análise multivariada - aquifero cabeças

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ANLISE ESTATSTICA MULTIVARIADA DE DADOS HIDROQUMICOS DO AQFERO CABEAS - SUDESTE DA BACIA SEDIMENTAR DO PARNABA - PIAdson Brito Monteiro 1; Francisco Lages Correia Filho 2; Paula Kristhina Cordeiro Freire 3; Ney Gonzaga de Sousa 4 & Antnio Reinaldo Soares Filho 5 Resumo Os mtodos estatsticos multivariados, anlise das componentes principais e de agrupamentos foram aplicados em 33 anlises fsico-qumicas de guas do aqfero Cabeas na regio sudeste da Bacia Sedimentar do Parnaba. A finalidade desse estudo a insero desses mtodos como alternativa no tratamento de dados, bem como mostrar sua aplicao e resultados na identificao de guas com caractersticas hidroqumicas semelhantes. Como resultado verificou-se a presena de trs grupos: Grupo 1 guas cloretadas sdicas e cloretadas sdico-magnesianas, com condutividade eltrica mdia de 103 S/cm, cidas, brandas, de boa qualidade para agricultura. Ocorrem prximas ao contato do aqfero Cabeas com as Coberturas Detrito-Laterticas ou na zona de confinamento pela formao Long; Grupo 2 guas sulfatadas magnesiano-sdicas e clcico-sdicas, alm das sulfatadas sdicas, condutividade eltrica mdia, medindo 879 S/cm, neutras, duras a muito duras e com limite ao cultivo de espcies, com baixa tolerncia salinidade. Esto presentes nas proximidades do contato do aqfero Cabeas com o aquitardo Pimenteiras; Grupo 3 - guas bicarbonatadas, predominantemente clcico-magnesianas, condutividade eltrica mdia de 348 S/cm, geralmente alcalinas, duras a muito duras, boas para agricultura, respeitando os riscos de salinidade e sdio. A ocorrncia deste grupo no est relacionada presena nas proximidades de outras formaes geolgicas. Abstract The multivariate methods, principal and clustering component analysis, were applied to 33 physical-chemical water analysis from Cabeas aquifer in southwest Parnaba Sedimentary Basin. The purpose of this study is the insertion of these methods as an alternative in data treatment and shows its application and results in water identification with similar hydrochemical features. The results presented three groups: Group 1 - chlorinated water with sodium and chlorinated water with sodium and magnesium, presenting an average electrical conductivity of 103 S/cm, acidic, soft, with good quality for agriculture. Occurs near the contact of Cabeas aquifer with DetritusGelogo/Mestre em Geocincias Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. Rua Gois, 312 Ilhotas Teresina PI. Fone: (86)3222-4153. E-mail: amonteiro@te.cprm.gov.br. 2 Gelogo/Especialista em Recursos Hdricos Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. Rua Gois, 312 Ilhotas Teresina PI. Fone: (86)3222-4153. E-mail: lages@te.cprm.gov.br. 3 Engenheira Civil/Mestre em Recursos Hdricos. Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. Av. Brasil, 1731 Funcionrios Belo Horizonte - MG. Fone: (31)3878-0376. E-mail: pfreire@bh.cprm.gov.br. 4 Tcnico em Geocincias Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. Rua Gois, 312 Ilhotas Teresina PI. Fone: (86)3222-4153. E-mail: ney@te.cprm.gov.br. 5 Gelogo Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. Rua Gois, 312 Ilhotas Teresina PI. Fone: (86)3222-4153. Email: reinaldo@te.cprm.gov.br. XVI Congresso Brasileiro de guas Subterrneas e XVII Encontro Nacional de Perfuradores de Poos 11

lateritic Covers or in the containment area by Long formation; Group 2 Sulphated water with magnesium and sodium and sulphated water with calcium and sodium, and sulphated water with sodium, presenting an average electrical conductivity of 879 S/cm, neutral, hard to very hard and restricted cultivation by low salinity tolerance species. Occurs near the contact among Cabeas aquifer and Pimenteiras aquitard; Group 3 Bicarbonated water, with predominant calcium and magnesium, presenting an average electrical conductivity of 348 S/cm, usually alkaline, hard to very hard, good for agriculture, regarding the salinity and sodium tolerance. The occurrence this group isnt related to presence in the proximities of others geological formations.

Palavras-Chave Estatstica Multivariada; Componentes Principais; Anlise de Agrupamentos.

1 - INTRODUO Com base nos resultados obtidos no Projeto Borda Sudeste da Bacia Sedimentar do Parnaba (Correia Filho & Monteiro, 2009) foi possvel se fazer uma anlise dos dados hidroqumicos de 33 amostras de poos que captam o aqfero Cabeas, utilizando-se de mtodos estatsticos multivariados, enfocando-se no processo analtico as componentes principais e os agrupamentos, como suporte no tratamento e otimizao na qumica de guas de aqferos.

