Grande do Sul o aquífero fraturado possui grande importância, pois a maior parte dos poços perfurados é utilizada para abastecimento público (urbano e rural), seguido pelas indústrias (os municípios de Caxias do Sul, Bento Gonçalves, Flores da Cunha e Farroupilha), pelo setor doméstico, agrícola e pelo ramo de recreação (REGINATO e STRIEDER, 2006). Nessa região, a ocorrência do aquífero fraturado está associada a estruturas tectônicas (fraturas e zonas de fraturas), sendo esse o principal fator geológico adotado nos estudos de prospecção. 1.3 Bacia hidrográfica do Rio da Várzea A Bacia Hidrográfica do Rio da Várzea está localizada no norte do Rio Grande do Sul, entre as coordenadas geográficas 27 00' a 28 20' de latitude Sul e 52 30' a 53 50' de longitude Oeste (Figura 3). Abrange a Província Geomorfológica Planalto Meridional (SEMA, 2010). Segundo a classificação da Agência Nacional das Águas (ANA), a Bacia do Rio da Várzea é contribuinte da Bacia do Rio Uruguai e integrante da Bacia do Rio da Prata, cujas águas deságuam no Oceano Atlântico. A Bacia do Rio da Várzea situa-se no norte do Estado, é composto por 55 municípios, com uma área de drenagem de Km² e população de habitantes. Seus principais formadores são os rios da Várzea e Guarita. As atividades econômicas da região são predominantemente agrícolas, com lavouras de soja, trigo e milho, bem como avicultura e suinocultura. Destaca-se, ainda, o potencial hidrelétrico desta bacia e as atividades de mineração (extração de pedras preciosas e semipreciosas, como ágata, ametista, etc.) (FEPAM, 2014). A Bacia do Rio da Várzea abrange municípios como Carazinho, Frederico Westphalen, Palmeira das Missões e Sarandi. Os principais cursos de água são os arroios

19 17 Sarandi, Goizinho e os rios da Várzea, Porã, Barraca, do Mel, Guarita e Ogaratim. Os principais usos da água na bacia se destinam a irrigação, a dessedentação animal e ao abastecimento humano (SEMA, 2010). As principais atividades econômicas desenvolvidas na região estão relacionadas com a agricultura e a pecuária. Destaca-se, também, o uso dos recursos hídricos para a geração de energia, nas unidades hidrográficas: Apuaê-Inhandava (U-10), Passo Fundo (U-20), Turvo- Santa Rosa-Santo Cristo (U-30), Ijuí (U-90) e Várzea (U-100). Como principais problemas ambientais da região, destacam-se: - Perfuração de poços profundos, sem pesquisa, sem licenciamento e sem a avaliação do potencial dos aquíferos; - Significativa retirada de água para irrigação de arroz (conflito com outros usos de água). - Descarga de esgotos sem tratamento nos corpos hídricos; - Elevadas cargas de efluentes de dejetos de aves e suínos e de efluentes industriais sem tratamento; - Graves processos erosivos, assoreamento dos mananciais hídricos e contaminação por agrotóxicos; Figura 3 Localização da Bacia Hidrográfica da Várzea no Rio Grande do Sul.

20 Disponibilidade hídrica A disponibilidade hídrica é aquela que determina o quanto de água será possível obter através da implantação de obras hidráulicas de retenção e liberação controladas. Leva em consideração a disponibilidade natural (que indica a quantidade máxima de água que se pode obter sem a interferência de obras hidráulicas) e a disponibilidade potencial (máxima disponibilidade que se poderia alcançar sem considerar as ocorrências de fatores naturais, como, por exemplo, as perdas por evaporação) O volume de água consumido do aquífero pode ser contabilizado mediante os fenômenos de evaporação, evapotranspiração, do escoamento natural, da captação e da infiltração, representa outra maneira de se definir esta variável (MACHADO, 2007). Além destas variáveis, a disponibilidade hídrica em meio subterrâneo também depende de vários condicionantes vinculados, entre outros, ao clima, ao relevo e à geologia da região. Este conceito admite distintas interpretações e está relacionado às finalidades de planejamento e gerenciamento da bacia hidrográfica (MATOS e ZOBY, 2004). Segundo dados do Conselho de Recursos Hídricos (CRH, 2007) a formação Serra Geral tem ocorrência percentual de 100% nesta área, sendo 87,85% da formação Serra Geral I e 12,15% da Serra Geral II. Os poços encontrados na formação Serra Geral dispõe de uma vazão média de 15,8 m³/h e tem capacidade específica em geral muito baixa. Segundo o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento Básico (SNIS, 2012), a região da bacia do Rio da Várzea tem índice de abastecimento urbano de água representado na figura 4.

21 19 Figura 4 - Índice de abastecimento urbano de água no Brasil Fonte: SNIS, Pode-se perceber que na região da Bacia da Várzea, têm-se variações no índice de abastecimento urbano de água (manancial superficial e subterrâneo) entre 80,1 % e mais de 90%, tendo municípios sem informação, o que se conclui que há diferenças significativas no abastecimento e necessita-se a busca pela universalização deste em todas as regiões. De acordo com o quadro 1, elaborado no Plano Estadual de Recursos Hídricos do Rio Grande do Sul - PERH (2007), pode-se ver a demanda e o consumo de água das bacias hidrográficas componentes do Rio Uruguai, que inclui a demanda da Bacia do Rio da Várzea.

