Aula 8 – Métodos de Avaliação da Vulnerabilidade dos
Aqüíferos à Contaminação
Princípios Básicos do Conceito de
Vulnerabilidade
Os mecanismos de recarga da água subterrânea e a
capacidade natural de a...
Princípios Básicos do Conceito de
Vulnerabilidade
A vulnerabilidade do aqüífero à contaminação como o
conjunto de caracter...
Princípios Básicos do Conceito de
Vulnerabilidade
Do mesmo modo, o perigo de contaminação da água
subterrânea seria então ...
Definição prática das classes de
vulnerabilidade do aqüífero
CLASSE DE
VULNERABILIDADE
Extrema

DEFINIÇÃO CORRESPONDENTE
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Métodos para quantificação
da vulnerabilidade de
aqüíferos
Método DRASTIC
O método DRASTIC fundamenta-se num conjunto de
procedimentos
que permitem integrar vários
parâmetros caract...
Método DRASTIC
 (D) – profundidade do nível da água subterrânea


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(depth);
(R) – recarga do aqüífero (recharge...
Método AVI
O método do índice AVI – Índice de Vulnerabilidade do
Aqüífero. Baseia-se em dois parâmetros físicos:
 di – Es...
Método SINTACS
O método SINTACS, baseou-se no método DRASTIC.
Este método apresenta uma estrutura mais complexa,
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Método SINTACS
 S – (soggiacenza) – Profundidade do topo do aqüífero
 I – (infiltrazione) – Recarga
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Índice SI
O Índice de Susceptibilidade (SI) foi desenvolvido com
o propósito de caracterizar a vulnerabilidade das águas
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Índice Ekv
Desenvolveu-se uma classificação para aqüíferos livres,
baseada na profundidade da superfície freática (E) e na...
Método GOD
O método GOD de avaliação da vulnerabilidade do
aqüífero à contaminação foi amplamente e, graças a
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Método GOD
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Mapa final de
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Principais métodos para a determinação da
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Referências Bibliográficas
SOUZA, Nathália Assunção De. “Vulnerabilidade À
Poluição Das Águas Subterrâneas: Um Estudo Do
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EXERCÍCIO - AVALIAÇÃO DA VULNERBAILIDADE DE AQUÍFEROS SEGUNDO A METODOLOGIA GOD
FACULDADE DE AMERICANA – ENGENHA...
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Atividade
Definição prática de classes de vulnerabilidade à contaminação de aqüíferos.

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Atividade
Unidade
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Quaternários

Barreiras
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D

Índices de
Vulnerabilidade

Classe de
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Metodologia GOD para determinação de classes de
vulnerabilidade. (Fonte: Foster et al. 2002).
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  1. 1. Aula 8 – Métodos de Avaliação da Vulnerabilidade dos Aqüíferos à Contaminação
  2. 2. Princípios Básicos do Conceito de Vulnerabilidade Os mecanismos de recarga da água subterrânea e a capacidade natural de atenuação do contaminante no solo e no subsolo variam amplamente segundo as condições geológicas próximas à superfície.
  3. 3. Princípios Básicos do Conceito de Vulnerabilidade A vulnerabilidade do aqüífero à contaminação como o conjunto de características intrínsecas dos estratos que separam o aqüífero saturado da superfície do solo, o que determina sua suscetibilidade a sofrer os efeitos adversos de uma carga contaminante aplicada na superfície. Seria então uma função da: ● acessibilidade ao aqüífero saturado, no sentido hidráulico, à penetração dos contaminantes ● capacidade de atenuação dos estratos de cobertura da zona saturada, resultante da retenção fisioquímica ou da reação dos contaminantes com o meio.
  4. 4. Princípios Básicos do Conceito de Vulnerabilidade Do mesmo modo, o perigo de contaminação da água subterrânea seria então definido como a probabilidade de que a água subterrânea na parte superior de um aqüífero atinja níveis inaceitáveis de contaminação em decorrência das atividades que se realizam na cobertura imediata da superfície do solo.
