UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N^o 167

ANDRÉ LUIZ DE MOURA CADAMURO

Palavras Chaves: Recarga artificial, hidrogeologia, aqüíferos fraturados, gestão de recursos hídricos, condomínio residenciais, Distrito Federal.

RESUMO

Esse trabalho propôs e avaliou o emprego de técnicas de recarga artificial de aqüíferos fraturados em áreas de recarga regional no Distrito Federal impermeabilizadas por condomínios residenciais. O estudo visou a utilização dessas técnicas como ferramenta de gestão dos recursos hídricos, para minimizar, ou mesmo compensar os impactos causados ao processo natural de recarga dos aqüíferos subjacentes, sobretudo o rebaixamento dos níveis potenciométricos e a exaustão das nascentes locais.
Essa pesquisa desenvolveu-se na futura área de implantação do condomínio residencial Alto da Boa Vista, localizado na Chapada da Canastra, região administrativa de Sobradinho, a 20km de Brasília. Esse condomínio ainda se encontra em processo de licenciamento ambiental e prevê a ocupação por cerca de 19.000 habitantes, em uma área de aproximadamente 7km².
Nesta área testaram-se como sistemas pilotos, duas técnicas de recarga artificial de aqüíferos fraturados, com o aproveitamento da água de precipitação. Um sistema indireto, que consiste no armazenamento máximo dos aqüíferos porosos sobrejacentes; e um sistema direto que executa a recarga através da infiltração direta nas fraturas do aqüífero. Em ambos sistemas, a água foi captada, através de calhas instaladas, em telhados experimentais, e conduzida, por tubulação de PVC para injeção nas caixas de infiltração no solo (sistema indireto), ou no poço de injeção (sistema direto).
No sistema indireto foram testados quatro tipos de caixas de infiltração no solo, com diferentes preenchimentos e revestimentos. No sistema direto foi utilizado um poço tubular profundo, que tinha abertura apenas na rocha fraturada.
Realizou-se um balanço hídrico da área, para o cálculo do volume disponível à recarga dos aqüíferos fraturados, em condições de pré-urbanização. Para tanto se coletou dados de precipitação da área e utilizou-se outros parâmetros meteorológicos disponíveis de outras estações próximas. Para o controle das perdas hídricas por fluxo de base, escoamento superficial e interfluxo, realizou-se o monitoramento sistemático das vazões nas nascentes dos tributários das bacias hidrográficas influenciadas pela chapada.
Também se elaborou dois balanços hídricos hipotéticos, baseados nas relações entre as áreas verdes e as impermeabilizadas previstas para ocupação. Um balanço considerou as condições de ocupação urbana da área sem utilização de técnicas de recarga artificial, e o outro utilizou a técnica de recarga artificial proposta nesta pesquisa. Tais balanços serviram para comparar os volumes calculados para recarga nessas situações hipotéticas com aquele calculado em condições de pré-urbanização. Isto visou a avaliação do impacto causado pela ocupação da área, sobre a recarga natural, e da eficiência dos sistemas de recarga artificial aqui propostos.
Ensaios de simulação de precipitações pluviométricas de alta intensidade demonstraram que para o sistema indireto de recarga artificial, a melhor caixa de infiltração é aquela preenchida por cascalho lavado e com porosidade efetiva de no mínimo 40%, com algumas adaptações construtivas para minimização de riscos geotécnicos observados. No sistema direto, os resultados mostraram que, apesar de viável, este não pode ser amplamente implantado, devido às limitações quanto à intensidade da chuva e a transmissividade do poço utilizado para injeção, bem como o elevado custo associado à locação e perfuração de poços exclusivamente para esse fim.
As comparações entre os balanços hídricos demonstraram, que caso a ocupação ocorra sem a utilização das técnicas de recarga artificial propostas, o impacto da ocupação sobre a recarga natural resume-se na interrupção completa da mesma nos aqüíferos fraturados. Desde que as condições meteorológicas sejam idênticas àquelas observadas durante o período da pesquisa. Assim, a explotação desses aqüíferos ocasionaria um rebaixamento contínuo dos níveis potenciométricos, provocando o secamento das nascentes que alimentam os tributários das bacias hidrográficas vizinhas. Entretanto, caso a ocupação ocorra com a utilização do sistema indireto de recarga artificial proposto nesta pesquisa, a recarga será 150% maior que em condições de efetiva urbanização sem a realização de recarga artificial e 10% maior que a recarga natural em condições de pré-urbanização.
Ressalta-se que o sucesso da aplicabilidade dessa técnica, como uma ferramenta de gestão dos recursos hídricos, depende tanto da fidelidade de construção e manutenção do sistema, como da demanda e do consumo efetivo de água que existirá no condomínio após sua implantação. Entretanto, isto dependerá muito da aplicação de outras formas de gestão, como um amplo e eficiente projeto de educação ambiental da população residente, visando controlar o consumo e o desperdício da água utilizada.

