Investigação através de modelos matemáticos em microcomputadores dos efeitos dos principais parâmetros hidrogeológicos e dos processos atenuantes de transporte na delineação de áreas de proteção de poços (APPs) e na remediação de aquíferos contaminados - Cleary, Maria Tereza de Castelo Branco Ferreira (1993)
A importância da água subterrânea reside no fato de ser a água essencial à vida e, muitas vezes, ser esta a única fonte de água, ou representar uma porção significante da água total utilizada por uma cidade. A maioria dos habitantes e dos subúrbios, 90% das indústrias e quase 50% dos habitantes urbanos do Brasil usam água subterrânea (Rebouças, 1988). Nos Estados Unidos aproximadamente metade da população serve-se de água subterrânea para beber e cerca de 95% da população rural depende de água subterrânea. A água subterrânea constitui então uma reserva estratégica. Ela representa 95% do volume de água doce do globo e apesar da abundância em quantidade é extremamente susceptível à degradação de sua qualidade por focos de poluição. Mais grave ainda é o fato de que uma vez poluída, a descontaminação do aqüífero até um nível de zero de concentração não pode ser obtida, ou então, a um custo financeiro muito elevado, consegue-se remediar esta poluição a um nível aceitável acima de zero. O desafio, então, que enfrentam as municipalidades empenhadas no fornecimento de água de boa qualidade aos seus cidadãos é duplo: a) proteção de seus poços municipais (o ponto de suprimento mais comumente usado) para prevenir que sejam contaminados e b) remediação dos aqüíferos que, acidentalmente ou por negligência, acabaram sofrendo contaminação. Tendo em mente a importância deste assunto o governo americano estabeleceu em 1987 o Wellhead Protection Program (Programa de Proteção de Poços (PPP)), inspirado em programas similares europeus, para a delineação de Wellhead Protection Areas (Áreas de Proteção de Poços (APP)) para todos os poços municipais. Devido ao quase total desconhecimento do assunto pelos órgãos brasileiros, e à importância do assunto, esta dissertação de tese de mestrado aplica modelação matemática para investigar os efeitos dos principais parâmetros hidrogeológicos e processos envolvidos tanto em prevenção (APP) de contaminantes como em remediação. Embora prevenção e remediação usem modelos matemáticos similares estes são assuntos claramente distintos, que merecem tratamento individual. Esta tese, então, foi dividida em duas partes: Parte I: investiga os efeitos dos principais parâmetros hidrogeológicos na fase de prevenção de contaminação de água subterrânea para poços municipais, quando as APPs são delineadas; Parte II: investiga os efeitos de heterogeneidade geológica, parâmetros hidráulicos e processos atenuantes de transporte sobre o tempo e os esquemas de remediação, quando, apesar dos PPPs, ocorre contaminação e os níveis de concentração dos contaminantes precisam ser reduzidos a níveis aceitáveis para proteger a saúde pública e o meio ambiente natural. Na parte I os efeitos dos seguintes parâmetros em APPs foram investigados, através de modelos de fluxo analíticos e numéricos: 1-gradiente regional; 2-transmissividade; 3-anisotropia; 4-falhamento; 5-pososidade efetiva. Na parte II foram investigados, através de modelos de transporte advectivo e dispersivo, os seguintes parâmetros: 1-dispersividade; 2-retardamento; 3-heterogeneidade. Entre os muitos resultados mostrados nesta tese pode-se citar: 1- Para um poço único, bombeando em aqüífero homogêneo e isotrópico, e usando o Modelo Analítico de Fluxo Uniforme, a largura da APP desenvolvida é inversamente afetada pelo aumento da condutividade hidráulica, da espessura e do gradiente do aqüífero onde se encontra o poço a ser protegido, e diretamente afetados pelo aumento da taxa de bombeamento deste poço; 2- O desenvolvimento da APP não ocorre na direção perpendicular a linhas eqüipotenciais perfeitamente eqüidistantes e paralelas, se a anisotropia deste aqüífero for levada em consideração; 3- A condição assintótica da concentração de contaminantes em água subterrânea sujeita a bombeamento e tratamento mostrou estar sujeita a ter como causa heterogeneidades do aqüífero, que envolve meios de baixa e de alta condutividade hidráulica onde ocorre o desenvolvimento da zona que contribui água para o poço. Em poços de remediação esta condição pode representar um aumento significativo do tempo necessário de bombeamento até que uma concentração menor pré-estabelecida seja obtida; 4- A heterogeneidade é, de todos os parâmetros investigados, aquele que causa os efeitos mais dramáticos em APPs e em esquemas de remediação.