ESTUDOS SOBRE A DISPONIBILIDADE E VULNERABILIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÂNEOS DA REGIÃO
METROPOLITANA DO RECIFE
RELATÓRIO DAS ATIVIDADES 6 E 7
Elaboração do modelo hidrogeológico conceitual e modelo numérico,
seu ajuste, calibração e validação
ESTUDOS SOBRE A DISPONIBILIDADE E VULNERABILIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÂNEOS DA REGIÃO METROPOLITANA
DO RECIFE
RELATÓRIO DAS ATIVIDADES 6 E 7
Governador do Estado de Pernambuco Paulo Henrique Saraiva Câmara
Secretário de Desenvolvimento Econômico Thiago Arraes de Alencar Norões
Secretário Executivo de Recursos Hídricos José Almir Cirilo
Gerente Geral da UGP/PSHPE-Projeto de Sustentabilidade Hídrica Amauri Xavier de Carvalho
Diretor-Presidente da APAC
Marcelo Cauás Asfora
GOVERNO DO ESTADO DE PERNAMBUCO
APAC – AGÊNCIA PERNAMBUCANA DE ÁGUAS E CLIMA
ESTUDOS SOBRE A DISPONIBILIDADE E VULNERABILIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÂNEOS DA REGIÃO METROPOLITANA DO
RECIFE
RELATÓRIO DAS ATIVIDADES 6 e 7
Recife – PE
Agosto de 2016
© 2016 Agência Pernambucana de Águas e Clima (APAC)
CONTRATANTE:
SECRETARIA DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO
Gestora do Contrato:
APAC-AGÊNCIA PERNAMBUCANA DE ÁGUAS E CLIMA
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Marcelo Cauás Asfora
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CONTRATADA:
CONSORCIO LNEC-COSTA:
LNEC - LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL
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COSTA - CONSULTORIA E SERVIÇOS TÉCNICOS E AMBIENTAIS LTDA.
Coordenador Adjunto:
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Mario Amilde Valença dos Santos Jaime Joaquim Cabral
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CEP:50.040-000 - Recife-PE http://www.sdec.pe.gov.br
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Estudos sobre a disponibilidade e vulnerabilidade dos recursos hídricos subterrâneos da Região Metropolitana do Recife. Relatórios 6 e 7. /Secretaria de Desenvolvimento Econômico do Estado de Pernambuco. - Recife: SDEC, 2015.
243 p.: il.
1. Modelo hidrogeológico conceitual; 2. Modelo numérico; 3. Parametrização; 4.
Ajuste; 5. Calibração;I. Título. II. Consórcio LNEC/COSTA.
CDU 556.3
LISTA DAS FIGURAS
Figura 1.1 – Mapa das estações pluviométricas localizadas na RMR, na área de 10 km em torno desta e na área
a sudoeste, com indicação do número de anos de registros completos ... 6
Figura 1.2 – Curvas de precipitação acumulada média desde 1986 para as séries das 47 estações pré- selecionadas ... 10
Figura 1.3 – Curvas de dupla massa. Zona Norte da RMR ... 14
Figura 1.4 – Curvas de dupla massa. Zona Central da RMR ... 16
Figura 1.5 – Curvas de dupla massa. Zona Sul da RMR ... 17
Figura 1.6 – Isolinhas da precipitação média anual na RMR (valores registrados em 26 estações pluviométricas) ... 19
Figura 1.7 – Precipitação média anual na estação n.º 393: a) teste da média móvel; b) teste da dupla massa 21 Figura 1.8 – Isolinhas da precipitação média anual na RMR (valores registrados em 24 estações pluviométricas) ... 23
Figura 1.9 – Isolinhas da precipitação média do trimestre mais chuvoso na RMR (valores registrados em 24 estações pluviométricas) ... 25
Figura 1.10 – Isolinhas da precipitação média do trimestre mais seco na RMR (valores registrados em 24 estações pluviométricas) ... 26
Figura 1.11– Modelo de regressão. Zona Norte. Regime de precipitação úmido ... 29
Figura 1.12 – Modelo de regressão. Zona Norte. Regime de precipitação médio ... 29
Figura 1.13 – Modelo de regressão. Zona Norte. Regime de precipitação seco ... 30
Figura 1.14 – Modelo de regressão. Zona Central. Regime de precipitação úmido ... 31
Figura 1.15 – Modelo de regressão. Zona Central. Regime de precipitação médio ... 31
Figura 1.16 – Modelo de regressão. Zona Central. Regime de precipitação seco ... 32
Figura 1.17 – Modelo de regressão. Zona Sul. Regime de precipitação úmido ... 33
Figura 1.18 – Modelo de regressão. Zona Sul. Regime de precipitação médio ... 35
Figura 1.19 – Isolinhas da precipitação média anual na RMR (valores registrados e gerados em 20 estações pluviométricas) ... 36
Figura 1.20 – Isolinhas da precipitação anual na RMR e distribuição da precipitação média mensal (valores registrados e gerados em 5 estações pluviométricas) ... 39
Figura 1.21 – Áreas de regime de precipitação úmido, médio e seco na RMR ... 40
Figura 1.22 – Quantidade máxima de água no solo utilizável para evapotranspiração (AGUT) na RMR (valores expressos em mm/ano) ... 43
Figura 1.23 – Recarga anual média calculada na RMR com o modelo BALSEQ ... 44
Figura 1.24 – Balanço hídrico global anual da RMR não considerando a categoria de uso de solo “Áreas urbanizadas” e os corpos hídricos superficiais (valores expressos em altura de água: mm/ano) ... 45
Figura 1.25 – Balanço hídrico global mensal da RMR não considerando a categoria de uso de solo “Áreas urbanizadas” e os corpos hídricos superficiais (valores expressos em altura de água: mm/mês)... 46
Figura 1.26 – Recarga média mensal da RMR não considerando a categoria de uso de solo “Áreas urbanizadas”
e os corpos hídricos superficiais (período de 1994 a 2013, valores expressos em altura de água: mm/mês) ... 47
Figura 1.27 – Síntese da informação disponível sobre níveis piezométricos por data ... 48
Figura 1.28 – Isopiezas do aquífero Beberibe nos anos 1998-2000 ... 50
Figura 1.29 – Isopiezas do aquífero Beberibe nos anos 2007-2009 ... 51
Figura 1.30 – Isopiezas do aquífero Cabo nos anos 1998-2000 ... 52
Figura 1.31 – Isopiezas do aquífero Cabo nos anos 2007-2009 ... 52
Figura 1.32 – Isopiezas dos aquíferos quaternários (incluindo Boa Viagem) e Barreiras nos anos 1998-1999 ... 53
Figura 1.33 – Isopiezas dos aquíferos quaternários (incluindo Boa Viagem) e Barreiras nos anos 2007-2009 ... 54
Figura 1.34 – Variação das cotas piezométricas num poço no aquífero Barreiras ... 55
Figura 1.35 – Variação das cotas piezométricas em poços no aquífero Beberibe (situações mais estáveis) ... 55
Figura 1.36 – Variação das cotas piezométricas em poços no aquífero Beberibe (situações com maiores oscilações) ... 56
Figura 1.37 – Variação das cotas piezométricas em poços no aquífero Cabo (situações com maiores oscilações) ... 56
Figura 1.38 – Dados de condutividade hidráulica provenientes de Monteiro (2000) ... 59
Figura 1.39 – Distribuição dos poços com valor de transmissividade e condutividade hidráulica levantados pelo consórcio LNEC/COSTA ... 60
Figura 1.40 – Função distribuição de probabilidade das condutividades hidráulicas do aquífero Beberibe ... 61
Figura 1.41 – Distribuição da condutividade hidráulica no aquífero Beberibe (Nota: valores expressos em m/d) 62 Figura 1.42 – Função distribuição de probabilidade das condutividades hidráulicas do aquífero Cabo ... 63
Figura 1.43 – Distribuição da condutividade hidráulica do aquífero Cabo (valores expressos em m/d) ... 64