  5. 5. Definição prática das classes de vulnerabilidade do aqüífero CLASSE DE VULNERABILIDADE Extrema DEFINIÇÃO CORRESPONDENTE vulnerável à maioria dos contaminantes com impacto rápido em muitos cenários de contaminação Alta vulnerável a muitos contaminantes (exceto os que são fortemente adsorvidos ou rapidamente transformados) em muitas condições de contaminação Moderada vulnerável a alguns contaminantes, mas somente quando continuamente lançados ou lixiviados Baixa vulnerável somente a contaminantes conservadores, a longo prazo, quando contínua e amplamente lançados ou lixiviados Insignificante presença de camadas confinantes sem fluxo vertical significativo de água subterrânea (percolação)
  6. 6. Métodos para quantificação da vulnerabilidade de aqüíferos
  7. 7. Método DRASTIC O método DRASTIC fundamenta-se num conjunto de procedimentos que permitem integrar vários parâmetros caracterizadores do meio subterrâneo e da sua especificidade. É um método bastante difundido para avaliação qualitativa da vulnerabilidade e para o mapeamento da mesma. O índice DRASTIC corresponde ao somatório ponderado de sete valores correspondentes aos seguintes parâmetros ou indicadores hidrogeológicos:
  8. 8. Método DRASTIC  (D) – profundidade do nível da água subterrânea       (depth); (R) – recarga do aqüífero (recharge); (A)– litologia do aqüífero (aquifer media); (S) – tipo de solo (soil media); (T) – topografia (topography); (I) –litologia da zona do vadosa (impact of vadose zone); (C) – condutividade hidráulica (hydraulic conductivity).
  9. 9. Método AVI O método do índice AVI – Índice de Vulnerabilidade do Aqüífero. Baseia-se em dois parâmetros físicos:  di – Espessura de cada camada sedimentar acima da zona saturada mais próxima da superfície (m);  ki - Condutividade hidráulica estimada de cada uma dessas camadas (m/s). Baseado nestes parâmetros, calcula-se a resistência hidráulica, de acordo com a equação C = ∑ (di / Ki)
  10. 10. Método SINTACS O método SINTACS, baseou-se no método DRASTIC. Este método apresenta uma estrutura mais complexa, para a entrada quanto para a saída de dados. Sua operação é realizada por um programa computacional desenvolvido para este fim. Assim como no método DRASTIC, a necessidade de muitos parâmetros dificulta a aplicação do método SINTACS, salvo em casos onde há recursos financeiros para instalar todo o aparato para medida dessas variáveis.
  11. 11. Método SINTACS  S – (soggiacenza) – Profundidade do topo do aqüífero  I – (infiltrazione) – Recarga  N – (non saturo) – Impacto da zona vadosa (não     saturada) T – ( tipologia della copertura ) – Tipo de cobertura A – (acquifero) – Litologia do aqüífero C – (Conducibilita) – Condutividade hidráulica S – (superfície topográfica) - Declive
  12. 12. Índice SI O Índice de Susceptibilidade (SI) foi desenvolvido com o propósito de caracterizar a vulnerabilidade das águas subterrâneas à poluição agrícola. O SI é calculado a partir da soma ponderada de cinco parâmetros:  D – Profundidade ao topo do aqüífero  R – Recarga anual;  A – litologia do aqüífero;  T – Topografia  LU – ocupação do solo.
  13. 13. Índice Ekv Desenvolveu-se uma classificação para aqüíferos livres, baseada na profundidade da superfície freática (E) e na condutividade vertical da zona não – saturada (Kv). Para ambos parâmetros, os índices variam de 1 (menos vulnerável) a 5 (mais vulnerável). Para o índice “E” existe uma tabela. O resultado (E + Kv) é então classificado na tabela de classes de vulnerabilidade.
  14. 14. Método GOD O método GOD de avaliação da vulnerabilidade do aqüífero à contaminação foi amplamente e, graças a sua simplicidade conceitual e de aplicação, é o método mais utilizado. Para determinar a vulnerabilidade do aqüífero à contaminação, são considerados dois fatores básicos: ● o nível de inacessibilidade hidráulica da zona saturada do aqüífero ● a capacidade de atenuação dos estratos de cobertura da porção saturada do aqüífero.
