Resumo O desenvolvimento de projetos de recarga artificial de aquíferos traz duas preocupações centrais: risco de contaminação das águas e, no caso de sistemas termais, risco de seu resfriamento. O presente trabalho traz uma análise do risco de diminuição da temperatura dos aquíferos termais da região de Caldas Novas, estado de Goiás, a partir de uma perspectiva semiquantitativa. Os reservatórios subterrâneos da região são classificados como sistemas aquíferos fraturados artesianos termais. Três deles são individualizados: Intergranular, Paranoá e Araxá. As reservas permanentes dos Sistemas Aquíferos Paranoá e Araxá foram estimadas em 1,8 x 108 m3 e 4,5 x 107 m3, respectivamente, e as renováveis em 2,25 x 106 m3/ano, para o Araxá, e 9,0 x 106 m3/ano, para o Paranoá. Estes volumes foram comparados a diferentes cenários de água de recarga artificial, sendo que, de forma global, não há risco de diminuição da temperatura das águas, pois os volumes de recarga são insignificantes com relação ao reservatório. Entretanto, poderá haver perda de calor nas adjacências dos poços utilizados para a injeção, pois a mistura das águas não é instantânea e a água injetada em cada poço afeta um volume restrito do aquífero. Também foi proposta a delimitação da bacia hidrogeológica associada ao controle do hidrotermalismo da região central de Caldas Novas. O conjunto de informações disponíveis mostra que, do ponto de vista da temperatura, a recarga artificial dos aquíferos termais é viável.
Palavras-chave: recarga artificial; aquífero termal; Caldas Novas.
Abstract Thermal balance applied to the aquifer artificial recharge in the region of Caldas Novas, Goiás State of Brazil. The development of aquifer artificial recharge projects brings two main concerns: the groundwater contamination risk and, in the case of thermal systems, the risk of water cooling. The present study presents, from a semi-quantitative perspective, an analysis of the risk of temperature reduction of the thermal aquifer at the Caldas Novas region, state of Goiás, Brazil. The local groundwater reservoirs are classified as thermal artesian fractured aquifer systems. Three different aquifer systems are individualized: Intergranular, Paranoá and Araxá. The permanent reserves of the Paranoá and Araxá Aquifers Systems were estimated in 1,8 x 108 m3 and 4,5 x 107 m3, respectively, and the renewable reserves as 2,25 x 106 m3/year, for Araxá, and 9,0 x 106 m3/year, for Paranoá. These were compared to different volumes of artificial recharge water, and showed that, on a global view, there is no risk of temperature reduction for these waters, since the volumes of recharge are insignificant when compared to the reservoir. However, it is possible to find some heat loss in the surroundings of the wells that were used for the water injection, because the mixture of waters is not instantaneous and the water injected in each well affects a restricted volume of the aquifer. It had also been proposed the delimitation of the hydrogeological basin associated to the control of the hydrothermal system present in the central region of Caldas Novas. The set of available information shows that, regarding the temperature issue, the artificial recharge of the thermal aquifers is viable.
Keywords: artificial recharge; thermal aquifer; Caldas Novas region.
1Universidade de Brasília - UnB, Brasília (DF), Brasil. E-mail: [email protected]
2Agência Nacional de Águas, Brasília (DF), Brasil. E-mail: [email protected]
Balanço térmico aplicado à recarga artificial dos aquíferos da região de
Caldas Novas, estado de Goiás
José Eloi Guimarães Campos
1*, Leonardo de Almeida
2INTRODUÇÃO Atualmente vêm sendo
desenvol-vidos estudos visando à conclusão de um projeto de recarga artificial dos aquíferos da região de Caldas Novas, estado de Goiás (Fig. 1). Nesta região ocor-re um sistema aquífero ocor-regional, com águas termais, que é intensamente explotado para fins de recreação em um grande número de hotéis e outros empreendi-mentos turísticos.
O aquífero da região foi, em função de varia-ções geológicas, estruturais e térmicas, classificado em diferentes subsistemas, denominados Sistema Aquífero Intergranular, Sistema Aquífero Paranoá e
Sistema Aquífero Araxá (Campos et al. 2009). Os in-tergranulares ou freáticos são associados aos diferen-tes tipos de solos presendiferen-tes na região. Já os demais podem ocorrer relacionados a águas frias e corres-pondem às porções rasas de ocorrências das rochas dos grupos Paranoá e Araxá (Fig. 2). O Aquífero Paranoá Termal está ligado a águas presentes em por-ções profundas (> 450 m) de rochas psamíticas do Grupo Paranoá. E o Araxá Termal corresponde a zo-nas de misturas de águas de infiltração descendentes nos xistos, com águas de fluxo ascendente a partir dos quartzitos do Grupo Paranoá (Fig. 3).
17°41’00’ ’ 17°47’20’ ’ 48°37’50’’ 48°44’10’’ Caldas Novas Barragem de Corumbá Goiás Caldas Novas
Figura 1 – Mapa da região de Caldas Novas.
