Influência da dinâmica do aquífero na inflitração em bacias de efluentes sanitários : estudo de caso do município de Cidreira - RS

Abstract

Os métodos de disposição de efluentes sanitários no solo trazem alternativas viáveis para os métodos de tratamento convencionais. Bacias de infiltração rápida são uma solução adequada para efluentes pré-tratados e para locais onde há solos de alta permeabilidade, porém, assim como os demais métodos de disposição no solo, necessitam de uma compreensão profunda das condições climáticas, do solo, da geologia, do aquífero e das necessidades de uso de água local para implementação, tornando evidente a importância do aprofundamento nessas áreas do conhecimento e na interação entre esses fatores. As bacias de infiltração rápida operadas pela CORSAN no município de Cidreira/RS estão localizadas nos campos de dunas da Planície Costeira, sem cobertura de solo e com abundante captação de água subterrânea em pequenas profundidades, dos sedimentos inconsolidados que fazem parte do Sistema Aquífero Quaternário Costeiro. Este trabalho investiga a influência desse sistema na escala das bacias, a fim de auxiliar na compreensão da dinâmica da infiltração local. Foram determinados parâmetros físicos do solo, do aquífero e da interação entre a zona vadosa e o aquífero, fundamentais para construir modelos matemáticos. A ferramenta Hydrus-3D permite a modelagem da dinâmica local de infiltração e o teste de diferentes condições de contorno do aquífero permite observar a influência que o sistema aquífero exerce sobre a infiltração. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar, a partir do Hydrus-3D , a influência de diferentes condições do aquífero na infiltração dos efluentes em bacias de infiltração da CORSAN no município de Cidreira/RS. Observou-se que os modelos gerados são capazes de reproduzir com um certo grau de fidelidade as zonas de maior saturação e de presença de coluna d’água na superfície, havendo superestimação dos valores de níveis d’água na superfície. Não foi possível incluir os parâmetros do aquífero no modelo por conta de limitações relacionadas à discretização dos dados de velocidade do fluxo de água. No entanto, infere-se que a superestimação dos valores pode estar relacionada à falta dos dados de fluxo no aquífero, entre outros fatores. Com a modelagem de diferentes cenários de espessura da camada não saturada, foi possível observar uma forte influência deste fator nas condições da infiltração: existe uma correlação positiva entre a espessura da camada saturada, as velocidades atingidas de fluxo na zona não saturada, o tempo que leva para o sistema entrar em equilíbrio e o valor da taxa de infiltração.

Soil-based wastewater treatment methods present viable alternatives to the conventional wastewater treatment methods. Rapid infiltration basins (RIBs) are best suited for pre-treated wastewater and should be located over high permeability soils. They therefore require a deep understanding of climate, soil, aquifer and water usage conditions of each location. The inte- raction between those factors should be studied as well. The RIBs operated by Corsan in the municipality of Cidreira/RS are located on the sand dunes of the Rio Grande do Sul Coastal Plain, with little to no soil cover and the region relies heavily on shallow groundwater pumping of the sediments of the Coastal Quaternary Aquifer System. In the present study, the influence of this aquifer system on the water infiltration occuring below the basins was investigated, in order to further comprehend the local vadose zone-groundwater interactions. Physical and hydraulic properties of the soil and of the groundwater were determinated and used on mathematical modeling. With Hydrus-3D, the software used for modeling, the infiltration dynamics can be simulated, while testing varying boundary conditions according to the groundwater flux conditi- ons. The main goal of this study was to, therefore, verify the influence of groundwater on the infiltration occuring below the Corsan rapid infiltration basins in Cidreira/RS, through the use of Hydrus-3D modeling. The generated models could reproduce the saturated areas observed on the surface, while overestimating pressure head values. Because of limitations related to the discretization of flow velocity data in Hydrus-3D, it was not possible to include groundwater flow parameters on the vadose zone modeling. However, the overestimation of pressure head values could be related to the lack of aquifer recharge flow data, among other factors. Based on the hypotethical scenarios modeling, infiltration on this area seems to be highly influenced by groundwater table levels: there is a correlation between the thickness of the unsaturated zone, flow velocity, infiltration rates, and the time it takes for the system to reach equilibrium.