22 20 Bacia Hidrográfica / Região Hidrográfica Demanda Total Anual (m³/s) Consumo Total (m³/s) Demanda Anual Específica (L/s/km²) Consumo Anual Específico (L/s/km²) U010 - APUAÊ - INHANDAVA 1,69 0,77 0,12 0,05 U020 - PASSO FUNDO 0,8 0,37 0,17 0,08 U030 - TURVO - SANTA ROSA - SANTO CRISTO 2,21 1,34 0,2 0,12 U040 - PIRATINIM 4,6 2,86 0,6 0,37 U050 - IBICUÍ 81,58 50,7 2,33 1,45 U060 - QUARAÍ 17,39 10,87 2,61 1,63 U070 - SANTA MARIA 34,06 21,16 2,17 1,35 U080 - NEGRO 5 3 1,66 1 U090 - IJUÍ 2,53 1,73 0,24 0,16 U100 - VÁRZEA 1,41 0,74 0,15 0,08 U110 - BUTUÍ - ICAMAQUÃ 43,03 26,87 5,36 3,35 REGIÃO HIDROGRÁFICA DO URUGUAI 194,3 120,4 1,54 0,95 Coeficientes de consumo adotados: Abastecimento humano (urbano e rural): 20% / Irrigação de arroz: 63% / Irrigação de outras culturas: 100% / Criação animal: 70% / Uso industrial: 30% Demanda Total Anual: Somatório da demanda hídrica para abastecimento humano, demanda hídrica para irrigação de arroz, demanda hídrica para criação animal e demanda hídrica para uso industrial. Quadro 1: Adaptado. Demandas e consumos hídricos anuais por bacia e região hidrográfica do Uruguai. Fonte: PERH, Geologia do noroeste do Rio Grande do Sul - Formação Serra Geral De acordo com o mapa geológico do Rio Grande do Sul, pode-se aferir que a Bacia do Rio da Várzea encontra-se no domínio tectônico da Província Paraná a qual apresenta magmatismo intraplaca continental, do período Farenozóico. No Rio Grande do Sul, a Formação Serra Geral tem área de km², que equivale a aproximadamente metade da área do Estado (HAUSMAN, 1995). A constituição da Formação Serra Geral que engloba a região da bacia em estudo, apresenta derrames de basalto, basalto andesitos, riodacitos e riolito, de filiação toleítica, onde intercalam-se arenitos intertrápicos Botucatu na base e litarenitos e sedimentos vulcanogênicos da porção mediana ao topo da sequência (CPRM, 2005; MILANI, 1997; ROISENBERG, 1990; RADAM/BRASIL, 1986).

23 21 As variações composicionais, os dados geocronológicos, as características texturais e o arranjo entre derrames e intrusivas da bacia, possibilitaram a divisão deste magmatismo Serra Geral em oito fácies distintas (WILDNER et al, 2004). As rochas do subgrupo Fácies Paranapanema encontradas na área de estudo, são caracterizadas por apresentarem basalto granular fino a médio, mesocrático com horizontes vesiculares preenchidos por quartzo (ametista), carbonatos, cobre ativo, barrita, zeólita e seladonita, que compreendem a maior concentração de jazidas de ametista do estado (GEOBANK, 2010; CPRM, 2006). A formação da unidade hidroestratigráfica deu-se na era Mezozóica (251 a 65,5 milhões de anos) onde existia apenas um continente, a Pangéia. Logo após, a ruptura da Pangéia foi acompanhada de extenso vulcanismo, e os basaltos que assim se formaram cobrem hoje uma extensão de km² no sul do Brasil e países vizinhos (CARNEIRO, 2005). Por fim, situa-se dentro do período Cretáceo, último período desta era que teve duração entre 65,5 a 135 milhões de anos. Os diques de diabásio afloram em manchas em meio aos aquíferos. Nos aquíferos do tipo fraturado, não pode ser aferido valores de potencialidade pelos parâmetros característicos de aquíferos não fraturados, como porosidade e permeabilidade. Devido a sua formação, há de se levar em consideração parâmetros como densidade de fraturamento, grau de alteração dos horizontes vesiculares, sistemas de alimentação e inter-relação com outros aquíferos (CETESB, 2014). As estruturas geológicas primárias podem ser englobadas em três zonas principais, que são divididas por um padrão relacionado com a composição e a taxa de resfriamento das litologias presentes (ROISENBERG 1990): - zona basal: constituída por vidros vulcânicos (de coloração preta e vermelha) em brechas e rochas maciças; - zona central: é a mais espessa de um derrame podendo alcançar até 60 metros. Essa zona é caracterizada por dois tipos preferenciais de estruturas primárias: as juntas horizontais (planares e retilíneas, com espaçamento centi a decimétrico bastante regular) e as juntas verticais, que ocorrem sobrepostas às horizontais, são menos regulares e apresentam desde aspecto maciço até porções intensamente fraturadas. - zona superior: é composta por rochas vulcânicas vesiculares a amigdaloides (preenchidas por zeólitas, carbonatos e quartzo).