Figura 1.44 – Função distribuição de probabilidade das condutividades hidráulicas do aquífero Barreiras ... 65
Figura 1.45 – Distribuição da condutividade hidráulica do aquífero Barreiras (valores expressos em m/d) ... 66
Figura 1.46 – Função distribuição de probabilidade das condutividades hidráulicas dos aquíferos quaternários na zona da planície do Recife ... 67
Figura 1.47 – Distribuição da condutividade hidráulica dos aquíferos quaternários na zona da planície do Recife (valores expressos em m/d) ... 68
Figura 1.48 – Função distribuição de probabilidade dos poços com informação da vazão outorgada ... 70
Figura 1.49 – Função distribuição de probabilidade dos poços com informação da vazão requerida mas sem informação da vazão de outorga ... 70
Figura 1.50 – Distribuição dos poços com vazão outorgada ou com vazão requerida ... 71
Figura 1.51 – Número de poços com início de explotação, total de vazão que começou a ser bombeado e total de vazão em explotação, no ano referido, na planície do Recife, de acordo com Monteiro (2000, Anexo 10.8) .. 74
Figura 1.52 – Rios da RMR considerados como locais possíveis de descarga ou de recarga das águas subterrâneas ... 75
Figura 1.53 – Áreas de afloramento das formações quaternárias (CPRM, 2010) ... 78
Figura 1.54 – Áreas de afloramento das formações do Grupo Barreiras (Enb) (CPRM, 2010) ... 78
Figura 1.55 – Áreas de afloramento das Formações Maria Farinha (E1mf) e Gramame (K2g) (CPRM, 2010) e área terrestre de ocorrência da Formação Gramame considerada no modelo ... 79
Figura 1.56 – Áreas de afloramento das Formações Itamaracá (K2it) e Beberibe (K2be) (CPRM, 2010), área do
aquífero Beberibe considerada em Pfaltzgraff et al. (2003), área terrestre de ocorrência do conjunto destas
formações, e poços da Planície do Recife que captam o aquífero Beberibe (de acordo com Monteiro, 2000) .... 79
Figura 1.57 – Áreas de afloramento da Formação Algodoais (K2ag) (CPRM, 2010), poços onde a Formação Algodoais foi identificada (de acordo com a análise de colunas litológicas) e área terrestre de ocorrência
considerada no modelo ... 80
Figura 1.58 – Área de afloramento da Formação Estiva (K2et) (CPRM, 2010), seu ambiente de deposição (Lima Filho, 1998), e poços onde a Formação Estiva foi identificada (de acordo com a análise de colunas litológicas) 80 Figura 1.59 – Áreas de afloramento da Suíte Ipojuca (K12
lip) (CPRM, 2010), área terrestre de ocorrência considerada no modelo e eventual posição dos plugues ... 81
Figura 1.60 – Áreas de afloramento da Formação Cabo (K1cb) (CPRM, 2010), poços onde a Formação Cabo foi identificada (de acordo com Monteiro, 2000, e a análise de colunas litológicas), e área terrestre de ocorrência considerada no modelo ... 81
Figura 1.61 – Cota do topo do Embasamento Cristalino ... 83
Figura 1.62 – Representação esquemática da delimitação dos três modelos da RMR ... 87
Figura 1.63 – Corte geológico S-N da zona do modelo Norte iniciado na coordenada X(UTM) = 293750 m, Y(UTM) = 9105000 m ... 89
Figura 1.64 – Cortes geológicos W-E da zona do modelo Norteiniciados: (em cima) na coordenada X(UTM) = 279500 m, Y(UTM) = 9139750 m; (em baixo) na coordenada X(UTM) = 283000 m, Y(UTM) = 9108250 m ... 89
Figura 1.65 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 1 do modelo N ... 90
Figura 1.66 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 2 do modelo N ... 90
Figura 1.67 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 3 do modelo N ... 91
Figura 1.68 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 4 do modelo N ... 91
Figura 1.69 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 5 do modelo N ... 91
Figura 1.70 – Esquema conceitual de orientação S-N da zona do modelo Norte ajustado às camadas do modelo numérico ... 92
Figura 1.71 – Esquema conceitual de orientação W-E da zona do modelo Norte ajustado ajustado às camadas do modelo numérico, distinguindo entre a parte norte e a planície do Recife... 92
Figura 1.72 – Áreas em que o relevo se destaca da geomorfologia geral dos modelos Centro e Sul ... 93
Figura 1.73 – Zona de interseção dos modelos Centro e Norte ... 94
Figura 1.74 – Posição dos perfis geológicos ... 95
Figura 1.75 - Corte geológico SSW-NNE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 270961 m, Y(UTM) = 9048691 m (X = 9250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 96
Figura 1.76 – Corte geológico SSW-NNE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 274325 m, Y(UTM) = 9047726 m (X = 12750 m a partir da origem do modelo Sul) ... 97
Figura 1.77 - Corte geológico SSW-NNE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 277209 m, Y(UTM) = 9046899 m (X = 15750 m a partir da origem do modelo Sul) ... 98
Figura 1.78 – Corte geológico WNW-ESE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 262585 m, Y(UTM) = 9052133 m (Y = 1250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 99
Figura 1.79 – Corte geológico WNW-ESE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 267546 m, Y(UTM) = 9069435 m (Y = 19250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 100
Figura 1.80 – Corte geológico WNW-ESE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 270854 m, Y(UTM) = 9080971 m (Y = 31250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 101
Figura 1.81 – Corte geológico WNW-ESE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada
X(UTM) = 277194 m, Y(UTM) = 9103080 m (Y = 54250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 102
Figura 1.82 – Corte geológico WNW-ESE atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada
X(UTM) = 279123 m, Y(UTM) = 9109808 m (Y = 61250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 103
Figura 1.83 – Esquema conceitual de orientação SSW-NNE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 270961 m, Y(UTM) = 9048691 m (X = 9250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 104
Figura 1.84 – Esquema conceitual de orientação SSW-NNE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 274325 m, Y(UTM) = 9047726 m (X = 12750 m a partir da origem do modelo Sul) ... 105
Figura 1.85 – Esquema conceitual de orientação SSW-NNE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 277209 m, Y(UTM) = 9046899 m (X = 15750 m a partir da origem do modelo Sul) ... 105
Figura 1.86 – Esquema conceitual de orientação WNW-ESE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 262585 m, Y(UTM) = 9052133 m (Y = 1250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 105
Figura 1.87 – Esquema conceitual de orientação WNW-ESE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 267546 m, Y(UTM) = 9069435 m (Y = 19250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 106
Figura 1.88 – Esquema conceitual de orientação WNW-ESE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 270854 m, Y(UTM) = 9080971 m (Y = 31250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 106
