impacto das alterações climáticas na qualidade das águas ... final... · estado de equilíbrio...

Impacto das Alterações Climáticas na qualidade das

águas subterrâneas de aquíferos carbonatados em

Portugal

Joana Margarida dos Santos Oliveira

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Geológica e de Minas

Júri

Presidente: Doutor Fernando de Oliveira Durão

Orientador: Doutor Luís Filipe Tavares Ribeiro

Co-orientador: Doutora Maria Catarina Rosalino da Silva

Vogal: Doutora Maria do Rosário da Encarnação de Carvalho

Vogal: Doutor José Manuel Vaz Velho Barbosa Marques

Abril 2011

Agradecimentos

Aos meus pais e irmãs, um agradecimento por todo o apoio no decorrer da tese

e do curso. À Mafalda Oliveira pela paciência e resolução de problemas de cariz

tecnológico.

Agradeço a todo o pessoal do CVRM, em especial ao quase Doutor João

Nascimento, pelo apoio fundamental no decorrer da tese.

Agradeço ao meu orientado, Doutor Luís Ribeiro, pelas sugestões e

contributos, que me permitiram aprender e desenvolver um tema que me inspira.

À Prof. Doutora Catarina Silva pelos ensinamentos no decorrer da formação

académica, pelo apoio e sugestões no decorrer deste trabalho.

Ao Prof. Doutor Costa Almeida, pelo apoio no tratamento e interpretação de

dados hidroquímicos.

Ao amigo Luís Ramos, que sempre me encorajou nos momentos mais difíceis

do curso e da tese. Pelo apoio científico e opinião crítica. Pela paciência e por tudo.

À geóloga Carina Veríssimo e aos amigos mineiros Venícia da Paixão, Catarina

Matos e Júlio Caineta, pela amizade e apoio no decorrer do Mestrado.

À Ágata Sousa, por ser uma referência na minha vida pessoal e profissional.

Agradeço a todos os que me ajudaram directa e indirectamente no decorrer da

tese.

Resumo

O presente trabalho pretende dar um contributo no estudo dos impactes das alterações

climáticas nas águas subterrâneas em aquíferos carbonatados cársicos, adoptando uma

abordagem qualitativa.

Foi feita uma caracterização inicial do estado de saturação das espécies carbonatadas

em todos os aquíferos carbonatados cársicos de Portugal e foram seleccionados três aquíferos

para um estudo aprofundado da evolução das características hidroquímicas com as alterações

climáticas a nível da temperatura e precipitação, adoptando um modelo de evolução climática.

Nos três casos de estudo, aquífero Sicó-Alvaiázere, Estremoz-Cano e Querença-

Silves, procedeu-se à caracterização geológica, climática, hidrodinâmica e hidroquímica, de

modo a avaliar a sensibilidade do aquífero a estes factores.

Verificou-se que as águas dos três sistemas apresentam fácies predominantemente

bicarbonatada cálcica, havendo algumas estações com fácies cloretada sódica no extremo SW

do aquífero Querença-Silves, correspondente a cavidades cársicas com entrada da água do

mar.

Fez-se o estudo da evolução dos índices de saturação, com o aumento de temperatura

e redução da precipitação previstas no modelo climático HadCM3-A2c, para isso, avaliou-se a

inicialmente a correlação entre os parâmetros climáticos e hidroquímicos através de

correlações lineares. Através do estudo da evolução da pressão parcial de dióxido de carbono

(PCO2) com as alterações climáticas, verificou-se a tendência da água para um aumento de

solubilidade, aumentando assim a capacidade de dissolução da água.

Estudou-se ainda a qualidade da água para consumo e rega, segundo a legislação em

vigor, e aplicou-se o índice de qualidade SVI (Stigter, et al 2008) para a determinação das

captações com potencial para consumo humano.

Os principais factores que afectam a qualidade da água para consumo são o excesso

de dureza da água, contaminação por nitratos e algumas contaminações de cariz

microbiológico. Considerando as alterações climáticas sobre a dureza da água, fez-se uma

evolução temporal deste parâmetro, tendo-se verificado o aumento da dureza para 2050 e

2100.

Dada a redução das disponibilidades hídricas superficiais, a rede de abastecimento

publica (baseada neste recurso) tende a necessitar de captações de águas subterrâneas em

situações de seca extrema, no sentido de garantir o fornecimento da água à população.

Palavras chave: Aquífero, Alterações climáticas, índice de saturação, dissolução de carbonatos

e qualidade da água.

