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MAPEAMENTO DA VUNERABILIDADE DO AQUIFERO DO PARQUE
ESTADUAL DO BACANGA: COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS
DRASTIC, GOD E SINTACS
Karina Suzana Feitosa Pinheiro 1 & Matheus Moura Garcês 2
Resumo – Este estudo tem por objetivo mapear a vulnerabilidade do aquífero no Parque
Estadual do Bacanga - PEB, na Ilha do Maranhão, através da comparação entre os métodos
DRASTIC, GOD e SINTACS. A área do PEB abriga uma bateria de 14 poços tubulares, e
juntamente com os reservatórios do Batatã e Prata em seu interior, fornecem água doce potável para
20 bairros do centro histórico e adjacência no município de São Luís. Nos últimos anos o parque
vem sofrendo uma pressão em seu entorno pela urbanização. O mapeamento foi realizado
considerando os dados de 14 poços contidos no interior do PEB e 25 no entorno deste. A partir dos
métodos propostos os índices de vulnerabilidades foram espacializados por meio do software
Surfer, 7.0. Após analise dos resultados, e comparação entre os métodos, verificou-se que os
métodos GOD e o DRASTIC demonstram quais as áreas mais sensíveis à contaminação, indicando
assim zonas como mais ou menos capazes reter a chegada de poluentes.
Palavras-Chave – Vulnerabilidade, água subterrânea, aquifero
MAPPING OF VULNERABILITIES OF THE BACANCA STATE PARK
AQUIFERO: COMPARISON BETWEEN THE DRASTIC METHODS, GOD
AND SINTACS
Abstract – This study aims to map the vulnerability of the aquifer in the State Park of the Bacanga PEB, on the island of Maranhão, through the comparison between the methods, GOD and
DRASTIC SINTACS. The area houses a 14 battery PEB tube wells, and along with the tanks of
Batatã and Prata inside, provide clean fresh water for 20 neighborhoods of the historic centre and
neighbourhood in the city of São Luís. In recent years the Park has been suffering some pressure on
their environment by urbanization. The mapping was performed considering the data of 14 wells
contained inside the PEB and 25 in this environment. From the proposed methods vulnerability
indices were spacialization through the software Surfer, 7.0. After review of the results and
comparison between the methods, it was found that the methods GOD and the DRASTIC
demonstrate what areas more sensitive to contamination, indicating areas as more or less able to
retain the arrival of pollutants.
Keywords – Vunerability, groundwater, aquifer
INTRODUÇÃO
No Estado do Maranhão, das águas doces, mais de 97% ocorrem em mananciais subterrâneos.
O Estado possui um potencial hídrico superficial de 84,7 Km³/ano, ou seja, corresponde a 45,49%
do Potencial Hídrico Superficial (PHS) do nordeste brasileiro, significa que 2,8% do PHS do MA
equivale a 45,49% do PHS da região nordeste. Do abastecimento de água no interior do Estado,
1
2
Professora Assistente do Curso de Geografia da Universidade Estadual do Maranhão, e-mail: [email protected].
Aluno bolsista BIC/FAPEMA do Curso de Geografia da Universidade Estadual do Maranhão, e-mail: [email protected]
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75% deste, são através dos mananciais subterrâneos e 25% são através de mananciais superficiais.
Na capital do Estado, São Luís, localizada na ilha do Maranhão, 57% do abastecimento de água é
através de mananciais superficiais e 43%, mananciais subterrâneos. Cerca de 75% da população
maranhense residente nos municípios continentais e estes são abastecidas por água subterrânea. Na
capital (São Luís), o percentual de água subterrânea atinge 43% para o uso humano e próximo de
100% para o uso industrial.
A ilha do Maranhão situada no arquipélago de ilhas do Golfão Maranhense com mais de 1000
km² é composta pelos municípios de São José de Ribamar, Raposa, Paço do Lumiar e São Luís.
