Recarga Artificial em Aqüiferos Fraturados

1. Recarga Artificial em Aqüiferos Fraturados

2. | Questões | ??? ??? • O que é Recarga Artificial? • Por que é feita a Recarga Artificial? • Que técnicas Recarga Artificial são empregadas? • Onde foi empregada a Recarga Artificial de aqüíferos fraturados? • Quais as potenciais áreas de pesquisa em Recarga Artificial?

3. Definição: Recarga • A recarga de aqüíferos pode ser descrita como um processo segundo o qual as águas presentes nos, ou escoando através dos, interstícios do subsolo aumentam em quantidade através de meios naturais ou artificiais.

4. Área de Recarga Natural

5. Definição: Recarga Articicial • A recarga artificial de aqüíferos é uma técnica hidrogeológica que consiste em introduzir água em um aqüífero a uma taxa muitas vezes maior que a taxa de recarga natural com o objetivo de aumentar a disponibilidade e melhorar a qualidade dos recursos hídricos subterrâneos.

6. 2 – Estabelecimento do Problema / Justificativa • A escassez de água nas regiões áridas e semi-áridas do mundo é o principal fator limitante no desenvolvimento econômico e social. • A irregularidade temporal dos recursos hídricos superficiais e em certa medida dos recursos hídricos subterrâneos, exige para que se alcance o desenvolvimento regional a regularização de sua capacidade de acumulação. • O armazenamento na superfície hoje se depara com o problema da locação dos reservatórios, pois o número de bons lugares para se construir tem se tornado cada vez menor.

7. Por exemplo, diz-se de que no estado do Ceará existem apenas cerca de três lugares para a construção de grandes açudes. • Consoante com isto, o aumento da demanda por água para irrigação, consumo humano e industrial gerou a percepção de que os vastos reservatórios subterrâneos formados por aqüíferos constituem inestimáveis fontes de suprimento de água bem com verdadeiros aparatos para armazenamento.

8. Nestas regiões, se a água subterrânea é a única fonte de abastecimento, qualquer desenvolvimento significativo, poderá provocar no aqüífero uma retirada excessiva. Em adição a isto, a recarga natural das águas subterrâneas ocorre de maneira extremamente lenta. • Sob uma exploração excessiva das águas subterrâneas decorrente do aumento dos bombeamentos dos poços e da diminuição natural da reposição nos períodos secos, o nível do lençol pode tornar-se muito baixo por longos períodos de maneira que pode comprometer o suprimento de água de um aqüífero.

9. A fim de incrementar a infiltração natural das águas superficiais para dentro das bacias subterrâneas, a recarga artificial pode ser vista com uma maneira de intensificar o movimento natural das águas superficiais, por meio de algum método de construção, espalhamento superficial ou mudança nas condições naturais. • A recarga artificial de aqüíferos tem sido a maneira, já por mais de 200 anos, para se resolver muitos problemas relacionados com a oferta de águas subterrâneas, seu uso e as conseqüências disso.

10. Gestão de águas subterrâneas; Redução da subsidência das terras; Renovação das águas servidas; Melhoramento das águas subterrâneas; Armazenamento das águas dos rios durante os períodos de vazões excessivas; Redução das enchentes; Aumento da produção dos poços; Diminuição de áreas que necessitam de sistemas de suprimento de água; Redução da intrusão salina em áreas costeiras; Aumento da vazão de rios; Armazenamento de água doce, provinda de chuva e/ou neve. Os projetos de recarga artificial são concebidos com as seguintes finalidades:

11. As vantagens dos aqüíferos em relação às águas superficiais são: • Permanência; • Sem perdas da capacidade de armazenagem devido à sedimentação; • Sem perdas devido à evaporação; • Menor vulnerabilidade à contaminação; • Ausência de perigo para as comunidades à jusante (não há barragens que estão sujeitas ao rompimento nem inundações a serem temidas);

12. 3 – Revisão da Literatura MÉTODOS • Os métodos de recarga artificial podem ser divididos em dois grandes grupos: - Métodos indiretos - Métodos diretos

13. Diferentes métodos de recarga artificial

14. Métodos Indiretos Os métodos indiretos podem ser classificados em dois sub-grupos: • Recarga induzida • Poço de união (conjunctive well)

15. Recarga Induzida

16. Recarga Induzida

17. Recarga Induzida • A recarga induzida é simples e direta. • Depende da permeabilidade do leito do rio. • Muitos rios carregam grandes quantidades de material em suspensão e outros agentes selantes, que são filtrados quando a água entra no aqüífero. Provocam redução da permeabilidade do leito. • Isto ocorre principalmente durante os períodos secos, onde as baixas vazões não são suficientes para erodir este material fino do leito do canal.

18. Poço de União: Quando a água subterrânea é bombeada de um aqüífero profundo e sua superfície potenciométrica é rebaixada para um nível abaixo do lençol freático do aqüífero livre, a água do aqüífero livre é drenada para o dentro do poço e flui para o aqüífero confinado profundo.

