XIX SIMPÓSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HIDRÍCOS
IMPLANTAÇÃO DA REDE PIEZOMÉTRICA DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
NO ESTADO DE SÃO PAULO – Primeiros resultados
Gré de Araujo Lobo 1 ; Gabriela Antoniol 2 ; Emilio Carlos Prandi 3 ; Osmar José Gualdi4; José Eduardo Campos 5
Resumo – O Estado de São Paulo iniciou em 2007 a implantação de sua Rede Piezométrica Básica,
de forma a conseguir informações quantitativas da superfície das águas subterrâneas, visando obter informações para planejamento e gestão de seus recursos hídricos. A atividade está sendo desenvolvida de forma integrada de águas subterrâneas e superficiais em nível estadual e federal por DAEE, CETESB, ANA e CPRM. Descrevem-se os critérios básicos utilizados para seleção dos locais, perfuração dos poços e registros dos níveis de água subterrânea, bem como os objetivos do monitoramento. A determinação das inter-relações entre águas subterrâneas e águas superficiais (quantidade e qualidade) também é um dos objetivos dessa Rede. Os primeiros resultados de variação do lençol freático com as precipitações são mostrados.
Abstract – The São Paulo State, Brazil, has initiated, in 2007, the implantation of its Basic
Piezometric Network, as to obtain quantitative informations of the phreatic levels for planning and management of its hydric resources. This activity is being developed in an integrated form at state and federal levels by DAEE, CETESB, ANA and CPRM. It’s described basic criteria used for the selection of the sites, perforation of the wells and registrations of the phreatic levels, as well as the monitoring objectives. Determination of the inter relations between superficial waters and groundwater resources are also one of the aims of this network. The initial results of the variation of the phreatic levels with precipitations are showed.
Palavras-Chave – piezometria, águas subterrâneas, monitoramento.
1 Engenheiro DAEE / CTH, Av. Prof. Lucio M. Rodrigues,120 CEP 05508-020 São Paulo SP, (11)3039-3250, grelobo@yahoo.com.br 2 Graduanda Engenharia Ambiental UNESP, Av Três de Março,180 CEP 18087-180 Sorocaba SP gabi.antoniol@gmail.com
3 Geólogo DAEE / BPP, R. Benedito M. Faria, 40ª CEP 17520-520 Marilia, SP (14)3417-1017,ecprandi@gmail.com
4 Geólogo DAEE / DPO R. Cap. Noray de Paula e Silva, 135 CEP 14807-070, Araraquara SP, 016 3332-2255,ojgualdi@hotmail.com 5 Geólogo DAEE / DRH, Av. Prof. Lucio M. Rodrigues,120 CEP 05508-020 São Paulo SP, (11)3039-3242, jose.campos@sp.gov.br
INTRODUÇÃO
O comportamento da superfície das águas subterrâneas é condicionado por fatores intrínsecos das formações geológicas formadoras dos aqüíferos, como propriedades físicas incluindo porosidade, permeabilidade e espessura das rochas ou sedimentos. Não menos importantes: fatores climáticos, hidrológicos, as marés, movimento lunar, entre outros, também são atuantes. No entanto, segundo Taylor e Alley (2001) as atividades humanas por meio de ações como o desenvolvimento urbano, desmatamento ou represamento são as que causam impacto mais significativo na recarga dos aqüíferos, sendo o bombeamento o impacto direto que mais influi na quantidade de água armazenada.
O Estado de São Paulo é o que mais utiliza as águas subterrâneas no Brasil, atendendo cerca de 70% dos seus núcleos urbanos e 90% de suas indústrias, chegando estas a serem, em cerca de metade dos municípios estaduais, a única fonte de abastecimento de água. Esse tipo de interação causa efeitos cumulativos, sendo necessário um monitoramento de longo prazo para quantificar os efeitos disso.
Apesar da importância e grande demanda das águas subterrâneas, as pesquisas referentes aos aqüíferos no Estado de São Paulo datam de apenas de algumas décadas, iniciando-se de maneira mais efetiva e sistemática a partir de 1972 com os estudos de Águas Subterrâneas do Estado de São Paulo, desenvolvidos pelo DAEE. Muitos outros estudos foram realizados nesse período, porém estes ainda se mostram insuficientes a respeito da proteção e gerenciamento eficaz das águas subterrâneas (SÃO PAULO, 2011). Os estudos hidrogeológicos não são ainda amplamente difundidos e não existem dados de monitoramento de longo período, ao contrário do que ocorre com as águas superficiais.