  15. 15. Método GOD O índice de vulnerabilidade GOD caracteriza a vulnerabilidade do aqüífero à contaminação tendo em conta os seguintes parâmetros (geralmente disponíveis ou facilmente determinados): ● o confinamento hidráulico da água subterrânea no aqüífero em questão; ● os estratos de cobertura (zona vadosa ou camada confinante), em termos da característica hidrogeológicas e do grau de consolidação que determinam sua capacidade de atenuação do contaminante; ● a profundidade até o lençol freático ou até o teto do aqüífero confinado.
  16. 16. Parâmetros para Avaliação da Vulnerabilidade pela Metodologia GOD Parâmetro Descrição Índice Forma que se apresenta a água G subterrânea (surgente, confinado, 0,0 a 1,0 (Groundwater) semiconfinado, ausência de aqüífero) Caracterização global do aqüífero O quanto ao grau de consolidação e 0,4 a 1,0 (overal) natureza litológica D (depht) Profundidade até o nível freático 0,6 a 1,0
  17. 17. Fatores hidrogeológicos que controlam a vulnerabilidade do aqüífero à contaminação COMPONENTE DE VULNERABILIDADE DADOS HIDROGEOLÓGICOS idealmente necessários normalmente disponíveis Inacessibilidade Hidráulica • grau de confinamento do aqüífero • profundidade até o lençol freático ou a posição da água subterrânea • condutividade hidráulica vertical e teor de umidade da zona não saturada (zona vadosa) ou camada confinante • tipo de confinamento da água subterrânea • profundidade até o lençol freático ou o teto do aqüífero confinado Capacidade de Atenuação • distribuição granulométrica dos sedimentos e fissuras na zona vadosa ou camada confinante • mineralogia dos estratos na zona vadosa ou camada confinante • grau de consolidação /fissuração desses estratos • característica litológica desses estratos
  18. 18. Mapa final de avaliação da vulnerabilidade de aqüíferos
  19. 19. Principais métodos para a determinação da vulnerabilidade e perigo de contaminação de aqüíferos MÉTODO Surface Impoundment Assessment Site Ranking System AVALIAÇÃO DE Sistemas de disposição de zona águas servidas. Avaliação de importância perigo. qualidade subterrâneas; do material. não-saturada; do recurso; de águas periculosidade Disposição de produtos solo;característica hidráulica, químicos, novos e em sorção e tamponamento operação. Avaliação de perigo. químico; hidrodinâmica do aqüífero; ar; população próxima. Poluição dos Lençóis Aqüíferos Vulnerabilidade geral. Waste-Soil Interaction Matrix FATORES ANALISADOS geologia (litologia e estrutura). Disposição de resíduos sólidos efeitos na saúde; característica e líquidos e novas indústrias. do produto químico; Avaliação de perigo. comportamento do produto; capacidade de atenuação do solo; hidrogeologia característica do local.
  20. 20. Comparação com Outros Métodos Avaliação da vulnerabilidade do aqüífero à contaminação, podem ser classificados em três grupos principais, de acordo com a abordagem adotada: ● Ambientes hidrogeológicos: baseiam a avaliação da vulnerabilidade, em termos qualitativos, nas características gerais do ambiente, usando mapas temáticos. ● Modelos análogos: utilizam expressões matemáticas para os parâmetros essenciais (como tempo de trânsito médio na zona vadosa) como indicadores do índice de vulnerabilidade.
  21. 21. Comparação com Outros Métodos ● Sistemas paramétricos: usam parâmetros selecionados como indicadores de vulnerabilidade e aplicam seu espectro de valores e interações para produzir alguma forma de índice de vulnerabilidade relativo ou absoluto (exemplos desse método incluem o DRASTIC além da metodologia GOD). Outro método digno de nota nessa categoria é o EPIK, desenvolvido especificamente para aqüíferos cársticos.
