RELAÇÃO ENTRE PRECIPITAÇÃO PLUVIOMÉTRICA E ÁGUA SUBTERRÂNEA NO SETOR NORDESTE DA CIDADE DE BELÉM/PA - UM ESTUDO DE CASO. - PDF
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Marina di Azevedo de Lacerda
1 RELAÇÃO ENTRE PRECIPITAÇÃO PLUVIOMÉTRICA E ÁGUA SUBTERRÂNEA NO SETOR NORDESTE DA CIDADE DE BELÉM/PA - UM ESTUDO DE CASO. Márcia Cristina da Silva Moraes Concluinte do Curso de Meteorologia UFPA Milton Antônio da Silva Matta Professor do Departamento de Geologia da UFPA José Carvalho de Moraes Professor do Departamento de Meteorologia da UFPA Francisco Ribeiro da Costa Discente de Graduação do Curso de Geologia da UFPA Depto. De Geologia UFPA Belém, PA ABSTRACT The relationship between the atmospheric precipitation and the recharge of the upper aquifer of the Northeast part of Belém City was investigated. Eight wells have been studied during a period of time of 12 months and the variations of the water levels have been associated to the monthly measured atmospheric precipitation. The results show that this relationship is very clear in the studied area. The time of the infiltration process was also interpreted by this work. Infiltration measuring at specific points should be a very useful tool in completing this study in the future. 1- Introdução O projeto Águas de Belém, Geotecnia e Ocupação do Meio Físico vem estudando os recursos hídricos da Região Metropolitana de Belém (RMB) desde Dentro dos diversos objetivos desse projeto destaca-se a investigação da influência da precipitação pluviométrica nos processos de recarga dos aqüíferos existentes no subsolo da RMB. O presente trabalho mostra os resultados de um estudo relativo ao desenvolvimento de um Trabalho de Conclusão de Curso, que investigou uma área dentro da RMB onde alguns poços construídos para abastecimento de água subterrânea foram estudados, envolvendo o campo da meteorologia, juntamente com a geologia e hidrologia, numa interação multidisciplinar, que servirá de apoio importante para a solução de problemas relacionados ao meio ambiente local. Os recursos hídricos, dentro da RMB, desempenham um papel fundamental no contexto da qualidade de vida da população, merecendo uma maior atenção da comunidade acadêmica. Esse tipo de pesquisa, integrada com outras dentro do contexto do mesmo projeto, traz ao poder público as ferramentas necessárias a boa gestão dos recursos hídricos. Características Gerais das Águas Meteóricas e Subterrâneas da RMB Água Meteórica A precipitação nas regiões tropicais é o elemento meteorológico de maior importância, pois é o que maior variação apresenta em termos de mudanças sazonais. A maior parte dessa precipitação é do tipo convectiva, estando associada a distúrbios sinóticos. Os meses de janeiro a abril se caracterizam por altos índices pluviométricos, apresentando-se em forma de pancada e de pouca duração, sendo que essa água precipitável é pouco aproveitável, na maioria das vezes. As nuvens associadas a ela são do tipo cúmulos e cumulonibus. Segundo NECHERT, 1993, as precipitações se concentram no final da tarde e inicio de noite, acompanhadas de vento forte e de forma inclinada. 1480
2 Água Subterrânea. Em geral essa água não contém material em suspensão e praticamente nenhuma bactéria. É, em via regra, límpida e incolor, isso devido a eficiência da filtragem relacionada aos processos a que é submetida no subsolo, principalmente relacionados à zona não saturada. A utilização dessa água vem crescendo em todo mundo, tanto para abastecimento publico, como para abastecimento industrias e irrigação. Na RMB, é grande ainda a carência de pesquisas que possam fornecer subsídio para utilização racional desse recurso hídrico como uma forma tecnicamente correta e economicamente viável de abastecimento humano. Aqüíferos da RMB. Segundo Oliveira (1999) e Carvalho (1999), na região de Belém, os principais aqüíferos são constituídos