19. Vantagens: Poço de União • Utiliza água sem sedimentos, o que reduz a perda por entupimento dos filtros. • Redução da perda de água por evapotranspiração no lençol freático raso. • Redução dos efeitos de inundação em algumas áreas.

20. Métodos Diretos Os métodos diretos podem ser classificados em pelo menos sete subgrupos: • Bacias de espalhamento; • Inundação; • Covas e shafts de recarga; • Modificação no canal do rio; • Trincheiras; • Poços de recarga; • Irrigação;

21. Método Direto: Remoção de material em suspensão Pode-se limpar quando obstruído Grandes Distâncias

22. 1. Bacias de Espalhamento(Spreading basins)

23. Agua Fria River - Arizona, EUA

24. Sucesso depende: Colmatação

25. Colmatação: TAXA DE INFILTRAÇÃO:

26. 2. Inundação (Flooding)

27. Características • Terras Planas (inclinação 1 a 3%) • Solo e vegetação inalterados • Problema: Contenção das águas • Custo de construção e manutenção relativamente baixo.

28. 3. Covas e Shafts de Recarga

29. 3. Covas e Shafts de Recarga

30. Alto custo de escavação! Cova usada para recarga em aqüífero fraturado - Índia

31. 4. Modificação no Canal do Rio

32. Check Dam – Tunísia

33. 5. Trincheiras 0.30 a 1.80 - Pedra pume = 1350 l/s/km - Areia de duna = 43 l/s/km - Leito arenoso ou pedregoso = 840 l/s/km

34. Caros de construir e manter. Alcança reservatórios profundos ocupando pouco espaço 6 - Poços de Recarga

35. ! Poço de injeção

37. Simulação:

38. 7 – Irrigação

39. 7 – Irrigação • Períodos sem plantio. • Após a recarga a água está novamente disponível para o reuso. • Durante sua percolação em direção ao lençol ela recebe um tratamento natural. • Sua implementação apresenta custos mínimos porque a os sistemas de distribuição d’água já estão construídos.

41. Aqüíferos Fraturados

42. Em muitas partes do mundo, os únicos aqüíferos disponível são os fraturados. Por exemplo, 40% das águas subterrâneas australianas estão em aqüíferos fraturados. A maior parte da áfrica meridional está assentada sobre aqüíferos fraturados. • Em princípio quase todas as técnicas de recarga artificial podem ser empregadas para aqüíferos fraturados – o estudo de cada caso determinará a melhor solução, mas via de regra a técnica de recarga artificial mais utilizada para este tipo de aqüífero é o poço de injeção.

43. Em certas condições, os aqüíferos fraturados podem produzir altas taxas de recarga. • Evidentemente para se conseguir altas taxas de recarga os poços não podem ser locados a esmo. Mapas geológicos e de localização de fraturas são imprescindíveis na obtenção de bons resultados.

44. Recarga artificial de aqüíferos não é um conceito novo na África do Sul. Na áfrica meridional como um todo, a principal técnica de recarga artificial são os poços de injeção. Os projetos têm sido bem sucedidos conseguindo altas taxas de injeção. • Na Namíbia, aqüíferos altamente fraturados têm permitido altas taxas de injeção, com significantes contribuições à sustentabilidade. • Outros métodos também têm sido utilizados. Na África do Sul, mais precisamente na província de Limpopo, um aqüífero fraturado (gnaisse) está sendo recarregado indiretamente via aluvião ao longo do leito do Sand River.

45. Quando se fala da hidráulica dos aqüíferos fraturado deve-se ter em mente que a produção de águas subterrâneas é extremamente variável e a taxa com que a água entra no aqüífero é dada pela permeabilidade, e pela extensão e interconexão do sistema de fraturas. No caso de uma bacia de infiltração o sucesso da operação é altamente dependente da permeabilidade da zona vadosa.

46. A recarga das águas subterrâneas é de dificílima quantificação com as técnicas atuais e a direção do escoamento está mais relacionada com a direção das fraturas do que com o gradiente hidráulico. A incerteza na estimativa do armazenamento deve-se ao fato de ser difícil caracterizar aqüíferos com centenas de metros de profundidade – isto se dá especialmente em aqüíferos fraturados. A porosidade e a permeabilidade diminuem com a profundidade devido às altas tensões a que as rochas são submetidas. A renovação da água nestes aqüíferos profundos é tão lenta que as águas são consideradas “fósseis”.

47. Áreas de Pesquisa

48. Melhoria no projeto dos sistemas de tratamento pré-injeção, como remoção de óleos, graxas, sedimentos, etc; • Melhoria nos projetos dos poços de injeção, eliminando o uso de sucção (“suck”); • Avaliação dos potenciais contaminantes das águas subterrâneas oriundas de várias fontes de recarga artificial e adoção de técnicas para reduzir os impactos e riscos associados; • Melhoria dos projetos de captação de água (water traps) para aumentar a eficiência da recarga; • Um melhor entendimento das causas e conseqüências de contaminação bacterial e viral dos aqüíferos, e os meios de minimizar e mitigar estes riscos.