Estimativa de recarga em áreas urbanizadas: estudo de caso na bacia do Alto Tietê (SP)

• Main Author: Viviani-Lima, Juliana Baitz
• Other Authors: Hirata, Ricardo Cesar Aoki
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2007
• Subjects: Bacia do Alto Tietê; Hidrogeologia urbana; Isótopos estáveis; Recarga; Recharge; São Paulo; Stable isotopes; Upper Tietê Watershed; Urban hydrogeology
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44133/tde-15052008-101148/

A Bacia do Alto Tietê (BAT) abriga uma população de 19,5 milhões de pessoas numa área de 5.985 km2, correspondendo aproximadamente ao contorno da região Metropolitana de São Paulo (RMSP). A BAT é composta por dois sistemas aqüíferos principais: o Sistema Aqüífero Sedimentar (SAS) (1.452 km2) e o Sistema Aqüífero Cristalino (CAS) (4.238 km2). A importância da água subterrânea na RMSP tem crescido significativamente nos últimos 20 anos. Diversas indústrias e condomínios têm utilizado a água subterrânea como fonte complementar e muitas vezes exclusive de abastecimento de água, extraindo um volume que corresponde a cerca de 13% do volume total de água distribuído pelas companhias de abastecimento público. Apesar de sua importância, pouco se sabe sobre a qualidade e quantidade de água que abastece esses sistemas aqüíferos. Além disso, em áreas urbanas, a influência antrópica causa mudanças aos padrões de recarga natural dos sistemas aqüíferos. Este estudo teve os seguintes objetivos: i) estimar a recarga no SAS em duas áreas com diferentes padrões de ocupação urbana (alta e baixa densidade de impermeabilização), utilizando diferentes métodos (flutuação dos níveis de água, aproximações darcinianas, hidroquímica, isótopos estáveis); e ii) determinar a origem da água de recarga (vazamentos do sistema de água e esgoto ou infiltração natural de chuva). Os períodos mais chuvosos e mais secos para ambas as áreas foi janeiro e agosto, respectivamente, e a precipitação total para a área menos urbanizada. O método de flutuação dos níveis de água estimou um valor de recarga natural para a área menos urbanizada de 246 mm/a e 183 mm/a para a área densamente urbanizada. Um valor de 481 mm/a foi obtido pelas aproximações darcinianas para a área mais urbanizada e 311 mm/a para a área menos urbanizada e, se as estimativas forem precisas, a diferença entre os resultados dos diferentes métodos indica a soma das fontes de recarga antrópicas (respectivamente 298 mm/a e 65 mm/a). A análise dos dados químicos de Na+, Cl-, NO3 -, NH4 + e SO42- demonstrou a presença de vazamentos extensivos do sistema de esgoto em ambas as áreas. Os resultados dos isótopos em NO3 - para a área urbanizada (enriquecimento de ?15N e ?18O) e dados químicos (DOC, HCO3-) indicam que a desnitrificação tem papel importante na atenuação do nitrato no aqüífero. Os dados de níveis de água, da zona não saturada e isótopos ambientais indicam que chuvas menores que 20 mm/dia ou 100 mm/mês não são capazes de recarregar o aqüífero. Os dados de ?18O e ? 2H coletados em ambas as áreas apresentam-se sobre uma linha de mistura entre as assinaturas da chuva (maior que 100 mm/mês) e água do sistema de abastecimento público, indicando a contribuição destas fontes distintas na recarga dos aqüíferos (contribuição urbana de 14% na recarga da área menos urbanizada e 67% na área mais urbanizada, corroborando os resultados dos outros métodos). Os dados obtidos neste estudo indicam que vazamentos do sistema de esgoto e de água de abastecimento têm papel fundamental na recarga do aqüífero e na qualidade da água subterrânea. === The Upper Tiete Watershed (UTW) has a population of 19.5 million in an area of 5,985 km2, which corresponds approximately to the contour of the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP), Brazil. The UTW is comprised of two major aquifer systems: the Sedimentary Aquifer System (SAS) (1,452 km2) and the Crystalline Aquifer System (CAS) (4,238 km2). The importance of groundwater in the MRSP has increased substantially during the last 20 years. Several industries and condominiums are using groundwater as a complementary and often exclusive source of water supply, extracting a volume that corresponds to approximately 13% of the total volume of water distributed by the public supply companies. Despite their importance, not much is known about the quality and quantity of the water that recharge these aquifer systems. Besides, in urban areas, the anthropogenic influence causes changes to the natural water recharge patterns of the aquifer systems. This study had the following objectives: i) estimating the recharge of the SAS in two areas with different land use patterns (high and low density of paved surfaces), using different methods (water table fluctuation, Darcyan approach, hydrochemistry, environmental isotopes); and ii) determining the origin of the recharge water (leakage of supply water and sewerage system or natural infiltration of rainfall). The rainiest and driest months for both areas were January and August, respectively, and the total precipitation for the densely paved area was 1,193 mm and 1,407 mm for the least-paved area. The water table fluctuation methodology estimated that natural recharge for the poorly urbanized area is 246 mm/a and 183 mm/a for the densely urbanized area. A value of 481 mm/a was obtained through the Darcyan approach for the more urbanized area and 311 mm/a for the less urbanized area and, if the estimations are accurate, the difference between the results of the different methods indicates the sum of the anthropogenic recharge sources (respectively 298 mm/a and 65 mm/a). Analysis of chemical data for Na+, Cl-, NO3 -, NH4 + and SO42- showed the presence of extensive sewerage leakage in both areas. Results from isotopes in NO3- for the urbanized area (enrichment of ?15N and ?18O) and chemical data (DOC, HCO3-) indicated that denitrification plays an important role in attenuating the nitrate in the aquifer. The data from water levels, the unsaturated zone and environmental isotopes indicate that rainfall volumes lower than 20 mm/day or 100 mm/month are not able to recharge the aquifer. Data from ?18O and ? 2H collected in both areas lie on a mixing line between the fingerprints of precipitation water (higher than 100 mm/month) and water from the public supply system, indicating the contribution of these distinct sources to the recharge of the aquifers (urban contribution of 14% for the recharge of the less urbanized area and 67% in the more urbanized area, corroborating the results of other methods). The data obtained in this study indicates that leakage of the sewage and water distribution system plays a major role in the recharge of the aquifer and groundwater quality.