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Guadiana, 3ª Fase
Reunião da Equipa de Trabalho
(LNEC, 26 Fev 2003) NAS
ESTUDO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS
NO ESTUÁRIO DO RIO GUADIANA
E ZONAS ADJACENTES
COMPONENTE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
(Obra 607/541/5344)
João Paulo Lobo Ferreira
Catarina Diamantino
Manuel de Oliveira
Maria João Moinante
Teresa Leitão
Guadiana, 3ª Fase
Reunião da Equipa de Trabalho
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Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas
adjacentes: Componente águas subterrâneas
Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Objectivos:
Elaboração de um modelo de escoamento dos sistemas hidrogeológicos
de porosidade intergranular (seleccionou-se pela sua maior importância
como aquífero o sistema aquífero de Monte Gordo)
Estudo da posição actual da interface água doce - água salgada no
sistema aquífero de Monte Gordo
Quantificação da quantidade de água subterrânea que escoa para o
estuário na zona do sapal de Castro Marim
Quantificação da contribuição de nitratos transportados pelas águas
subterrâneas para o estuário, através de balanço de massa e da modelação
do transporte de massa em regime transitório
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Sistema aquífero de Monte Gordo
aquífero poroso não confinado
área total de cerca de 10 km2
em termos litológicos é constituído por:
- nível de areias de duna (espessura < 10 m)
- nível de areias de praia e de estuário (cerca de 12 m espessura)
substracto impermeável – aluviões antigos
FEFLOW (Finite Element Subsurface Flow & Transport Simulation System)
Aplicado ao Sistema aquífero de Monte Gordo
determinar o fluxo subterrâneo e o transporte de massa em
termos de salinidades
prever a posição da interface água doce/água salgada em
estado estacionário
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adjacentes: Componente águas subterrâneas
Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Guadiana, 3ª Fase
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Mapa hidrogeológico do Sistema aquífero de Monte Gordo
Esteiro da Carrasqueira
Rio
Gu
ad
ian
a
Are
nit
os
do
Pli
océ
nic
o
Mar
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Areias de dunaEsteiro da
Carrasqueira Mar
-10
10
0.07Z
Substrato impermeavel
N SLi
mit
e N
do
sist
ema
Lim
ite
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a
d
agua doceAreias de praia d
agua doce
s
agua salgada
zona de transicao zona
de
trans
icao
s
agua salgada
Corte esquemático N-S no aquífero de Monte Gordo
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adjacentes: Componente águas subterrâneas
Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Guadiana, 3ª Fase
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Condição de
fluxo imposto
Condição de
nível piezométrico
imposto
N
Esteiro da Carrasqueira
Rio G
uadiana
Condições de fronteira para o modelo de fluxo
Condição de
nível
piezométrico
imposto
Condição de
nível piezométrico
imposto
Mar
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adjacentes: Componente águas subterrâneas
Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Guadiana, 3ª Fase
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Parâmetros dos materiais para o modelo de fluxo
Condutividade hidráulica nos eixos dos xx, yy e zz:
Esteiro da Carrasqueira
Rio G
uadiana
N
Mar
valores variam entre 28 m/dia e 76 m/dia (Silva, 1984)
interpolados por krigagem para a restante área
zona adjacente à linha de costa e zonas aluvionares
adjacentes ao esteiro e ao rio
adoptaram-se valores mais baixos
mapa final da distribuição de
condutividades após a calibração
do modelo de fluxo
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adjacentes: Componente águas subterrâneas
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Recarga
valores adoptados foram de 134, 150 e 328 mm/ano para três zonas
distintas do aquífero (Fase 2; Leitão et al., 2001)
nas zonas aluvionares adjacentes ao esteiro e ao rio e nas zonas de
aglomerados populacionais adoptaram-se valores mais baixos
Rio G
uadiana
Esteiro da Carrasqueira
N
Mar
mapa final da distribuição de recarga
após a calibração do modelo de fluxo
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Condições de fronteira para o modelo de transporte
(para os seis planos)
Condição de
concentração
imposta
C = 0 mg/l
Todos os planos
N
Condição de concentração ou fluxo imposto plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6
C ≈ 0 mg/l Q= 0 m3/d C = 5000 mg/l
Condição de
concentração ou fluxo
imposto
plano1 C ≈ 0 mg/l
plano2
plano3 Q = 0 m3/d
plano4
plano5 C = 5000
mg/l
plano6
Rio G
uadiana
Esteiro da
Carrasqueira
Condição de concentração ou fluxo imposto
plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6
C ≈ 0 mg/l Q=0 m3/d C = 36400 mg/l
Mar
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Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio
Esteiro da
Carrasqueira
Rio G
uadiana
N
Mar
Distribuição da piezometria e das linhas de fluxo
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Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio
Esteiro da
Carrasqueira
Rio G
uadiana
N
Mar
outflow
inflow
Balanço do fluxo calculado
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Rio
Gua
dia
na
Esteiro da
Carrasqueira
Mar
N
Resultados do modelo em regime de equilíbrio
Distribuição da concentração de cloretos
(em plano horizontal)
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Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Nitratos de origem agrícola nas águas subterrâneas que
escoam para o estuário do Guadiana
Metodologia:
Definição das áreas agrícolas onde se preconize a existência de
fertilização com azoto
Definição da carga de azoto sazonal aplicada em função do tipo de cultura
Assunção de uma percentagem de azoto que não é integrado pelo
desenvolvimento da planta e que permanece no solo infiltrando-se para as
águas subterrâneas
Cálculo da quantidade total de azoto que se infiltra nas águas
subterrâneas
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Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas
adjacentes: Componente águas subterrâneas
Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Reunião com técnicos da Direcção de Serviços de Agricultura
da Direcção Regional de Agricultura do Algarve:
Dificuldades na aplicação da metodologia:
não existe cartografia das culturas utilizadas;
não existe informação relativamente às quantidades de azoto aplicadas
por tipo de cultura na área em causa;
por isso, também não é possível dispor de um calendário de fertilizações
seguido pelos agricultores da zona.