Juntos, estes municípios perfazem uma população em torno de 1.014.837 habitantes (IBGE, 2014),
e seus espaços vêm sendo ocupados sem prévio conhecimento das vulnerabilidades e
potencialidades do seu meio físico. O Sistema de Abastecimento de Água de São Luís é composto
de 02 (duas) Estações de Tratamento de Água Convencional (Italuís e Sacavém), 02 (duas) Estações
de Tratamento de Água com Fluxo Ascendente (Olho D’Água e Cururuca) e 312 (trezentos e doze)
poços tubulares profundos (CAEMA, 2008). O sistema Italuís capta água do Rio Itapecuru e está
localizado no Km 56 da BR 135. Já o sistema Sacavém é abastecido pela Barragem do Batatã, Rio
da Prata e Mãe Isabel. O Rio Jaguarema abastece o sistema Olho D’Água. Enquanto o Rio Antônio
Esteves abastece o sistema Cururuca. E o sistema Paciência é abastecido por duas baterias de poços
designados Paciência I e II (CAEMA, 2008).
Neste contexto de abastecimento, o Parque Estadual do Bacanga – PEB, com uma área de
2.634 hectares, abriga mananciais superficiais de agua doce, e é uma área de recarga, subterrânea. O
parque, localizado na região norte do Estado, cujo clima segundo Thorntwaite (1948), caracteriza-se
como Úmido do tipo (B1), com moderada deficiência de água no inverno, entre os meses de junho a
setembro, possui em sua área uma cobertura vegetal caracterizada por: capoeira, floresta, com
portes arbóreos de médio a alto, e floresta de mangue (DRUMMONDE; MALHEIROS, 2008).
Na área do PEB, a litologia é essencialmente sedimentar e em geral estratificada,
inconsolidada, bastante porosa, permeável e de baixa resistência à erosão, sendo a superfície
representada por arenitos muito friáveis. As características geológica–geotécnica são composta
pelas fácies arenosa, argilo-arenosa e argilosa com relevos formados por tabuleiro, colinas,
planícies fluviais e fluvio-marinhas por onde ocorre a infiltração das águas pluviais. (PEREIRA et
al, 2011). O sistema aquífero na área do parque é constituído basicamente pela formação Barreiras.
É um aquífero descontínuo muito heterogêneo, com locais de alto e de baixo potencial explorável.
“A vazão especifica média dos poços tubulares na área é de 3.370 l/h/m.” (CAEMA, 2009).
O aquífero Barreiras é considerado livre a semi confinado e se acha influenciado pelas feições
topográficas do terreno, drenando suas águas para os locais de menores altitudes. Nestes locais, em
geral, o lençol subterrâneo aflora, dando origem as fontes de contato ou surgentes. Em regras gerais,
correspondem às nascentes de pequenos córregos. Por sua vez, outras fontes, surgem ao longo do
percurso aumentando seu volume e, por fim, constituindo os rios perenes da área, mais ou menos,
caudalosos, que constituem, portanto, os principais exutórios do aquífero (SOUSA, 1997). Na área
do parque a litologia deste aquífero é constituída, a partir da base, por arenitos inconsolidados,
vermelhos e amarelados, siltitos amarelados a ocre e argilitos caulínicos. Nos clásticos há
ocorrências de conglomerados de matacões e blocos de arenito médio a grosso, quartzoso com
ocorrência de ferruginação.
A área do PEB abriga uma bateria de 14 poços tubulares, e juntamente com os reservatórios
do Batatã e do Prata em seu interior, fornecem água doce potável para 20 bairros do centro histórico
e adjacência. O aquífero nesta área é de grande importância para o abastecimento público, e nos
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últimos anos vem sofrendo uma pressão em seu entorno pela urbanização, que cresce de forma
periférica ao parque (Figura 1).
Neste sentindo, este trabalho tem por objetivo mapear a vulnerabilidade do aquífero no
Parque Estadual do Bacanga, através da comparação entre os métodos DRASTIC, GOD e
SINTACS.