Legenda
TQdl/Latossolos
Calcixistos, Quartzito - Grupo Araxá
Xisto, Quartzito - Grupo Araxá
Quartzitos e Metarritmitos - Paranoá
Barragem de Corumbá - Furnas Drenagens Falhas/Fraturas 48º35’00’’ 48º36’40’’ 48º38’20’’ 48º40’00’’ 48º41’40’’ 48º43’20’’ 48º45’00’’ 48º35’00’’ 48º36’40’’ 48º38’20’’ 48º40’00’’ 48º41’40’’ 48º43’20’’ 48º45’00’’ 17º43’20’ ’ 17º45’00’ ’ 17º46’40’ ’ 17º48’20’ ’ 17º50’00’ ’ 17º43’20’ ’ 17º45’00’ ’ 17º46’40’ ’ 17º48’20’ ’ 17º50’00’ ’ km 0 1 1
Estes diferentes grupos de aquíferos são in-terdependentes e estão associados a sistemas de fluxo hidrogeológico local, intermediário e regio-nal. O conjunto pode ser enquadrado como um sis-tema anisotrópico e artesiano, cuja camada de xis-tos com menor grau de fraturamento confina os quartzitos com fraturas que podem alcançar mais de 10 cm de abertura.
Sistema Aquífero Intergranular Corresponde ao
aquífero freático, com características de aquíferos li-vres, contínuos lateralmente, de ampla extensão, com espessura saturada muito variável e de grande impor-tância hidrogeológica local. Funcionam como filtros, favorecem a recarga dos aquíferos sotopostos e regu-larizam a vazão de base das drenagens superficiais nos períodos de recessão de precipitações pluviais (Campos et al. 2009).
Sistema Aquífero Araxá É representado por meios
fraturados muito heterogêneos e anisotrópicos, livres, frios ou termais, com extensão lateral restrita, con-trolada pela distribuição das zonas de fraturamento (Campos et al. 2009). As águas frias são associadas às zonas fraturadas, com recarga direta pela infiltra-ção de águas pluviais a partir do sistema intergranular
e relacionadas às primeiras centenas de metros dos xistos do Grupo Araxá.
Esse sistema tem sua recarga por fluxo as-cendente a partir das águas aquecidas do Aquífero Paranoá termal sotoposto, e está relacionado com as zonas fraturadas mais profundas, próximo ao contato com o Grupo Paranoá. As águas termais do Aquífero Paranoá confinado, ao encontrar fratura nos xistos, sobem e misturam-se as do Aquífero Araxá, elevando a sua temperatura. Os poços termais apresentam tem-peraturas entre 35 e 49ºC e são tanto maiores quanto maior a mistura com as águas do Sistema Paranoá.
Sistema Aquífero Paranoá Segundo Campos et al.
(2009) é um sistema de aquíferos fraturados, livres ou confinados, frios ou termais, anisotrópicos e he-terogêneos. As suas águas frias estão relacionadas às zonas de fraturas com águas de fluxos descen-dentes em profundidades inferiores a 400 m e, nes-te caso, associam-se a aquíferos livres, próximos à Serra de Caldas.
O Sistema Aquífero Paranoá termal está asso-ciado a condições de fluxo abaixo de 450 m, ou em qualquer elevação quando mantiver fluxo ascenden-te a partir de fraturas abertas em grandes profundi-dades. As maiores temperaturas do Sistema Paranoá,
Figura 3 – Modelo hidrogeológico conceitual proposto para a região de Caldas Novas.
1.000 m
700 m
400 m
100 m
0 km 8 km 16 km
Rio Quente Caldas Novas
Aquíferos
Sistema Aquífero Intergranular Sistema Aquífero Araxá Sistema Aquífero Paranoá Sistema Aquífero Cristalino Sudeste
Falhas, fraturas, fissuras e juntas Contato inferido
Fluxo das águas
Águas meteóricas Águas frias Águas quentes
entre 43 e 59ºC, têm levado ao aumento na explota-ção deste sistema aquífero nos últimos anos.
As águas termais são extraídas principalmen-te por poços tubulares profundos que apresentam va-zões médias de 20 m³/h, podendo alcançar 63 m³/h. Atualmente existem 141 deles outorgados/autoriza-dos (DNPM 2011), com 89 em operação, que apre-sentam profundidade entre 200 e 1.000 m. A tem-peratura das águas termais varia entre 35 e 49ºC, sendo oriunda do gradiente geotérmico do Sistema Aquífero Araxá, e entre 43 e 59ºC, no Sistema Aquífero Paranoá.
Dois sistemas de recarga artificial são con-siderados para a região. O primeiro visa infiltrar águas na zona não saturada dos aquíferos freáti-cos nas proximidades da cidade de Caldas Novas e foi desenvolvido de acordo com as bases pro-postas por Cadamuro (2002) e Cadamuro et al. (2002). Neste caso, se pretende compensar a perda de recarga causada pela crescente impermeabiliza-ção da superfície pela urbanizaimpermeabiliza-ção. O segundo pre-vê a infiltração direta na zona fraturada em poços tubulares em profundidades variáveis entre 250 e 650 m. Em ambos os casos serão utilizadas águas quentes descartadas de piscinas, sendo que para a recarga direta um sistema de tratamento deverá pu-rificar a água antes da injeção.
A recarga não deverá ser desenvolvida de for-ma contínua no tempo, for-mas priorizada em períodos de melhor qualidade, o que coincide com momentos de menor frequência de usuários das piscinas. Os dias da semana entre segunda e quinta-feira, fora de tem-porada de férias, que acontece nos meses de dezem-bro a fevereiro e em julho, e fora de finais de sema-na prolongados por feriados compõem os intervalos ideais para se processar a recarga artificial direta. Já a indireta pode acontecer de forma contínua, uma vez que a água deverá ser purificada durante o trânsito na zona não saturada.