Figura 1.89 – Esquema conceitual de orientação WNW-ESE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 277194 m, Y(UTM) = 9103080 m (Y = 54250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 106
Figura 1.90 – Esquema conceitual de orientação WNW-ESE ajustado às camadas da malha de diferenças finitas atravessando a área do modelo Sul e Centro iniciado na coordenada X(UTM) = 279123 m, Y(UTM) = 9109808 m (Y = 61250 m a partir da origem do modelo Sul) ... 107
Figura 1.91 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 0 do modelo Cento e Sul ... 108
Figura 1.92 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 1 do modelo Cento e Sul ... 108
Figura 1.93 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 2 do modelo Cento e Sul ... 108
Figura 1.94 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 3 do modelo Cento e Sul ... 108
Figura 1.95 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 4 do modelo Cento e Sul ... 109
Figura 1.96 – Entidades hidrogeológicas representadas na camada 5 do modelo Cento e Sul ... 109
Figura 1.97 – Entidades hidrogeológicas ... 109
Figura 2.1 – Condição de contorno RIVER (extraído de Harbaugh e McDonald, 1996) ... 113
Figura 2.2 – Segmentação das linhas de água em linhas com distância predefinida e localização dos pontos centrais dos segmentos (o quadrado representa uma célula do modelo)... 114
Figura 2.3 – Critério de atribuição do parâmetro de profundidade do leito do rio com base na cota topográfica 114 Figura 2.4 – Critério de atribuição do parâmetro de largura com base na cota topográfica ... 115
Figura 2.5 – Dados necessários e perfil de um ponto de calibração para regime permanente em contexto Visual Modflow ... 116
Figura 2.6 – Dados necessários e perfil de um poço em regime permanente em contexto Visual Modflow ... 117
Figura 2.7 – Representação (em cima) das camadas e (em baixo) das entidades hidrogeológicas consideradas
nas camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a coluna do modelo com
coordenada X(UTM) = 293750 m ... 119
Figura 2.8 – Representação das entidades hidrogeológicas consideradas nas camadas do modelo conceitual,
com indicação da respectiva profundidade, para as linhas do modelo com coordenadas: (em cima) Y(UTM) =
9139750 m; (em baixo) Y(UTM) = 9108250 m ... 120
Figura 2.9 – Modelo Norte. Células ativas (branco) e inativas (verde) do modelo: (esquerda) camada 1, (direita)
camadas 2 a 5 ... 121
Figura 2.10 – Modelo Norte. Condições de contorno de potencial constante (vermelho) e de rio (azul escuro): (à
esquerda) camada 1, (à direita) camadas 2 a 5... 122
Figura 2.11 – Modelo Norte. Condutividade hidráulica atribuída às células do modelo: (em cima, da esquerda
para a direita) camadas 1, 2 e 3, (em baixo, da esquerda para a direita) camadas 4, 5, e legenda das
condutividades hidráulicas nas direções horizontal, Kx e Ky, e vertical Kz ... 123
Figura 2.12 – Modelo Norte. Distribuição espacial dos poços com valores de vazãos para o período 1998-2000
(esquerda) e 2007-2009 (direita) ... 124
Figura 2.13 – Modelo Norte. Distribuição espacial dos pontos de calibração para o período 1998-2000
(esquerda) e 2007-2009 (direita) ... 125
Figura 2.14 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a coluna do modelo que se
inicia na coordenada X(UTM) = 12750 m ... 126
Figura 2.15 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a coluna do modelo que se
inicia na coordenada X(UTM) = 15750 m ... 127
Figura 2.16 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a linha do modelo que se inicia
na coordenada Y(UTM) = 24250 m... 128
Figura 2.17 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a linha do modelo que se inicia
na coordenada Y(UTM) = 1250 m... 129
Figura 2.18 – Modelo Centro. Células ativas (branco) e inativas (verde) do modelo: (esquerda) camada 1 e
(direita) camadas 2 a 7 ... 130
Figura 2.19 – Modelo Centro. Condições de contorno de potencial constante (vermelho), de rio (azul escuro): (à
esquerda) camada 1, (à direita) camadas 2 a 5... 131
Figura 2.20 – Modelo Centro. Condutividade hidráulica atribuída às células do modelo: (duas primeiras filas da
esquerda para a direita e de cima para baixo) camadas 1 a 6 e (tercera fila da esquerda para a direita) camada
7 e legenda das condutividades hidráulicas nas direções horizontal, Kx e Ky, e vertical Kz ... 132
Figura 2.21 – Modelo Centro. Distribuição espacial dos poços com valores de vazãos para o período 1998-2000
(esquerda) e 2007-2009 (direita) ... 133
Figura 2.22 – Modelo Centro. Distribuição espacial dos pontos de calibração para o período 1998-2000
(esquerda) e 2007-2009 (direita) ... 134
Figura 2.23 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a coluna do modelo que se
inicia na coordenada X(UTM) = 12750 m ... 135
Figura 2.24 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a coluna do modelo que se
inicia na coordenada X(UTM) = 15750 m ... 136
Figura 2.25 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas
camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a linha do modelo que se inicia
na coordenada Y(UTM) = 19250 m... 137
Figura 2.26 – Representação (acima) das camadas e (abaixo) das entidades hidrogeológicas consideradas nas camadas do modelo conceitual, com indicação da respectiva profundidade, para a linha do modelo que se inicia na coordenada Y(UTM) = 1250 m... 138 Figura 2.27 – Modelo Sul. Células ativas (branco) e inativas (verde) do modelo: (esquerda) camada 1 e (direita) camadas 2 a 7 ... 139 Figura 2.28 – Modelo Sul. Condições de contorno de potencial constante (vermelho), e de rio (azul escuro):
(esquerda) camada 1 e (direita) camadas 2 a 5 ... 140
Figura 2.29 – Modelo Sul. Condutividade hidráulica atribuída às células do modelo: (duas primeiras filas da
esquerda para a direita e de cima para baixo) camadas 1 a 6 e (terceira fila da esquerda para a direita) camada
7 e legenda das condutividades hidráulicas nas direções horizontal, Kx e Ky, e vertical Kz ... 141
Figura 2.30 – Modelo Sul. Distribuição espacial dos poços com valores de vazão para o período 1998-2000
(esquerda) e 2007-2009 (direita) ... 142
Figura 2.31 – Modelo Sul. Distribuição espacial dos pontos de calibração para o período 1998-2000 (esquerda)
e 2007-2009 (direita) ... 143
Figura 2.32 – Critérios de convergência para as rodadas efetuadas no modelo do Norte em contexto Visual
Modflow ... 144
Figura 2.33 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime natural. As setas indicam a
direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 145
Figura 2.34 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime natural. As setas indicam a
direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 146
Figura 2.35 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 3 no regime natural. As setas indicam a
direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 147
Figura 2.36 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 4 no regime natural. As setas indicam a
direção de escoamento ... 148