Considerando esses fatores, e a crescente necessidade do monitoramento desse recurso, iniciaram-se as discussões entre técnicos especialistas de órgão públicos, instituições acadêmicas e entidades de classe, para que fosse estabelecida uma rede piezométrica eficiente (SÃO PAULO, 2011). Com isso, o DAEE – Departamento de Águas e Energia Elétrica, órgão gestor dos recursos hídricos do estado de São Paulo, iniciou os trabalhos para implantação da rede que será distribuída em todo seu território tendo por finalidade fornecer dados básicos ao planejamento e gerenciamento integrado dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos estaduais, ou seja, monitorando quantidade e qualidade das águas subterrâneas No Estado de São Paulo, as atividades referentes à quantidade cabem ao DAEE e as de qualidade, à CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo).
A "Proposta de Programa Piloto de Piezometria" (DAEE, 1990a), descreveu os vários objetivos que podem ser alcançados pela Rede Piezométrica:
- Determinação da interação da pluviometria com as variações do nível da água dos aqüíferos, fornecendo as respostas dos aqüíferos à precipitação e definindo as áreas de recarga;
- Definição da interação entre o escoamento superficial e o subterrâneo, estabelecendo sua relação;
- Avaliação da situação do armazenamento subterrâneo, detectando eventuais abaixamentos do nível d’água e estimando o tempo para alcance do equilíbrio;
- Estabelecimento da resposta dos aqüíferos às extrações, predizendo o comportamento futuro frente ao bombeamento, por exemplo;
- Determinação das características hidráulicas dos aqüíferos, como o coeficiente de transmissividade e armazenamento;
- Determinação do grau de confinamento do aqüífero através da medição contínua;
- Determinação da extensão territorial dos aqüíferos e natureza hidrológica dos seus limites. No caso específico do Estado de São Paulo, o principal objetivo é dotar o Governo Estadual e os Comitês de Bacias Hidrográficas (CBH) de dados para planejamento e gestão dos aqüíferos, auxiliando na tomada de decisões, principalmente para seu uso e proteção. A Rede Básica de Monitoramento das Águas Subterrâneas é um dos instrumentos mais importantes para dar suporte às estratégias, às ações preventivas e às políticas de uso, proteção e conservação do recurso hídrico subterrâneo (MMA, 2009).
A Rede Piezométrica inicial, com cerca de 30 poços (Tabela 1), foi implantada pelo DAEE desde 2007 por meio de sua diretoria CTH (Centro Tecnológico de Hidráulica e Recursos Hídricos), com apoio técnico de todas as outras diretorias do DAEE, utilizando recursos a fundo perdido do FEHIDRO (Fundo Estadual de Recursos Hídricos) e de alguns outros projetos (FAPESP, convênio DAEE/IPT, etc.).
Através de parcerias com outras entidades está sendo realizado o monitoramento integrado. A CETESB faz semestralmente as amostragens de qualidade, considerando que esses poços rasos fornecem informações para subsidiar as ações de controle de poluição (SMA, 2007).Com isso pretende-se estabelecer uma gestão que vise manter o equilíbrio do regime hidrológico quantitativo e o de qualidade das águas.
Para um monitoramento eficiente, Taylor e Alley (2001) mencionam que a rede deve ser estabelecida tomando precauções quanto à seleção de poços de observação, determinação da freqüência de coleta de dados, cautela para manter qualidade no levantamento e estabelecimento de práticas eficazes de comunicação dos dados.
Seguindo essa teoria, a Rede Piezométrica implantada pelo DAEE serve de contribuição para ampliação do conhecimento hidrológico básico do estado, dessa maneira atingindo um dos objetivos do Programa Nacional de Águas Subterrâneas (PNAS) e servindo de base também para o gerenciamento integrado nacional. A CPRM (Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais), do governo federal, é o órgão responsável pelo monitoramento de águas subterrâneas em nível federal. Utilizando recursos do PAC, iniciou, com a seleção dos poços feita de forma integrada com DAEE e CETESB, a perfuração e
monitoramento de cerca de 10 (dez) poços, que também serão usados para monitoramento quali-quantitativo em São Paulo (outros pontos estão sendo implantados em outros estados). Assim, os poços em conjunto compõem uma rede estadual mais abrangente, utilizada de forma integrada. Essa colaboração para a rede nacional é de grande importância estratégica, pois o Brasil se encontra relativamente atrasado com relação ao monitoramento da água subterrânea. A exemplo disso, pode-se citar a situação dos Estados Unidos: Taylor e Alley (2001) citam que na década de 30, os Estados Unidos, após passar por uma grave seca já iniciava a criação da sua rede de monitoramento das águas subterrâneas através da USGS, a Agência Americana de Geologia.
