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

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E ZONAS ADJACENTES

COMPONENTE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental

(Obra 607/541/5344)

João Paulo Lobo Ferreira Catarina Diamantino

Manuel de Oliveira Maria João Moinante

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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

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Sistema aquífero de Monte Gordo aquífero poroso não confinado

área total de cerca de 10 km2

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

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

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Mapa hidrogeológico do Sistema aquífero de Monte Gordo Esteiro da Carrasqueira Rio Gua dia na A re nitos do P li océ nic o Mar

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Areias de duna Esteiro da Carrasqueira Mar -10 10 0.07 Z Substrato impermeavel N S Li m it e N do s is te m a Li m it e S do s is te m a d

agua doce Areias de praia

d agua doce s agua salgada zo na_d e t_ra ns_ica o zona de t rans icao s agua salgada

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Condição de fluxo imposto Condição de nível piezométrico imposto N Esteiro da Carrasqueira Ri o G uad ia na

Condições de fronteira para o modelo de fluxo

Condição de nível piezométrico imposto Condição de nível piezométrico imposto Mar

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Parâmetros dos materiais para o modelo de fluxo

Condutividade hidráulica nos eixos dos xx, yy e zz:

Esteiro da Carrasqueira Ri o G ua di an a N Mar

 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

 mapa final da distribuição de condutividades após a calibração do modelo de fluxo

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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

Ri o G ua di an a Esteiro da Carrasqueira N

 mapa final da distribuição de recarga após a calibração do modelo de fluxo

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Condições de fronteira para o modelo de transporte

(para os seis planos)

Condição de concentração imposta C = 0 mg/l Todos os planos N

Condição de concentração oufluxo imposto

plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6 C ≈ 0 mg/l Q= 0 m3_/d_{C = 5000 mg/l} Condição de concentração ou fluxo imposto plano1 C ≈ 0 mg/l plano2 plano3 Q = 0 m3_/d plano4 plano5 C = 5000 mg/l plano6 Ri o G ua di an a Esteiro da Carrasqueira

Condição de concentração ou fluxo imposto

plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6 C ≈ 0 mg/l Q=0 m3_/d_{C = 36400 mg/l}

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Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio Esteiro da Carrasqueira Rio Gua dia na N

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Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio Esteiro da Carrasqueira Rio Gua dia na N Mar outflow inflow

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Ri o G ua dia na Esteiro da Carrasqueira Mar N

Resultados do modelo em regime de equilíbrio

Distribuição da concentração de cloretos

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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

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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;

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Quantidade de azoto recomendado por cultura

idade (anos) 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 >10 Azoto (g/árvore) 40-80 120-160 240-320 410-500 550-600 400-700 Produção esperada (t/ha) 5 15 20 25

Azoto (kg/ha) 50 60 80 100 Produção esperada (t/ha) 1500 3000 4500

Azoto (kg/ha) 20-30 20-30 20-30 Produção esperada (t/ha) 20 25 35

Azoto (kg/ha) 70 90 135

Produção esperada (t/ha) 20 25 35 40 50 Azoto (kg/ha) 70 90 135 150 160 Produção esperada (t/ha) 25 30 35

Azoto (kg/ha) 80 110 120

Produção esperada (t/ha) 20 30 40 50 Azoto (kg/ha) 100 125 150 175

Produção esperada (t/ha) 50 60 70 80 90 100 120 Azoto (kg/ha) 135 160 180 200 220 240 280 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) Fonte: (A): Guerreiro (2000); (B) "Manual de Fertilização das Culturas"

excesso 80-100 60 -excesso 50-65 40 -vinha(B) vinho insuficiente suficiente uva de mesa insuficiente suficiente olival (B)

insuficiente suficiente excesso

60-80 40 -suficiente excesso 100-150 50-75 -pimento (B) tomate (B) amendoeira (B) insuficiente feijão seco, tremoço, tremocilha,

grão de bico, fava (B)

melancia, pepino (B)

melão (B)

morangueiro (B)

Cultura (fonte) Descritor

Citrinos (A)

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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.

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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;

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Áreas onde pode haver fertilização

(Fonte: Corine Land Cover)

vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais complexos, territórios agro-florestais.

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Aquífero de São Bartolomeu

Evolução da concentração em nitratos em diversos furos

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

May-64 Jun-68 Jul-72 Aug-76 Oct-80 Nov-84 Dec-88 Jan-93 Mar-97 Apr-01

C o n c e n tr a ç ã o (m g /l ) 600090001 600090033 600090036 600090059 600090060 600090061 600090062 600090063 600090068 600090187 600090196 Furos:

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Aquífero de Monte Gordo

Evolução da concentração em nitratos em diversos furos

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Jul-78 Nov-81 Feb-85 Jun-88 Sep-91 Jan-95 Apr-98 Jul-01

C o n c e n tr a ç ã o (m g /l ) 600071005 600071006 600090014 600090017 600090049 600090054 600090055 600090056 600090057 600090043 Furos/poços:

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Área Recarga anual média

(ha) (mm/a)* (mg/L/a) (ton/a)

870 76 64 8.7

117 100 49 1.17

205 136 36 2.05

144 119 41 1.44

Entidades hidrogeológicas Saída = Entrada média de NO3 *

Carga de nitratos esperada anualmente na água subterrânea de descarga para o estuário

* calculado para as áreas ocupadas pela vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais

complexos e territórios agro-florestais Aluviões de Castro Marim e Formações

Meso-Cenozóicas inclusas

Restantes Formações Meso-Cenozóicas Aquífero de Monte Gordo

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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 (1980/1981 - 295mm)

3º cenário - um ano em que a precipitação foi máxima (1968/1969 - 896 mm).

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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

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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 5 710 m3_/dia

Deste volume uma parte escoa para o Esteiro da Carrasqueira, outra para o rio Guadiana e outra para o mar

1 927 m3_/dia

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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/m2 _{(que equivale a 1 g/m}2_{de azoto)}

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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

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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

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Modelação do transporte de nitratos no

sistema aquífero de Monte Gordo

Visualização tridimensional da distribuição de nitratos no aquífero ao fim de 10 anos

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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

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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/m2_{, e na realidade estes valores}

podem ser bem superiores.

A descarga do sistema aquífero de Monte Gordo para a zona do sapal é de 1 927 m3/dia