SP João Gabriel Thomaz Queluz - Unesp

ESPACIALIZAÇÃO DA VULNERABILIDADE DO AQUÍFERO GUARANI NO
MUNICÍPIO DE RIBEIRÃO BONITO – SP
João Gabriel Thomaz Queluz 1 , José Ricardo Sturaro 2
1
Engenheiro Ambiental, IGCE, UNESP Campus Rio Claro/DGA, queluz13@terra.com.br
2
Geólogo, Professor Adjunto do IGCE, UNESP Campus Rio Claro/DGA, sturaro@rc.unesp.br
Resumo - Nas áreas de recarga o aquífero Guarani é livre e, portanto, sujeito à contaminação de efluentes
e rejeitos depositados sobre os solos que o cobrem. Assim, é de extrema importância não apenas sua
proteção em todos os níveis, como o conhecimento do seu grau de vulnerabilidade natural. Este trabalho
utilizou técnicas de modelagem geoestatística, de ampla aplicação nos estudos de avaliação de depósitos
minerais e reservatórios de petróleo, para estudar a vulnerabilidade do Aquífero Guarani no município de
Ribeirão Bonito - SP, local onde o aquífero encontra-se exposto. Estas técnicas foram adaptadas para
elaborar uma classificação espacial dos índices de vulnerabilidade em termos probabilísticos. Utilizou-se a
Krigagem ordinária para obtenção de mapas classificatórios de vulnerabilidade. A vulnerabilidade do
aquífero foi determinada pelo Índice de Vulnerabilidade do Aqüífero (AVI), que requer o conhecimento da
espessura da zona insaturada e da permeabilidade da mesma. O produto final gerado foi um mapa
probabilístico do índice de vulnerabilidade do aquífero Guarani, que apresentou valores entre 0 a 0,33 anos,
enquadrando a área estudada na classe AVI de vulnerabilidade Extremamente Alta.
Palavras-chave: krigagem ordinária; índice AVI.
SPATIALIZATION OF GUARANI AQUIFER VULNERABILITY IN THE MUNICIPALITY
OF RIBEIRÃO BONITO-SP
Abstract - In recharge areas the aquifer is free and, therefore, subject to contamination of effluents and
tailings deposited on soils that cover it. Thus, it becomes crucial not only its protection at all levels, as the
knowledge of its degree of natural vulnerability. The present work used geostatistics modeling techniques to
study the natural vulnerability of the Guaraní aquifer in the city of Rio Bonito, State of São Paulo, Brazil,
where the Guarani aquifer is exposed. These techniques were adapted to develop a spatial classification of
vulnerability indices in probabilistic terms. By ordinary kriging method maps of vulnerability classification
were obtained. To determine the vulnerability of the aquifer was used the Aquifer Vulnerability Index (AVI),
which requires knowledge of unsaturated zone thickness and permeability. The final product was a map with
probabilistic index of vulnerability of the Guaraní aquifer, which presented values between 0 to 0.33 years,
framing the area studied in the extremely high vulnerability AVI class.
Key words: ordinary kriging; aquifer vulnerability index.
Introdução
O abastecimento de água doce é realizado em sua maior parte, através da utilização das águas
superficiais e com o aumento das populações houve um acréscimo exagerado na demanda pelos recursos
hídricos superficiais, porém a falta de planejamento, o uso inadequado e o lançamento de esgotos sem
tratamento acabou afetando negativamente a qualidade desse recurso essencial à vida. Nesse contexto é
possível perceber a importância atual dos aquíferos como fonte de abastecimento de água doce para a
crescente população mundial.
Entretanto, nas áreas de recarga o aquífero é livre e, portanto está sujeito a contaminações. Assim,
torna-se fundamental não apenas sua proteção em todos os níveis, como o conhecimento do seu grau de
vulnerabilidade natural.