24 22 O armazenamento de água ocorre somente ao longo de linhas estruturais (falhas e fraturas), nos horizontes vesiculares, nos interderrames e nos arenitos intertrapeanos. A recarga para esse aquífero se dá através da precipitação pluvial sobre os solos basálticos, que vão atingir as zonas de alteração e fissuradas da rocha matriz. 1.5 Hidrogeologia do noroeste do Rio Grande do Sul A região do centro-oeste do Rio Grande do Sul é caracterizada pelos derrames basálticos da Unidade Hidroestratigráfica Serra Geral (Sistema Aquífero Serra Geral I) no planalto rio-grandense. Do ponto de vista hidrogeológico, a formação apresenta média a baixa possibilidade para águas subterrâneas, que ocorre nas rochas fraturadas. Quanto à produtividade deste aquífero está situado entre baixa capacidade específica (q) entre 0,5 a 2 m³/h/m. As capacidades específicas do sistema são muito variáveis, existindo poços não produtivos próximos de outros com excelentes vazões. Predominam poços com capacidades específicas entre 1 e 4 m³/h/m e as salinidades em geral são baixas, em média 200 mg/l (CPRM, 2005). O SASG na região noroeste do estado pode atingir espessuras da ordem de 1200m (MACHADO, 2005). O Sistema Aquífero Serra Geral atende boa parte da água de consumo público do Estado. Esta unidade hidroestratigráfica,, corresponde ao teto do conjunto litológico intergranular que compõe o Sistema Aquífero Guarani (SAG), possuindo importância, quanto ao potencial hídrico, pelo seu caráter confinante em relação ao aquífero de origem sedimentar (MACHADO, 2005). Observa-se que a grande parte do Rio Grande do Sul (70%) possui cobertura de rochas ígneas, com predomínio das rochas vulcânicas do aquífero Serra Geral (55%), dando origem a aquíferos fraturados com tendências de média a baixa produtividade. O sistema aquífero Serra Geral I representa uma exceção, em virtude das altas capacidades específicas apresentadas. Os diversos sistemas aquíferos pertencentes à formação geológica Serra Geral estão sujeitos às mais altas taxas de extração de água subterrânea e abrigam a maior quantidade de poços (KIRCHHEIM e AGRA, 2008).

25 23 O quadro 2 mostra a ocorrência que cada tipo dos aquíferos do Rio Grande do Sul apresenta potencialidades para uso das águas subterrâneas. Quadro 2 Agrupamento dos sistemas aquíferos e sua distribuição aflorante no RS Fonte: Machado (2005) Segundo estudo realizado por MANCUSO, et al (2014) sobre a potenciometria do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) em Frederico Westphalen, indica que os níveis potenciométricos variam de 209,7 a 528 m, concentrando-se na região centro-oeste, as cotas mais elevadas.

26 Testes de bombeamento Os testes de bombeamento representam a forma de aplicação para a determinação dos parâmetros hidrodinâmicos dos aquíferos e verificação da qualidade da construção de obras de captação de água subterrânea, além de ser o método mais importante para determinação de vazões de explotação de poços. O rebaixamento de um poço consiste no bombeamento do mesmo durante certo intervalo de tempo e as medições dos rebaixamentos em função do tempo. Os testes de bombeamento devem ser realizados através de metodologia simplificada com objetivo de orientar a determinação de uma vazão referencial para a instalação e explotação de um poço (CPRM, 1998). Após o término do desenvolvimento de um poço, deve ser encontrada sua vazão ótima de operação para determinado rebaixamento. A produtividade de água nos aquíferos fissurais, sendo condicionada pela condutividade hidráulica e espessura do aquífero pelo armazenamento, está condicionada à interceptação e frequência das fraturas, no decorrer do trecho de perfuração (COSTA e SILVA, 2000). O arranjo e a disposição das fraturas identificam a qualidade do aquífero, onde fraturas de pequenas extensões e frequentes, dificilmente se conectam umas as outras, por outro lado, fraturas de grandes extensões tem maior probabilidade de se conectarem (LIMA et al, 2008). Dentre os métodos de verificação de eficiência de um poço profundo, a vazão específica constitui o melhor parâmetro a ser analisado. O poço é eficiente quando se consegue explotar uma vazão considerável e se tem o mínimo de rebaixamento possível (RODRIGUES, 2004). Portanto, as medições a serem realizadas em um teste de poço são: nível estático, taxa(s) de bombeamento, níveis dinâmicos (estabilizados), o instante do início do bombeamento, mudanças de vazão e os período durante o teste o término do bombeamento (SEMADS, 2001).

27 Interpretação de ensaios de bombeamento A interpretação de ensaios de bombeamento possibilita o maior entendimento da distribuição espacial dos parâmetros hidráulicos de um aquífero (IRITANI et al, 2000). Devido às condições estruturais dos aquíferos fraturados, onde a ocorrência de água nestes são de difícil estimativa e aquisição de dados para sua localização, faz-se necessário um estudo mais criterioso dos parâmetros quantitativos e estruturais do meio. Para obtenção de outorga de água subterrânea, regularizada pela Secretaria Estadual do Meio Ambiente (SEMA), estão entre as características para interpretação dos testes de bombeamento: a transmissividade, capacidade específica ou vazão específica, coeficiente de armazenamento, permeabilidade e condutividade hidráulica. Estes parâmetros regem a capacidade de explotação de água e recuperação do aquífero. A interpretação de testes de bombeamento depende da situação concreta do aquífero e da natureza da informação disponível. Assim, numa situação onde o teste foi realizado em tempo estipulado, dentro das normas técnicas, se conhecendo os níveis piezométricos e quando os níveis dinâmicos forem insignificantes com o tempo, poderá considerar-se que o ensaio estabeleceu uma situação de equilíbrio (COSTA, 2008). A obtenção destes parâmetros muitas vezes é dificultada por falta de dados de rebaixamento e tempo, quando não são recuperadas as planilhas do teste de bombeamento. Segundo Iritani (2000), para interpretação dos testes de bombeamento, um estudo que possibilita uma estimativa da variação espacial das fissuras no aquífero é a correlação da transmissividade e da capacidade específica Parâmetros para interpretação de ensaios de bombeamento A condutividade hidráulica leva em conta as características do meio, incluindo distribuição, porosidade, tamanho, forma e arranjo das partículas e as características do fluido que está escoando. Pode também ser expressa como a velocidade aparente por um gradiente

