O papel de falhas como condutos hidráulicos a partir da análise de modelos numéricos e geoelétricos - o exemplo do Aquífero Barreiras-RN

• Autor(a) principal: Alves, Rafaela da Silva
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31943
• topic: Aquífero Barreiras-RN; Falhamentos neógenos; Modelagem numérica; Condutividade hidráulica; Métodos geoelétricos

A ocorrência de falhas em aquíferos de natureza clástica condiciona, em termos de compartimentação estrutural, sua geometria e proporciona um incremento na anisotropia que se reflete em variações de condutividade hidráulica, variação de espessuras saturadas, alterações no padrão de fluxo subterrâneo e variações de gradiente hidráulico. O Sistema Aquífero Barreiras, alvo do presente estudo em um setor do litoral sul do Estado do Rio Grande do Norte, possui caráter hidráulico predominantemente não confinado e apresenta-se estruturalmente compartimentado por falhamentos Neógenos. A área em questão envolve uma bateria de 12 poços tubulares produtores, 39 piezômetros, além de outros 6 de pesquisa e monitoramento, instalados no ano de 2011, os quais captam cerca de 750 m³/h destinados ao suprimento de água de municípios interioranos com déficit hídrico. A estruturação local, evidenciada pelas falhas principais Boa Cica e Tabatinga, NW e NE respectivamente, proporciona complexidade ao Sistema Aquífero Barreiras, seja em termos quantitativos, seja em termos qualitativos, este último caso particularmente no que diz respeito a possíveis anomalias na interface água doce-água salgada na linha de costa. Esta tese, por meio de diferentes abordagens metodológicas, apresenta uma análise do comportamento do aquífero com ênfase no papel das falhas Boa Cica e Tabatinga na forma de seus limites permeáveis ou semi-impermeáveis, objetivando ainda, simular a possibilidade de intrusão salina na área. Adicionalmente, buscou-se identificar setores mais promissores para a locação de novos poços de bombeamento, com vistas ao aumento da oferta de água e subsidiando uma gestão sustentável do aquífero. A metodologia envolveu inicialmente a caracterização da compartimentação estrutural do aquífero através de correlação em perfis de poços, modelos geoelétricos inversos 1D e averiguações de campo. O comportamento do aquífero em um ambiente estruturalmente controlado foi simulado através do software Visual MODFLOW. Nesse contexto, os modelos numéricos foram elaborados considerando dois cenários distintos para o papel das falhas, como condutos ou barreiras hidráulicas, respectivamente, zonas de aumento e redução da condutividade hidráulica em relação ao meio adjacente. Os resultados das simulações foram confrontados com seções geoelétricas inversas 2D e testes de aquífero realizados em poços locais. Os modelos geoelétricos2D, especificamente, foram utilizados no sentido de caracterizar localmente a falha nas proximidades da linha de costa e se esta seria na forma de anomalia resistiva (compatível com o modelo barreira) ou condutiva (compatível com o modelo conduto). Reinterpretações de testes de aquífero foram efetuadas a fim de identificar eventuais recuperações de níveis dinâmicos nas proximidades das falhas. Os modelos numéricos de fluxo de densidade dependente, utilizados para simulação da intrusão salina no aquífero, foram gerados na plataforma SEAWAT. Estabeleceram-se simulações ao longo de 20 anos de bombeamento de poços considerando a explotação atual de 750 m³/h. Para verificar os setores mais promissores para perfuração de novos poços, além de todos os métodos aplicados, foi gerado um mapa de espessura saturada para guiar as simulações numéricas efetuadas no Visual MODFLOW. O modelo numérico de fluxo foi calibrado com erro residual de 8,9%, considerando anisotropias no aquífero na forma de contatos laterais entre diferentes condutividades hidráulicas e variações da espessura saturada decorrente das falhas. As simulações efetuadas evidenciaram que as principais falhas locais são compatíveis com modelos de condutos, ou seja, correspondem a zonas de elevada condutividade hidráulica. Tais resultados foram corroborados com a caracterização de anomalias condutivas no imageamento geoelétrico 2D, associadas a uma das falhas simuladas, Falha Boa Cica (NW). Os testes de aquífero, por sua vez, apresentaram uma tendência de recuperação de níveis dinâmicos na medida em que os respectivos cones de depressão atingem as principais zonas de falhas. O modelo transiente calibrado, em conformidade com o modelo de fluxo calibrado, considerou as falhas como zonas de condutividade hidráulica relativamente maiores e representando caminhos preferenciais à evolução da intrusão salina. Esse resultado é corroborado igualmente pela anomalia geoelétrica condutiva na Falha Boa Cica (NW), onde seu aspecto cinemático de natureza transtensional favorece um maior alcance dessa contaminação salina. Resultados similares foram obtidos em simulações envolvendo variações de recarga entre os períodos seco e chuvoso, com as falhas representando condutos preferenciais ao incremento da intrusão. Em termos de locações adicionais de poços, guiadas por modelos numéricos de fluxo e mapa de espessura saturada, indicam a porção nordeste da área de estudo como aquela mais promissora, sobretudo por apresentar espessuras saturadas maiores (70 a 90 metros). As simulações numéricas, particularmente, evidenciaram que as áreas de grábens relativos são as mais propícias para futuras perfurações, em face de maiores rebaixamentos disponíveis e, consequentemente, maiores vazões de explotação.