Além da preocupação com o risco de contami-nação dos aquíferos, já eliminada com o sistema de tra-tamento implantado, há ainda o questionamento sobre o risco de se alterar a temperatura natural das águas.
Para contribuir com esta discussão, o presente trabalho objetiva realizar um balanço térmico da inte-ração entre águas de recarga com águas armazenadas nos aquíferos. Este estudo faz uma análise apenas con-siderando aspectos volumétricos e térmicos e não pa-râmetros termodinâmicos como densidade das águas, fenômenos de transporte e composição química.
RESULTADOS
Estimativas das reservas hídricas subterrâneas
Para a estimativa das reservas hídricas foi utilizada uma adaptação de metodologias clássicas com a apli-cação de parâmetros dimensionais dos aquíferos e a partir de aproximações do balanço hídrico local.
Foram estimadas reservas hídricas dos aquí-feros fraturados incluindo as renováveis (ou reser-vas reguladoras) e as permanentes (ou reserreser-vas de saturação ou reservas seculares). Comparamos os resultados com volumes potenciais de recarga em diferentes cenários, de forma a subsidiar a análise do balanço térmico.
As poligonais consideradas nos cálculos são: parte do platô da Serra de Calda de Novas para a re-serva renovável do Sistema Aquífero Paranoá; ci-dade de Caldas Novas para a reserva renovável do Sistema Aquífero Araxá; e área central da cidade de Caldas Novas para a reserva permanente dos sistemas Paranoá e Araxá. A porção central da cidade corres-ponde à sub-bacia hidrogeológica de Caldas Novas, definida por Almeida (2011) como o local de maior demanda hídrica e onde há a principal faixa de ocor-rência de águas termais
As reservas renováveis são obtidas a par-tir de dados do ciclo hidrológico. Foi considerado que 50 e 35% do total pluviométrico infiltram, por meio dos solos, respectivamente para os Sistemas Paranoá e Araxá (Cadamuro et al. 2000). Depois de descontadas as perdas por fluxo interno e evapo-transpiração, foram levados em conta 30 e 10% do total pluvial para a recarga efetiva das zonas fratu-radas (respectivamente para os Sistemas Paranoá e Araxá). O valor de 30% de precipitação é conside-rado de alto grau de confiabilidade para a recarga do Sistema Paranoá, pois no platô da Serra de Caldas não há nenhum tipo de uso e a área é recoberta por latossolos espessos, com elevada condutividade hi-dráulica sobre relevo plano (a área de ocorrência do Grupo Paranoá é integralmente associada a um Parque Estadual). O índice de 10% para a recarga do Sistema Araxá também é coerente, uma vez que se trata de uma área urbanizada, o que amplia de forma significativa a interceptação artificial.
Estes valores foram considerados a partir da análise de vários trabalhos prévios realizados em di-ferentes áreas com condições hidrogeológicas si-milares (Zoby 1999, Carmelo 2002, Souza 2001, Migliorini 1999).
Esta estimativa pode ser obtida pela Eq. 1:
Rr = A x TP x %Pinf (1)
Em que:
Rr = reservas renováveis
A = área de recarga ou área do aquífero em sua por-ção livre
TP = total pluviométrico (média anual da região, con-siderando que 1.500 mm = 1,5 m)
%Pinf = porcentagem da precipitação infiltrada (30%
para o Sistema Paranoá e 10% para o Sistema Araxá). É importante ressaltar que os valores relativa-mente elevados obtidos para as reservas renováveis do Sistema Araxá devem diminuir gradativamente com o aumento da urbanização e impermeabilização na área da cidade.
Para a estimativa das reservas permanentes foi utilizada a Eq. 2 a seguir:
Rp = A x b x Ifi (2)
Em que:
Rp = reserva permanente
A = área de contribuição para os cones de depressão b = espessura saturada do aquífero
Ifi = índice de fraturamento interconectado.
Esta proposta é derivada da fórmula utilizada para os aquíferos intergranulares (Costa 2000).
A espessura da zona saturada foi estabelecida a partir de dados observados em poços tubulares pro-fundos, distribuídos por toda a área urbana de Caldas Novas, principalmente na região central da cidade. Nesse caso, constatou-se a presença de fraturas abertas até profundidades maiores que 550 m, as quais foram observadas em vídeo inspeção de poços profundos.
O ribeirão de Caldas, que secciona a cidade na direção geral Leste-Oeste, representa uma falha com rejeito médio de cerca de 150 m, de forma que ao Sul deste lineamento o limite entre as rochas dos grupos Paranoá e Araxá varia entre 200 e 400 m, e entre 400 e 600 m ao Norte desta estrutura. A ampla variação da profundidade do contato entre as rochas dos gru-pos Araxá e Paranoá é devida ao relevo e à presença de blocos tectonicamente rebaixados e elevados.
Considerando que os primeiros 50 m integram os aquíferos intergranulares, o que inclui os solos e os sapro-litos, a espessura média do Sistema Araxá é 450 m.