DESCRIÇÃO DA REDE PIEZOMÉTRICA DO DAEE
A Rede Hidrológica Básica do DAEE/CTH tem por objetivo monitorar a parte quantitativa da ocorrência da água no estado de São Paulo, ou seja, é seu objetivo quantificar a disponibilidade da água no estado. É sua função efetuar o monitoramento de água superficial (vazões de rios), pluviometria (chuvas) e água subterrânea (nível de lençol freático). Nas décadas de 70 a 90 do século passado monitorou também a climatologia do estado (evaporação, temperatura do ar, pressão do ar e outros parâmetros), juntamente com o IAC (Instituto Agronômico de Campinas). Hoje em
dia, o IAC (www.iac.gov.br) continua monitorando esses parâmetros para fins agrícolas, tendo
ampliado sua rede agrometeorológica no estado.
A Rede Hidrológica Básica do DAEE/CTH (www.daee.sp.gov.br), iniciada em 1886, dispõe
atualmente de cerca de 700 postos hidrométricos em operação (chuvas, vazões de rios e piezometria), busca sempre a manutenção de suas séries históricas básicas e também a ampliação de seu monitoramento, gerando dados que possam ser úteis à sociedade para fins de planejamento e gestão hidrológica, de forma a permitir, ao final, a quantificação da oferta espacial e temporal de água no estado.
Critérios para seleção dos locais e operação
Para a seleção dos locais de implantação da Rede Piezométrica, alguns critérios foram adotados:
a) Poços para monitoramento de lençol freático, com cerca de 40 m de profundidade; b) Posicionamento à meia-encosta, entre o espigão e o fundo do vale;
c) Leituras feitas com medidor manual com frequência diária por observador local;
d) Locais sem existência de outros poços de produção, de forma a não haver interferência; e) Áreas rurais;
Os geólogos do DAEE saíram a campo juntamente com as equipes de hidrometria da Rede Básica, de forma a procurar locais que atendessem a essas características. Após a seleção das localidades, as autorizações dos proprietários dos terrenos foram obtidas e as perfurações dos poços executadas.
Cada observador recebeu um medidor manual com 50m de comprimento, de forma a executar uma medição de nível por dia, que é anotada em caderneta própria e enviada via correio mensalmente para o escritório da Rede, no DAEE/CTH, em São Paulo. Com isso, será possível determinar a periodicidade mínima de leituras efetivamente necessária para o monitoramento dos poços.
A Rede Piezométrica conta atualmente com os poços listados na Tabela 1 e com distribuição espacial que pode ser visualizada na Figura 2.
Tabela 1 – Rede Piezométrica Básica do DAEE (SP)
Nº Aquífero Localização Início Latitude Longitude Medição de nível
1 Guarani Analândia 2009 7550,046 222,612 Diária
2 Guarani Descalvado 2009 7575,213 232,63 Diária
3 Guarani Ribeirão Bonito 2009 7560,11 782,028 Diária
4 Guarani Santa Maria da Serra 2009 7504,771 789,817 Diária
5 Bauru Gália 2009 7531,379 651,064 Diária
6 Bauru Indiana 2009 7545,437 478,329 Diária
7 Bauru Presidente Prudente 2009 7545,31 455,53 Diária
8 Bauru São Pedro do Turvo 2009 7502,113 621,645 Diária
9 Bauru Adamantina 2009 7628,13 498,92 Diária
10 Bauru Bilac 2009 7634,86 556,84 Diária
11 Bauru Guaimbê 2009 7590,4 622,04 Diária
12 Bauru Guzolândia 2009 7710,58 530,24 Diária
13 Bauru Luiziânia 2009 7602,35 572,9 Diária
14 Bauru Muritinga do Sul 2009 7668,17 465,66 Diária
15 Bauru Guarani d'Oeste 2009 7779,523 569,298 Diária
16 Bauru Mirassolandia 2009 7628,13 498,92 Diária
17 Bauru Vista Alegre do Alto 2009 7658,18 745,753 Diária
18 Bauru Barretos - Chacara do Brejo 2009 7720,142 743,522 Diária
19 Guarani Sta. Rita do Passa Quatro (PDG1) 2006 7606,826 226,64 15 dias
20 Guarani Sta. Rita do Passa Quatro (PDG2) 2006 7606,826 226,64 15 dias
21 Guarani Sta. Rita do Passa Quatro (PDG3) 2006 7608,041 227,729 15 dias
22 Guarani Sta. Rita do Passa Quatro (CP1) 2006 7610,691 233,332 15 dias
23 Guarani Sta. Rita do Passa Quatro (CP2) 2006 7611,543 232,012 15 dias
24 Baurú Onda verde 2009 7725,58 690,79 Diária
25 Baurú Orindiuva 2009 7767,83 670,59 Diária
26 Baurú Descalvado 2009 7446,55 788,49 Diária
Além destes postos, há outros 20 (vinte) situados em uma bacia específica, no município de Marília, e em outros locais que farão parte da Rede Piezométrica brevemente (estudos especiais).