Figura 1 – Localização do Parque Estadual do Bacanga, São Luís – MA
Fonte: Pereira, 2010
METODOLOGIA
A partir do acervo da Companhia de Água e Esgoto do Maranhão – CAEMA, da SUDENE
(1972), da Secretaria de Meio Ambiente – SEMA (2012) e da Prefeitura de São Luís (2012)
organizou-se em planilhas no Excel, um banco com dados de 39 poços, sendo 14 destes do interior
do PEB, e 25 do seu entorno. Os dados foram: coordenadas geográficas, profundidade, nível
estático (NE), nível dinâmico (ND) e vazão (Q).
Além dessas informações, considerou-se para este estudo: a infiltração anual do PEB (157,86
mm) calculado por Pereira et. al (2011), assim como o perfil construtivo dos poços do acervo da
CAEMA (1992), o mapa de declividade do PEB elaborado por Bezerra (2011), e o valor médio da
condutividade hidráulica (1,7 km/dia) dos poços estudados na área do parque pela SUDENE (1992).
A determinação dos parâmetros dos métodos de vulnerabilidade foi de acordo com o proposto
Aller et al. (1987) para o método DRASTIC, Foster e Hirata (1988) para o método GOD e Civita et.
al. (2000) para o método SINTACS.
Os mapas de vulnerabilidade do aquífero do PEB foram elaborados após o calculo dos
índices em planilha no Excel. Os mapas foram gerados no Programa SURFER 7.0 considerando-se
o método estatístico de Krigagem para espacialização dos dados dos 39 poços estudados. Após a
elaboração dos mapas de vulnerabilidade, estes foram comparados e fez-se uma análise verificando
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a sensibilidade dos métodos, de forma a traduzir o comportamento natural do aquífero a poluição de
contaminantes.
MÉTODO GOD
O método GOD foi desenvolvido por Foster e Hirata (1988) com o objetivo de avaliar a
vulnerabilidade natural do aquífero à carga poluidora proveniente de atividades antrópicas de
superfície, constituindo uma importante ferramenta para o planejamento urbano e ordenamento
territorial. Esta metodologia considera os seguintes parâmetros:
O primeiro parâmetro (G) – grau de confinamento do aquífero: está relacionado à pressão
exercida no aquífero, ou seja, o grau de confinamento hidráulico, podendo ser atribuída notas que
variam de 0 a 1,0 de acordo com a classificação do aquífero em: não confinado (livre); não
confinado coberto (livre coberto); semiconfinado (confinado drenante); confinado artesiano
(confinado não drenante surgente) ou nenhum no caso de não existir aqüífero.
O segundo parâmetro (O) – grau de consolidação da zona não saturada: relaciona as
características litológicas e o grau de consolidação da zona não saturada ou camadas confinantes,
atribuindo valores que variam de 0,4 a 1,0.
O parâmetro (D) – profundidade do nível estático: atribui valores que variam de 0,6 a 1,0
de acordo com a profundidade do nível freático (não confinado) ou a profundidade do topo do
aqüífero (confinado).
Os três valores atribuídos na classificação são multiplicados entre si e o valor final integrado
indica o índice de vulnerabilidade que deve ser atribuído à área estudada. A classificação do índice
de vulnerabilidade varia de 0,0 (desprezível) até 1,0 (extrema).
MÉTODO DRASTIC
Apoiado pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, Aller et al., desenvolveu
em 1987 o método DRASTIC (BRACHO et al., 2004). A principal finalidade deste método é
estimar a vulnerabilidade intrínseca da água subterrânea. O DRASTIC permite encontrar um valor
numérico para cada ponto da área de trabalho de acordo com a seguinte equação:
DRASTIC = (Di x Dp)+ (Ri x Rp) + (Ai x Ap) + (Si x Sp) + (Ti x Tp) + (Ii x Ip) +(Ci x Cp)
1
Onde i é valor atribuído ao parâmetro e p o seu peso. A cada um dos parâmetros atribui-se
valores i que variam de 1 a 10 cujo valor se relaciona diretamente com o potencial de poluição e um
peso p que varia de 1 a 5 refletindo a importância relativa. Neste estudo foi utilizado peso normal.