O histórico de construção de poços na região mostra que existem fraturas abertas que ultrapassam 900 m. Considerando que os xistos do Grupo Araxá e as coberturas de regolito (solo + saprolitos) alcançam em média 500 m, a espessura saturada do Sistema Paranoá na região central da cidade de Caldas Novas é de 400 m.
O valor do índice de fraturamento interconec-tado para os xistos do Grupo Araxá foi considerado como variável entre 0,5 e 1,0%, uma vez que se tra-tam de rochas bastante plásticas que se fraturam com alta densidade e pequena abertura. Para os quartzi-tos do Grupo Paranoá, a interconexão das fraturas é considerada com uma variação entre 2,0 e 4,0%, pois o comportamento reológico mais rúptil favore-ce à maior abertura das fraturas e sua persistência em profundidade. Em ambos os casos considera-se que existe diminuição progressiva da abertura das fratu-ras com o aumento da profundidade (em função do aumento da pressão litostática).
Os índices elevados de interconexão de fraturas considerados para os quartzitos do Grupo Paranoá são considerados coerentes, pois na região central da cida-de há grancida-de interferência entre poços, cida-de forma que se pode observar o efeito do bombeamento de poços dis-tantes entre si mais de 1 km. As vazões elevadas dos poços também é um fator que corrobora a interpreta-ção dos valores de interconectividade de fraturas.
Com relação à área associada a cada compar-timento dos aquíferos considerados, são propostas as seguintes poligonais:
• 20 km2 equivalentes a um terço do platô da Serra
de Caldas, o que corresponde à porção da área pla-na e elevada responsável pela recarga da área de maior explotação na região central da cidade e;
• 15 km2 correspondentes à porção central da
cida-de cida-de Caldas Novas, em que há a máxima cida- densi-dade de poços. Esta área deve ser utilizada para o cálculo da recarga do Sistema Araxá e das reser-vas permanentes dos sistemas Paranoá e Araxá.
Os demais 40 km2 do platô da Serra de Caldas
são responsáveis pela recarga das águas que alimen-tam as nascentes do Rio Quente e pelas nascentes mais distantes, como a Lagoa de Pirapitinga.
As espessuras saturadas dos Sistemas Araxá e Paranoá foram determinadas a partir dos dados dos poços tubulares profundos construídos na região cen-tral de Caldas Novas. Estes mesmos dados mostram que o ribeirão de Caldas representa uma falha normal,
cujo bloco rebaixado está situado na porção Sul. O rejeito desta estrutura é variável, entretanto um va-lor de cerca de 170 m pode ser utilizado como refe-rência. Uma camada de brecha tectônica que marca o limite entre os grupos Paranoá e Araxá delimita o plano de descolamento do empurrão regional e fun-ciona como camada guia para a determinação do li-mite entre eles.
A Tab. 1 apresenta a síntese dos dados conside-rados para os cálculos de reservas hídricas na região de Caldas Novas.
A partir das Eqs. 1 e 2 e parâmetros anterior-mente considerados, as reservas hídricas para os siste-mas Paranoá e Araxá resultam nos seguintes valores: Reserva renovável Sistema Araxá Rra =
1,5 x 107 m2 x 1,5 m/ano x 0,10 = 2,25 x 106 m3/ano
Reserva renovável Sistema Paranoá Rrp =
2 x 107 m2 x 1,5 m/ano x 0,30 = 9,0 x 106 m3/ano
Reserva permanente Sistema Araxá Rpa =
1,5 x 107 m2 x 150 m x 0,01 + 1,5 x 107 m2 x 300 m
x 0,005 = 4,5 x 107 m3.
Reserva permanente Sistema Paranoá Rpp =
1,5 x 107 m2 x 200 m x 0,02 + 1,5 x 107 m2 x 200 m
x 0,04 = 1,8 x 108 m3.
Variabilidade da temperatura Os sistemas
aquífe-ros da região de Caldas Novas são diferenciados em função dos tipos de reservatórios (unidades geológi-cas e pedológigeológi-cas) e também de suas temperaturas. As temperaturas das águas dos diferentes reservató-rios são determinadas a partir das porções crustais que a água alcança.
Para efeito do balanço térmico pretendido no presente estudo, valores de temperaturas médias ou intervalos de variação foram atribuídos para os dife-rentes aquíferos, segundo Campos et al. (2009).
Considerando as águas freáticas, há o valor de 23ºC, que representa a média da temperatura atmos-férica próxima à superfície. Ela é considerada como de referência para a água de recarga dos sistemas Paranoá e Araxá.
Para a determinação da temperatura dos aquíferos profundos foi utilizado um grau geotér-mico de 30 m e o princípio de que as temperatu-ras das águas do Sistema Araxá são decorrentes de misturas de águas mais frias de fluxo descen-dente com águas aquecidas com fluxo ascendescen-dente. Embora o grau geotérmico determine que ocorra aumento de 1ºC para cada 30 m que se aprofunde na crosta, este efeito é apenas alcança-do para fluxos lentos ou vinculaalcança-dos a sistemas hi-drogeológicos regionais. Nos casos de fluxo local ou rápida circulação, as temperaturas das águas permanecem como a média da superfície até pro-fundidades da ordem de 250 m. Como exemplo, pode ser citada a região do Distrito Federal, na qual há poços de 250 m de profundidade com tem-peratura na ordem de 23ºC. Isto se deve à grande conexão hidráulica entre as fraturas rasas e mais profundas. Para que ocorra o aumento da tempe-ratura é necessário maior tempo de contato água--rocha, levando à transferência do calor.