pelos sedimentos clásticos arenosos do Quaternário, do Grupo Barreiras e da Formação Pirabas e distribuídos irregularmente desde a superfície até a profundidade de 500 m ou mais. Aqüíferos do Quaternário. Os aqüíferos do Quaternário são constituídos por areias finas a médias, quartzosas, de origem continental, em geral de planícies aluviais, com profundidade chegando a pouco mais de 20 m. Aqüíferos do Grupo Barreiras Os aqüíferos do Grupo Barreiras são os mais explotados atualmente no âmbito da RMB. São constituídos por areia fina a média, às vezes grossas, conglomeráticas, quartzosas, de origem continental, com profundidade que vai de cerca de 60 m a pouco mais de 90. Aqüíferos da Formação Pirabas Os aqüíferos da Formação Pirabas são constituídos por areias e arenitos de granulação fina, média e grossa e seixos arredondados a subarrendondados de quartzo. Sua profundidade situa-se, em geral, a partir de uma centena de metros. Níveis e Flutuação da Água Subterrânea As variações seculares dos níveis da água subterrânea são as que se estendem por período de alguns anos ou mais. As séries alternadas de anos úmidos e secos nas quais a precipitação está acima ou abaixo da media, irão produzir flutuações de longo prazo dos níveis da água do subsolo. A precipitação pluviométrica é um dos fatores que mais contribuem para a recarga da água subterrânea em todo o mundo. Na RMB essa recarga depende da intensidade das chuvas e da distribuição da quantidade do escoamento superficial. Para que pudesse ser entendida as variações do nível da água subterrânea para região de Belém e suas relações com a água precipitável, foram utilizados oito poço representativos do setor nordeste da região metropolitana de Belém. 2 Área de Estudo, Materiais e Métodos A área estudada (Fig. 02) corresponde a uma parte RMB, envolvendo o setor nordeste de cidade Belém e a porção sudeste de cidade de Ananindeua. Os dados climáticos utilizados, foram obtidos através da estação Meteorológica de Belém (1º 27 S e 48º 28 W). Foram utilizados dados médios mensais de precipitação do período de set/97 a agosto/98. Para o estudo de água subterrânea, foram utilizados dados médios mensais do nível estático de 8 poços distintos, distribuídos dentro da área estudada, para o mesmo período da precipitação. A medida do nível estático foi realizado através de um medidor do tipo AUTROMIC, composto por um sensor que, quando inserido no poço detecta a profundidade da água. Foi tomado como base (valor zero) o maior valor de profundidade para cada mês. 1481
3 Os dados de precipitação e da variação do nível estático foram tabelados e plotados em gráficos, utilizando o programa Microsoft Excel para posterior interpretação. A Figura 01 mostra a localização dos 8 poços estudados. Localização Coordenadas Lat (S) Long (W) Poço 01 Cidade Nova VI, WE 79, N º º23 41 Poço 02 Cidade Nova VII, WE 68, N o 522 1º º24 16 Poço 03 Cidade Nova IV 1º º24 25 Poço 04 Cidade Nova VII 1º º24 32 Poço 05 Bairro do 40 horas 1º º20 00 Poço 06 Estrada do Outeiro, (Icoaraci) 1º º27 21 Poço 07 Centro de Outeiro ( Praia do Amor) 1º º27 27 Poço 08 Bairro da Marambaia (Pass. Dalva) 1º º Figura 01 - Localização dos Poços Investigados. BELÉM Figura 02 Localização da área estudada e dos poços investigados. 1482
4 3-Resultados Obtidos e Discussão As Figuras de 03 a 10 podem ser utilizadas para a discussão dos resultados obtidos nesse estudo. Na Figura 03 pode ser verificada a correlação, através de dois períodos: o período seco, (set., out. e nov/97) e o período mais chuvoso, (jan., fev., mar., abr. e mai/98). Esse poço apresenta 19 m de profundidade, e está captando água do aqüífero mais superior da região de Belém, o mais próximo da superfície. Esse poço apresenta no período mais seco pouca variação do nível de água, sendo que a partir de novembro, quando começa o período chuvoso, até janeiro, a