  
UNIVERSITY OF BRASILIA- INSTITUTE OF GEOSCIENCES

MSc THESIS N^o 167

ANDRÉ LUIZ DE MOURA CADAMURO

PROPOSAL, EVALUATION AND FEASIBILITY OF ARTIFICIAL RECHARGING TECHNIQUES IN FRACTURED AQUIFERS FOR RESIDENTIAL USE IN THE FEDERAL DISTRICT

Key Words: Artificial recharge, hydrogeology, fractured aquifers, management of hydric resources, by residential housing condominiums, Federal District.

ABSTRACT

The present study proposes and evaluates the utilization of techniques of artificial recharge of fractured aquifers in areas of regional recharge in the Federal District made waterproof by residential housing condominiums. The purpose of this study is the use of management techniques of the hydric resources, in order to minimize, or even compensate for the impacts caused to the natural process of recharge of the underlying aquifers, like the generalized lowering of the potentiometric levels that leads to the exhaustion of local springs.
The present study was undertaken in the future settlement area of the housing condominium Alto da Boa Vista, located in the Chapada da Canastra, in the administrative area of Sobradinho, 20km northern of Brasilia. That condominium still lacks environmental licensing, and its project predicts the occupation of about 19,000 inhabitants, in an area of approximately 7km². 
Two techniques of artificial recharge of fractured aquifers, using rain water, was tested as pilot systems in the study area: i) as an indirect system, which consists of maximum storage of the porous aquifer; ii) as a direct system; in which the recharge is possible through direct infiltration in fractures. In both systems, water was either captured, through roof gutters installed in experimental roofs and driven through PVC piping for injection in dug boxes in the soil (indirect system), or deeply injected through a tubular well (direct system).
In the indirect system four types of dug boxes were tested in the soil, with different coverings and fulfilling, and in the direct system a deep tubular well was used, with openings directly in the fractured rock.
Water budgets were used to calculate the available fractured aquifers recharge before urbanization conditions will take place. Therefore, data related to rainfall and other available meteorological parameters were collected from nearby meteorological stations. Control of hydric losses, run-off, base flow and interflow was undertaken, and a systematic monitoring of the spring flows of the hydrographic basin tributaries that cross the urban occupation was made.
Two hypothetical water budgets were determined based on the relationships between green areas and waterproof ones prior to occupation. One budget considered the conditions of urban occupation of the area without the use of techniques of artificial recharge, and the other considered the technique of artificial recharge proposed in this study. The budgets were used to compare the calculated volumes of recharge in these hypothetical situations with those calculated in pre-urbanization conditions, in order to evaluate the impact of occupation in the natural recharge and the efficiency of the systems of artificial recharge proposed.
Simulation of high intensity pluviometric precipitation demonstrated that, for the indirect system of artificial recharge, the best dug box is the one filled out by washed gravel, with a minimum of 40% effective porosity. Some constructive adaptations for minimization of geotechnical risks must be observed. In the direct system, the results are feasible, despite limitations such as rain intensity, transmissivity of the well used for injection, high cost associated with the location and drilling of wells.
Comparison of water budgets demonstrate that, if urban occupation occurs, with no utilization of the proposed techniques, a strong impact will take place, causing a complete interruption of the natural recharge in the fractured aquifers. One must consider that the meteorological conditions are identical to those observed during the period of the research. So, the exploitation of these aquifers would cause a continuous lowering of the potentiometric levels, drying out the springs that feed the tributaries of the neighboring hydrographic basins. However, in case occupation happens with the use of the indirect system of artificial recharge proposed, the recharge will be 150% larger than in occupation conditions without the accomplishment of artificial recharge, and 10% larger than the natural recharge in the pre-urbanization stage.
I emphasize that the success of the application of this technique, as a tool of management of the hydric resources, depends on the precision of construction and maintenance of the system, based on demand, and on the effective consumption of water availability in the housing condominium after its installation. Much will depend on the sucess of administration methodology, as well as in a strong and an efficient project of environmental education by the resident population. The control of the consumption and the quality of water used, will certainly depend on the contribution and correct stance toward saving clean and potable water by the condominium population.