Peixoto Filho (2000), interpretando a per-filagem térmica de 57 poços da área urbana de Caldas Novas, concluiu que a média para a região varia de 50 a 36ºC/km.
Segundo Campos et al. (2009), o aqueci-mento das águas está vinculado exclusivamente ao gradiente geotérmico da região e a principal área de recarga está situada no platô da Serra de Caldas. Os autores atribuíram o aquecimento das águas a regimes de fluxo regionais que alcançam profundi-dades maiores que 1.000 m, em uma região onde o grau geotérmico é na ordem de 25 a 30ºC/km.
Dessa forma, são propostos os seguintes valores: Sistema Araxá até 200 m com média de 25ºC; Sistema Araxá de 200 a 500 m com média de 37ºC (já considerando as misturas com águas de fluxo ascendente); Sistema Paranoá de 500 a 700 m com média de 40ºC; e Sistema Paranoá en-tre 700 a 900 m com média de 50ºC.
A Fig. 4 apresenta uma ilustração esquemática com as possíveis variações de temperatura e trocas
Tabela 1 – Síntese dos parâmetros aplicados ao cálculo das reservas hídricas na região de Caldas Novas
Parâmetro Sistema Aquífero Araxá Sistema Aquífero Paranoá
Área de exposição 15 km2 = 1,5 x 107 m2 20 km2 = 2 x 107 m2 Área de confinamento 15 km2 = 1,5 x 107 m2 15 km2 = 1,5 x 107 m2
Espessura saturada 450 m 400 m
de calor potencial entre os diferentes reservatórios (Fig. 2). Os argumentos que corroboram as informa-ções contidas nesta imagem são:
• Variações composicionais das águas consisten-tes com misturas de águas dos sistemas Araxá e Paranoá;
• Hidráulica dos aquíferos coerentes com diferen-tes graus de fraturamentos dos xistos e dos quart-zitos, permitindo as misturas de águas;
• Aumento das idades e temperaturas das águas vinculadas a fluxo hidrogeológico regional, de forma que as águas mais antigas e mais quentes são encontradas na região da Lagoa da Pirapitinga (ponto mais distante a Leste da Serra de Caldas, com ocorrência de águas termais).
A fundamentação destas afirmações pode ser encontrada em detalhes em Campos et al. (2009) e Tröger et al. (2000 e 2004).
As águas utilizadas nos sistemas pilotos de re-carga apresentam variações entre 29,7 e 32,1ºC. Esta temperatura é alcançada depois que as águas de cir-culação nas piscinas, com média de 37ºC, são descar-tadas para a rede de drenagem pluvial.
DISCUSSÃO A avaliação de volumes de misturas
entre águas de recarga naturais e águas de recarga artifi-cial será feita apenas para os sistemas de recarga direta, uma vez que na proposta de recarga artificial indireta a água deve percorrer todo o sistema solo / xistos confi-nantes / aquífero termal, o que compõe um percurso si-milar ao que a água sofre durante o processo natural.
É importante salientar que os aspectos hidráu-licos da recarga direta já foram devidamente mode-lados, a partir de ensaios de injeção, implantação de unidade de tratamento simplificado da água e instala-ção de sistema piloto de recarga, além dos demais es-tudos necessários (geofísica, hidroquímica, geologia local, etc). A previsão inicial é de que a recarga seja desenvolvida em poços antigos que vêm sendo subs-tituídos por novos poços tubulares.
Foram realizados oito ensaios de infiltração em seis destes poços profundos previamente selecio-nados para integrar o sistema de recarga artificial pi-loto. Eles compreenderam a injeção de água em po-ços termais desativados, e monitoramento dos níveis dinâmicos e temperatura da água, no poço injetado, e suas interferências nos poços vizinhos. O monitora-mento foi realizado com medidores de nível, manuais
Nascentes do Rio Quente 1200 1000 800 600 400 200 Platô da Serra de Caldas Novas Falha do
Rib. de Caldas PirapetingaLagoa da
Embasamento Grupo Paranoá Grupo Araxá 50 ºC
Fluxo descendente frio Fluxo ascendente quente
Zona de mistura 24 ºC 70 ºC 70 ºC 75 ºC 35 ºC 45 ºC 40 ºC 24 ºC 24 ºC
Figura 4 – Ilustração esquemática de variações de temperatura e trocas de calor potenciais entre os diferentes reservatórios / aquíferos.
e automáticos (divers / datalogger) e equipamento portátil Hach, para amostragens físico-químicas.
Dados de dezenas de poços, disponibiliza-dos pela empresa Geolcaldas e pela Associação disponibiliza-dos Mineradores de Águas Termais do Estado de Goiás (AMAT), integrados aos dados dos ensaios hidrodi-nâmicos foram utilizados para definição dos parâ-metros hidráulicos. Os sistemas aquíferos na região de Caldas Novas apresentam grande variabilidade de parâmetros. A condutividade hidráulica varia de
10-4 a 10-7 m/s, com média de 10-5 m/s e a seguinte
distribuição estatística: 10-4 m/s (18 poços), 10-5 m/s
(33 poços), 10-6 m/s (9 poços) e 10-7 m/s (8 poços).