Algumas recomendações:
no âmbito do apoio técnico aos agricultores, os serviços da agricultura
recomendam quantidades de fertilizantes e calendários de aplicação;
as aplicações devem ser feitas fora da época das chuvas, e muitas vezes
são feitas diluídas na água de rega.
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Quantidade de azoto recomendado por cultura
idade (anos) 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 >10
Azoto (g/árvore) 40-80 120-160 240-320 410-500 550-600 400-700
Produção esperada (t/ha) 5 15 20 25
Azoto (kg/ha) 50 60 80 100
Produção esperada (t/ha) 1500 3000 4500
Azoto (kg/ha) 20-30 20-30 20-30
Produção esperada (t/ha) 20 25 35
Azoto (kg/ha) 70 90 135
Produção esperada (t/ha) 20 25 35 40 50
Azoto (kg/ha) 70 90 135 150 160
Produção esperada (t/ha) 25 30 35
Azoto (kg/ha) 80 110 120
Produção esperada (t/ha) 20 30 40 50
Azoto (kg/ha) 100 125 150 175
Produção esperada (t/ha) 50 60 70 80 90 100 120
Azoto (kg/ha) 135 160 180 200 220 240 280
Níveis foliares determinados em análise
Azoto (kg/ha)
Níveis foliares determinados em análise
Azoto (kg/ha)
Níveis foliares determinados em análise
Azoto (kg/ha)
Níveis foliares determinados em análise
Azoto (kg/ha)
Fonte: (A): Guerreiro (2000); (B) "Manual de Fertilização das Culturas"
excesso
80-100 60 -
excesso
50-65 40 -
vinha(B)
vinho
insuficiente suficiente
uva de mesa
insuficiente suficiente
olival (B)
insuficiente suficiente excesso
60-80 40 -
suficiente excesso
100-150 50-75 -
pimento (B)
tomate (B)
amendoeira (B)
insuficiente
feijão seco, tremoço, tremocilha,
grão de bico, fava (B)
melancia, pepino (B)
melão (B)
morangueiro (B)
Cultura (fonte) Descritor
Citrinos (A)
feijão verde (B)
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Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental
Devido à dificuldade em organizar a informação necessária para a aplicação da
metodologia descrita, nomeadamente:
não existir cartografia exacta das culturas;
por cultura não se saber a quantidade de N aplicada;
não se saber se a aplicação é ou não feita fora dos períodos de
precipitação;
a quantificação da aplicação do N no solo é extremamente difícil.
A solução é fazer um estudo que é apenas indicativo, das possíveis
quantidades de N aplicadas na agricultura.
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Estudo indicativo
Pressupostos
Considera-se um valor que se pretende médio de N por área agrícola:
100 kg N/ha.
Considera-se que este valor é aplicado e distribui-se uniformemente
por todas as áreas onde pode haver fertilização.
Assume-se que 90 % do N é absorvido e 10 % mantém-se no solo
acabando por ser dissolvido na água de recarga, passando para a
água subterrânea. Ou seja, fica-se com uma entrada de N à superfície
de 10 kg /ha = 1 g /m2.
Esse valor é dividido pela recarga para se estimar a concentração de
N na água. Por exemplo,
recarga = 1 mm/a = 1 L/m2, concentração de N de 1 g/L;
recarga = 100 mm/a, concentração de N de 10 mg/L.
