ESPACIALIZAÇÃO DA VULNERABILIDADE DO AQUÍFERO GUARANI NO MUNICÍPIO DE RIBEIRÃO BONITO SP

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1 ESPACIALIZAÇÃO DA VULNERABILIDADE DO AQUÍFERO GUARANI NO MUNICÍPIO DE RIBEIRÃO BONITO SP João Gabriel Thomaz Queluz 1, José Ricardo Sturaro 2 1 Engenheiro Ambiental, IGCE, UNESP Campus Rio Claro/DGA, queluz13@terra.com.br 2 Geólogo, Professor Adjunto do IGCE, UNESP Campus Rio Claro/DGA, sturaro@rc.unesp.br Resumo - Nas áreas de recarga o aquífero Guarani é livre e, portanto, sujeito à contaminação de efluentes e rejeitos depositados sobre os solos que o cobrem. Assim, é de extrema importância não apenas sua proteção em todos os níveis, como o conhecimento do seu grau de vulnerabilidade natural. Este trabalho utilizou técnicas de modelagem geoestatística, de ampla aplicação nos estudos de avaliação de depósitos minerais e reservatórios de petróleo, para estudar a vulnerabilidade do Aquífero Guarani no município de Ribeirão Bonito - SP, local onde o aquífero encontra-se exposto. Estas técnicas foram adaptadas para elaborar uma classificação espacial dos índices de vulnerabilidade em termos probabilísticos. Utilizou-se a Krigagem ordinária para obtenção de mapas classificatórios de vulnerabilidade. A vulnerabilidade do aquífero foi determinada pelo Índice de Vulnerabilidade do Aqüífero (AVI), que requer o conhecimento da espessura da zona insaturada e da permeabilidade da mesma. O produto final gerado foi um mapa probabilístico do índice de vulnerabilidade do aquífero Guarani, que apresentou valores entre 0 a 0,33 anos, enquadrando a área estudada na classe AVI de vulnerabilidade Extremamente Alta. Palavras-chave: krigagem ordinária; índice AVI. SPATIALIZATION OF GUARANI AQUIFER VULNERABILITY IN THE MUNICIPALITY OF RIBEIRÃO BONITO-SP Abstract - In recharge areas the aquifer is free and, therefore, subject to contamination of effluents and tailings deposited on soils that cover it. Thus, it becomes crucial not only its protection at all levels, as the knowledge of its degree of natural vulnerability. The present work used geostatistics modeling techniques to study the natural vulnerability of the Guaraní aquifer in the city of Rio Bonito, State of São Paulo, Brazil, where the Guarani aquifer is exposed. These techniques were adapted to develop a spatial classification of vulnerability indices in probabilistic terms. By ordinary kriging method maps of vulnerability classification were obtained. To determine the vulnerability of the aquifer was used the Aquifer Vulnerability Index (AVI), which requires knowledge of unsaturated zone thickness and permeability. The final product was a map with probabilistic index of vulnerability of the Guaraní aquifer, which presented values between 0 to 0.33 years, framing the area studied in the extremely high vulnerability AVI class. Key words: ordinary kriging; aquifer vulnerability index. Introdução O abastecimento de água doce é realizado em sua maior parte, através da utilização das águas superficiais e com o aumento das populações houve um acréscimo exagerado na demanda pelos recursos hídricos superficiais, porém a falta de planejamento, o uso inadequado e o lançamento de esgotos sem tratamento acabou afetando negativamente a qualidade desse recurso essencial à vida. Nesse contexto é possível perceber a importância atual dos aquíferos como fonte de abastecimento de água doce para a crescente população mundial. Entretanto, nas áreas de recarga o aquífero é livre e, portanto está sujeito a contaminações. Assim, torna-se fundamental não apenas sua proteção em todos os níveis, como o conhecimento do seu grau de vulnerabilidade natural. A vulnerabilidade natural de um aquífero está em função de duas condições primárias e lógicas: 1) Acessibilidade dos fluxos de contaminantes a zona saturada; 2) Capacidade de atenuação da zona insaturada, através de reações químicas e detenção física dos contaminantes (FOSTER; HIRATA, 1988). Nas últimas duas décadas, alguns métodos de avaliação de vulnerabilidade de aqüíferos foram desenvolvidos e aprimorados por pesquisadores de diferentes países, merecendo destaque aqueles que II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