  22. 22. Considerações acerca dos Métodos A seleção do método para avaliar a vulnerabilidade da água subterrânea depende de vários fatores, dentre eles:  Conhecimento e difusão da metodologia: existem países e regiões nos quais alguns métodos são mais difundidos. O método utilizado no EUA é o DRASTIC. Na América Latina, utiliza-se o DRASTIC, porém, de forma simultânea, é utilizado o método GOD. Na Espanha e Inglaterra, o método GOD também é bastante utilizado. No restante da Europa é comum o uso do método SINTACS
  23. 23. Considerações acerca dos Métodos  Disponibilidade de informações: cada método exige uma quantidade específica de parâmetros. O DRASTIC e o SINTACS exigem sete parâmetros. O GOD, apenas três e o Ekv, somente dois. Neste sentido, a aplicação dos métodos depende da facilidade e da disponibilidade desses parâmetros. À medida que se reduz a quantidade de parâmetro utilizados, diminuise também a precisão da avaliação. Por outro lado, a avaliação com muitos parâmetros exige instrumentação adequada, uma atribuição criteriosa dos pesos e monitoramento mais freqüente, fatores que inevitavelmente aumentam o custo dos estudos.
  24. 24. Considerações acerca dos Métodos  Validação dos resultados: A representatividade dos estudos de vulnerabilidade pode abranger casos onde já existe deterioração da água subterrânea. Nestes casos a vulnerabilidade intrínseca esta associada à carga poluidora pode se obter um mapa de risco. Portanto, para validar um resultado, são aplicadas diferentes metodologias em regiões afetadas a fim de verificar qual delas é a mais adequada com o objetivo de prevenir a poluição. A maior ou menor representatividade de um método é muito difícil de estabelecer devido, entre outras coisas, à baixa velocidade com que um poluente atinge o meio subterrâneo.
  25. 25. Limitações Necessárias para o Mapeamento da Vulnerabilidade Algumas condições hidrogeológicas constituem problema para o mapeamento e a avaliação da vulnerabilidade do aqüífero à contaminação: ● a presença de corpos de água superficiais indefinidos (permanentes ou intermitentes), fundamentalmente devido à incerteza na avaliação de sua condição hidráulica, na definição da qualidade da água superficial e na capacidade de atenuação do sedimento de fundo. Entretanto, é essencial indicar as seções potencialmente influentes desses corpos de água que atravessam os aqüíferos não confinados)
  26. 26. Limitações Necessárias para o Mapeamento da Vulnerabilidade ● a exploração excessiva do aqüífero, que pode variar a profundidade do lençol freático e mesmo o grau de confinamento do aqüífero. É certo, porém, que tais efeitos são pouco significativos no sistema de indexação proposto ● argilas excessivamente consolidadas (e, portanto, potencialmente fraturadas), gerando incertezas quanto à magnitude dos componentes de fluxo preferencial.
  27. 27. Limitações Necessárias para o Mapeamento da Vulnerabilidade Os mapas de vulnerabilidade servem apenas para avaliar o perigo de contaminação da água subterrânea associado às descargas de substâncias que ocorrem na superfície do terreno em fase líquida dissolvida. Não devem ser usados, a rigor, para avaliar o perigo de: ● contaminantes despejados abaixo do subsolo (como pode ocorrer em caso de vazamentos de grandes tanques de armazenagem subterrâneos, de lixiviação de aterros de resíduos sólidos sob a camada de solo e com retirada da zona vadosa, de descargas efluentes em pedreiras e minerações etc.) ● derramamento de solventes orgânicos sintéticos imiscíveis (DNAPLs). Os dois exemplos acima provavelmente resultarão em alto risco de contaminação, qualquer que seja a vulnerabilidade do aqüífero.