A vulnerabilidade à poluição de águas subterrâneas é tanto maior quanto maior for o índice
DRASTIC. A Figura 2 mostra a relação entre o valor do índice e a vulnerabilidade.
Figura 2 – Escala de vulnerabilidade intrínseca com seus respectivos intervalos propostos para
usuários do método DRASTIC, com base nas cargas variáveis determinadas por Aller et al. (1987).
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MÉTODO SINTACS
O método SINTACS, desenvolvido por Civita et. al. (2000), baseou-se no método
DRASTIC e utiliza os mesmos parâmetros. Ele foi adequado as características hidrogeológicas da
Itália, e ao requerimento de um mapeamento de maior detalhe. Os parâmetros desse método são os
seguintes: S: Profundidade do aquífero. Equivalente a D no DRASTIC. I: Infiltração. Equivalente a
R no DRASTIC. N: Impacto da zona vadosa. Equivalente a I no DRASTIC. T: Tipo de solo.
Equivalente a S no DRASTIC. A: Litologia do aquífero. Equivalente a A no DRASTIC. C:
Condutividade hidráulica. Equivalente a C no DRASTIC. S: Declive. Equivalente a T no
DRASTIC. O método SINTACS atribui a cada parâmetro um índice de 1 a 10. O resultado final é
um cálculo do índice de vulnerabilidade, que resulta do somatório dos sete parâmetros, cada um
multiplicado por um peso respectivo, resultará em uma das seis classes de vulnerabilidade (Tabela
1).
Tabela 1. Classes de vulnerabilidade do índice SINTACS
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da análise do mapa de vulnerabilidade pelo Método GOD observa-se que o Parque
Estadual do Bacanga apresentou três classes de vulnerabilidade: baixa, média e alta com índices
variando de (0,28 a 0,70). O setor dentro do PEB que apresentou maior vulnerabilidade foi a NE,
onde os poços existentes sofrem maior pressão devido a ocupação urbana em seu entorno, além de
apresentarem uma baixa profundidade e um Nível Estático (NE) mais próximo da superfície,
colaborando, assim, com a susceptibilidade a contaminação. Média vulnerabilidade encontra-se a L
e SO na área, enquanto que na parte central do parque a mais baixa vulnerabilidade (Figura 3).
Analisando, os dados para calculo do índice GOD, verifica-se que os valores do NE
condicionou a variabilidade do índice, de baixo a alto, uma vez que o aquífero Barreira presente na
área é predominantemente livre e o tipo de material litológico que constitui a zona vadosa, é
essencialmente arenito, não tendo muita variação.
O uso do método DRASTIC apresentou duas classes de vulnerabilidade para a área do
parque: média e alta, sendo o setor de alta vulnerabilidade a NE da área, igualmente ao índice GOD
(Figura 4). Neste índice a profundidade do nível estático também influenciou a variabilidade,
devido o nível estático estar mais próximo a superfície, menor a barreira à penetração de
contaminantes. Essa condição ocorre nos poços a nordeste da área, indicando maior vulnerabilidade
do aquífero neste setor do parque.
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9717000
9717000
Índice GOD
ÍNDICE DRASTIC
9716000
MÁX.
9716000
0.68
0.66
0.64
0.62
0.6
0.58
0.56
0.54
0.52
0.5
0.48
0.46
0.44
0.42
0.4
0.38
0.36
0.34
0.32
0.3
9715000
9714000
9713000
9712000
9711000
MÁX.
146
144
142
140
138
136
134
132
130
128
126
124
122
120
118
116
114
112
110
108
106
104
9715000
9714000
9713000
9712000
9711000
MÍN.
MÍN.
Projeção Universal Transversa de Mercato
Meridiano de Origem: 45oW Gr. Zona:23
SAD 69
9710000
578000
579000
580000
581000
582000
583000
Projeção Universal Transversa de Mercato
Meridiano de Origem: 45oW Gr. Zona:23
SAD 69
9710000
584000
578000
Figura 3 – Mapa de Vulnerabilidade das águas
subterrâneas do PEB (Índice GOD).