A vulnerabilidade natural de um aquífero está em função de duas condições primárias e lógicas: 1)
Acessibilidade dos fluxos de contaminantes a zona saturada; 2) Capacidade de atenuação da zona
insaturada, através de reações químicas e detenção física dos contaminantes (FOSTER; HIRATA, 1988).
Nas últimas duas décadas, alguns métodos de avaliação de vulnerabilidade de aqüíferos foram
desenvolvidos e aprimorados por pesquisadores de diferentes países, merecendo destaque aqueles que
II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 1

fazem uso de índices empíricos e semi-empíricos consagrados na literatura, como o DRASTIC (ALLER et
al., 1987), o GOD (FOSTER; HIRATA, 1988) e o Índice de Vulnerabilidade do Aquífero/AVI, desenvolvido
pelo National Hidrology Research Institute (NHRI), no Canadá (VON STEMPVOORT et al., 1992)
Neste projeto foi utilizado o método AVI, pois diferentemente dos outros que exigem o conhecimento e a
ponderação de diversas variáveis, o método AVI baseia-se apenas em dois parâmetros físicos: (1) di –
espessura de cada camada litológica sedimentar acima da zona saturada; (2) Ki – condutividade hidráulica
estimada de cada uma destas camadas. De posse destes dois parâmetros, calcula-se a resistência
hidráulica C, ou seja, a vulnerabilidade do aquífero, conforme C = (di / Ki) .
A área estudada está localizada na confluência das bacias hidrográficas dos rios Jacaré-Guaçu e
Jacaré-Pepira, também denominada de “Sistema Jacaré”, na região centro-norte do Estado de São Paulo e
foi selecionada por situar-ser em uma porção aflorante do Aquífero Guarani.
Material e Métodos
A área de estudo, situa-se próxima aos municípios de Araraquara, São Carlos e Ribeirão Bonito que
estão localizados na porção central da confluência das bacias hidrográficas dos rios Jacaré-Guaçu e
Jacaré-Pepira, também denominada de “Sistema Jacaré”. O referido sistema estende-se por 140 Km de
comprimento (noroeste – sudeste) e 70Km de largura (norte – sul), drenando uma área correspondente a
6.748Km 2 e com 447Km de perímetro. A região localiza-se na porção central do Estado de São Paulo, entre
os paralelos 21º37’ e 22º31’ de latitude sul e os meridianos 47º43’ e 49º02’ de longitude oeste.
Os rios Jacaré-Guaçu e Jacaré-Pepira deságuam na região do curso médio do Rio Tietê e pertencem à
Bacia Hidrográfica Tietê-Jacaré, a qual compõe uma das 22 Unidades Hidrográficas de Gerenciamento de
Recursos Hídricos (UGRHIs) do Estado de São Paulo, mais precisamente a UGRHI-13. A localização
espacial da área estudada pode ser observada na Figura 1.
Figura 1. Localização da área de estudo
Como dito, o método AVI baseia-se em dois parâmetros físicos: (1) di – espessura de cada camada
litológica sedimentar acima da zona saturada; (2) Ki – condutividade hidráulica estimada de cada uma
destas camadas e a relação entre a vulnerabilidade e a resistência hidráulica é apresentada na Tabela 1.
II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 2

Tabela 1. Classes de vulnerabilidade do índice AVI
Resistência
hidráuica
(anos)
log C
Vulnerabilidade
0 - 10 < 1 Extremamente alta
10 -100 1 e 2 Alta
100 - 1000 2 a 3 Moderada
1000 - 10.000 3 a 4 Baixa
> 10.000 > 4 Extremamente baixa
Para a caracterização da espessura das camadas litológicas acima da zona saturada foram
realizadas 3 etapas:
1 a etapa - Caracterização da cota topográfica
Nesta etapa foi elaborado um mapa da cota topográfica da área de estudo utilizando uma imagem de
satélite no formato SRTM, o software Global Mapper® e técnicas geoestatísticas.