  28. 28. Referências Bibliográficas SOUZA, Nathália Assunção De. “Vulnerabilidade À Poluição Das Águas Subterrâneas: Um Estudo Do Aqüífero Bauru Na Zona Urbana De Araguari MG” , 2009 Dissertação Mestrado Universidade Federal De Uberlândia “Proteção Da Qualidade Da Água Subterrânea: Um Guia Para Empresas De Abastecimento De Água, Órgãos Municipais E Agências Ambientais” 2002 Banco Internacional De Reconstrução E Desenvolvimento/Banco Mundial Edição Brasileira: Servmar – Serviços Técnicos Ambientais
  29. 29. Atividade EXERCÍCIO - AVALIAÇÃO DA VULNERBAILIDADE DE AQUÍFEROS SEGUNDO A METODOLOGIA GOD FACULDADE DE AMERICANA – ENGENHARIA AMBIENTAL - Exercício extraído de: AVALIAÇÃO DA VULNERABILIDADE NATURAL DO AQÜÍFERO EM BACIA DE PEQUENO PORTE DO RIO URAIM, PARAGOMINAS-PA. - Luciene MOTA DE LEÃO CHAVES; AZENETH EUFRAUSINO SCHULER E CÉSAR LISBOA CHAVES CONSIDERANDO OS DADOS ABAIXO DETERMINE O GRAU DE VULNERABILIDADE DOS AQUIFEROS APRESENTADOS E APRESENTE A IMPORTÂNCIA DE SE ELABORAR MAPAS DE VULNERABILIDADE DE AQUÍFEROS. O município de Paragominas, Estado do Pará, está localizado entre os meridianos 2º 25’ e 3º 48’ de latitudes Sul e 46º 25’ e 48º 53’ de longitude Oeste a 320 Km de Belém, a capital do Estado. A área de pesquisa envolve uma microbacia de primeira ordem, denominada Igarapé Cinqüenta e Quatro, tributário do rio Uraim, localizada no município de Paragominas. A microbacia ocupa uma área de 132 km2 na região nordeste do Estado. Aqüífero Itapecuru – Dentro do contexto da Bacia do Parnaíba, esta unidade é classificada como de baixo potencial hidrogeológico, entretanto representa o principal aqüífero para captação de água subterrânea no município. Aqüífero Barreiras – Seu potencial hidrogeológico é considerado como elevado, apresentando alta potencialidade para captação de água subterrânea, tendo em vista a alimentação direta dos igarapés e a grande precipitação local. Aqüífero dos Sedimentos Quaternários – Apresentam grande importância hidrogeológica já que os sedimentos encontram-se nas pequenas calhas de drenagem. Entretanto estes depósitos não foram ainda suficientemente estudados quanto ao seu dimensionamento e captação como manancial de explotação de água subterrânea. Para a realização do estudo foram utilizadas informações de 7 poços tubulares para o levantamento dos dados.
  30. 30. Atividade Para os Sedimentos Quaternários, o parâmetro G corresponde a um aqüífero não confinado. Ao parâmetro O, que se refere à litologia da zona não saturada, tratar-se de sedimentos inconsolidados, enquanto o parâmetro D, refere-se ao nível estático encontrar-se a profundidade menor que 5m. Para o Grupo Barreiras, o parâmetro G tratar-se de um aqüífero não confinado coberto, já que possivelmente sobre este aqüífero ocorrem os sedimentos quaternários, além da Formação Belterra nos topos planos. O parâmetro O, a litologia da camada superior refere-se a sedimentos não consolidados. A variação do nível estático nesta camada encontra-se entre 5 e 50 m de profundidade. A Formação Itapecuru o parâmetro G trata-se de um aqüífero semiconfinado (G, grau de confinamento) a litologia predominam as areias aluviais na camada superior (O, grau de consolidação da cobertura). A profundidade do nível estático é superior a 50 m, parâmetro D.
  31. 31. Atividade Definição prática de classes de vulnerabilidade à contaminação de aqüíferos. CLASSES DE VULNERABILIDAD E DEFINIÇÃO CORRESPONDENTE Extrema Vulnerabilidade à maioria dos contaminantes com impacto rápido em diversos cenários de contaminação. Alta Moderada Baixa Desprezível Fonte: Foster et al. 2002 Vulnerabilidade a muitos contaminantes (exceto aos que são fortemente absorvidos e facilmente transportados) em diversos cenários de contaminação. Vulnerabilidade a alguns contaminantes quando são continuamente descarregados ou lixiviados. Solo vulnerável a contaminantes conservativos quando são descarregados ou lixiviados de forma ampla e contínua durante largos períodos de tempo. Presença de capas confinantes naquelas em que o fluxo vertical (percolação) é insignificante.
  32. 32. Atividade Unidade Geológica Quaternários Barreiras Itapecuru Parâmetros G O D Índices de Vulnerabilidade Classe de Vulnerabilidade
  33. 33. Metodologia GOD para determinação de classes de vulnerabilidade. (Fonte: Foster et al. 2002).

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