Com o intuito de avaliar a direção do fluxo subterrâneo, realizou-se um ensaio de traçador com a aplicação de uma solução de água e cloreto de sódio (NaCl), substância escolhida em função do baixo custo, facilidade de detecção e baixa adsorção. A interação do sal com a água forma uma solução eletrolítica que aumenta a condutividade elétrica natural da água, permitindo assim, a medição do tempo de chegada do traçador nos pontos de coleta (Käss, 1998).
A área escolhida para a realização do ensaio de traçador caracteriza-se por possuir gradiente moderado e contar com um conjunto de cinco poços de observação instalados em pontos estratégicos com relação à topografia, visando ao monitoramente do nível freático e a realização de ensaios traçadores (Fig. 3.6). Os poços de observação estão vinculados a um projeto de pesquisa desenvolvido a partir de um convênio entre a Universidade de Brasília e a EMBRAPA – CPAC, no âmbito do Programa PRODETAB, que contou com financiamento do Banco Mundial.
O projeto construtivo é semelhante para os cinco poços, consistindo basicamente de unidades com 12m de profundidade total, contando da base para o topo da seção perfurada com seis metros de filtros com ranhuras verticais de 1mm de abertura e pré-filtro pérola de granulometria de 3 a 7mm, preenchendo o espaço anelar ao longo de cerca de 8m. Na porção superior da seção, foram instalados seis metros de revestimento com isolamento de lama de bentonita. O tubo de revestimento e os filtros são de PVC geomecânico de 50mm de diâmetro nominal e todos os poços de observaçãos são protegidos por lajes de concreto na extremidade superior, cap de PVC e cadeado. Os valores das distâncias relativas entre os poços são apresentados na tabela 3.1 e dados como posição geográfica, altimetria e valores do backgroud de condutividade elétrica de cada poço de observação, na tabela 3.2.
Figura 3.6 - Mapa mostrando a distribuição dos poços de observação utilizados no ensaio de
traçador.
A descrição obtida durante a perfuração também foi idêntica para os cinco poços, apresentando 0,5mm de material pouco mais enriquecido em matéria orgânica (incluindo horizontes A e AB), cerca de 2,5m aproximadamente de pedum bastante bioturbado (horizonte BW vermelho - amarelo) e 3m de saprolito rosado proveniente do intemperismo de filitos (horizonte C). Todos os horizontes descritos apresentaram textura argilosa. Portanto, os poços de observação estão inseridos no aqüífero intergranular representado pelo solo, com profundidades restritas que alcançam até o saprolito.
Embora outros ensaios traçadores tenham sido desenvolvidos nesta mesma área, um novo ensaio foi realizado especificamente para a presente pesquisa. Neste caso, os dados anteriormente levantados forneceram importantes informações como o sentido e a velocidade do fluxo subterrâneo, auxiliando na definição dos pontos de injeção e coleta, no tipo e quantidade de traçador a ser utilizado, e no planejamento do tempo total do ensaio e dos intervalos de amostragem.
Tabela 3.1 - Distância relativa entre o poço de injeção e os demais poços de observação
utilizados no ensaio de traçador.
Relação entre os poços de observação Distância (m)
P1 – P2 97
P1 – P3 73
P1 – P4 65
P1 – P5 144
Tabela 3.2 - Dados de altitude (m), coordenadas planas (UTM) e background da condutividade
elétrica (µS/cm) para os cinco poços de observação utilizados no ensaio de traçador.
Poço de
Observação Altitude (m) Coordenadas (UTM) Background de CE (µS/cm)
1 1034,8 8248169/ 217996 -
2 1030,0 8248193/ 218087 5,11
3 1030,7 8248163/ 218067 5,27
4 1030,4 8248143/ 218051 9,87
5 1028,0 8248088/ 218110 18,5
O poço de observação 1 foi escolhido como ponto de injeção da solução salina elaborada a partir da dissolução de 30Kg de NaCl em aproximadamente 220L de água, sendo os pontos de amostragem os poços 2, 3, 4 e 5. A solução foi injetada diretamente na zona saturada com o auxílio de uma mangueira plástica, sob condições de fluxo constante e durante cerca de 15mim. O tempo total do ensaio foi de 28h, sendo as amostragens desenvolvidas primeiramente em intervalos de 20min, passando para intervalos de 40mim após 11h, onde a cada amostragem eram avaliadas a condutividade elétrica e a temperatura da água, parâmetro que influencia diretamente a condutividade elétrica. Os dados obtidos no ensaio traçador estão organizados na forma de tabela no Anexo 2 e representados no gráfico de concentração versus tempo da figura 3.7.
A turbulência do fluxo observada nos ensaios traçadores não era esperada, uma vez que em meios intergranulares comumente desenvolve-se fluxo laminar. Nesse caso, a ocorrência desse tipo de fluxo se deve essencialmente à presença de intensa bioturbação na área, representada por raízes queimadas de pinheiros que formam extensos condutos verticais e laterais, e ainda pela presença freqüente de formigueiros e cupinzeiros (Fig. 3.8).