Com o auxílio do software Global Mapper a imagem de satélite foi transformada em uma malha de
pontos digital com o espaçamento de 100 metros entre cada ponto; após a elaboração dessa malha de
pontos foram utilizadas técnicas geoestatísticas no software Surfer 8.0® para a confecção do mapa da cota
topográfica.
2 a etapa - Determinação da altitude do nível estático
Para a caracterização da altitude do nível estático (lençol freático) foram utilizados conceitos de
hidrologia e hidrogeologia. Com a utilização de cartas topográficas da área estudada na escala de 1:10000
foram elaboradas tabelas com as coordenadas e as cotas dos cursos de água. Para complementar os
dados extraídos das cartas topográficas, foram realizadas nas etapas de campo leituras da profundidade do
nível d’água com um medidor de nível d’água. Com essas informações e a utilização das técnicas
geoestatísticas foi confeccionado o mapa do nível d’água.
3 a etapa - Elaboração do mapa de espessura da zona insaturada
Com os dados gerados nas duas etapas anteriores e sabendo que a espessura da zona insaturada em
cada ponto é a diferença entre a cota topográfica e a cota do nível d’água, o mapa da cota do nível d’água
foi subtraído do mapa da cota topográfica gerando o mapa da espessura média da zona insaturada.
Para a determinação da Condutividade Hidráulica (K) da área de estudo foram realizados 49 ensaios de
campo em locais escolhidos aleatoriamente utilizando o Permeâmetro de Guelph.
A análise geoestatítica seguiu as etapas definidas por Sturaro (1994) sendo executadas da seguinte
maneira: a partir da definição da área de estudo é elaborado um levantamento das amostras
georreferênciadas; é construido o histograma da(s) variável(eis) para se conhecer a forma da distribuição
das mesmas; em seguida, é realizada uma análise da variabilidade espacial por meio de uma análise
variográfica, ou seja, são construídos semivariogramas experimentais e, em seguida, são selacionados
modelos variográficos que representem a variabilidade espacial dos dados; essas informações serão
utilizadas posteriormente na análise geoestatítica usando a estimativa por krigagem ordinária.
II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 3

Resultados e Discussão
Para a confecção do mapa da Espessura da Zona Insaturada foram elaboradas duas superfícies
distintas, uma superfície da Cota Topográfica e outra do Nível Estático. Essas duas superfícies foram
subtraídas uma da outra para a confecção do mapa da Espessura da Zona Insaturada (Figura 2).
7580000
7575000
Espessura da Zona Insaturada (m)
0 to 23
23 to 35
35 to 46
46 to 62
62 to 142
7570000
7565000
7560000
7555000
7550000
7545000
Figura 2. Superfície da espessura da zona insaturada.
775000 780000 785000 790000 795000 800000 805000
No mapa da Espessura da Zona Insaturada a espessura variou de 0 a 142 metros e pode-se observar na
Figura 2 que os locais com a menor espessura estão relacionados com aqueles onde estão localizadas as
principais drenagens.
O mapa da Condutividade Hidráulica (Figura 3) foi elaborado com base em 49 ensaios realizados em
campo com o Permeâmetro de Guelph. O mapa gerado apresenta valores variando entre 0,58 a 3,4 m/d.
7580000
7575000
Permeabilidade (m/d)
0.58 to 1.53
1.53 to 1.681
1.681 to 1.682
1.682 to 1.84
1.84 to 3.4
7570000
7565000
7560000
7555000
7550000
7545000
Figura 3. Superfície da permebilidade
775000 780000 785000 790000 795000 800000 805000
II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 4

Uma limitação deste trabalho é a ausência do perfil estratigráfico do solo, que forneceria diferentes níveis
de permeabilidade. Entretanto, os furos de 1,5 metros de profundidade realizados para os ensaios de
condutividade hidráulica refletiram um solo arenoso, bem selecionado e homogêneo. Portanto, a elevada
condutividade hidráulica da área estudada é reflexo da grande porcentagem de arenitos porosos
relacionados às Formações Botucatu e Pirambóia.