variação do nível estático aumenta bastante, acompanhando o aumento da quantidade de chuva. Na época mais chuvosa, esse volume de água precipitável apresenta um pico (máximo) em janeiro e a partir dos meses seguintes (fev., mar., e abr/98) tende a permanecer constante. O nível estático, durante esse período continua com sua tendência ascendente. A partir de abril/98, ambas as curvas (precipitação e variação do nível estático) passam a mostrar comportamento descendente. O poço da Figura 04, apresenta profundidade de 18 m. O período utilizado para correlação foi de set/97 a fev/98. Nessa faixa, os meses de set. e out/98 são representativos da época seca e os meses de dez., jan. e fev./98 representam a época chuvosa. Nos meses secos a variação do nível estático foi insignificante, o mesmo acontecendo com a quantidade da água precipitável, que quase não variou, apresentando uma curva com uma leve tendência negativa. No mês de novembro, quando o nível estático apresenta variação zero, percebe-se que a curva da precipitação já está em ascendência, ocorrendo um apreciável volume de água. A partir de novembro até janeiro/98, quando ocorre o pico da precipitação, pode-se perceber que o nível estático aumenta gradativamente, juntamente com o aumento da precipitação, mostrando uma boa relação direta entre os dois valores. Em fevereiro, quando já há um decréscimo na quantidade de chuva, o nível estático ainda continua aumentando. Na Figura 05 apresenta-se a relação entre a variação da água precipitável e a variação do nível estático da água para o poço 05, referente ao período de set/97 a set/98. Com essa série de dados para uma faixa de 12 meses, pode-se ter uma idéia de como essa correlação se comportar sazonalmente. Essa análise pode, então, ser feita para três períodos: o período seco/97 (set., out. e nov/97), o período mais chuvoso/98, (jan., fev., mar., abr., mai. e jun/98) e outro período seco/98. Esse poço possui 90 m de profundidade e apresenta as duas curvas referentes às variações do nível estático e à precipitação aproximadamente paralelas, com um leve defasagem durante fevereiro e março/98. Isso parece mostrar a forte influência da precipitação pluviométrica na recarga dessa unidade aqüífera. Analisando sazonalmente, pode-se notar que durante a época seca/97, tanto a precipitação como a variação do nível estático do poço quase não variam, ambos mostrando uma porção da curva levemente descendente. A partir do final de novembro a janeiro há um aumento de precipitação, acompanhado de aumento do nível estático, com curvas ascendentes e paralelas. A partir de fevereiro o volume de precipitação tende a diminuir, mas o nível estático só começa a ter uma redução no final de abril. As duas curvas voltam a ficar paralelas e fortemente descendentes, até chegar a segunda época seca/98, quando novamente há pequena variação tanto na precipitação como no nível estático. A Figura 06 representa o poço 07, localizado em Icoarací (Praia do Amor), apresentando uma profundidade de 90 m. Para análise dos dados, o período de estudo foi de set/97 a set/98, novamente permitindo que se analise a relação entre nível da água no poço e a quantidade de chuva precipitada sazonalmente. Aqui, também se pode dividir a análise em três períodos: o período seco/97, (set., out. e nov/97), o período mais chuvoso/98, (jan., fev., mar., abr., mai. e jun/98) e outro período seco/98. O poço 07, durante os seus três períodos citados anteriormente, apresenta, em termos de precipitação, uma curva ascendente durante o período de novembro/97 a fevereiro/98 que representa o pico de volume de água precipitada no período de estudo. A partir daí a curva é descendente até setembro/98. O nível estático, por sua vez, apresenta variação zero no mês de setembro/97, subindo para cerca de 2,5 cm no final de outubro/97 e, a partir daí, essa variação vai permanecer constante