2 fazem uso de índices empíricos e semi-empíricos consagrados na literatura, como o DRASTIC (ALLER et al., 1987), o GOD (FOSTER; HIRATA, 1988) e o Índice de Vulnerabilidade do Aquífero/AVI, desenvolvido pelo National Hidrology Research Institute (NHRI), no Canadá (VON STEMPVOORT et al., 1992) Neste projeto foi utilizado o método AVI, pois diferentemente dos outros que exigem o conhecimento e a ponderação de diversas variáveis, o método AVI baseia-se apenas em dois parâmetros físicos: (1) di espessura de cada camada litológica sedimentar acima da zona saturada; (2) Ki condutividade hidráulica estimada de cada uma destas camadas. De posse destes dois parâmetros, calcula-se a resistência hidráulica C, ou seja, a vulnerabilidade do aquífero, conforme C = (di / Ki). A área estudada está localizada na confluência das bacias hidrográficas dos rios Jacaré-Guaçu e Jacaré-Pepira, também denominada de Sistema Jacaré, na região centro-norte do Estado de São Paulo e foi selecionada por situar-ser em uma porção aflorante do Aquífero Guarani. Material e Métodos A área de estudo, situa-se próxima aos municípios de Araraquara, São Carlos e Ribeirão Bonito que estão localizados na porção central da confluência das bacias hidrográficas dos rios Jacaré-Guaçu e Jacaré-Pepira, também denominada de Sistema Jacaré. O referido sistema estende-se por 140 Km de comprimento (noroeste sudeste) e 70Km de largura (norte sul), drenando uma área correspondente a 6.748Km 2 e com 447Km de perímetro. A região localiza-se na porção central do Estado de São Paulo, entre os paralelos 21º37 e 22º31 de latitude sul e os meridianos 47º43 e 49º02 de longitude oeste. Os rios Jacaré-Guaçu e Jacaré-Pepira deságuam na região do curso médio do Rio Tietê e pertencem à Bacia Hidrográfica Tietê-Jacaré, a qual compõe uma das 22 Unidades Hidrográficas de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHIs) do Estado de São Paulo, mais precisamente a UGRHI-13. A localização espacial da área estudada pode ser observada na Figura 1. Figura 1. Localização da área de estudo Como dito, o método AVI baseia-se em dois parâmetros físicos: (1) di espessura de cada camada litológica sedimentar acima da zona saturada; (2) Ki condutividade hidráulica estimada de cada uma destas camadas e a relação entre a vulnerabilidade e a resistência hidráulica é apresentada na Tabela 1. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

3 Tabela 1. Classes de vulnerabilidade do índice AVI Resistência hidráuica (anos) log C Vulnerabilidade 0-10 < 1 Extremamente alta e 2 Alta a 3 Moderada a 4 Baixa > > 4 Extremamente baixa Para a caracterização da espessura das camadas litológicas acima da zona saturada foram realizadas 3 etapas: 1 a etapa - Caracterização da cota topográfica Nesta etapa foi elaborado um mapa da cota topográfica da área de estudo utilizando uma imagem de satélite no formato SRTM, o software Global Mapper e técnicas geoestatísticas. Com o auxílio do software Global Mapper a imagem de satélite foi transformada em uma malha de pontos digital com o espaçamento de 100 metros entre cada ponto; após a elaboração dessa malha de pontos foram utilizadas técnicas geoestatísticas no software Surfer 8.0 para a confecção do mapa da cota topográfica. 2 a etapa - Determinação da altitude do nível estático Para a caracterização da altitude do nível estático (lençol freático) foram utilizados conceitos de hidrologia e hidrogeologia. Com a utilização de cartas topográficas da área estudada na escala de 1:10000 foram elaboradas tabelas com as coordenadas e as cotas dos cursos de água. Para complementar os dados extraídos das cartas topográficas, foram realizadas nas etapas de campo leituras da profundidade do nível d água com um medidor de nível d água. Com essas informações e a utilização das técnicas geoestatísticas foi confeccionado o mapa do nível d água. 3 a etapa - Elaboração do mapa de espessura da zona insaturada Com os dados gerados nas duas etapas anteriores e sabendo que a espessura da zona insaturada em cada ponto é a diferença entre a cota topográfica e a cota do nível d água, o mapa da cota do nível d água foi subtraído do mapa da cota topográfica gerando o mapa da espessura média da zona insaturada. Para a determinação da Condutividade Hidráulica (K) da área de estudo foram realizados 49 ensaios de campo em locais escolhidos aleatoriamente utilizando o Permeâmetro de Guelph. A análise geoestatítica seguiu as etapas definidas por Sturaro (1994) sendo executadas da seguinte maneira: a partir da definição da área de estudo é elaborado um levantamento das amostras georreferênciadas; é construido o histograma da(s) variável(eis) para se conhecer a forma da distribuição das mesmas; em seguida, é realizada uma análise da variabilidade espacial por meio de uma análise variográfica, ou seja, são construídos semivariogramas experimentais e, em seguida, são selacionados modelos variográficos que representem a variabilidade espacial dos dados; essas informações serão utilizadas posteriormente na análise geoestatítica usando a estimativa por krigagem ordinária. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