579000
580000
581000
582000
583000
584000
Figura 4 – Mapa de Vulnerabilidade das águas
subterrâneas do PEB (Índice DRASTIC).
O uso do método SINTACS apresentou apenas uma classe de vulnerabilidade: alta com
valores do índice > 210, para todos os 39 poços estudados, variando de 660 a 880. Contrário aos
métodos anteriores, espacialmente, a maior vulnerabilidade não se encontra a NW na área, e sim
mais na parte centro-norte do parque. A parte nordeste do parque, em cor azul no mapa (Figura 5),
apresentou para este índice, o lugar com valores variando de 660 a 680, ainda assim, alta
vulnerabilidade (Figura 5).
9717000
Índice SINTACS
9716000
MÁX.
880
9715000
860
840
9714000
820
800
780
9713000
760
740
720
9712000
700
680
9711000
660
MÍN.
Projeção Universal Transversa de Mercato
Meridiano de Origem: 45oW Gr. Zona:23
SAD 69
9710000
578000
579000
580000
581000
582000
583000
584000
Figura 5 – Mapa de Vulnerabilidade das águas subterrâneas do Parque Estadual do Bacanga.
Comparando os mapas finais GOD, DRASTIC e SINTACS verifica-se que através do
método GOD, a área da bacia apresenta na sua maioria média vulnerabilidade, além do
comportamento de vulnerabilidade baixa; e que, a maior vulnerabilidade no parque encontra-se a
NE da área, e que esta relaciona-se a profundidade da agua nos poços, menos profunda . Através do
método DRASTIC a maioria do parque igualmente ao GOD apresenta vulnerabilidade média, e
ainda apresenta vulnerabilidade alta localizada, também a NE. Ambos os métodos GOD e
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DRASTIC apresentaram um comportamento semelhante, com vulnerabilidade média
predominantemente no parque, e de forma setorizada, a NE (alta vulnerabilidade) e a L e SO (média
vulnerabilidade). No entanto, o método SINTACS, apesar de apresentar um resultado mais
restritivo para a área do parque como um todo, com alta vulnerabilidade, nos chama atenção um
resultado a NE na área não condizente com os métodos anteriores, indicando que este setor no
parque é ainda mais rigoroso com relação a vulnerabilidade, conforme resultados dos métodos
anteriores, e que esta diretamente relacionado a profundidade do nível estático. Acredita-se, que
esta diferença esteja relacionada a multiplicação da infiltração média anual no parque de 157,88
mm pelo peso neste índice, não favorecendo um melhor resultado.
CONCLUSÃO
O uso dos métodos mostrou-se satisfatório para analise da vulnerabilidade, no entanto, o
método SINTACS apesar de mais rigoroso, com alta vulnerabilidade para a área como um todo, de
forma setorizada não se apresentou como o melhor método a ser considerado. Os métodos GOD e
DRASTIC, apresentaram melhor resultado, assemelhando-se, inclusive, em comportamento na área,
contribuindo assim para ações de preservação das águas subterrâneas e no gerenciamento ambiental
da área por zonas ou setores no parque.
Após a comparação dos métodos GOD e DRASTIC, constata-se que os mapas de
vulnerabilidade sugerem, “que o setor a nordeste do parque aquífero é mais vulnerável à
contaminação do que o interior do parque”, e que necessita de especial atenção, principalmente
porque está mais próximo da urbanização.
Os métodos GOD e o DRASTIC demonstram quais as áreas mais sensíveis à contaminação,
indicando assim zonas como mais ou menos capazes reter a chegada de poluentes.
Esse é um estudo preliminar, que devidamente interpretado poderá ser utilizado pela
sociedade e órgãos competentes como uma ferramenta do planejamento do uso e ocupação do solo,
na bacia do rio Bacanga, onde o parque esta inserido, e especificamente para o Parque Estadual do
Bacanga, que vem sofrendo pressão constante pela urbanização em seu entorno.