em torno de (2,3 a 2,7 cm), até o mês de set/98, sem qualquer flutuação. Esse comportamento é completamente anômalo se comparado com todos os outros poços investigados. A Figura 07 apresenta um poço localizado no Bairro da Cidade Nova. Sua profundidade é de 270 m e, para a correlação entre a precipitação e nível estático, o período de estudo é de abr/98 a set/98. Esse período contempla somente o comportamento da época seca, não tendo informações sobre os demais meses. O poço 03 apresenta, durante o mês de abril, um volume de água bastante alto. A partir de maio até setembro esse volume de água precipitável permanece quase constante, com leve tendência decrescente até julho. Daí há um leve acréscimo durante agosto, voltando novamente a decrescer levemente em setembro. O nível estático mostra uma boa relação direta com o volume de água precipitada, mostrando no mês de junho uma variação de nível igual a zero, correspondendo à época em que não houve variação na quantidade de chuva. de julho a agosto as duas curvas são bem paralelas, outra vez indicando ótima correlação. Em setembro, porém, pode-se notar uma clara discrepância nas duas curvas, mostrando inclinações inversas. Enquanto a precipitação diminui levemente, o nível estático do 1483
5 poço mostra seu valor máximo (1,16 mm). Isso parece refletir uma situação localizada relacionada a um outra fonte de recarga desse aqüífero. A Figura 08 apresenta outro poço localizado no bairro da Cidade Nova, apresentando uma profundidade de 250 m. Para correlação da água precipitável com o nível estático o período de estudo foi de mai/98 a set/98. As informações disponíveis para esse poço se referem, portanto, somente ao período seco, não havendo dados sobre os meses do período chuvoso. O gráfico construído com os dados para esse poço mostra que existe uma forte relação direta entre a quantidade de chuva precipitada no período de estudo e as variações dos níveis de água no poço. No período de maio até o início de agosto as duas curvas mostram inclinações negativas e bom paralelismo. A partir daí as curvas continuam descendentes, mas o declive da curva que representa a variação do nível estático é mais forte do que o da curva das precipitações. Em setembro a variação do nível da água é nula, correspondendo a uma quase nula variação da quantidade de água precipitada. A Figura 09 mostra um poço localizado em Icoarací, (estrada do Outeiro) e apresenta uma profundidade de 202 m. Para a correlação o período de estudo foi o de set/97 a jul/98, portanto incluindo uma parte da época seca/97 e a época chuvosa de Novamente tem-se uma boa relação direta entre as quantidades de água precipitada e as variações de nível estático. O poço 06 apresenta durante o período seco/97, que inclui os meses de setembro a novembro um paralelismo entre as curvas que representam a quantidade de precipitação e a variação do nível estático. A partir do meio do mês de novembro as duas curvas passam a ter comportamentos opostos. Enquanto a curva da precipitação tem comportamento ascendente, portanto mostrando uma maior quantidade de chuva, a variação do nível da água no poço mostra uma curva descendente. Isso continua até meados de janeiro/98, que representa o pico da precipitação. A partir de janeiro/98 os comportamentos das duas curvas se invertem. A precipitação diminui, enquanto a variação do nível da água no poço é positiva. Isso se verifica até o mês de abril/98. A partir daí as duas curvas são paralelas e ambas descendentes. A precipitação permanece com seus valores mínimos na época seca e valores máximos na época chuvosa. Esse comportamento diferenciado mostrado pelas curvas construídas para o poço 06 (Fig. 07), salvo erros de leitura na coleta das informações, parece refletir uma certa defasagem entre o término das estações secas e chuvosas e seu reflexo nas variações dos níveis estáticos. Como