2 LOCALIZAO E VIAS DE ACESSO A rea de estudo situa-se na regio sudeste do Estado do Piau e ocupa uma superfcie de 6.099 km2 (figura 01). A cidade de Canto do Buriti est situada em sua poro noroeste e um dos principais centros populacionais da microrregio. O acesso, a partir de Teresina, se faz pelas rodovias BR-316/BR-343 at a cidade de Floriano. Da, pela rodovia estadual PI-140, pavimentada, at Canto do Buriti, num percurso de aproximadamente 400 km, j dentro da rea de estudo. Outro acesso, com pavimentao asfltica, a partir da BR-343, em Regenerao, atravs da rodovia PI236, at Oeiras, seguindo adiante pela rodovia PI-143, at a cidade de Simplcio Mendes, alcanando So Joo do Piau, no sudeste da rea, atravs da BR-020, num trecho de 485 km, com incio na capital.

3 - OBJETIVOS A aplicao de mtodos estatsticos multivariados, em anlises das componentes principais e de agrupamentos, como alternativa no tratamento de dados hidroqumicos.

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Figura 01 Localizao da rea dentro do Estado do Piau.

4. GEOLOGIA E HIDROGEOLOGIA DO AQFERO CABEAS 4.1 Geologia Ocupa cerca de 85% da rea estudada e , predominantemente, constitudo por arenitos rosados, cremes, esbranquiados, amarronzados e marrons-avermelhados, acamadados, granulao fina a mdia, indo at grosseira, gros subarredondados a arredondados, foscos, alguns pouco brilhosos, bem selecionados, bem estratificados, exibindo, freqentemente, estratificao cruzada planar e ondulada, tanto de pequeno como de grande porte. Geralmente so micromicceos, porosos, de boa permeabilidade e friveis, exibindo-se em grandes afloramentos, comumente com intenso fraturamento ou sob a forma de casco de tartaruga, tpico dessa formao. Nveis de siltitos e folhelhos arroxeados e rosados so comuns na base e poro mediana do pacote. Sua espessura varia de pouco menos de uma dezena de metros na parte sudeste at alcanar cerca de 150 metros nas pores central e norte da rea investigada. A figura 02 mostra o mapa geolgico da rea de estudo.

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Figura 02 Mapa Geolgico da rea de Estudo

4.2 Hidrogeologia Aflora amplamente por toda rea de estudo com comportamento hidrodinmico predominante de aqfero livre. Sua rea de recarga caracteriza-se por extensos chapades arenosos, escalonados, entrecortados por uma rede de drenagem incipiente e pouco densa. A alimentao se d por infiltrao direta das chuvas e, por filtrao vertical ascendente, a partir do aqfero Serra Grande e descendente, oriunda do sistema Poti/Piau, nos locais onde as diferenas de cargas hidrulicas sejam favorveis. Em condies de confinamento ocorre regionalmente entre o aquitardo Pimenteiras, na base, e o aquitardo Long, no topo, onde ocupa na regio de Canto do Buriti, parte noroeste da rea, reduzida superfcie, j que um aqfero predominantemente livre. A direo de seu fluxo subterrneo se d de sul para norte, com inflexo para noroeste na regio do vale do rio Piau. um aqfero poroso, contnuo, de extenso regional, livre, espessura mdia de 120 metros, porosidade primria alta, permeabilidade alta, potencialidade hidrogeolgica mdia e capacidade espcifica mdia de 1,77 m3/h/m. Os parmetros hidrodinmicos mdios do aqfero, na condioXVI Congresso Brasileiro de guas Subterrneas e XVII Encontro Nacional de Perfuradores de Poos 4

de livre, so: trasmissividade - 6,39x10-3 m2/s e condutividade hidrulica - 5,32x10-5 m/s . As guas so de boa qualidade para consumo humano, com valores mdios de slidos totais dissolvidos (STD) de 161,8 mg/l.

5 METODOLOGIA 5.1 Anlises Fsico-Qumicas Foram utilizadas 33 anlises fsico-qumicas do aqfero Cabeas, oriundas do Projeto Borda Sudeste da Bacia Sedimentar do Parnaba (Correia Filho & Monteiro, A.B., 2009) que apresentaram coeficiente de erro inferior a 10%, estimado atravs do balano inico. A tabela 01 mostra as anlises fsico- qumicas utilizadas neste trabalho.

5.2 Medidas de Disperso e Padronizao (modo z) A partir das amostras selecionadas foi realizada a determinao das medidas de disperso, desvio padro e coeficiente de variao, objetivando-se definir se os dados so homogneos ou heterogneos, com a finalidade de verificar se h necessidade de se fazer a padronizao (modo z), segundo as mdias e desvios padro. A padronizao faz com que as variveis transformadas passem a ter mdia, zero e varincia unitria, o que conseguido pela a transformao z. A equao (1) define essa padronizao. Modo z = onde xi o valor que se deseja padronizar, padro. (1) a mdia aritmtica da distribuio e o desvio

5.3 Anlise Multivariada 5.3.1 - Conceito Segundo Elizabeth Reis (1997), consiste num conjunto de mtodos estatsticos que permite a anlise simultnea de medidas mltiplas para cada indivduo ou objeto, em anlise. Os mtodos mais utilizados em geocincias so anlise das componentes principais, anlise de agrupamentos e anlise discriminante. Neste trabalho utilizou-se somente os dois primeiros mtodos.

5.3.2 - Anlise das Componentes Principais um dos mtodos estatsticos mais usados quando se pretende analisar dados multivariados, alm de ser o mais antigo mtodo de ordenao e mais aplicado nas geocincias. Este mtodo transforma um conjunto de variveis originais, intecorrelacionadas, em um novo c

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