A Figura 1 mostra um dos poços piezométricos instalados.
Figura 1 – Poço piezométrico e pluviômetro
Figura 2 – Distribuição dos postos da Rede Piezométrica do DAEE no estado de SP As regiões que receberam os poços são aquelas em que o abastecimento de água é totalmente ou em boa parte feito com água subterrânea. O DAEE planejou sua rede piezométrica no estado de
forma a monitorar inicialmente as duas regiões de maior demanda e uso de água subterrânea no estado. Uma delas é a região do Aquifero Baurú; a outra é a região do Aquifero Guarani.
Assim, do ponto de vista da CETESB, o monitoramento desta Rede permite obter informações de qualidade das águas subterrâneas em seu estado “natural”, a serem utilizadas como referência para comparação com os resultados de poços de abastecimento público (estes, foco principal do monitoramento da Rede Qualitativa da CETESB, iniciada em 1990). Do ponto de vista do DAEE, os poços fornecem informações sobre o armazenamento e a disponibilidade natural de água subterrânea (as reservas transitórias e as permanentes).
INTEGRAÇÃO FLUVIOMETRIA – PIEZOMETRIA
Outro ponto especial que deve ser ressaltado nos critérios utilizados para implantação da Rede é o de selecionar locais situados em bacias que já tenham postos fluviométricos da Rede Básica do DAEE. Assim, dado que, no ciclo hidrológico, parte da água das precipitações escoa superficialmente, outra infiltra e outra evapotranspira, a implantação de postos piezométricos próximos a postos fluviométricos situados na mesma bacia vai permitir melhorar a contabilidade do ciclo hidrológico. Um dos objetivos é relacionar as informações obtidas de variação temporal da superfície da água subterrânea com as precipitações, permitindo a obtenção das relações entre chuva e recarga de água subterrânea. Da mesma maneira, o conhecimento das relações entre água subterrânea e água superficial é importante, pois ao cessarem as precipitações (final de março, no Estado de São Paulo), essa água do lençol freático encaminha-se para o curso d’água, gerando as
vazões mínimas de escoamento (Q7,10, Q95 e outras estatísticas). Ocorre que geólogos trabalham
somente com as informações de piezometria e os hidrólogos com as de vazões superficiais. Dado ser a fonte dos dados a mesma água, a junção de informações e sua conexão por profissionais de diferentes áreas de conhecimento pode levar a um aperfeiçoamento de informações e melhor desenvolvimento de modelagens.
Cerca de metade dessa rede foi implantada com esta condição. Um exemplo pode ser visto na
bacia do Ribeirão das Pedras, com cerca de 10 km2 de área de drenagem, situada em Barretos (SP):
há um vertedor de parede delgada com registrador automático de nível, que permite obter desde 2007 as séries contínuas de vazões (escoamento superficial); postos pluviométricos registradores medem as precipitações (entrada de água na bacia), dois postos piezométricos registram as variações do nível da água subterrânea em posições diferentes da bacia. A Figura 3 ilustra o vertedor e um dos poços piezométricos.
Figura 3 – Postos hidrométricos na bacia do Rib. das Pedras (Barretos, SP)
A Figura 4 mostra o ciclo hidrológico, sendo a determinação da proporção dos valores locais de seus componentes um dos objetivos dos trabalhos de monitoramento.
Figura 4 – Ciclo Hidrológico
A proporção desses componentes no estado de São Paulo (DAEE, 1990b), em termos médios, pode ser vista na Figura 5, onde P é a precipitação, ET é a evapotranspiração, Q é o escoamento superficial e I é a infiltração. P 1 0 0 E T 7 1 Q 2 9 Qs u p 1 7 I 1 2
Figura 5 – Balanço hidrológico médio no Estado de SP (DAEE, 1990b)
VERTEDOR
POÇO PIEZOMÉTRICO ESCALA
PRIMEIROS RESULTADOS
Um exemplo dos estudos que podem ser desenvolvidos com a implantação da Rede é a análise da interação da pluviometria com o nível d’água nos aqüíferos. A partir dos postos já instalados, e com considerável série histórica, é possível este tipo de análise.