28 26 hidráulico onde a estrutura geológica do aquífero é a base do escoamento para a água (FEITOSA e MANOEL FILHO, 2000) A transmissividade (T) corresponde à quantidade de água que pode ser transmitida horizontalmente por toda a espessura saturada do aquífero e tem como unidade de medida, m²/s. Pode-se conceituá-la também, como a taxa de escoamento da água através de uma faixa vertical do aquífero com largura unitária submetida a um gradiente hidráulico unitário. O coeficiente de armazenamento (k) corresponde ao volume de água que é liberado pelo aquífero por unidade de área horizontal, por unidade de declínio do potencial hidráulico. É uma quantidade adimensional e obtido por meio dos testes de bombeamento. Por fim, a vazão específica, segundo Feitosa e Costa Filho (1998), é o parâmetro que indica a razão entre vazão de bombeamento (Q) e o rebaixamento(s) produzido no poço em função do bombeamento, para um determinado tempo Sistemas de Informação Geográfica (SIG) como Sistema de Suporte a Decisão Espacial (SDSS) Para o bom funcionamento de todo o sistema de tomada de decisão sobre os recursos hídricos é necessário um estudo integrado do sistema juntamente com normas, monitoramento e fiscalização ambiental. Para execução com maior eficiência deste monitoramento, faz-se necessário o uso de ferramentas de modelagem numérica de simulação dos processos ambientais para o cenário da região de estudo (RUFINO et al, 2003). O Sistema de Suporte a Decisão Espacial (SDSS) vem sendo cada vez mais utilizado no Brasil e no mundo para a automatização do processo de outorga e análise de disponibilidade hídrica (PESSOA, 2010). Pode-se citar, como exemplo de SDSS, o Sistema de Controle de Balanço Hídrico da Agência Nacional de Águas para a Bacia do Rio São Francisco (COLLISCHONN e LOPES, 2008) e o SSD RB Sistema de Suporte à Decisão para a Gestão Quali-Quantitativa dos Processos de Outorga e Cobrança pelo uso da Água proposto por Rodrigues (2005).

29 27 O uso de um Sistema de Informação Geográfica (SIG) é de grande valia para análise e interpretação de dados relacionados aos recursos hídricos. A maior dificuldade encontrada para o entendimento dos fenômenos, voltados principalmente a águas subterrâneas é a grande quantidade de dados que, correlacionados, descrevem a heterogeneidade do comportamento hidrológico (PAIVA, 2009). Os SIGs, com sua alta capacidade de armazenamento de bancos de dados espaciais e processamento das informações, facilita o obtenção da descrição espacial detalhada de um espaço geográfico. Além de modelos hidrológicos que podem ser utilizados, um SIG pode fazer a modelagem de tipo e uso do solo, cobertura vegetal e relevo, dentre outras (MELO et al, 2008). Segundo Goodchild (1992), corroborado por Mizgalewics e Maidment (1996) apud Zeilhofer et al. (2003), existem três funções principais que são contribuições dos SIG à modelagem hidrológica: I. Pré-processamento de dados espaciais: o SIG é utilizado para gerar informações espaciais de entrada no modelo hidrológico. II. Suporte direto na modelagem: dentro do SIG podem ser feitas verificações, além de ser alterados dados. III. Pós-processamento: os resultados obtidos pela modelagem hidrológica são trabalhados e visualizados dentro do SIG no seu contexto espacial. A disponibilização de dados da hidrodinâmica subterrânea é de fundamental importância para a delimitação de banco de dados hidrológicos que permita a gestão integrada dos recursos hídricos. Com isso, a utilização de tecnologias de geoinformação neste processo, traz a possibilidade de aquisição de dados georreferenciados, bem como a sua manipulação e análise, para o desenvolvimento de mapas temáticos e de sistemas de apoio à tomadas de decisão. 1.7 Caracterização da área de estudo A área selecionada para este estudo está localizada no município de Frederico Westphalen (RS), na Latitude 27º21'33"S, Longitude 53º23'40"W e altitude de

30 28 aproximadamente 566 m (Figura 5). O município possui área de 264,976 km², tem densidade demográfica de 108,85 hab/km² e conta com uma população de habitantes (IBGE, 2010). Figura 5 - Localização de Frederico Westphalen Fonte: O autor. O município de Frederico Westphalen está localizado na região Norte do Estado de Rio Grande do Sul, na mesorregião do noroeste rio-grandense, formada por 216 municípios agrupados em 13 microrregiões, conforme são estas: Carazinho, Cerro Largo, Cruz Alta, Erechim, Frederico Westphalen, Ijuí, Não-Me-Toque, Passo Fundo, Sananduva, Santa Rosa, Santo Ângelo, Soledade e Três Passos (PMSB, 2011). O município também pertence ao Conselho Regional de Desenvolvimento do Médio Alto Uruguai (CODEMAU) que visa, dentre outros, a promoção do desenvolvimento regional