A transmissividade varia de 10-2 a 10-4 m2/s, com
am-pla predominância dos poços (50 poços) com 10-2
m2/s, 11 poços com transmissividade 10-3 m2/s e 10
com 10-4 m2/s. Já a produtividade pode ser dividida
em: poços com vazões maiores que 50 m3/h (17
uni-dades) e com vazões menores que 50 m3/h (48).
As discussões apresentadas a seguir têm como base dois diferentes cenários com volumes crescentes de aporte de águas de recarga artificial direta. Este aumento pode, na prática, ser verificado com a ampliação do número de pontos de poços de injeção ou incremento do tempo de operação do sis-tema de recarga.
No cenário 1 é considerada a existência de 10 sistemas de recarga com injeção de 10 L/s duran-te 10 horas diárias por 100 dias anuais. Nesduran-te caso, o
volume total injetado deveria alcançar 36 mil m3/ano.
Já no cenário 2, os mesmos 10 sistemas de recarga são relacionados à injeção de 10 L/s durante 20 ho-ras por 180 dias anuais. Assim, o volume
acumula-do seria de 129,6 mil m3/ano.
Nos dois casos, os volumes anuais de recar-ga comparados à água de reserva permanente do Sistema Aquífero Paranoá Termal, estimado em 1,8 x
108 m3, são respectivamente 0,02 e 0,072%. Mesmo
a recarga acumulada durante duas décadas resulta-ria em 0,4 e 1,44% da reserva permanente. Para o Sistema Aquífero Araxá Termal, com reserva
perma-nente de 4,5 x 107, os volumes de recarga
correspon-dem a 0,08 e 0,29% ao ano e 1,6 e 5,76% ao longo de 20 anos.
Para efeito de análise de mistura, foram consi-derados apenas os volumes para o Aquífero Paranoá, uma vez que este é, de fato, o reservatório responsá-vel pelo aquecimento do Aquífero Araxá a partir da misturas de águas.
Uma análise direta de mistura de águas de re-serva permanente com as águas de recarga nos dois cenários, no acumulado de 20 anos, mostra a seguinte relação de volumes: no cenário 1 deve haver
mistu-ra de 1,8 x 108 m3 a uma temperatura média de 40ºC
com 7,2 x 105 m3 e temperatura média de 31ºC; e no
cenário 2 deve ocorrer uma mistura de 1,8 x 108 m3
a uma temperatura média de 40ºC com 2,6 x 106 m3 a
uma temperatura média de 31ºC.
Considerando a média do volume ponderada pela temperatura, fica nítido que, em uma análise glo-bal, isto é, avaliando toda a água de recarga e todo o Aquífero Paranoá Termal, não deveria ocorrer qual-quer redução significativa da temperatura em função da recarga artificial direta. Entretanto, a análise não pode ser global e sim considerar a relação da entrada da água de recarga nas proximidades dos pontos de injeção em um volume de aquífero em que há dissi-pação hidráulica da recarga.
Neste caso, é utilizado o termo raio efetivo de dissipação da recarga, em um conceito similar ao uti-lizado por Bouwer & Rice (1976) para o tratamento de dados de ensaios do tipo Slug Test.
Em função da ampla conexão hidráulica e da abertura das fraturas nos quartzitos, é possível afir-mar que a distância em que poderá ocorrer mistu-ra de águas deve supemistu-rar uma centena de metros ao longo dos principais planos de anisotropias. Com re-lação à matriz rochosa não fraturada ou pouco fratu-rada, a distância deve ser reduzida, sendo arbitrada em 10 m. Assim, fica evidente que a figura geomé-trica na qual haverá mistura de águas não será um cilindro, mas um volume com dimensões irregula-res, alongadas em direção aos planos das principais fraturas / falhas. A análise sobre imagens orbitais, aliada a medições de campo e resultados de estudos geofísicos, mostra que estas direções são preferen-cialmente N-S e N45E a N60E, como apresentado nas Figs. 5 e 6.
A sub-bacia hidrogeológica que contribui para o sistema termal da região apresenta limites controlados pelos principais lineamentos estrutu-rais, bem como pela falha demarcada pelo traço do ribeirão de Caldas. O conceito de bacia hidrogeo-lógica é aplicado segundo a proposta de Arraes & Campos (2007).
Dessa forma, considerando o aquífero segmen-tado e não como um sistema único, pode-se afirmar que deve ocorrer localmente, no raio de influência
dos poços, a diminuição da temperatura. Entretanto, a recarga não deve alterar de forma significativa as trocas de calor e temperaturas das águas dos aquífe-ros fraturados como um todo.
Como não é possível modelar o raio de influ-ência de cada poço de injeção, pois não é possível determinar todos os planos de anisotropias, sua aber-tura, continuidade lateral e interconexão, a forma de se avaliar o efeito da provável diminuição da tempe-ratura da água será a partir do monitoramento contí-nuo. Assim, todos os poços submetidos à recarga e os adjacentes (situados em um raio de 100 m) devem ser equipados com sistema de medição automática do ní-vel e temperatura.