4 Resultados e Discussão Para a confecção do mapa da Espessura da Zona Insaturada foram elaboradas duas superfícies distintas, uma superfície da Cota Topográfica e outra do Nível Estático. Essas duas superfícies foram subtraídas uma da outra para a confecção do mapa da Espessura da Zona Insaturada (Figura 2) Espessura da Zona Insaturada (m) 0 to to to to to Figura 2. Superfície da espessura da zona insaturada No mapa da Espessura da Zona Insaturada a espessura variou de 0 a 142 metros e pode-se observar na Figura 2 que os locais com a menor espessura estão relacionados com aqueles onde estão localizadas as principais drenagens. O mapa da Condutividade Hidráulica (Figura 3) foi elaborado com base em 49 ensaios realizados em campo com o Permeâmetro de Guelph. O mapa gerado apresenta valores variando entre 0,58 a 3,4 m/d Permeabilidade (m/d) 0.58 to to to to to Figura 3. Superfície da permebilidade II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

5 Uma limitação deste trabalho é a ausência do perfil estratigráfico do solo, que forneceria diferentes níveis de permeabilidade. Entretanto, os furos de 1,5 metros de profundidade realizados para os ensaios de condutividade hidráulica refletiram um solo arenoso, bem selecionado e homogêneo. Portanto, a elevada condutividade hidráulica da área estudada é reflexo da grande porcentagem de arenitos porosos relacionados às Formações Botucatu e Pirambóia. Deve-se destacar que a condutividade hidráulica é muito sensível às variações do material testado, bem como, na operação do permeâmetro para a obtenção do seu valor. Assim com uma malha relativamente rarefeita é muito difícil elaborar um mapa que represente adequadamente a condutividade hidráulica para toda área. Após a caracterização das variáveis Espessura da Zona Insaturada e Condutividade Hidráulica foi possível calcular a Resistência Hidráulica C segundo o método AVI. O cálculo foi realizado através de ferramentas de softwares gráficos como o Surfer 8.0, nesse cálculo a superfície da Zona Insaturada foi dividida pela superfície da Condutividade Hidráulica gerando o mapa do índice AVI (Figura 4). O Índice AVI é medido em anos e na área de estudo variou de 0 a 0,33 anos enquadrando a área estudada na classe de vulnerabilidade do índice AVI Extremamente Alta (para valores entre 0 a 10 anos) Índice AVI (anos) 0 to to to to to Figura 4. Mapa do Índice AVI Comparando a superfície da Resistência Hidráulica com a superfície da Espessura da zona Insaturada é possível notar uma grande semelhança entre as duas. Essa semelhança demonstra a importância que a variável Espessura da Zona Insaturada apresenta em relação à Vulnerabilidade do Aquífero Guarani na área estudada. Observa-se que no mapa do Índice AVI (Figura 4) as áreas mais vulneráveis estão sobre os locais de menor espessura, ou seja, sobre as drenagens e que os locais com a maior espessura também apresentam alta vulnerabilidade devido à alta condutividade hidráulica do solo. Conclusão Os valores de vulnerabilidade do Aquífero Guarani nos entornos do município de Ribeirão Bonito, SP, determinada pelo método AVI, variaram entre 0 a 0,33 anos, alocando-a na classe de vulnerabilidade Extremamente Alta. Em grande parte da área estudada, essa alta vulnerabilidade está relacionada com a pequena espessura da zona insaturada. Nos locais com espessura mais elevada, a alta vulnerabilidade está relacionada com a alta permeabilidade da região, devido às grandes taxas de arenitos porosos das Formações Botucatu e Pirambóia. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

6 Estes resultados sugerem que para proteger as águas do Sistema Aquífero Guarani na área estudada é de essencial importância a elaboração de planos diretores para o uso e ocupação do solo e para o uso dos recursos hídricos subterrâneos com base na vulnerabilidade do Aquífero Guarani. Referências ALLER, L.; BENNET, T.; LEHR, J. H.; PETTY, R. J.. DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrogeologic settings. E.U.A.: EPA, EPA/600/2-85/018, FOSTER, S. S. D.; HIRATA, R. C. A. Groundwater pollution risk assessment: a methodology using available data. WHO-PAHO/HPE-CEPIS Technical Manual, Lima, Peru. 81pp, STURARO, J. R. Mapeamento Geoestatístico de propriedades Geológico Geotécnicas obtidas em Sondagens de Simples Reconhecimento. Tese de Doutorado USP - São Carlos SP, 1994, 183p. VON STEMPVOORT, D.; EWERT, L.; WASSENAAR, L. Aquifer Vulnerability Index : a GIS compatible method for groundwater vulnerability mapping. Canadian Water Resources Journal, vol. 18, n. 1, p , II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: