Definição e análise de perímetros de proteção de poços, por diferentes métodos, para o Aquífero Caiuá, no estado do Paraná

Abstract

Perímetros de proteção de poços (PPPs) são zonas circulares, tanto superficiais quanto subterrâneas, que protegem o entorno de poços utilizados para o abastecimento humano, servindo como defesa contra a captação de água contaminada. Essa proteção ocorre por meio do controle de atividades poluidoras nos interiores desses perímetros. Existem várias técnicas que possibilitam a delimitação desses PPPs; contudo, foram testados aqui os métodos de Raio Fixo Calculado (RFC), de Wyssling e de Modelagem Numérica (MN). Essas técnicas empregam o critério do tempo de trânsito da água subterrânea, onde para a busca de proteção contra contaminantes degradáveis, como bactérias, usou-se o tempo de 50 dias; mas também foram definidos PPPs para os tempos de 500 e de 1825 dias. Logo, o objetivo deste trabalho foi definir, dentre algumas técnicas presentes na bibliografia, qual ou quais apresentam uma boa possibilidade de proteção eficiente para o aquífero sedimentar Caiuá, no Paraná. Visou-se também, definir semelhanças entre os resultados obtidos e estabelecer considerações a serem efetuadas para a delimitação de PPPs no aquífero. No geral, devido à simplicidade e a maior aproximação às áreas definidas pelo MN, o RFC foi escolhido como adequado para o emprego no Caiuá, embora tenha apresentado resultados mais conservadores. Associou-se isso aos baixos gradientes hidráulicos avaliados na área de estudo e a algumas vazões elevadas na região. Porém, observou-se que para poços com vazões inferiores a 96 m³/dia, e quando houver condições, o MN pode auxiliar a proteger áreas de maneira mais assertiva, onde se deve atentar para o detalhamento dos parâmetros de recarga e de condutividade hidráulica horizontal. No entanto, caso essa técnica não possa ser empregada, também se aconselha o uso do RFC, que pode ser empregado no aquífero, mas certas considerações foram observadas: 1) para o tempo de 50 dias, os raios obtidos por meio da espessura saturada (H) para vazões até 360 m³/dia devem ser multiplicados por 3,2, e para vazões acima disto, multiplicados por 2; 2) para os tempos de 500 e de 1825 dias, os valores de raios - obtidos pelo uso de H na equação volumétrica - para poços com vazões de até em média 324 m³/dia, devem ser multiplicados por 2, e para vazões acima disso, os raios devem ser multiplicados por 1,8 e 1,7, respectivamente. Foi definido que a substituição dos valores de H do aquífero por valores de seções filtrantes dos poços para o cálculo do RFC, como indicado na bibliografia, foi eficaz, principalmente devido aos altos valores de H empregados. Contudo, para o tempo de 50 dias e para vazões baixas, o raio obtido, para proteção circular, com o uso da seção filtrante do poço pode ser levemente aumentado. Considerando essas premissas, encontraram-se raios medianos de proteção, para 50 dias, de 40, 53 e 54 metros para vazões de até 96, entre 96 e 360 e acima de 360 m³/dia, respectivamente. Para 500 dias, definiram-se raios de 78, 102 e 147 metros para os respectivos intervalos: de até 96, entre 96 e 288 e acima de 288 m³/dia.

Wellhead Protection Areas (WhPA) are circular zones, both superficial and underground, that protect the land around wells used for human supply, serving as a defense against the uptake of contaminated water. This protection occurs through the control of polluting activities in the interiors of these perimeters. There are many techniques that allow the delimitation of these WhPAs; however, the Calculated Fixed Radius (CFR), Wyssling and Numerical Modeling (NM) methods were tested here. These techniques use the groundwater time to travel criterion, and the time of 50 days was used to search for protection against degradable contaminants, such as bacteria; but WhPAs were also defined for the times of 500 and 1825 days. Therefore, the objective of this work was to define, among some techniques present in the bibliography, which present a good possibility of efficient protection for the sedimentary aquifer Caiuá, in the state of Paraná. It was also aimed to define similarities between the results obtained and to establish considerations to be made for the delimitation of WhPAs in the aquifer. In general, due to the simplicity and the greater approximation to the areas defined by NM, the CFR was chosen as suitable for employment in the Caiuá, although it presented more conservative results. This was associated to the low hydraulic gradients evaluated in the study area and to some high pumping rates in the region. However, it was observed that for wells with pumping rates of less than 96 m³/day, and when conditions exist, the NM can help to protect areas in a more assertive way, where attention must be paid to detailing the parameters of recharge and horizontal hydraulic conductivity. However, if this technique can not be used, the use of RFC, which can be used in the aquifer, is also advised, but certain considerations have been observed: 1) for the time of 50 days, the radius obtained by the saturated thickness (H) for rates up to 360 m³/day should be multiplied by 3.2, and for pumping rates above this, multiplied by 2; 2) for the times of 500 and 1825 days, the values of radius - obtained by the use of H in the volumetric equation - for wells with an average pumping rate below 324 m³/day, must be multiplied by 2, and for rates above that, the radius should be multiplied by 1.8 and 1.7, respectively. It was defined that the substitution of the H values of the aquifer by well screen values for the calculation of the CFR, as indicated in the bibliography, was effective, mainly due to the high values of H used. However, for the 50 days time and at low pumping rates, the radius obtained, for circular protection, with the use of the filter section of the well may be slightly increased. Considering these premises, median protection radius were found for 50 days of 40, 53 and 54 meters for rates of up to 96, between 96 and 360 and above 360 m³/day, respectively. For 500 days, radius of 78, 102 and 147 meters were defined for the respective intervals: of up to 96, between 96 and 288 and above 288 m³/day.