Figura 2.37 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime de explotação no período de
2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 150
Figura 2.38 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime de explotação no período de
2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 151
Figura 2.39 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 3 no regime de explotação no período de
2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 152
Figura 2.40 – Modelo Norte. Níveis piezométricos obtidos na camada 4 no regime de explotação no período de
2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento ... 153
Figura 2.41 – Modelo Norte. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de explotação
para o período 2007-2009 ... 154
Figura 2.42 – Critérios de convergência para as rodadas efectuadas no modelo do Centro em contexto Visual
Modflow ... 155
Figura 2.43 – Modelo Centro. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime natural. As células amarelo-
esverdeadas são células secas ... 156
Figura 2.44 – Modelo Centro. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime natural. As setas indicam a
direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 157
Figura 2.45 – Modelo Centro. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime de explotação no período de
1998-2000. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 159
Figura 2.46 – Modelo Centro. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime de explotação no período de
1998-2000. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 160
Figura 2.47 – Modelo Centro. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de
explotação para o período 1998-2000 ... 161
Figura 2.48 – Modelo Centro. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime de explotação no período de
2007-2009. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 163
Figura 2.49 – Modelo Centro. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime de explotação no período de
2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 164
Figura 2.50 – Modelo Centro. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de
explotação para o período 2007-2009 ... 165
Figura 2.51 – Critérios de convergência para as rodadas efectuadas no modelo do Sul em contexto Visual
Modflow ... 166
Figura 2.52 – Modelo Sul. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime natural. As setas indicam a
direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas ... 167
Figura 2.53 – Modelo Sul. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime de explotação no período de
1998-2000. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 169
Figura 2.54 – Modelo Sul. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de explotação
para o período 1998-2000 ... 170
Figura 2.55 – Modelo Sul. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime de explotação no período de
2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células secas . 171
Figura 2.56 – Modelo Sul. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de explotação
para o período 2007-2009 ... 172
Figura 2.57 - Modelo Norte: rodada 4. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime de explotação no
período de 2007-2009, considerando 70 % da recarga original. As setas indicam a direção de escoamento. As
células amarelo-esverdeadas são células secas ... 176
Figura 2.58 - Modelo Norte: rodada 6. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime de explotação no
período de 2007-2009, considerando 70 % da recarga original. As setas indicam a direção de escoamento. As
células amarelo-esverdeadas são células secas ... 177
Figura 2.59 - Modelo Norte: rodada 6. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de
explotação para o período 2007-2009 ... 178
Figura 2.60 - Modelo Norte: rodada 9. Gráfico final de valores medidos vs valores calculados para o regime de
explotação para o período 2007-2009 ... 179
Figura 2.61 - Modelo Norte: rodada 9. Níveis piezométricos obtidos na camada 1 no regime de explotação no
período de 2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células
secas ... 180
Figura 2.62 - Modelo Norte: rodada 9. Níveis piezométricos obtidos na camada 2 no regime de explotação no
período de 2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células
secas ... 181
Figura 2.63 - Modelo Norte: rodada 9. Níveis piezométricos obtidos na camada 3 no regime de explotação no
período de 2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células
secas ... 182
Figura 2.64 - Modelo Norte: rodada 9. Níveis piezométricos obtidos na camada 4 no regime de explotação no
período de 2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células
secas ... 183
Figura 2.65 - Modelo Norte: rodada 9. Níveis piezométricos obtidos na camada 5 no regime de explotação no
período de 2007-2009. As setas indicam a direção de escoamento. As células amarelo-esverdeadas são células
secas ... 184
Figura 2.66 – Comparação entre os resultados obtidos para o regime de explotação inicial (esquerda) e para a
rodada de calibração 7a (direita) na camada 1 do modelo do centro ... 188
Figura 2.67 - Comparação entre os resultados obtidos para o regime de explotação inicial (esquerda) e para a
rodada de calibração 7a (direita) na camada 2 do modelo do centro ... 188
Figura 2.68 – Gráfico níveis piezométricos calculados vs medidos para o regime de explotação inicial (esquerda)
e para a rodada de calibração 7a (direita) ... 189
LISTA DOS QUADROS
Quadro 1.1 – Estações pluviométricas utilizadas no estudo da precipitação da RMR ... 7
Quadro 1.2 – Valores máximos e mínimos da precipitação média anual registrados em estações da RMR ... 18
Quadro 1.3 – Precipitação média nos meses dos trimestres mais chuvoso e mais seco ... 24
Quadro 1.4 – Modelos de regressão para preenchimento de falhas nos registros de precipitação anual ... 28
Quadro 1.5 – Estimativa da precipitação anual na RMR. Séries para discretização mensal ... 38
Quadro 1.6 – Valores de profundidade das raízes das plantas, Rp, atribuídos nas zonas de ocupação do solo classificadas como “área urbanizada descontínua” ... 42
Quadro 1.7 – Balanço hídrico global anual da RMR não considerando a categoria de uso de solo “Áreas urbanizadas” e os corpos hídricos superficiais (valores expressos em altura de água: mm/ano) ... 45
Quadro 1.8 – Recarga mensal da RMR não considerando a categoria de uso de solo “Áreas urbanizadas” e os corpos hídricos superficiais (valores expressos em altura de água: mm/mês) ... 46
Quadro 1.9 – Recarga média mensal da RMR não considerando a categoria de uso de solo “Áreas urbanizadas” e os corpos hídricos superficiais (período de 1994 a 2013, valores expressos em altura de água: mm/mês) ... 47
Quadro 1.10 – Síntese da informação sobre níveis piezométricos atribuídos a um sistema aquífero ... 49
Quadro 1.11 – Síntese da informação obtida sobre níveis piezométricos ... 49