Da mesma forma, o fato da recarga artificial funcionar como um processo intermitente deve mi-nimizar o efeito da perda de calor. Estima-se que as águas naturais e de recarga devem sofrer uma
rápida mistura a partir da tendência de subida da água naturalmente quente e descida da de recarga, sempre mais fria e, portanto, mais densa. Os efei-tos locais de resfriamento mínimo da água são pe-quenos se comparados aos problemas de superex-plotação e diminuição das taxas de recarga natural, que podem culminar com a exaustão deste impor-tante recurso natural.
Uma avaliação realizada com base na dispo-nibilidade de águas descartadas das piscinas mos-tra que os dois cenários considerados são superes-timados para a possibilidade real de futura recarga. No realista deve-se considerar a injeção de 10 L/s durante 5 horas por dia em 130 dias por ano, o que corresponde ao total médio de dias úteis de segun-da a quinta-feira, excluindo os meses de dezem-bro, janeiro, fevereiro e julho. Assim, para se al-cançar os volumes apresentados nos dois cenários Falha normal com indicação de
bloco elevado e rebaixado. Traço de fratura.
Limite da área central da cidade de Caldas Novas - GO.
Bloco baixo Bloco alto Norte 0 1,0 2 km
Figura 5 – Mapa de lineamentos da região central de Caldas Novas, no qual é verificada tendência preferencial de ocorrência de estruturas NS e N50E-N60E.
Legenda Bacia Hidrogeológica Drenagens Perímetro Urbano Poços T ermais 749000 750000 751000 752000 753000 754000 749000 8039000 8038000 8037000 8036000 8035000 8039000 8038000 8037000 8036000 8035000 750000 751000 752000 753000 754000 Ribeirão de Caldas Figura 6 – Mapa do perímetr o urbano de Caldas Novas, com delimitação da sub-bacia hidr ogeológica pr oposta.
hipotéticos, a recarga deveria ser realizada em um número muito grande de poços.
Com o avanço do monitoramento e obtenção de mais resultados, novos poços tubulares podem ser perfurados e utilizados tanto para o bombeamento e produção de água quanto para a injeção e recarga. Neste caso, eles teriam a função de recuperação do armazenamento de aquíferos, tipo aquifer storage
recovery (ASR wells).
Atualmente a vazão outorgada pelo Departamento Nacional de Produção Mineral é de
1.800 m3/hora, durante 14 horas/dia, para 141 poços,
o que corresponde a 12,7 m3/hora/poço. Porém,
ape-nas 1.240 m3/h são utilizados (Andrade & Almeida
2012). Haesbaert & Costa (2000) observam que exis-tem mais de 200 poços de água fria.
Caso a totalidade dos poços outorgados en-tre em operação com vazão máxima durante 14
ho-ras/dia, em 1 ano seriam explotados 9,1 x 106 m3 de
água, correspondendo a uma vazão maior que as
re-servas renováveis, estimadas em 2,25 x 106 m3/ano.
Se considerada a explotação média em 200 poços
frios, com vazão de 2 m3/hora, durante 8 horas/dia,
o resultado seria acréscimo no volume bombeado de
1,1 x 106 m3 de água/ano, ou seja, as taxas de
bom-beamento seriam extremamente elevadas e compro-meteriam consideravelmente as reservas permanen-tes dos aquíferos termais.
Uma tentativa de se realizar um balanço quan-titativo para determinar o tempo necessário para que a recarga artificial recupere os níveis d’água da dé-cada de 1980 não alcançou sucesso. O bombeamen-to dos poços de águas frias do Sistema Aquífero Araxá é uma das variáveis as quais não se tem con-trole. A área total da perda de recarga por imperme-abilização também não é simples de ser determina-da de forma precisa. Como estes dois parâmetros são muito importantes do ponto de vista do balanço entrada-saída de águas do aquífero, a quantificação não foi possível.
De qualquer modo, a prática da recarga deve ter papel importante na estabilização e recuperação parcial dos níveis, caso seja desenvolvida de forma adequada, em locais propícios à infiltração em núme-ro mínimo de estações (entre 10 e 15).
A recarga pode ativar maior mistura de águas entre diferentes zonas fraturadas, pois, com a eleva-ção pontual ou regional da superfície potenciométrica,
poderá haver inversões de fluxo e modificação das di-reções e arranjo das curvas equipotenciais dos aquí-feros fraturados.
A avaliação das cargas hidráulicas nas adja-cências do ponto em que está instalada a estação pi-loto de recarga indica que o fluxo se dá no sentido S45W.
CONCLUSÕES Estimativas das reservas
hídricas do aquífero termal de Caldas Novas, con-siderando apenas a principal sub-bacia hidrogeo-lógica explotada, indicam volumes da ordem de 45 milhões m³ para o Sistema Aquífero Araxá e de 180 milhões m³ para o Paranoá.
Os parâmetros aplicados para as estimativas hídricas renováveis e permanentes nos aquíferos da região de Caldas Novas são considerados coerentes com as condições hidrogeológicas locais. O índice de fraturamento interconectado variável de 2 a 4% é considerado factível, tendo sido determinado por analogia com sistemas similares e em função das va-zões médias dos poços profundos da região.
A análise global mostra que diferentes cená-rios com volumes progressivos de recarga artificial não alteram a temperatura das águas dos aquíferos, uma vez que a recarga representa um volume insigni-ficante com relação à reserva de saturação. Por outro lado, ela poderá alterar a temperatura nas vizinhan-ças dos poços de injeção, uma vez que a mistura das águas não se dá de forma instantânea ou homogênea.