31 29 harmônico e sustentável e a preservação e recuperação do meio ambiente, tendo como foco a melhoria da qualidade de vida da população gaúcha. Deste conselho fazem parte 23 municípios: Alpestre, Ametista do Sul, Caiçara, Cristal do Sul, Dois Irmãos das Missões, Erval Seco, Frederico Westphalen, Gramado dos Loureiros, Iraí, Jaboticaba, Nonoai, Novo Tiradentes, Palmitinho, Pinhal, Pinheirinho do Vale, Planalto, Rio dos Índios, Rodeio Bonito, Seberi, Taquaruçu do Sul, Trindade do Sul, Vicente Dutra e Vista Alegre. (CODEMAU, 2011). A economia do município baseia-se quase que fundamentalmente na agricultura com produção de soja, milho, feijão, trigo, aveia, hortifrutigranjeiros, uva e citros. Estes cultivares agrícolas demandam significativa quantidade de água para produção. Em Frederico Westphalen aproximadamente 19,74% da população total vive no meio rural e sobrevivem pela produção primária como fonte de renda. O número de estabelecimentos rurais no município é de 1390 famílias. Segundo o PMSB (2011), no que diz respeito a indústrias que demandam maior quantidade de água, Frederico Westphalen conta com 3 frigoríficos e 5 estabelecimentos de abate. Referente à questão da política ambiental do município, quanto ao uso da água, a lei municipal nº (FREDERICO WESTPHALEN, 2004), descreve que é de competência do órgão ambiental municipal, assegurar a proteção das águas subterrâneas, sistemas de abastecimento de água e a preservação de poços e cacimbas. Quanto ao abastecimento de água do município, a população atendida com rede de água de Frederico Westphalen é de 81,5%, sendo que toda a população urbana dispõe desta (SNIS, 2013). Desse modo, vê-se que ainda é necessário disponibilizar água no município, principalmente na zona rural que conta com Sistemas de Abastecimento de Água (SAA), Sistemas de Abastecimento Coletivo (SAC) e Sistemas de Abastecimento Individuais (SAI), que utiliza águas subterrâneas para fins de abastecimento doméstico de comunidades isoladas (MANCUSO, 2013).

32 30 2 METODOLOGIA O presente estudo foi desenvolvido a partir da coleta de dados constituídos por: 1) Arquivos vetoriais referentes à hidrogeologia, planialtimetria, afloramentos de aquíferos e estruturas geológicas disponibilizados no site da CPRM, e ainda foram coletados dados cartográficos e bibliográficos existentes disponíveis em órgãos públicos, tais como: Agência Nacional de Águas (ANA), Fundação Estadual de Proteção Ambiental (FEPAM), Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), Secretaria Estadual do Meio Ambiente (SEMA) do Rio Grande do Sul e Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). 2) Dados de perfuração de poços e ensaios de bombeamento disponibilizados pela Secretaria de Obras Públicas (RS) e pela CPRM durante o cadastramento dos poços realizado em 2013 no município de Frederico Westphalen. 2.1 Dados quantitativos da outorga da água subterrânea A outorga da água é requisito primordial para exploração do manancial subterrâneo. O Requerimento para Outorga dos Recursos Hídricos, anexo B, é o documento que comporta as informações que formam a base de dados para sistemas de informações de águas subterrâneas. A outorga da água tem como órgão deliberativo, no Rio Grande do Sul, o Departamento de Recursos Hídricos, da Secretaria do Meio Ambiente (SEMA). A figura 6 apresenta o item das características hidráulicas dos poços, que precisam ser indicadas no caso de solicitação de outorga junto ao órgão responsável, entre os itens previstos no requerimento de outorga de água subterrânea.

33 31 TESTE DE VAZÃO Tempo de Bombeamento: Vazão de Teste: Nível Estático: Nível Dinâmico: Transmissividade: Rebaixamento: Capacidade Específica Calculada: horas m³/h m m m²/h m m³/h/m Figura 6. Adaptado. Quadro de dados do teste de vazão da ficha cadastral de usuários de águas subterrâneas para regularização e outorga. A primeira etapa do presente estudo teve por objetivo pesquisar entre os dados existentes nas fichas de perfuração de poços e de ensaios de bombeamento disponibilizados pela Secretaria de Obras do Estado, total ou parcial dos itens contidos no formulário de solicitação de outorga (figura 6). Nesse sentido, foi realizada a avaliação quanto à produtividade dos poços instalados, objetivando analisar suas especificidades hídricas. Segundo SEMA (2010), os poços com vazões inferiores a 0,083 m³/h não necessitam solicitar outorga da água, pois valores abaixo deste representam quantidades insignificativas e se enquadram no uso de caráter individual para a satisfação das necessidades básicas da vida (RIO GRANDE DO SUL, 1994). 2.2 Estruturação de dados A partir das fichas dos poços de Frederico Westphalen, disponibilizadas pela Secretaria de Obras do município, foram digitalizados e revisados os dados dos ensaios de bombeamento dos poços cadastrados pela CPRM em Nestes, foram recalculados os valores de nível de água, sendo corrigidos eventuais erros consistidos nos dados, obtendo pequena variação nos níveis de rebaixamento e recuperação no final do teste. Para os testes de