Quadro 1.12 – Síntese dos poços com séries de cotas piezométricas com quatro ou mais registros, e cotas mínima, máxima e média registradas ... 57
Quadro 1.13 – Estatísticas dos valores de Transmissividade (T) e Condutividade hidráulica (K) dos poços do aquífero Beberibe ... 61
Quadro 1.14 – Estatísticas dos valores de Transmissividade (T) e Condutividade hidráulica (K) dos poços do aquífero Cabo ... 63
Quadro 1.15 – Estatísticas dos valores de Transmissividade (T) e Condutividade hidráulica (K) dos poços do aquífero Barreiras ... 65
Quadro 1.16 – Estatísticas dos valores de Transmissividade (T) e Condutividade hidráulica (K) dos poços dos aquíferos quaternários junto à planície do Recife ... 67
Quadro 1.17 – Valores da literatura relativos a coeficiente de armazenamento (S), coeficiente de armazenamento específico (Ss) e porosidade efetiva (Sy) ... 69
Quadro 1.18 – Distribuição dos poços com vazão por aquífero ... 71
Quadro 1.19 – Distribuição dos poços com vazão por aquífero ... 73
Quadro 1.20 – Síntese da geologia e estratigrafia da RMR tendo em vista a definição das entidades hidrogeológicas a considerar na modelação numérica ... 76
Quadro 1.21 – Síntese das entidades hidrogeológicas ocorrentes a sul do Lineamento Pernambucano (Bacia de Pernambuco) a considerar na modelação numérica ... 77
Quadro 1.22 – Síntese das entidades hidrogeológicas ocorrentes a norte do Lineamento Pernambucano (Bacia de Paraíba) a considerar na modelação numérica ... 77
Quadro 1.23 – Resumo da descrição utilizada na divisão de entidades hidrogeológicas para a interpretação das
sondagens ... 85
Quadro 2.1 – Propriedades relativas à construção das malhas dos modelos ... 118
Quadro 2.2 – Modelo Norte. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime natural ... 149
Quadro 2.3 – Modelo Norte. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime de explotação para o
período de 1998-2000 ... 154
Quadro 2.4 – Modelo Centro. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime natural ... 158
Quadro 2.5 – Modelo Centro. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime de explotação para
o período de 1998-2000 ... 161
Quadro 2.6 – Modelo Centro. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime de explotação para
o período de 1998-2000 ... 165
Quadro 2.7 – Modelo Sul. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime natural ... 168
Quadro 2.8 – Modelo Sul. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime de explotação para o
período de 1998-2000 ... 170
Quadro 2.9 – Modelo Sul. Síntese do balanço hídrico em regime permanente em regime de explotação para o
período de 2007-2009 ... 172
Quadro 2.10 – Calibração do modelo de escoamento da Zona Norte em regime permanente: alterações de
parâmetros, parâmetros do método de resolução, balanços hídricos e resultados da calibração ... 175
Quadro 2.11 - Síntese dos procedimentos adotados no processo de calibração do modelo do centro ... 185
Quadro 2.12 – Resultados obtidos na rodada do modelo cento para os diferentes parâmetros calibrados ... 186
SIGLAS E ABREVIATURAS UTILIZADAS
ABMS – Associação Brasileira de Mecânica dos Solos
AGUT – Quantidade máxima de ÁGua no solo UTilizável para evapotranspiração ANA – Agência Nacional de Águas
APAC – Agência Pernambucana de Águas e Clima BEDA – Bovinos Equivalentes para Demanda de Água BHSD – Balanço Hídrico Sequencial Diário
CEMADEN – Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais CIAT – Centro Internacional de Agricultura Tropical
COMPESA – Companhia Pernambucana de Saneamento CONESP – Companhia Nordestina de Sondagens e Perfurações COSTA – Consultoria e Serviços Técnicos e Ambientais Ltda.
CPRM – Serviço Geológico do Brasil
DSE – Departamento de Saneamento do Estado
FIEPE – Federação das Indústrias do Estado de Pernambuco HIDROREC – Estudo Hidrogeológico
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IFI – Índice de Facilidade de Infiltração
INMET – Instituto Nacional de Meteorologia
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil (Portugal) LPE – Lineamento de Pernambuco
NC – Número característico de escoamento
PLIRHINE – Plano de Aproveitamento Integrado dos Recursos Hídricos do Nordeste RMR – Região Metropolitana do Recife
SDEC – Secretaria de Desenvolvimento Econômico SEINFRA – Secretaria de Infraestrutura
SIGA – Sistema de Informações Geoambientais da Região Metropolitana do Recife SIRHPE – Sistema de Informação de Recursos Hídricos do Estado de Pernambuco SRTM – Shuttle Radar Topography Mission
SUDENE – Superintendência para o Desenvolvimento do Nordeste UBCs – Unidades Básicas de Compartimentação
UFPE – Universidade Federal de Pernambuco
UGP/PSHPE – Unidade de Gerenciamento e Planejamento/Projeto de Sustentabilidade Hídrica de Pernambuco UP – Unidade de Planejamento hídrico
VEN – Vazão de Escoamento Natural
RESUMO
Neste Relatório de Atividades 6 e 7 apresentam-se os trabalhos desenvolvidos no âmbito da Atividade 6 – Elaboração do modelo hidrogeológico conceitual e modelo numérico, e da Atividade 7 – Ajuste, calibração e validação do modelo numérico, do Contrato n.º PSHPE 010/2014.
A avaliação de consistência das séries de precipitação em 68 estações, num período de 30 anos, entre 1984 e 2013, permitiu identificar as estações que apresentavam registros de precipitação anual mais confiáveis e caracterizar a distribuição desta precipitação na sua componente espacial. Para tanto foram utilizados os métodos da média mensal cumulativa e da dupla massa, resultando ao final dos procedimentos em apenas 20 estações pluviométricas que geraram o mapa de isolinhas de precipitação média anual da RMR. Quanto a avaliação da precipitação média mensal a partir da discretização dos dados das estações anuais, foram selecionadas 5 estações que geraram os respectivos gráficos. Para avaliação das precipitações diárias foram selecionadas apenas três estações, uma para cada regime de precipitação: úmido, médio e seco.
O balanço hídrico executado para o período de 20 anos, entre 1994 e 2013, revelou os seguintes resultados:
precipitação total = 1.775 mm/ano; escoamento direto = 257 mm/ano; evapotranspiração = 1.056 mm/ano e infiltração= 461 mm/ano. A recarga anual aos aquíferos corresponde, portanto, a 26% da precipitação, sendo que 87,8% se concentra no período de maio a agosto.
Para execução dos mapas piezométricos foi considerado um universo de 6256 medições de níveis piezométricos, de onde foi retirada uma seleção das séries de anos com maior número de dados, que corresponderam aos seguintes anos: 1998 a 2000 e 2007 a 2009. Ficaram, então, 846 medições de níveis piezométricos com data associada e boa distribuição espacial, com valores em vários aquíferos, 334 para o período entre 1998 e 2000, e 512 para o período entre 2007 e 2009. A partir desses dados foram construídos os mapas piezométricos para os diversos aquíferos e os períodos referidos, e foram calibrados os modelos numéricos.