A sub-bacia hidrogeológica principal que con-trola o termalismo na região de Caldas Novas corres-ponde à porção central da cidade, onde há forte inter-ferência entre os cones de depressão dos diferentes poços. Nesta região são observadas as maiores aber-turas das fraaber-turas (principalmente nos quartzitos) e ocorrem as maiores temperaturas das águas.
Conclui-se que a recarga artificial das águas termais da região de Caldas Novas é viável com rela-ção à variabilidade da temperatura, de forma que não ocorrerá o resfriamento dos recursos hídricos natu-ralmente contidos no aquífero. Esta conclusão é cor-roborada pelos seguintes argumentos: análise quan-titativa entre volume de recarga e volume de reserva permanente; o fato de que a recarga deve ser realiza-da de forma intermitente; o uso de águas para recarga com temperatura da ordem de 31ºC; e a análise dos mecanismos de misturas destas águas.
Almeida L. 2011. Estudo da aplicabilidade de técnicas de recarga artificial de aquíferos para a sustentabilidade das águas termais da região de Caldas Novas – GO. Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, 147 p.
Andrade A.M. & Almeida L. 2012. Comportamento do nível potenciométrico do aquífero termal de Caldas Novas-GO e medidas de restrição e controle aplicadas pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM). Revista Águas Subterrâneas, 26(1):99-112. Arraes T.M. & Campos J.E.G. 2007. Proposição de critérios
para avaliação e delimitação de bacias hidrogeológicas. Revista Brasileira de Geociências, 37(1):81-89. Bouwer H. & Rice R.C. 1976. A slug test method for
determining hydraulic conductivity of unconfined aquifers with completely or partially penetrating wells. Water Resources Research, 12(3):423-428.
Cadamuro A.L.M. 2002. Proposta, avaliação e aplicabilidade de técnicas de recarga artificial em aqüíferos fraturados para condomínios residenciais do Distrito Federal. Dissertação de Mestrado, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, 130 p. Cadamuro A.L.M., Campos J.E.G., Tröger U. 2002.
Artificial recharge in fractured rocks – an example from the Federal District of Brazil for the sustainability of the system. In: International Symposium on Aquifer Recharge, Anais, p. 56-60.
Cadamuro A.L.M., Rêgo A.P.M., Joko C.T., Giustina C.C.D., Pontes C.H.C., D’Angionella G., Oliveira L.A., Lima M.C. 2000. Hidrogeologia aplicada na região de Caldas Novas – Goiás. Caracterização dos aquíferos e balanço hídrico preliminar. Brasília, IG-UnB, Relatório Final, 91 p.
Campos J.E.G., Tröger U., Haesbaert F.F. 2009. Águas quentes de Caldas Novas, GO – notável ocorrência de águas termais sem associação com magmatismo. In: Winge M., Schobbenhaus C., Berbert-Born M., Queiroz E.T., Campos D.A., Souza C.R.G., Fernandes A.C.S. (eds.). Sítios geológicos e paleontológicos do Brasil. Brasília, CPRM, v. 2, 515 p.
Carmelo A.C. 2002. Caracterização de aqüíferos fraturados por integração de informações geológicas e
geofísicas. Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, 161 p.
Costa W.D. 2000. Uso e gestão de água subterrânea. In: Feitosa F.A.C. & Manoel Filho J. (eds.) Hidrogeologia – conceitos e aplicações. Fortaleza, CPRM, p. 341-367.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE PRODUÇÃO MINERAL (DNPM). 2011. Cadastro mineiro. Disponível em: http://dnpm.gov.br. Acessado em: 09/03/2011.
Haesbaert F.F. & Costa J.F.G. 2000. Geologia e hidrogeologia da região de Caldas Novas: adequação à Portaria 312 do DNPM. Caldas Novas, Geocenter/ Geocaldas, Relatório Técnico, 123 p.
Migliorini R.B. 1999. Hidrogeologia em meio urbano. Região de Cuiabá e Várzea Grande – MT. Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, 146 p.
Peixoto Filho S. 2000. Contribuição à gestão do aqüífero termal de Caldas Novas/Rio Quente-GO. Dissertação de Mestrado, Instituto de Geociências, Universidade Federal de Pernambuco, 183 p.
Souza M.T. 2001. Fundamentos para gestão dos recursos hídricos subterrâneos do Distrito Federal. Dissertação de Mestrado, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, 94 p.
Tröger U., Costa J.F.G., Haesbaert F.F., Zschocke A. 2000. The thermal aquifer and the springs of the Serra de Caldas Area, Goias, Brazil. In: International Geological Congress, 31, Abstracts.
Tröger, U., Peixoto Filho, S. & Lacerda, H. 2004. Thermal Water Springs in Central Brazil - Hydrogeology, Chemical Composition and Isotope Studies. In: XXXIII IAH Congress, Mexico. ISBN 970-32-1749-4.
Zoby J.L.G. 1999. Hidrogeologia de Brasília – Bacia do Ribeirão Sobradinho. Dissertação de Mestrado, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, 178 p.
Manuscrito ID 20596 Recebido em: 27/01/2011 Aprovado em: 28/06/2012 Referências
