ESTUDO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS NO ESTUÁRIO DO RIO GUADIANA E ZONAS ADJACENTES

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1 ESTUDO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS NO ESTUÁRIO DO RIO GUADIANA E ZO ADJACENTES COMPONENTE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS (Obra 607/541/5344) João Paulo Lobo Ferreira Catarina Diamantino Manuel de Oliveira Maria João Moinante Teresa Leitão

2 Objectivos: Elaboração de um modelo de escoamento dos sistemas hidrogeológicos de porosidade intergranular (seleccionou-se pela sua maior importância como aquífero o sistema aquífero de Monte Gordo) Estudo da posição actual da interface água doce - água salgada no sistema aquífero de Monte Gordo Quantificação da quantidade de água subterrânea que escoa para o estuário na zona do sapal de Castro Marim Quantificação da contribuição de nitratos transportados pelas águas subterrâneas para o estuário, através de balanço de massa e da modelação do transporte de massa em regime transitório

3 FEFLOW (Finite Element Subsurface Flow & Transport Simulation System) Aplicado ao Sistema aquífero de Monte Gordo determinar o fluxo subterrâneo e o transporte de massa em termos de salinidades prever a posição da interface água doce/água salgada em estado estacionário Sistema aquífero de Monte Gordo aquífero poroso não confinado área total de cerca de 10 km 2 em termos litológicos é constituído por: - nível de areias de duna (espessura < 10 m) - nível de areias de praia e de estuário (cerca de 12 m espessura) substracto impermeável aluviões antigos

4 Arenitos do Pliocénico Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Mapa hidrogeológico do Sistema aquífero de Monte Gordo Esteiro da Carrasqueira Mar

5 Limite N do sistema Limite S do sistema Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Corte esquemático N-S no aquífero de Monte Gordo 10 N S Esteiro da Carrasqueira Areias de duna Mar Z s agua salgada zona de transicao d agua doce Areias de praia Substrato impermeavel d agua doce s agua salgada zona de transicao

6 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Condições de fronteira para o modelo de fluxo N Condição de nível piezométrico imposto Esteiro da Carrasqueira Condição de nível piezométrico imposto Condição de fluxo imposto Mar Condição de nível piezométrico imposto

7 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Parâmetros dos materiais para o modelo de fluxo Condutividade hidráulica nos eixos dos xx, yy e zz: valores variam entre 28 m/dia e 76 m/dia (Silva, 1984) interpolados por krigagem para a restante área zona adjacente à linha de costa e zonas aluvionares adjacentes ao esteiro e ao rio adoptaram-se valores mais baixos N Esteiro da Carrasqueira mapa final da distribuição de condutividades após a calibração do modelo de fluxo Mar

8 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Recarga valores adoptados foram de 134, 150 e 328 mm/ano para três zonas distintas do aquífero (Fase 2; Leitão et al., 2001) nas zonas aluvionares adjacentes ao esteiro e ao rio e nas zonas de aglomerados populacionais adoptaram-se valores mais baixos mapa final da distribuição de recarga após a calibração do modelo de fluxo N Esteiro da Carrasqueira Mar

9 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Condições de fronteira para o modelo de transporte (para os seis planos) Condição de concentração ou fluxo imposto plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6 N C 0 mg/l Q= 0 m 3 /d C = 5000 mg/l Condição de concentração imposta C = 0 mg/l Todos os planos Esteiro da Carrasqueira Condição de concentração ou fluxo imposto plano1 C 0 mg/l plano2 plano3 Q = 0 m 3 /d plano4 plano5 C = 5000 mg/l plano6 Mar Condição de concentração ou fluxo imposto plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6 C 0 mg/l Q=0 m 3 /d C = mg/l

10 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio Distribuição da piezometria e das linhas de fluxo N Esteiro da Carrasqueira Mar

11 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio Balanço do fluxo calculado Esteiro da Carrasqueira outflow inflow N Mar

12 Rio Guadiana Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas Resultados do modelo em regime de equilíbrio Distribuição da concentração de cloretos (em plano horizontal) N Esteiro da Carrasqueira Mar

13 Nitratos de origem agrícola nas águas subterrâneas que escoam para o estuário do Guadiana Metodologia: Definição das áreas agrícolas onde se preconize a existência de fertilização com azoto Definição da carga de azoto sazonal aplicada em função do tipo de cultura Assunção de uma percentagem de azoto que não é integrado pelo desenvolvimento da planta e que permanece no solo infiltrando-se para as águas subterrâneas Cálculo da quantidade total de azoto que se infiltra nas águas subterrâneas

14 Reunião com técnicos da Direcção de Serviços de Agricultura da Direcção Regional de Agricultura do Algarve: Dificuldades na aplicação da metodologia: não existe cartografia das culturas utilizadas; não existe informação relativamente às quantidades de azoto aplicadas por tipo de cultura na área em causa; por isso, também não é possível dispor de um calendário de fertilizações seguido pelos agricultores da zona. Algumas recomendações: no âmbito do apoio técnico aos agricultores, os serviços da agricultura recomendam quantidades de fertilizantes e calendários de aplicação; as aplicações devem ser feitas fora da época das chuvas, e muitas vezes são feitas diluídas na água de rega.