Para avaliação dos parâmetros hidrodinâmicos foram levantados dados do cadastro da APAC, do estudo de Monteiro (2000) e do levantamento feito pelo consórcio LNEC/COSTA, totalizando 354 valores de T e K. Os valores de S (coeficiente de armazenamento em aquífero confinado e porosidade efetiva em aquífero livre) foram coligidos de informações de Costa et al. (1968, 1998 e 2002), Batista (1984), Alvarez et al. (1980) e Pfaltzgraff et al. (2003), que todavia não puderam ser mapeados. Os valores médios dos coeficientes de transmissividade (T, m
2/d) e condutividade hidráulica (K, em m/d)) para os diversos aquíferos foram os seguintes: aquífero Beberibe (221 poços) – T = 1,58 x 10
-3e K = 2,31 x 10
-5; aquífero Cabo (81 poços) – T = 3,52 x 10
-4e K = 4,64 x 10
-6; aquífero Barreiras (26 poços) – T = 2,47 x 10
-3e K = 4,36 x 10
-5; aquífero Boa Viagem (26 poços) – T = 6,54 x 10
-3e K = 1,42 x 10
-4. A partir desses dados foram elaborados os mapas específicos de transmissividade e condutividade hidráulica por aquífero.
Quanto a vazão dos poços na RMR, constantes no cadastro da APAC em março/2016, num total de 10.987, apenas 30,8% possuem dados de vazão relativos a 2.837 poços outorgados e a 547 poços sem outorga. Os dados pertencem principalmente aos aquíferos Beberibe e Cabo, com 44,5% e 30,2% dos poços outorgados, respectivamente, enquanto que os aquíferos Barreiras e Boa Viagem possuem 7,4% e 8,3% dos dados, respectivamente, e 8,7% dos poços não possuem identificação do aquífero em explotação.
O conjunto de informação acima referido, juntamente com a demais informação existente sobre os poços e suas
características hidrogeológicas, foram utilizados para definir a geometria dos diferentes sistemas aquíferos
presentes na RMR e elaborar os respectivos modelos numéricos conceituais representados em três modelos
numéricos, definidos para a zona Norte, Centro e Sul. Foram, igualmente, efetuados estudos de interação entre
Neste relatório apresentam-se os resultados alcançados através do primeiro conjunto de rodadas dos três modelos, após a sua convergência. São o resultado de um primeiro processo de calibração, elaborado em função da confrontação entre os valores de potenciometria modelados e reais, onde se procurou, através da variação dos parâmetros hidráulicos iniciais ou da reformulação das características dos estresses naturais ou antropogênicos impostos, alcançar uma reprodução confiável e fidedigna da realidade. Os modelos seguem sendo melhorados através de uma análise de sensibilidade. Nela está-se avaliando o grau de impacto na resposta do modelo às variações dos seus parâmetros hidráulicos. Importa realçar que a complexidade dos modelos e o grande número de variáveis (às quais está com frequência associada uma grande incerteza), ou de combinações de variáveis do modelo, que podem conduzir aos mesmos níveis piezométricos, implica que os processos de ajuste, calibração e validação dos modelos numéricos consigam corrigir as premissas iniciais e as aproximar da realidade, conduzindo deste modo a representações mais corretas dessa mesma realidade. Este trabalho está em curso e será apresentado no próximo relatório juntamente com diferentes cenário de explotação em poços.
Palavras-Chave: modelo hidrogeológico conceitual; modelo numérico; parametrização; ajuste; calibração.
SUMÁRIO
1. ATIVIDADE 6 – ELABORAÇÃO DO MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEITUAL E MODELO NUMÉRICO 3
1.1 I NTRODUÇÃO ... 3
1.2 P RECIPITAÇÃO ... 4
1.2.1 Introdução ... 4
1.2.2 Informação de base e pré-seleção das estações pluviométricas ... 4
1.2.3 Testes de consistência e homogeneidade ... 8
1.2.4 Distribuição espacial da precipitação na RMR ... 18
1.2.5 Modelos de extensão das séries ... 27
1.3 R ECARGA ... 39
1.3.1 Introdução ... 39
1.3.2 Preparação das séries de precipitação diária ... 40
1.3.3 Rodada do modelo BALSEQ ... 41
1.3.4 Recarga nas áreas urbanizadas ... 47
1.4 N ÍVEIS PIEZOMÉTRICOS ... 48
1.4.1 Introdução ... 48
1.4.2 Aquífero Beberibe ... 50
1.4.3 Aquífero Cabo ... 51
1.4.4 Formação Barreiras e Aquíferos quaternários ... 53
1.4.5 Análise das séries de níveis piezométricos ... 54
1.5 T RANSMISSIVIDADES E P ERMEABILIDADES ... 58
1.5.1 Introdução ... 58
1.5.2 Aquífero Beberibe ... 61
1.5.3 Aquífero Cabo ... 63
1.5.4 Aquífero Barreiras ... 64
1.5.5 Aquíferos quaternários ... 66
1.5.6 Outros aquíferos ... 68
1.6 C OEFICIENTES DE ARMAZENAMENTO E DE ARMAZENAMENTO ESPECÍFICO , POROSIDADE EFETIVA ... 69
1.7 V AZÕES DE EXPLOTAÇÃO ... 69
1.7.1 Informação da APAC... 69
1.7.2 Distribuição por período de bombeamento ... 72
1.7.3 Dados de Monteiro (2000) ... 73
1.8 Z ONAS DE EVENTUAL ENTRADA E SAÍDA DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUA INTERAÇÃO COM AS ÁGUAS SUPERFICIAIS / ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS ... 74
1.9 G EOMETRIA DOS AQUÍFEROS ... 76
1.9.1 Introdução ... 76
1.9.2 Área de ocorrência ... 78
1.9.3 Profundidade das camadas ... 82
1.10.1 Enquadramento ... 86
1.10.2 Modelo da Zona Norte... 88
1.10.3 Modelos das Zonas Centro e Sul ... 93
2. ATIVIDADE 7 – AJUSTE, CALIBRAÇÃO E VALIDAÇÃO DO MODELO NUMÉRICO ... 110
2.1 E LABORAÇÃO DA ESTRUTURA DOS MODELOS NUMÉRICOS DE CADA AQUÍFERO ... 110
2.1.1 Considerações gerais... 110
2.1.2 Metodologias ... 112
2.1.3 Construção dos modelos... 118
2.2 R ODADA INICIAL DOS MODELOS ... 143
2.2.1 Modelo da Zona Norte... 143
2.2.2 Modelo da Zona Centro... 155
2.2.3 Modelo da Zona Sul ... 166
2.3 C ALIBRAÇÃO DO MODELO DE FLUXO EM REGIME PERMANENTE ... 173
2.3.1 Introdução ... 173
2.3.2 Modelo da Zona Norte... 173
2.3.3 Modelo da Zona Centro... 184
2.3.4 Modelo da Zona Sul ... 189
2.4 C ONSIDERAÇÕES FINAIS ... 190
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 192
APRESENTAÇÃO
O presente relatório, designado de Relatório das Atividades 6 e 7, corresponde aos estudos desenvolvidos nas Atividades 6 e 7 do Programa estabelecido no cronograma dos “Estudos sobre a disponibilidade e vulnerabilidade dos recursos hídricos subterrâneos da Região Metropolitana do Recife”, contratados pela SEINFRA/APAC ao Consórcio LNEC-COSTA.