Para continuidade da pesquisa, ou trabalhos futuros, sugere-se que as variáveis sejam
determinadas em condições climáticas distintas, ou seja, considerando os períodos chuvoso e seco
na região, assim como determinar a infiltração, em vários setores no parque, ao invés de trabalhar
com um valor médio, dentre outras variáveis. Além de que, se possível, trabalhar com um número
maior de poços, e que seja ponderando a bacia hidrográfica do rio Bacanga.
REFERENCIAS
ALLER, L.; BENNETT, T.; LEHR, J. H.; PETTY, R.J., e HACKETT G. DRASTIC: "A
standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeologic
settings."NWWA/EPA Series, EPA-600/2-87-035, p. 38-57, 1987.
CAEMA. Áreas abastecidas pelos sistemas da CAEMA. Disponível
http://www.caema.ma.gov.br/ExibirPagina.aspx?id=37> Acesso em 18 mar. 2009..
em:
<
CIVITA, M.; DE MAIO, M.. "Valutazione e cartografia automatica della vulnerabilità
degliacquiferi all’inquinamento con il sistema parametrico. SINTACS R5 a new parametric system
XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
7
forthe assessment and automatic mapping of groundwater vulnerability to contamination. " Pitagora
Editrice, Pubbl. n°2200 del GNDCI-CNR, 2000.
DRUMMOND, M. S.; MALHEIROS J. C. Parque Estadual do Bacanga: Análise sintética e
proposições de ações afirmativas de gestão. Elaboração de Estudos Sobre a Situação Fundiária. São
Luís: SEMA, 2008.
FOSTER, S. S. D. e HIRATA, R. C. A. Groundwater pollution risk assessment: a methodology
using available data. WHO-PAHO/HPE-CEPIS Technical Manual, Lima, Peru. 81pp, 1988.
JAKOB, A.A.E. A Krigagem como Método de Análise de Dados Demográficos. XIII Encontro da
Associação Brasileira de Estudos Populacionais. Minas Gerais: 2002.
HIRATA, R. C. A. e Ferreira, L. M. R. Os aqüíferos da bacia hidrográfica do alto Tietê:
disponibilidade hídrica e vulnerabilidade à poluição. Revista Brasileira de Geociências, v. 31, n. 1,
p. 43-50, 2001.
IBGE. Cidades. Disponível em: www.ibge.gov.br. Acesso em: 09 jan. 2014
MARANHÃO, Decreto Estadual n° 7.545 de 07 de março de 1980 – Cria o Parque Estadual do
Bacanga e dá outras providências. Diário Oficial Estadual, n° 56 de 21 de março de 1980.
MELO JUNIOR, H. R. & KOZERSKY, G. R. 2008. Caracterização hidrogeológica e mapeamento
da vulnerabilidade natural das águas subterrâneas em um aterro sanitário na Amazônia Ocidental:
estudo de caso de Ariquemes, Rondônia. XV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas CABAS. Natal, R.N. CD-ROM.
PEREIRA, E.D. Vulnerabilidade a contaminação do solo e aqüífero do Reservatório Batatã- São
Luís (Ma), 2006, 141f. Tese de Doutorado em Geociências e Meio Ambiente, IGCE/UNESP, Rio
Claro, 2006.
PEREIRA, E. D. Parque Estadual do Bacanga: os desafios para sua conservação. São Luís:
UFMA, 2010.
PEREIRA, E. D.; JUNIOR, F. A. C.; COSTA, H.de O.S.; CASTRO, M.D.F. Reservatório Batatã:
Importância Hídrica e Conflitos de uso e ocupação no município de São Luís, Maranhão/Brasil:
Costa Rica: Revista Geográfica da América Central, 2011.
SOUSA, S. B. - Recursos Hídricos da Ilha do Maranhão. Dissertação de Mestrado. Curitiba:
UFPR, 1997.
SUDENE, Abastecimento D’água: Planejamento Geral, São Luís – MA. Recife: AQUAPLAN,
1972.
XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
8