é sabido, as águas derivadas das precipitações levam um certo tempo para percorrer o subsolo, transpor as zonas não saturadas, até chegar na zona saturada e abastecer os reservatórios subterrâneos (aqüíferos). A Figura 10 apresenta a correlação da água precipitável com o nível estático, em um poço localizado no Bairro da Marambaia (Pass. Dalva). Esse poço tem uma profundidade de 200 m. ). O período de estudo para avaliar essa relação foi de set./97 a set./98. Essa série de dados, cobrindo o período de 12 meses, permite se analisar sazonalmente a relação desejada. Com isso, pode-se verificar essa correlação, através de três períodos: o período seco/97 (set., out. e nov/97), o período mais chuvoso/98, (jan., fev., mar., abr., mai. e jun/98) e o período seco/98. Esse poço apresenta uma clara relação direta entre as variações dos níveis de água e as quantidades de água precipitada no período estudado. Durante o intervalo entre os meses de setembro/97 a janeiro/98, ambas as curvas são ascendentes, sendo que a inclinação da curva que representa a precipitação é mais forte que a da variação do nível estático. No intervalo entre abril e setembro/98, as duas curvas são bastante paralelas e descendentes, evidenciando um decréscimo nos níveis de água no poço, relacionado a uma diminuição da quantidade de água das chuvas. A precipitação, por sua vez, mostras um comportamento previsível, com pequenas variações na época seca e maiores variações na época chuvosa. 4- Conclusões e Recomendações Existe uma clara relação entre a precipitação pluviométrica da região de Belém e as recargas dos aqüíferos superiores nos pontos estudados. Isso mostra que os dois integrantes do ciclo hidrológico estudados nesse trabalho - Precipitação e Infiltração estão atuando conjuntamente para o abastecimento das águas subterrâneas. Apesar de não se dispor dos perfis granulométricos dos poços estudados, pode-se inferir a ausência de expressivos pacotes de argila nos mesmos; A defasagem existente entre os picos de precipitação e o correspondente aumento no nível de água (nível estático) nos poços trabalhados está relacionada ao tempo de infiltração dessas águas. Algumas recomendações podem ser feitas, tendo em vistas futuras pesquisas: A investigação deve ser estendida para outros setores da região de Belém, com um número maior de poços, para que se possa atingir uma maior abrangência nas interpretações aqui feitas; Um mapeamento e classificação dos solos das áreas sob estudo poderia fornecer mais subsídios na direção de uma análise mais quantitativa desses setores do ciclo hidrológico; 1484
6 Medidas pontuais das taxas de infiltração, em locais específicos, através da instalação de infiltômetros, também é recomendado, no sentido de ajudar a quantificar esses elementos do ciclo hidrológico e o balanço hídrico da área; 5-Referências Bibliográficas CARVALHO, L. F. M Caracterização da Geometria das Camadas Aqüíferas do Bairro do Umarizal como Base para uma Proposta de Abastecimento de Águas Subterrânea. TCC. Universidade Federal do Pará. CG. DGL. 81p. FEITOSA, T. A. & FILHO, J. M., Hidrogeologia: Conceitos e Aplicações. CPRM, LABHID-UFPE Fortaleza. 412p. MATTA, M. A. S Notas de Aula do Curso de Hidrogeologia. Curso de Graduação em Geologia. UFPA/CG/DGL. Inédito. 126p. NECHET, D Análise da Precipitação em Belém-PA, de 1896 a BOL. DE GEOG. TEOR.Vol.23.CG. DMET p PARA. Secretaria de Estado de Industria, Comércio e Mineração, Fundação Instituto Brasileiro de Geologia e Estatística. Plano Diretor de Mineração em Áreas Urbanas Região Metropolitana de Belém e Adjacências. Relatório Final. Belém, p 6 Agradecimentos Os autores agradecem aos departamentos de Geologia e Meteorologia da Universidade Federal do Pará por tornarem possível a realização dessa pesquisa e ao geólogo Josafá Ribeiro de Oliveira (CPRM Belém) pela ajuda na coleta das informações. 1485