O relatório consta de três capítulos, a saber:
1.º - Atividade 6 – Elaboração do modelo hidrogeológico conceitual e modelo numérico.
2.º - Atividade 7 – Ajuste, calibração e validação do modelo numérico.
3.º - Referências bibliográficas.
1. ATIVIDADE 6 – ELABORAÇÃO DO MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEITUAL E MODELO NUMÉRICO
1.1 I NTRODUÇÃO
As atividades anteriormente desenvolvidas no âmbito deste estudo permitiram agrupar um vasto conjunto de informações disponíveis e consideradas pertinentes para a elaboração do modelo hidrogeológico conceitual.
Essas informações foram apresentadas nos relatórios anteriores, sob a forma de quadros e mapas, estando a informação de base armazenada em bancos de dados e tendo sido tratada em SIG para os vários objetos espacialmente identificados, isto é, poços, estruturas tectônicas, rede hidrográfica, entre outros.
Para a análise e preparação dos dados para entrada no modelo, a informação foi conferida e uniformizada entre si (compatibilização de escalas, unidades de medida, nomenclaturas) e, nesse processo, constatou-se que a informação obtida por diferentes fontes continha inúmeros erros de coordenadas (por exemplo; diferentes para um mesmo ponto, que plotam no mar, que estão associadas a um aquífero não existente no local), frequentemente contraditórios. Por outro lado, foram identificadas informações com valores irreais (por exemplo;
vazões de dezenas de m
3/s para um poço). Acresce que muitos dos valores de vazões não tinham datas associadas, o que é imprescindível para a calibração do modelo em regime transitório. Esses fatos obrigaram a uma reapreciação de toda a informação e a sua validação, inclusive utilizando os endereços disponíveis para a relocalização dos poços e a revisão dos limites dos aquíferos.
Nas seções seguintes apresenta-se a ordenação e uniformização dos dados disponíveis visando a elaboração
do modelo hidrogeológico conceitual e o modelo numérico. As primeiras duas seções abordam atividades que
não ficaram completadas no Relatório da Atividade 5, nomeadamente a caracterização da distribuição espaço-
temporal da precipitação na RMR, e, com base nestes resultados e na informação já preparada no âmbito do
relatório da Atividade 5, a estimativa da distribuição espaço-temporal da recarga de águas subterrâneas, que
constitui uma condição de contorno necessária à execução dos modelos numéricos (utilizadas nas fronteiras da
área a modelar). Outras condições de contorno, condições iniciais (necessárias para a execução do modelo em
regime transitório), variáveis de estado (utilizadas para descrever o meio subterrâneo), ou funções de estado
(utilizadas para calibrar os modelos) são analisadas nas seções seguintes: níveis piezométricos (função de
estado e também condição inicial para a execução do modelo), permeabilidade (variável de estado),
armazenamento específico e porosidade (variável de estado), vazões de explotação (condição de contorno), e
interação das águas subterrâneas com as águas superficiais, como rios e lagos (condição de contorno).
1.2 P RECIPITAÇÃO
1.2.1 Introdução
O texto relativo à seção 1.2 Precipitação foi retirado e adaptado de Viseu et al. (2016). A caracterização pluviométrica da RMR tem em vista identificar as estações que apresentam registros mais confiáveis para se empreender o estudo dos recursos hídricos subterrâneos. Assim, a precipitação, variável fundamental do ciclo hidrológico, é analisada não só para valores anuais como para a variação dos seus valores ao longo do ano e respectivas distribuições espaciais.
A RMR é caracterizada pluviometricamente por um número elevado de estações, assistindo-se em alguns casos a uma relativa sobreposição geográfica das mesmas. No entanto, algumas destas estações apresentam poucos anos com dados, exibindo outras falhas nos respectivos registros. A falta de registros de dados de precipitação em estações pluviométricas, que pode derivar de problemas com os aparelhos de medida ou da ausência do operador, comprometem a continuidade da informação. Assim, para que se possa aplicar um tratamento estatístico, por exemplo, aos registros de uma série histórica de precipitação, deve-se proceder à análise da qualidade dos mesmos e ao preenchimento das falhas existentes nas séries que se afigurarem adequadas.
A análise da qualidade dos dados das estações pluviométricas da RMR assume um significativo destaque na seção 1.2.3. Esta análise, que está centrada num período de 30 anos de registros, entre 1984 e 2013, permitiu identificar as estações que apresentam registros de precipitação anual mais confiáveis e caracterizar a distribuição desta precipitação na sua componente espacial (seção 1.2.4). Na seção 1.2.5, procedeu-se ao preenchimento de falhas, visando a obtenção dos dados de precipitação anual em falta, bem como a distribuição dos seus valores ao longo do ano.
Em resumo, a metodologia adotada foi a seguinte:
pré-seleção das estações a analisar com base na dimensão dos registros e na sua localização geográfica, nomeadamente do respectivo nível de cobertura;
análise da consistência e qualidade dos registros pré-selecionados e seleção das estações a utilizar;
cálculo da distribuição espacial na RMR da precipitação média anual e dos trimestres mais chuvosos e mais secos;
geração de valores e preenchimento de falhas da precipitação anual, a partir dos dados das estações vizinhas;
discretização mensal dos valores anuais de precipitação estimados para cinco estações representativas da RMR.
Face ao elevado número de quadros, a maioria destes são apresentados no Anexo 1 – Séries de Precipitação, sendo apenas incluídos no texto os quadro-resumo bem como todas as figuras.
1.2.2 Informação de base e pré-seleção das estações pluviométricas
Para esta seleção foram utilizadas as séries históricas de precipitação mensal e anual de 68 estações pluviométricas localizadas na RMR e nas suas fronteiras Norte, Oeste e Sul. O período de análise é de 30 anos, entre 1984 e 2013, mas a maioria das séries não apresenta um registro completo e/ou contínuo de observações.
Os dados diários de cada uma destas estações pluviométricas foram baixados a partir do link
<http://www.apac.pe.gov.br/meteorologia/monitoramento-pluvio.php>.
Para cada estação foram, numa primeira fase, contabilizados o número de anos em que existem registros completos de precipitação, ou seja, que apresentam anualmente todos os valores mensais. Note-se que, de forma a não eliminar séries com um número reduzido de falhas, foi ainda nesta fase realizado um preenchimento preliminar das falhas pelo método descrito no Relatório da Atividade 5 (Leitão et al., 2015, p. 76, seção 3.2 Caracterização da precipitação) para as seguintes situações:
casos em que num mês só faltava o valor de um dia, tendo-se preenchido valores de 315 falhas nas 68 séries mensais de dados;
casos em que num mês faltavam os valores de dois dias, tendo-se preenchido valores de 105 falhas nas 68 séries mensais de dados.