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Áreas onde pode haver fertilização (Fonte: Corine Land Cover)
vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais complexos,
territórios agro-florestais.
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Teor de NO3 (mgL) na água de recarga das águas subterrâneas
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Aquífero de São Bartolomeu
Evolução da concentração em nitratos em diversos furos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
May-64 Jun-68 Jul-72 Aug-76 Oct-80 Nov-84 Dec-88 Jan-93 Mar-97 Apr-01
Co
ncen
tração
(m
g/l
)
600090001
600090033
600090036
600090059
600090060
600090061
600090062
600090063
600090068
600090187
600090196
Furos:
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Aquífero de Monte Gordo
Evolução da concentração em nitratos em diversos furos
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Jul-78 Nov-81 Feb-85 Jun-88 Sep-91 Jan-95 Apr-98 Jul-01
Co
ncen
tração
(m
g/l
)
600071005
600071006
600090014
600090017
600090049
600090054
600090055
600090056
600090057
600090043
Furos/poços:
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Área Recarga anual média
(ha) (mm/a)* (mg/L/a) (ton/a)
870 76 64 8.7
117 100 49 1.17
205 136 36 2.05
144 119 41 1.44
Entidades hidrogeológicasSaída = Entrada média de NO3 *
Carga de nitratos esperada anualmente na água subterrânea de descarga para o estuário
* calculado para as áreas ocupadas pela vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais
complexos e territórios agro-florestais
Aluviões de Castro Marim e Formações
Meso-Cenozóicas inclusas
Restantes Formações Meso-Cenozóicas
Aquífero de Monte Gordo
Aquífero de S. Bartolomeu
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Metodologia:
Foi modelado o escoamento subterrâneo em regime transitório
(FEFLOW)
Introduziu-se a variabilidade em termos sazonais no parâmetro
recarga do aquífero
Foram modelados 3 cenários correspondentes a diferentes valores
de recarga:
1º cenário - média da série de precipitação analisada
2º cenário - um ano em que a precipitação foi mínima
(1980/1981 - 295mm)
3º cenário - um ano em que a precipitação foi máxima
(1968/1969 - 896 mm).
Apenas se apresentam resultados relativos ao cenário 1
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Determinou-se a distribuição da piezometria no aquífero em regime
transitório
Obtiveram-se diferentes mapas de isolinhas para cada mês
exemplo:
distribuição da
piezometria e das
linhas de fluxo
obtidas para o
mês de Setembro
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Com base nos resultados do modelo o volume de água proveniente
da recarga chega ao aquífero é de cerca de 5 710 m3/dia
Deste volume uma parte escoa para o Esteiro da Carrasqueira,
outra para o rio Guadiana e outra para o mar
1 927 m3/dia
704 m3/dia
3 080 m3/dia
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Foi introduzida uma concentração de nitratos uniformemente pela
área das Hortas de 4.4 g/m2 (que equivale a 1 g/m2 de azoto)
NO3 4.4 g/m2
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Este cenário foi modelado por um período de 10 anos, após o qual se
obteve a seguinte distribuição das concentrações de nitrato no aquífero
Verificou-se que todo o nitrato se propaga apenas para o esteiro da
Carrasqueira e que
existem duas zonas de saída
preferencial
• as concentrações de
nitrato variam entre
0 e 25 mg/l
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Verificou-se que a distribuição das concentrações de nitrato na última
camada modelada são mais baixas do que na camada mais superficial,
como seria de esperar devido injecção de poluente ser feita à superfície
da zona saturada
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
Visualização tridimensional da distribuição de nitratos no aquífero ao fim
de 10 anos
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Modelação do transporte de nitratos no
sistema aquífero de Monte Gordo
O percurso das partículas é muito lento e algumas não chegam ao esteiro
ao fim de 50 anos
Assim a modelação do transporte dos nitratos está a ser realizada para
um tempo final de simulação superior aos 10 anos
inicialmente modelados (para 100 anos)
5 anos
10 anos
15 anos
20 anos
50 anos
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Conclusões
Não são previstos problemas de intrusão salina devido ao aumento
da salinidade da água do estuário.
Os valores de nitratos estimados são apenas indicativos. São
estimados por excesso se se considerar que ainda não se atingiu o
equilíbrio entre os nitratos na água de recarga e os nitratos na água
de descarga (trata-se de um processo que pode demorar dezenas de
anos). São estimados por defeito porque se utilizou (em média) um
valor óptimo de aplicação de 1 g/m2, e na realidade estes valores
podem ser bem superiores.
A descarga do sistema aquífero de Monte Gordo para a zona do sapal
é de 1 927 m3/dia
.