Análise de métodos para delimitação de perímetros de proteção de poços, com aplicação no aquífero costeiro em Jaguaruna - SC

Abstract

O uso sustentável de recursos hídricos subterrâneos sem comprometer o desenvolvimento econômico e social é um desafio que depende de uma diversidade de medidas políticas e institucionais. Uma ferramenta importante para que essas metas sejam atingidas é a delimitação de perímetros de proteção de poços (PPP). Diversos métodos são apresentados na bibliografia, com diferentes graus de complexidade e confiabilidade quanto sua eficiência. O presente estudo analisa alguns métodos de delimitação de PPP, comparando seus resultados com os PPP gerados por meio de um modelo numérico estocástico tridimensional MODFLOW-MODPATH. Os métodos testados foram o de Raio Fixo Calculado (RFC), e duas soluções analíticas e uma semi- analítica de delimitação de PPP do software WhAEM, da Agência de Proteção Ambiental Americana (Environmental Protection Agency - USEPA), aplicados em dois cenários: oito poços operando simultaneamente e um poço operando individualmente, ambos na mesma planta de abastecimento. As simulações foram feitas no município de Jaguaruna/SC, situada na planície costeira do sul de Santa Catarina, mais especificamente sobre depósitos quaternários de uma barreira costeira pleistoscênica. Os resultados apontaram que todos os métodos apresentaram bons resultados para a delimitação de PPP de 50 dias de tempo de trânsito para um poço operando individualmente. À medida que o tempo de trânsito aumenta menos precisos são seus resultados. O mesmo acontece quando há múltiplos poços operando simultaneamente, onde complexidades da interação de fluxo entre os poços diminuem a precisão dos resultados. O mesmo acontece quando há múltiplos poços operando simultaneamente, onde complexidades da interação de fluxo entre os poços diminuem a precisão dos resultados. O método de Raio Fixo Calculado apresentou em geral o melhor custo benefício, especialmente devido à ausência de heterogeneidades significativas na área de estudo. Outras análises também são apresentadas, como a comparação entre resultados obtidos por modelos estocásticos e determinísticos, e a comparação entre as dimensões da zona total de captura da planta de abastecimento, e dos PPP de 10 e 20 anos de tempo de trânsito, concluindo-se que os dois últimos não são suficientemente protetivos contra contaminantes persistentes. Por último, é apresentado o efeito nas dimensões da zona de captura de um poço causado pela redução na taxa de recarga.

Sustainable use of groundwater resources while maintaining economic and social development is a major challenge which depends on a diversity of policy and institutional settings. The implementation of Wellhead Protection Areas (WHPA) for public supply wells is an important tool for achieving these goals. Several methods to define WHPA have been presented, with different degrees of complexities and reliability. First it is delineated WHPA through a three- dimensional stochastic numerical model MODFLOW-MODPATH, defined as a reference method. Then its results were compared with WHPA delineated by the methods Calculated Fixed Radius (CFR), and three solutions of the software WhAEM, two analytical and a one semi-analytical. The comparisons were conducted in two scenarios: a wellfield composed by eight wells operating simultaneously, and in a single pumping well. Both simulations were carried out at the same location, in Jaguaruna County, located on the southern coastal plain of Santa Catarina State, Brazil, more specifically in quaternary deposits of a Pleistoscene coastal barrier. All methods presented good results for a single well 50 days of time-of-travel (TOT) WHPA. As TOT increases, more uncertainties are incorporated, decreasing results precision. The same is observed when multiple wells operates simultaneously, increasing flow complexities caused by wells interference. In general, the CFR method has a good cost-benefit, when compared to the WhAEM solutions, especially due to the absence of significant heterogeneities in the study area. Other analyses are also presented, as the comparison between results obtained by stochastic and deterministic models, and a comparison between the wellfield capture zone dimension and the 10 and 20 years TOT WHPA dimensions, being shown that managing the whole capture zone is the best way to protect against conservative contaminants. Finally, this study analyses the effects caused by the recharge rate reduction in a single well WHPA dimensions.