A Figura 1.1 apresenta a localização geográfica da rede de informação existente na área de estudo, constituída pelas 68 estações pluviométricas pré-selecionadas (46 dentro do limite da RMR, mais 22 a uma distância máxima de 10 km da RMR), acrescida de 6 estações a sudoeste que serão utilizadas na seção 1.2.4. Nesta figura, o valor entre parêntesis representa o número de anos com registros anuais completos. O Quadro 1.1 identifica as estações estabelecendo a relação entre o número da estação e o seu nome.
Da análise das 68 estações pré-selecionadas conclui-se o seguinte:
apenas duas estações têm de 20 a 30 anos completos de dados; a primeira, com o n.º 26 (28 anos completos de registros) e a segunda com o n.º 30 (20 anos completos de registros);
24 estações têm de 10 a 19 anos completos de registros anuais;
21 estações têm de 5 a 9 anos completos de registros anuais;
21 estações têm menos de 5 anos completos de registros anuais.
Decidiu-se nesta fase excluir as estações pluviométricas com menos de cinco anos completos de dados, ou seja as estações n.ºs 112, 258, 259, 263, 264, 275, 291, 292, 309, 355, 398, 441, 442, 452, 497, 498, 503, 544, 561, 599 e 603.
Assim, deu-se continuidade ao estudo, rejeitando as 21 estações pluviométricas supracitadas, e analisando nos
pontos seguintes a qualidade dos registros das restantes 47 estações identificadas na RMR.
Figura 1.1 – Mapa das estações pluviométricas localizadas na RMR, na área de 10 km em torno desta e na área
a sudoeste, com indicação do número de anos de registros completos
Quadro 1.1 – Estações pluviométricas utilizadas no estudo da precipitação da RMR
Número Estação Anos
completos Local de ocorrência Número Estação Anos
completos Local de ocorrência
26 Vitória de Santo Antão
(IPA) 28 RMR + 10000 m 415 Goiana (Usina Maravilha) 8 RMR + 10000 m
102 Rio Formoso (Usina Cucaú) 22 SO RMR + 10000 m 480 Recife - PCD 8 RMR
30 Recife (Várzea) 20 RMR 294 Igarassu (Usina São José) 7 RMR
100 Igarassu 18 RMR 378 Recife (Santo Amaro) 7 RMR
136 Glória do Goitá 18 RMR + 10000 m 543 Ribeirão 7 SO RMR + 10000 m
541 Vitória de S. Antão (Eng.
Cachoeirinha) 18 RMR + 10000 m 107 Escada 6 RMR + 10000 m
111 Sirinhaém 17 RMR + 10000 m 363 São Lourenço da Mata
(Engenho Bela Rosa) 6 RMR
201 Camaragibe 17 RMR 387 Ipojuca 6 RMR
269 Igarassu (Bar.Catucá) 17 RMR 405 São Lourenço Mata
(Nossa Senh 6 RMR
98 Paudalho 16 RMR + 10000 m 551 Olinda (Academia Santa
Gertrudes) 6 RMR
108 Primavera 16 SO RMR + 10000 m 209 Olinda (Alto da Bondade) 5 RMR
65 Vitória de Santo Antão 15 RMR + 10000 m 241 Ipojuca (Porto de Galinhas - PCD) 5 RMR
199 Olinda 15 RMR 301 Cabo 5 RMR
267 São Lourenço da Mata
(Tapacurá) 15 RMR 344 Recife (Lamepe/Itep) 5 RMR
202 Jaboatão dos Guararapes 14 RMR 450 Goiana (Itapirema) 5 RMR + 10000 m
129 São Lourenço da Mata 13 RMR 476 São Lourenço da Mata
(Tiuma) 5 RMR
198 Abreu e Lima 13 RMR 398 Cabo (Algodoais) 4 RMR
393 Gameleira 13 SO RMR + 10000 m 275 Olinda - PCD 3 RMR
491 Cabo (Barragem de Suape) 13 RMR 112 Cabo 2 RMR
28 Goiana (Itapirema - IPA) 11 RMR + 10000 m 258 Vitória de Santo Antão
(Eng.São José) 2 RMR + 10000 m
101 Itaquitinga 11 RMR + 10000 m 259 Vitória de Santo Antão
(Eng. Pirapama) 2 RMR + 10000 m
109 Ribeirão (Fazenda Capri) 11 SO RMR + 10000 m 263 Recife (IPA) 2 RMR
268 Jaboatão dos Guararapes
(Bar.Duas Unas) 11 RMR 291 Vitória de Santo Antão
(Engenho Pitu) 2 RMR + 10000 m 408 Paudalho (Barragem de
Goitá) 11 RMR + 10000 m 452 Escada 2 RMR + 10000 m
451 Paulista 11 RMR 503 São Lourenço da Mata-
PCD (Várzea do Una) 2 RMR
522 Chã de Alegria 11 RMR + 10000 m 309 Araçoiaba (Granja Cristo
Redentor) 1 RMR
265 Recife (Alto da Brasileira) 10 RMR 442 Igarassu (Botafogo) 1 RMR
487 Goiana - PCD 10 RMR + 10000 m 497 São Lourenço da Mata -
PCD (Tapacurá) 1 RMR
490 Cabo (Barragem de Gurjaú) 10 RMR 498 Igarassu - PCD (Botafogo) 1 RMR
524 Itamaracá 10 RMR 264 Recife (Jardim Monte
Verde) 0 RMR
205 Moreno 9 RMR 292 Escada (Engenho
Liberdade) 0 RMR
488 Vitória de Santo Antão -
PCD 9 RMR + 10000 m 355 Olinda (Memorial
Arcoverde) 0 RMR
520 Itapissuma 9 RMR 441 Igarassu 0 RMR
29 Ipojuca (Porto de Galinhas -
IPA) 8 RMR 544 Araçoiaba 0 RMR
55 Rio Formoso 8 SO RMR + 10000 m 561 Rio Formoso (Campo
Novo) 0 RMR + 10000 m
196 Recife (Codecipe / Santo
Amaro) 8 RMR 599 Escada 0 RMR + 10000 m
354 Paudalho (Usina
Mussurepe) 8 RMR + 10000 m 603 Cabo (Pirapama) 0 RMR
Local de ocorrência: “RMR” – dentro da RMR; “RMR + 10000 m” – a menos de 10 km de distância da RMR; “SO RMR + 10000 m” – a sudoeste e a mais
1.2.3 Testes de consistência e homogeneidade 1.2.3.1 Metodologia
Com o intuito de verificar a consistência e homogeneidade das séries pré-selecionadas de precipitação anual, fez-se a análise dos respectivos registros, empregando-se as seguintes metodologias:
gráficos de média móvel cumulativa;
gráficos de dupla massa.
No primeiro método, a consistência é avaliada através da observação do andamento da curva que representa as precipitações médias acumuladas ao longo do tempo desde o início da série:
i Pi P
i
i