15 Quantidade de azoto recomendado por cultura Cultura (fonte) Citrinos (A) feijão verde (B) feijão seco, tremoço, tremocilha, grão de bico, fava (B) melancia, pepino (B) melão (B) morangueiro (B) pimento (B) tomate (B) amendoeira (B) olival (B) vinho Descritor idade (anos) >10 Azoto (g/árvore) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Produção esperada (t/ha) Azoto (kg/ha) Níveis foliares determinados em análise Azoto (kg/ha) Níveis foliares determinados em análise Azoto (kg/ha) Níveis foliares determinados em análise Azoto (kg/ha) Níveis foliares determinados em análise Azoto (kg/ha) insuficiente insuficiente insuficiente insuficiente suficiente suficiente 40 suficiente 40 suficiente 60 excesso - excesso - excesso - excesso - vinha(b) uva de mesa Fonte: (A): Guerreiro (2000); (B) "Manual de Fertilização das Culturas"

16 Devido à dificuldade em organizar a informação necessária para a aplicação da metodologia descrita, nomeadamente: não existir cartografia exacta das culturas; por cultura não se saber a quantidade de N aplicada; não se saber se a aplicação é ou não feita fora dos períodos de precipitação; a quantificação da aplicação do N no solo é extremamente difícil. A solução é fazer um estudo que é apenas indicativo, das possíveis quantidades de N aplicadas na agricultura.

17 Estudo indicativo Pressupostos Considera-se um valor que se pretende médio de N por área agrícola: 100 kg N/ha. Considera-se que este valor é aplicado e distribui-se uniformemente por todas as áreas onde pode haver fertilização. Assume-se que 90 % do N é absorvido e 10 % mantém-se no solo acabando por ser dissolvido na água de recarga, passando para a água subterrânea. Ou seja, fica-se com uma entrada de N à superfície de 10 kg /ha = 1 g /m2. Esse valor é dividido pela recarga para se estimar a concentração de N na água. Por exemplo, recarga = 1 mm/a = 1 L/m2, concentração de N de 1 g/l; recarga = 100 mm/a, concentração de N de 10 mg/l.

18 Áreas onde pode haver fertilização (Fonte: Corine Land Cover) vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais complexos, territórios agro-florestais.

19 Teor de NO3 (mgl) na água de recarga das águas subterrâneas

20 Concentração (mg/l) Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas 100 Aquífero de São Bartolomeu Evolução da concentração em nitratos em diversos furos Furos: May-64 Jun-68 Jul-72 Aug-76 Oct-80 Nov-84 Dec-88 Jan-93 Mar-97 Apr-01

21 Concentração (mg/l) Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas 90 Aquífero de Monte Gordo Evolução da concentração em nitratos em diversos furos 80 Furos/poços: Jul-78 Nov-81 Feb-85 Jun-88 Sep-91 Jan-95 Apr-98 Jul-01-10

22 Carga de nitratos esperada anualmente na água subterrânea de descarga para o estuário Entidades hidrogeológicas Aluviões de Castro Marim e Formações Meso-Cenozóicas inclusas Restantes Formações Meso-Cenozóicas Aquífero de Monte Gordo Aquífero de S. Bartolomeu Área Recarga anual média Saída = Entrada média de NO3 * (ha) (mm/a)* (mg/l/a) (ton/a) * calculado para as áreas ocupadas pela vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais complexos e territórios agro-florestais

23 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Metodologia: Foi modelado o escoamento subterrâneo em regime transitório (FEFLOW) Introduziu-se a variabilidade em termos sazonais no parâmetro recarga do aquífero Foram modelados 3 cenários correspondentes a diferentes valores de recarga: 1º cenário - média da série de precipitação analisada 2º cenário - um ano em que a precipitação foi mínima (1980/ mm) 3º cenário - um ano em que a precipitação foi máxima (1968/ mm). Apenas se apresentam resultados relativos ao cenário 1

24 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Determinou-se a distribuição da piezometria no aquífero em regime transitório Obtiveram-se diferentes mapas de isolinhas para cada mês exemplo: distribuição da piezometria e das linhas de fluxo obtidas para o mês de Setembro

25 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Com base nos resultados do modelo o volume de água proveniente da recarga chega ao aquífero é de cerca de m 3 /dia Deste volume uma parte escoa para o Esteiro da Carrasqueira, outra para o rio Guadiana e outra para o mar m 3 /dia 704 m 3 /dia m 3 /dia

26 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Foi introduzida uma concentração de nitratos uniformemente pela área das Hortas de 4.4 g/m 2 (que equivale a 1 g/m 2 de azoto) NO g/m 2

27 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Este cenário foi modelado por um período de 10 anos, após o qual se obteve a seguinte distribuição das concentrações de nitrato no aquífero Verificou-se que todo o nitrato se propaga apenas para o esteiro da Carrasqueira e que existem duas zonas de saída preferencial as concentrações de nitrato variam entre 0 e 25 mg/l

28 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Verificou-se que a distribuição das concentrações de nitrato na última camada modelada são mais baixas do que na camada mais superficial, como seria de esperar devido injecção de poluente ser feita à superfície da zona saturada

29 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo Visualização tridimensional da distribuição de nitratos no aquífero ao fim de 10 anos

30 Modelação do transporte de nitratos no sistema aquífero de Monte Gordo O percurso das partículas é muito lento e algumas não chegam ao esteiro ao fim de 50 anos Assim a modelação do transporte dos nitratos está a ser realizada para um tempo final de simulação superior aos 10 anos inicialmente modelados (para 100 anos) 5 anos 10 anos 15 anos 20 anos 50 anos

31 Conclusões Não são previstos problemas de intrusão salina devido ao aumento da salinidade da água do estuário. Os valores de nitratos estimados são apenas indicativos. São estimados por excesso se se considerar que ainda não se atingiu o equilíbrio entre os nitratos na água de recarga e os nitratos na água de descarga (trata-se de um processo que pode demorar dezenas de anos). São estimados por defeito porque se utilizou (em média) um valor óptimo de aplicação de 1 g/m 2, e na realidade estes valores podem ser bem superiores. A descarga do sistema aquífero de Monte Gordo para a zona do sapal é de m3/dia.