34 32 bombeamento, foram reajustados e organizados os valores, conforme o padrão exigido pela SEMA. Com a digitalização dos dados, foram confeccionados gráficos de rebaixamento/tempo, com escala de tempo logarítmico (apêndice B). A partir dos testes de produção, foi avaliado o potencial de exploração do sistema, frente ao bombeamento contínuo. Estas informações foram utilizadas para interpretação dos resultados de transmissividade e vazão específica para cada poço. A análise estatística foi realizada utilizando os valores dos parâmetros de todos os poços do estudo. Para a utilização do SIG e identificação da produtividade no município, somente foram utilizados os poços que continham coordenadas geográficas. 2.3 Testes de bombeamento A análise dos testes de bombeamento foi realizada a partir das fichas de 29 poços perfurados no município de Frederico Westphalen. Os testes de bombeamento foram consistiram em digitalização alternativa e, a partir dos resultados, identificando o potencial hidrodinâmico do aquífero em estudo. Considerou-se que para ser utilizado com maior acurácia, o teste deve obedecer a seguinte sequência: teste de bombeamento pelo método de rebaixamento durante 24 h e na vazão máxima, seguida do teste de recuperação num período mínimo de 4 h (MARIANO, 2005). A tabela usada como padrão para testes de produção pela SEMA é apresentada no anexo A. Como parâmetro de avaliação da produção dos poços, considerou-se adequado utilizar a vazão específica (vazão retirada por metro rebaixado do nível d água no poço, em m³/h/m), pois esta, quando comparada à vazão, está diretamente relacionada ao potencial do aquífero (RODRIGUES, 2004). A SEMA estipula categorias de produtividade indicadas como: produtividade alta (maior que 4 m³/h/m), média (2 a 4 m³/h/m), baixa (0,5 a 2 m³/h/m) e muito baixa (menor que 0,5 m³/h/m).

35 33 A vazão específica foi calculada mediante a estabilização do nível e vazão. Para os poços que não estabilizaram foram utilizados os valores dos últimos rebaixamentos e as vazões calculadas encontradas nas fichas de cálculo hidrológico de aquífero. Ainda, para os poços que não apresentavam cálculo hidrológico de aquífero foram utilizadas as menores vazões dos testes de bombeamento. A expressão deste parâmetro é dada por: q = Q s Onde: q: vazão específica (m³/h/m) Q: vazão (m³/h) s: rebaixamento (m) Foram analisados os testes de bombeamento para obtenção das características hidrodinâmicas do Aquífero Serra Geral do município de Frederico Westphalen. A partir dos resultados tabelados foi estruturada uma base de dados de bombeamento de poços profundos para posterior utilização em SIG. Algumas das fichas de bombeamento apresentaram erros ou falta de informações, devendo ser ajustados e consistidos alguns valores para possibilitar a sua utilização. A tabela 1 mostra os poços que não estabilizaram a vazão para cálculo de vazão específica e transmissividade e a utilização da vazão correspondente às fichas utilizadas.

36 34 Tabela 1 Poços com vazão não estabilizada e que tiveram informação utilizada neste estudo. Poços JP098 Poço 1 estufa P47A1 6190/FWV1 JP104 JP115 Cálculo de hidráulica de aquífero X X X Teste de bombeamento X X X O poço JP101, não apresentou variação de nível e vazão, inviabilizando a obtenção da vazão específica, transmissividade e a geração do gráfico de rebaixamento/tempo. Os dados utilizados deste poço foram vazão de estabilização e níveis de água. 2.4 Cálculo de transmissividade Para os cálculos de transmissividade dos poços, foi utilizado o método de Cooper Jacob. Segundo Custódio e Llamas (1983), quando há ausência de poços de observação, os ensaios de recuperação do nível d água em poços de bombeamento podem fornecer uma boa aproximação da transmissividade (T), a partir da fórmula abaixo da aproximação de Jacob, também citada como método de Cooper Jacob, por Feitosa e Manoel Filho (2000): T = 0,183. Q s Onde: T: transmissividade (m²/s); Q: vazão (m³/s); s: variação do rebaixamento tomado num ciclo logarítmico (m).

37 35 Este método interpretativo de Jacob baseia-se na aplicação de uma transformação logarítmica para linearizar a relação tempos/rebaixamentos. O método baseia-se na projeção em papel semi-logarítmico dos rebaixamentos, em ordenadas e o tempo, no eixo das abcissas, em escala logarítmica. Os pontos gerados formam uma reta, cuja diferença de rebaixamento (Δs) permite calcular a transmissividade (COSTA, 2008). No cálculo de transmissividade, quando são utilizados valores maiores que o admissível para sua aplicação, há de se trabalhar com o método de Theis para garantir a determinação dos parâmetros hidrodinâmicos corretamente (FEITOSA e MANOEL FILHO, 2000). Para a obtenção do Δs trabalhou-se com os tempos entre 100 e 10 minutos dos intervalores logarítmicos. No caso das fichas de hidráulica de aquífero, elaboradas em campo, o resultado considera a média entre 2 intervalos logarítmicos. 2.5 Características da base de dados para SIG Para a introdução dos poços no SIG, foram criadas duas tabelas (anexos C e D) no software do Office, Microsoft Excel, na versão Uma com os dados de descrição dos poços e unidade hidroestatigráfica, contemplando as seguintes informações constadas na base de dados da CPRM: número de identificação da CPRM; nome do poço; Localidade do poço; Nome do proprietário; Unidade Transversa de Mercator Leste (UTM-E); Unidade Transversa de Mercator Norte (UTM-N); Bacia hidrográfica que se situa; Município; UF; Natureza; Situação; Uso; Famílias abastecidas; Data de perfuração; Método; Perfurador; Diâmetro Boca do tubo; Tipo de penetração; Condição; Tipo de captação; Data da medição; Tipo de formação; Surgência e unidade de bombeamento. Foi criada uma segunda tabela com dados específicos de quantificação das características hidrodinâmicas dos poços, que contemplem as seguintes informações: número de identificação da CPRM; nome do poço; Cota; UTM-E; UTM-N; base; profundidade final; data do teste; tipo-teste de bombeamento; tipo bomba; nível dinâmico; nível estático; vazão específica; transmissividade e vazão de estabilização.

38 Utilização de SIG O SIG utilizado para o presente estudo foi o programa da Open Source Geospatial Foundation (OSGeo), caracterizado por Quantum Gis, na sua versão Lisboa, software livre licenciado sob a GNU General Public License. Este software tem dentre outras funções, reunir dados espaciais e gerar informações que auxiliam na tomada de decisão (COMUNIDADE QGIS BRASIL, 2010). Para a confecção dos mapas foram utilizadas as tabelas do anexo C e D, exportadas em formato csv, no sistema de projeção de coordenadas UTM Córrego Alegre zona 22S. Após, foram categorizadas as feições de vazão, transmissividade e vazão específica, em 4 intervalos de valores. Por fim, sobrepôs-se as camadas de produtividade da formação Serra Geral I e II, hidrogeologia, estrutural e político do estado do Rio Grande do Sul. Com todos dados inseridos no software, foram gerados mapas de produtividade do Aquífero Serra Geral no município de Frederico Westphalen. Foram criados ainda mapas da vazão específica, assim como de vazão e transmissividade presentes na área de estudo. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os dados obtidos pelas fichas de 69 poços resultaram na interpretação da vazão de 60 poços, a transmissividade de 29 poços e o cálculo de vazão específica de 33 poços. Analisando-se os dados gerais necessários para a emissão de outorga, a falta de coordenadas geográficas (7 poços) e das características hidráulicas (65 para vazão específica e 69 poços ou 100%, para transmissividade obtida pelo rebaixamento) foram os parâmetros que mais se encontraram em desacordo nas fichas analisadas. Além dos dados quantitativos dos poços, é necessária a realização de testes físicoquímicos e microbiológicos para a outorga de água subterrânea. Estas análises são indispensáveis para se ter um bom aproveitamento do recurso hídrico e também sua correspondente classificação de uso.

39 37 A tabela 2 apresenta dados estatísticos referentes à vazão, transmissividade e vazão específica dos poços analisados. Tabela 2 Dados estatísticos e quantidade de poços analisados. Parâmetro q (m³/h/m) Q (m³/h) T (m²/d) Nº de poços Média 2,96 11, ,13 Mediana 0, ,16 Mínima 0,016 0,99 0,21 Máxima 22, ,8 Moda 0, ,23 Com a utilização do SIG, foram gerados mapas para identificar as áreas de diferentes produtividades e assim obter-se maior acurácia nas perfurações de poços com maior chance de disponibilidade de água. Sendo que o sistema aquífero fissural, possui poços não produtivos (JP100) muito próximos de outros com excelentes vazões (6190/FDV1). Analisando-se a vazão específica, comparando a produtividade dos poços com as produtividades referentes às divisões do SASG, especificamente com a localização dos poços do município, constatou-se que de 62 poços com coordenadas geográficas, 58 encontram-se em área de alta a média produtividade (alta acima de 4 m³/h/m e média entre 2 a 4 m³/h/m) e 4 em área de média a baixa produtividade (de 0,5 a 4 m³/h/m). A partir da sobreposição com o mapa hidrogeológico do estado, verificou-se que o tipo de litologia na área onde se situam todos os poços, é a formação basáltica, rocha ígnea de origem vulcânica (Figura 7). As formações estruturais geológicas, no município de Frederico Westphalen, indicam detalhamento das zonas de fraturas, aproximando-se dos poços JP126, JP125 e 6190/FDV1 à sudoeste e ao norte, dos poços JP121, JP123 e JP137. Desse modo, a análise das formações estruturais no aquífero permite sua relação com a produtividade dos poços perfurados, tendo estes vazões específicas de média a alta produtividade.

40 38 Figura 7 Mapa de localização dos poços profundos perfurados no SASG, no município de Frederico Westphalen. No estudo de água subterrânea em aquíferos formados por rochas fissurais, considerase que as maiores zonas de fratura fornecerão a maior quantidade de água (Banks et al, 1992). A alta produtividade dos poços de abastecimento de água subterrânea encontrada no município levam a entender que a área pode ser densamente fissurada. Os poços JP112, JP113, JP123, JP125, JP129 e 6190/FDV1 apresentam produtividade alta e encontram-se em regiões próximas a fraturas.

41 Quantidade de poços Vazão A quantidade de água captada pelos poços tubulares foi definida através da análise de testes de bombeamento e das fichas da CPRM de 60 poços. Observou-se que 55% dos poços tubulares apresentam vazões inferiores a 10 m³/h, 15% possuem vazões entre 10 e 15 m³/h, 21,7% entre 15 e 20 m³/h e 8,3% apresentam vazões superiores a 20 m³/h (Figura 8) % % 21,7% 8,3% 0 0 a a a a 80 Intervalo de vazões (m³/h) Figura 8 Frequência de intervalo de vazões observadas nos poços tubulares instalados no município de Frederico Westphalen. Dentre os poços analisados, nenhum possui vazão inferior a 0,083 m³/d, não havendo necessidade de solicitar a dispensa de outorga de água subterrânea. Em relação à maioria dos poços, 50% destes tem vazão de até 8 m³/h e 5 poços possuem vazão de 6 m³/h (Tabela 3).