Deve-se destacar que a condutividade hidráulica é muito sensível às variações do material testado, bem
como, na operação do permeâmetro para a obtenção do seu valor. Assim com uma malha relativamente
rarefeita é muito difícil elaborar um mapa que represente adequadamente a condutividade hidráulica para
toda área.
Após a caracterização das variáveis Espessura da Zona Insaturada e Condutividade Hidráulica foi
possível calcular a Resistência Hidráulica C segundo o método AVI. O cálculo foi realizado através de
ferramentas de softwares gráficos como o Surfer 8.0 ® , nesse cálculo a superfície da Zona Insaturada foi
dividida pela superfície da Condutividade Hidráulica gerando o mapa do índice AVI (Figura 4).
O Índice AVI é medido em anos e na área de estudo variou de 0 a 0,33 anos enquadrando a área
estudada na classe de vulnerabilidade do índice AVI Extremamente Alta (para valores entre 0 a 10 anos).
7580000
7575000
7570000
Índice AVI (anos)
0 to 0.06
0.06 to 0.12
0.12 to 0.18
0.18 to 0.24
0.24 to 0.33
7565000
7560000
7555000
7550000
7545000
Figura 4. Mapa do Índice AVI.
775000 780000 785000 790000 795000 800000 805000
Comparando a superfície da Resistência Hidráulica com a superfície da Espessura da zona Insaturada é
possível notar uma grande semelhança entre as duas. Essa semelhança demonstra a importância que a
variável Espessura da Zona Insaturada apresenta em relação à Vulnerabilidade do Aquífero Guarani na
área estudada.
Observa-se que no mapa do Índice AVI (Figura 4) as áreas mais vulneráveis estão sobre os locais de
menor espessura, ou seja, sobre as drenagens e que os locais com a maior espessura também apresentam
alta vulnerabilidade devido à alta condutividade hidráulica do solo.
Conclusão
Os valores de vulnerabilidade do Aquífero Guarani nos entornos do município de Ribeirão Bonito, SP,
determinada pelo método AVI, variaram entre 0 a 0,33 anos, alocando-a na classe de vulnerabilidade
Extremamente Alta.
Em grande parte da área estudada, essa alta vulnerabilidade está relacionada com a pequena espessura
da zona insaturada. Nos locais com espessura mais elevada, a alta vulnerabilidade está relacionada com a
alta permeabilidade da região, devido às grandes taxas de arenitos porosos das Formações Botucatu e
Pirambóia.
II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 5

Estes resultados sugerem que para proteger as águas do Sistema Aquífero Guarani na área estudada é
de essencial importância a elaboração de planos diretores para o uso e ocupação do solo e para o uso dos
recursos hídricos subterrâneos com base na vulnerabilidade do Aquífero Guarani.
Referências
ALLER, L.; BENNET, T.; LEHR, J. H.; PETTY, R. J.. DRASTIC: a standardized system for evaluating
groundwater pollution potential using hydrogeologic settings. E.U.A.: EPA, EPA/600/2-85/018, 1987.
FOSTER, S. S. D.; HIRATA, R. C. A. Groundwater pollution risk assessment: a methodology using
available data. WHO-PAHO/HPE-CEPIS Technical Manual, Lima, Peru. 81pp, 1988.
STURARO, J. R. Mapeamento Geoestatístico de propriedades Geológico – Geotécnicas obtidas em
Sondagens de Simples Reconhecimento. Tese de Doutorado – USP - São Carlos – SP, 1994, 183p.
VON STEMPVOORT, D.; EWERT, L.; WASSENAAR, L. Aquifer Vulnerability Index : a GIS compatible
method for groundwater vulnerability mapping. Canadian Water Resources Journal, vol. 18, n. 1, p. 25-
37, 1992.
II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 6