A Figura 6 mostra a variação do nível do lençol freático em função das precipitações mensais observadas desde o início de operação (2007) de um posto piezométrico instalado em Barretos (SP), em região do Aqüífero Sedimentar Bauru.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 100 200 300 400 500 600 ja n /2 0 0 7 fe v /2 0 0 7 m a r/ 2 0 0 7 m a i/ 2 0 0 7 ju n /2 0 0 7 ju l/ 2 0 0 7 a g o /2 0 0 7 o u t/ 2 0 0 7 n o v /2 0 0 7 d e z /2 0 0 7 ja n /2 0 0 8 m a r/ 2 0 0 8 a b r/ 2 0 0 8 m a i/ 2 0 0 8 ju n /2 0 0 8 a g o /2 0 0 8 s e t/ 2 0 0 8 o u t/ 2 0 0 8 n o v /2 0 0 8 ja n /2 0 0 9 fe v /2 0 0 9 m a r/ 2 0 0 9 a b r/ 2 0 0 9 ju n /2 0 0 9 ju l/ 2 0 0 9 a g o /2 0 0 9 s e t/ 2 0 0 9 n o v /2 0 0 9 d e z /2 0 0 9 ja n /2 0 1 0 fe v /2 0 1 0 a b r/ 2 0 1 0 m a i/ 2 0 1 0 ju n /2 0 1 0 ju l/ 2 0 1 0 s e t/ 2 0 1 0 o u t/ 2 0 1 0 n o v /2 0 1 0 C o ta s ( c m ) C h u v a s M e n s a is ( m m )
Faz. N. Sra. Aparecida - Barretos jan 2007 - mar 2010
Chuvas mensais (mm) Cotas(mm)
Figura 6 – Variação do lençol freático (Barretos) em função das precipitações
As ordenadas à esquerda mostram as chuvas mensais em mm, e as ordenadas à direita mostram a variação das cotas da superfície da água subterrânea.
Adotou-se provisoriamente a cota da boca do poço como 10,00m; assim, vê-se que o nível d’água fica cerca de 3m abaixo dela.
A variação anual do nível no piezômetro é de cerca de 1m.
Pode-se também ver claramente o tempo de resposta do nível da água subterrânea às precipitações e à falta delas (em São Paulo, o período chuvoso, com maiores temperaturas, inicia-se em outubro e termina em março).
As Figuras 7 e 8 mostram a localização no estado de alguns poços selecionados e a variação de nível observada diariamente nos mesmos durante aproximadamente um ciclo hidrológico. Estes postos tiveram início de operação em 2009, de modo que ainda há poucos dados, mas já se pode observar seu comportamento local.
Figura 7 – Localização dos poços selecionados em dois Aquiferos
Variações de nível piezométrico na Rede Básica out 2009 / dez 2010 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 1/10/09 31/10/09 30/11/09 30/12/09 29/1/10 28/2/10 30/3/10 29/4/10 29/5/10 28/6/10 28/7/10 27/8/10 26/9/10 26/10/10 25/11/10 25/12/10 N ÍV E L ( m ) 5B-500Z 4D-500Z 5D-501Z 7C-500Z BARRETOS - SA Baurú ANALÂNDIA - SA Guarani BILAC - SA Baurú
RIBEIRÃO BONITO - SA Guarani
CONCLUSÕES
A implantação da Rede Piezométrica em São Paulo está iniciando o atendimento de uma demanda importante de informações hídrológicas para uso em planejamento e gestão de recursos hídricos no estado. Espera-se com a divulgação destas informações auxiliar outros órgãos e estados na atividade, bem como aperfeiçoar as metodologias de hidrometria nesta área de conhecimento.
Os primeiros resultados mostram claramente que os objetivos iniciais foram atingidos e estão se desenvolvendo de forma adequada. Já é possível obter informações sobre o comportamento do nível da água subterrânea em função das precipitações, bem como os primeiros resultados da interação entre água subterrânea e água superficial nas bacias, de forma a que seja possível diminuir incertezas na determinação da contabilidade do ciclo hidrológico em várias bacias hidrográficas no estado e no país.
BIBLIOGRAFIA
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Programa Piloto de Piezometria. São Paulo.
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