42 40 Tabela 3 Vazões dos poços de Frederico Westphalen Número CPRM Vazão (m³/h) Número CPRM Vazão (m³/h) Número CPRM Vazão (m³/h) Número CPRM Vazão (m³/h) JP150 0,99 JP108 5 JP671 8 JP136 16,5 JP141 1 JP153 5 JP130 8,581 JP101 17,217 P47A1 1,049 JP149 5,072 JP151 9 JP104 17,8 JP098 1,19 JP100 5,4 JP JP P729/VAG4 2,112 JP134 5,538 JP JP JP139 2,38 JP109 5,657 JP124 11,18 JP Poço 1 estufa 2,683 JP135 5,781 JP JP JP672 2,916 JP097 6 JP138 13,423 JP127 18,367 JP117 3 JP111 6 JP129 13,655 JP123 18,418 JP120 3 JP119 6 JP114 13, /FDV1 19,171 JP140 3 JP122 6 JP673 14,4 JP JP142 3,046 Poço 2 6 JP137 14,943 JP112 20,842 P741/TA2 3,96 JP102 7,33 JP /ECA1 26,4 JP115 4,224 JP /ECA2 16,163 JP110 37,894 JP133 4,858 JP106 8 JP121 16,5 JP A figura 9 apresenta as vazões dos poços distribuídos espacialmente de acordo com intervalos equivalentes aos apresentados na figura 8. As maiores vazões (superiores a 15 m³/h) são encontradas nas seguintes localidades: Linha Sete de setembro (JP125, 75 m³/h); BR 386, km34 (JP110; 37,89 m³/h); Linha 7 de setembro (Escola Agrícola; Poço 1651/ECA1; 23,4 m³/h); Linha São Brás (JP112; 20,84 m³/h) e Bairro Santo Antônio (JP145, 20 m³/h).

43 41 Figura 9 Distribuição de vazões dos poços profundos que exploram águas subterrâneas para abastecimento no município de Frederico Westphalen (RS). 3.2 Vazão específica Neves (2005) diz que o valor de vazão específica reflete a transmissividade do aquífero, assim quanto maior a transmissividade deste, menor será o rebaixamento do nível provocado pelo bombeamento. No presente estudo, os poços com maior vazão específica são JP129, JP123, 6190/FDV, respectivamente. O quadro 3 representa os poços de Frederico Westphalen e suas respectivas produtividades, segundo a classificação indicada pela CPRM (2005) no mapa hidrogeológico do Rio Grande do Sul.

44 Alta Média Baixa Muito baixa 42 Produtividade (CPRM, 2005) Número CPRM e nome do poço Vazão específica (m³/h/m) JP115 0,02 JP142 0,02 JP139 0,02 Poço 1 estufa 0,03 JP098 0,04 JP134 0,05 JP135 0,05 P47A1 0,05 JP122 0,06 JP133 0,06 Poço 2 0,06 JP130 0,12 JP114 0,13 JP109 0,15 JP124 0,19 JP100 0,19 JP138 0,34 P729/VAG4 0,42 P741/TA2 0, /ECA2 0,45 JP104 0,46 JP136 1,67 JP102 1,85 JP126 2,05 JP137 2,14 JP152 2,32 JP121 3,06 JP112 4,90 JP125 7, /ECA1 11, /FDV1 15,84 JP123 19,80 JP129 22,02 Quadro 3: Produtividade dos poços de Frederico Westphalen. Na figura 10, está representada a graduação de vazão específica dos poços na área do município de estudo. Os de maior produtividade estão presentes na região norte e sudoeste da

45 43 cidade, representando ao norte as localidade de São João do Porto e Vila Carmo e a sudoeste, distrito Osvaldo Cruz, Linha São Brás e Linha Volta Grande. Figura 10 - Mapa de vazão específica dos poços de Frederico Westphalen. Em relação à produtividade dos poços comparada às divisões do SASG do mapa hidrogeológico do Rio Grande do Sul, aqueles encontrados na área da Formação Serra Geral II (2 poços) são menos produtivos que aqueles da Formação Serra Geral I (31 poços). Com isto pode-se verificar que há correlação do estudo das vazões específicas do presente trabalho com o mapa da CPRM (Figura 11). A produtividade dos poços dentro do município conforme a classificação da SEMA, se encontra muito baixa em 21 poços (63,6%), baixa em 2 poços (6,1%), média em 4 poços (12,1%) e alta em 6 poços (18,2%).

46 44 Figura 11 Mapa de produtividade dos poços e Formação Serra Geral. 3.3 Transmissividade Com base na análise dos testes de bombeamento pelo método de Cooper-Jacob, verificou-se que a transmissividade do sistema varia de 0,21 a 1756,8 m²/d, tendo predominância de transmissividades de 0 a 10 m²/d, em até 16 poços analisados. Os valores foram divididos em intervalos de 10 a 20 m²/d (4 poços), 20 a 80 m²/d (5 poços) e 80 a 1800 m²/d (5 poços). As áreas de maior transmissividade encontram-se no Distrito Osvaldo Cruz (JP102; 111,06 m²/d), Linha São Brás (JP112; 132,66 m²/d), Linha São João do Porto (JP123; 622,25 m²/d) e Linha Volta Grande (6190/FDV1; 1756,8 m²/d). A maior concentração de poços com menor transmissividade situa-se na região sudeste do município, abrangendo o Distrito Castelinho, Linha Barra do Braga, Linha Encruzilhada e Linha Pedras Brancas. O mapa de