Estudo da aplicabilidade de técnicas de recarga artificial de aquíferos para a sustentabilidade das águas termais da região de Caldas Novas - GO

Abstract

A região de Caldas Novas, no estado de Goiás, abriga uma das maiores reservas hidrotermais do planeta não associada a magmatismo. Desde o início dos anos 80 o crescimento populacional e o elevado número de turistas desencadearam um consumo excessivo dos recursos hídricos subterrâneos, o que resultou em rebaixamento de 50 metros dos níveis piezométricos. As águas termais são extraídas principalmente por meio de poços tubulares profundos, com explotação dos Sistemas Aquíferos Paranoá e Araxá. A origem das águas termais é associada a regimes de fluxo intermediário e a um arranjo de fraturas que atingem profundidades maiores que 1.000 metros. Os poços termais possuem vazões que alcançam 63 m³/h e temperaturas superiores a 59ºC. O rebaixamento dos níveis de água dos aquíferos é atribuído não apenas ao elevado bombeamento, mas também à ocupação e impermeabilização do solo na região, a qual limita a recarga natural dos sistemas aquíferos. O presente estudo propõe metodologia para instalação de projeto piloto de recarga artificial e avalia a viabilidade de aplicação de mecanismos de recarga artificial da porção termal do Sistema Aquífero Araxá, com uso de águas previamente utilizadas na circulação em piscinas termais. Foram realizadas perfilagens óticas e ensaios hidráulicos nos poços termais, além de ensaios hidroquímicos e isotópicos. Estes dados, integrados com estudos anteriores de geofísica, geologia estrutural, e de solos, subsidiaram a instalação dos projetos pilotos de recarga artificial realizados em caixas de recarga, no aquífero freático, e em poço de injeção, no aquífero Araxá. As reservas permanentes dos Sistemas Aquíferos Paranoá e Araxá foram estimadas em 1,8 x 108 m3 e 4,5 x 107 m3, respectivamente, e as reservas renováveis estimadas em 2,25 x 106 m3/ano, para o Araxá, e 9,0 x 106 m3/ano, no Paranoá. As atuais vazões outorgadas pelo DNPM nestes aquíferos totalizam 9,2 x 106 m3/ano, que corresponde a uma vazão maior que as reservas renováveis do Sistema Aquífero Araxá. A avaliação de volumes de misturas, entre diferentes volumes injetados de águas de recarga artificial e águas de reserva permanente, em cenários distintos de injeção, mostrou que os mecanismos de recarga artificial não devem alterar a temperatura das águas dos aquíferos. Como não é possível modelar o raio de influência de cada poço de injeção, devido às anisotropias/heterogeneidades dos sistemas aquíferos, a análise da provável diminuição da temperatura da água deverá ser feita a partir do monitoramento contínuo dos poços de injeção e poços adjacentes. A viabilidade qualitativa da recarga artificial é obtida com tratamento das águas de descarte das piscinas através de estação de tratamento, com filtragem integrada utilizando gradeamento, aeração, filtro de areia, zeólitas, carvão ativado e ultravioleta. As águas de descarte das piscinas termais possuem boa qualidade, e o monitoramento realizado apresentou baixo incremento, em relação aos valores naturais, dos seguintes compostos antropogênicos: NH4 entre 0,1 e 0,8 mg/l N, NO3 entre 0,1 e 1,5 mg/l e coliformes totais entre 0 e 5000 NMP/100 ml. A temperatura das águas de descarte oscilou entre 24 e 39°C e o pH entre 6,4 e 8,1. Os estudos desenvolvidos demonstraram viabilidade térmica, qualitativa e quantitativa para a recarga artificial proposta. As conclusões do trabalho mostram a efetividade da instalação de mecanismos de recarga artificial através de caixas de recarga e poços de injeção. Estes mecanismos são poderosos instrumentos de gestão e fundamentais para a manutenção do potencial termal existente na região de Caldas Novas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Caldas Novas region, state of Goiás, Brazil, presents one of the major hydrothermal reserves of the planet, not associated to magmatism. Since the beginning of the 1980’s the expansion of the population and the increasing number of tourists had resulted in an extreme consumption of groundwater, what produced about 50 meters drawdown in water levels. The thermal waters are extracted mainly by deep wells, from the exploitation of the Paranoá and Araxá Aquifer Systems. The origin of thermal waters is associated to intermediate and regional hydrogeologic flow systems and to fracturing / faulting up to 1,000 meters depths. The thermal wells show yields up to 63 cubic meters per hour and maximum temperature of 59ºC. The water levels drawdown is attributed to the increasing of pumping and also to the occupation and surface sealing of the region, which limit the natural recharge of the aquifer systems. The present study considers the methodology for the installation of an artificial recharge pilot-plant and evaluates the viability to the application of these mechanisms to the thermal portion of the Araxá Aquifer System. It is purposed the use of water previously used in circulation in thermal swimming pools. Optical profiles and hydraulic assays had been carried out in the thermal wells, besides hydrochemical and isotopic studies. These data, integrated with previous geophysical, structural and hydrogeology studies, had supported the installation of pilot-projects for artificial recharge. To the recharge of the shallow aquifer it was used pebble filled dig wells and to the fractured Araxá Aquifer System it was applied an injection well scheme. The permanent groundwater reserves of the Paranoá and Araxá aquifers systems had been estimated, respectively, as 1,8 x 108 m3 and 4,5 x 107 m3, and the recharge reserves estimated as 2,25 x 106 x m3/year, for the Araxá System, and 9,0 x 106 m3/year, for the Paranoá System. The current outflows permits by DNPM (The Brazilian mineral bureau) in these aquifers totalize 9,2 x 106 m3/year, which corresponds to a higher yield than the recharge reserve for the Araxá Aquifer. The evaluation of mixtures volumes, between different injected water volumes of artificial recharge and permanent reserve water, in distinct injection scenario showed that the mechanisms of artificial recharge should not modify the temperature of the groundwater. Since it is not possible to build a model of the distance of influence of each injection well, due to the aquifers anisotropies and heterogeneities, the analysis of the possibility of water temperature reduction will have to be made by the continuous monitoring of injection and adjacent wells. The qualitative viability of the artificial recharge is reached by treatment of swimming pools discarding waters in a treatment station, with integrated filtering using aeration, sandy/ zeolite/activated coal filter and ultraviolet light. The waters discarded from the swimming pools show good quality, and the monitoring shows that there is low increment, in relation to the natural values, of the following anthropogenic compounds: NH4 from 0,1 up to 0,8 mg/l, NO3 from 0,1 to 1,5 mg/l and total bacterial traces from zero to 5,000 MPN/100 ml. The temperature of discarding waters oscillated from 24 to 39°C and pH from 6.4 to 8.1. The developed studies had demonstrated thermal, qualitative, and quantitative viability for the purposed artificial recharge system. The conclusions of the work indicate the effectiveness of the installation of artificial recharge mechanisms through dig wells and recharge injection wells. These mechanisms are powerful instruments of management and important for the maintenance of the thermal potential in the Caldas Novas region.