Figura 3.7 - Curva condutividade elétrica (µS/cm) x tempo (horas) para os dados obtidos no ensaio
de traçador.
Figura 3.8 – Intensa bioturbação relacionada à presença de profundas raízes queimadas de pinheiros
a b c d 0 20 40 60 80 100 120 10:2 7 12:0 6 13:4 0 15:2 6 17:0 6 18:4 6 20:2 7 23:0 5 02:3 2 05:4 7 09:0 5 12:2 3 Tempo (h) CE ( µ S/c m ) P2 P3 P4 P5
As informações obtidas através do ensaio de traçador mostraram que o fluxo subterrâneo não acompanha a topografia do terreno, que apresenta declividade mais acentuada na direção dos poços de observação 4 e 5. Ao contrário, a pluma seguiu uma orientação preferencial S55E, passando com elevadas concentrações no poço 3, e com concentrações relativamente mais baixas nos poços 2 e 4, marcando os limites laterais da pluma, já que o poço 5 não registrou a influência de sua passagem, mantendo os valores de CE, em geral, abaixo do background. As pequenas oscilações positivas nos valores de condutividade elétrica com relação ao background nesse poço se devem principalmente a sutis variações na temperatura.
A canalização do fluxo em direção ao poço de observação 3 deve-se provavelmente à presença de planos de fraturas no saprolito que provocam um rebaixamento local do aqüífero intergranular sobrejacente, na região do poço 3 (Fig 3.9). Além disso, dados de condutividade hidráulica obtidos em ensaios anteriores indicaram que os poços de observação 2 e 3 possuem condutividades hidráulicas mais elevadas que os demais poços, sugerindo a existência de heterogeneidade no meio, embora os poços de observação estejam inseridos em meio intergranular. O poço 5 provavelmente integra outro sistema de fluxo hidrogeológico, pois além de não ter detectado a passagem da pluma, apresenta valores de condutividade hidráulica inferiores aos verificados nos demais poços de observação.
Assim, embora fosse esperado que o fluxo subterrâneo descrevesse um meio isotrópico homogêneo, os contrastes observados nos valores de condutividade hidráulica aliados às informações obtidas através do ensaio de traçador sugerem a existência de um sistema de fluxo diferenciado na área de estudo, caracterizando a presença de divisores de fluxo subterrâneo que individualizam as sub-bacias hidrogeológicas I, II e III (Fig. 3.10).
Por fim, foi elaborada uma avaliação qualitativa das medidas potenciométricas correspondentes aos cinco poços de observação utilizados no ensaio de traçador. Essas medidas foram efetuadas mensalmente, durante o período de 2003 a 2007, sendo utilizada nessa pesquisa somente a seqüência de dados referente ao ano de 2006. Essa seqüência foi escolhida por corresponder uma medida anual completa, cuja média se assemelha àquela calculada para o conjunto todo. Esses dados estão organizados no Anexo 3, e representam a distância em metros da superfície do terreno até o respectivo nível d’água.
A potenciometria da área indica um alto no nível freático na posição do poço de observação 4, que divide o fluxo tanto em direção aos poços 1, 2 e 3, quanto em direção ao poço 5. Esses dados não corroboram os resultados obtidos através da aplicação do ensaio traçador, embora igualmente indiquem que o poço de observação 5, que apresenta o nível
freático mais profundo, realmente integra um sistema de fluxo subterrâneo distinto. Vale ressaltar que se a área contasse com uma rede de poços de observação mais densa e regularmente espaçada, provavelmente as medidas indicariam a presença dos dois divisores hidrogeológicos mapeados no ensaio de traçador. Fica destacada também a importância da aplicação conjunta de ferramentas de investigação, uma vez que os resultados adquiridos a partir da aplicação de um método, possibilitam não só a confirmação, mas também a avaliação crítica dos dados resultantes da aplicação de outro método, aumentando assim a confiabilidade do estudo.
Figura 3.9 – Bloco diagrama ilustrando o comportamento da pluma salina. Na superfície horizontal
está representada a projeção do fluxo subterrâneo. As seções AA’ e BB’ ilustram o grau de confinamento lateral da pluma. A seção CC’ esquematiza o avanço da pluma no meio intergranular sobrejacente, controlado pela presença da zona de fratura (modificado de Lousada, 2005).
A melhor compreensão das direções de fluxo subterrâneo a partir do mapeamento dos divisores hidrogeológicos presentes na área estudada mostram a importância do desenvolvimento de medidas efetivas de gestão das águas subterrâneas na região, visto que o fluxo subterrâneo caracteriza um meio anisotrópico e não segue a topografia do terreno, contrariando o esperado. Além disso, estudos recentes demonstram que as águas contidas nas porções mais rasas dos aqüíferos freáticos possuem idade média maior que cinco anos e as águas profundas idades superiores a 30 anos (Lousada, 2005), intensificando ainda mais a necessidade proteção do aqüífero.
3.4 AQÜÍFERO CÁRSTICO REGIONAL – ÁREA BAMBUÍ