Abstract

This project intends to be an initial approach to the study of climate change in

groundwater sources, specially in kastic aquifers in Portugal, using a qualitative criteria.

First, it was made an initial characterization of the saturation state of carbonated

species in all karstic carbonated aquifers of Portugal provided a spatial distribution of the

saturation index. Three aquifers were selected for a detailed study of the evolution of

hydrochemical characteristics relating that evolution to the climate change in order to

understand how temperature and precipitation affect the water quality, adopting a climatic

evolution model.

In all three case studies, Sicó-Alvaiázere, Estremoz-Cano and Querença-Silves

aquifers, a geological, climatic, hydrodynamic and hydrochemical characterization was made in

order to assess the sensitivity of the aquifer to these factors.

It was verified that the waters of the three systems present mainly calcium bicarbonate

facies and there were some stations with sodium chloride facies in the extreme SW Querença-

Silves aquifer that correspond to karst cavities with sea water entry.

The evolution of the saturation indexes with increasing temperature and reduced

precipitation under climate model HadCM3-A2c was studied and, therefore, initially evaluated

the correlation between climate and hydrochemical parameters through linear correlations. By

studying the evolution of partial pressure of carbon dioxide (PCO2) due to climate change, it

was observed a tendency for increased water solubility, thereby increasing the water dissolution

capacity.

The quality of drinking and irrigation water was also studied, according to the legislation

in force, and the SVI quality index (Stigter, et al 2008) was applied to determine the potential

water withdrawals for human consumption.

The main factors affecting the quality of drinking water are: excessive water hardness,

nitrate contamination and some microbiological contamination. Considering climate change on

water hardness, it was created a timeline to see the evolution of this parameter: it was observed

an increase of hardness to 2050 and to 2100.

The reduction of available surface water, public supply network (based on this resource)

tends to require the exploitation of groundwater in situations of extreme drought, to ensure the

supply of water to the population.

Keywords: Aquifer, climate change, saturation index, carbonate dissolution and water quality

Lista de Abreviaturas

AdA – Águas do Algarve

CaCO3 – Carbonato de Cálcio

CE – Condutividade eléctrica

CO2 – Dióxido de Carbono

DL – Decreto-Lei

EC – Estremoz-Cano

HCO3 – Bicarbonato de Cálcio

IQD – Inverso do Quadrado da Distância

IS – Índice de Saturação

Nanalis – Número de Análises

Nviol – Número de análises com valor superior ao valor paramétrico

PCO2 – Pressão parcial de CO2

QS – Querença-Silves

SA – Sicó-Alvaiázere

SAR – Sodium adsorsion ratio =TAS

SNIRH – Sistema nacional de informação de recursos hídricos

SVI – Standard violation índex

TAS – Taxa de Adsorção de Sódio =SAR

TSD – Sólidos Dissolvidos Totais

t0-t1 – Período de registo

USSL – US Soil Salinity Laboratory

VMA – Valor máximo admissível

VMR – Valor máximo recomendável

VP – Valor Paramétrico

%Viol – percentagem de análises acima do valor paramétrico

Índice

1. Objectivos: ...................................................................................................... 1

2. Introdução ....................................................................................................... 1

3. Metodologia .................................................................................................... 4

A metodologia adoptada encontra-se resumida no quadro seguinte: .................................. 4

4. Impactos das alterações climáticas na água subterrânea .......................................... 9

4.1. Histórico de projectos já realizados ................................................................................... 9

4.2. Previsões de alterações climáticas e potenciais impactos nas águas subterrâneas . 13

4.2.1. Introdução ............................................................................................................ 13

4.2.2. Cenários climáticos ............................................................................................. 14

4.2.3. Impactos na piezometria (recarga) ...................................................................... 16

4.2.4. Impactes provocados pelo aumento de Dióxido de Carbono na atmosfera ....... 17

4.2.5. Dióxido de carbono nos solos ............................................................................. 19

4.2.6. Os carbonatos e as águas subterrâneas ............................................................ 20

4.2.7. Impactos nas águas subterrâneas ...................................................................... 21

5. Processos de dissolução/precipitação dos carbonatos ............................................... 22

5.1. Estado de equilíbrio da água em contacto com rochas carbonatadas ............................ 22

5.2. Solubilidade ...................................................................................................................... 24

5.3. Processos naturais que influenciam a solubilidade e o estado de saturação dos minerais

carbonatados na água ............................................................................................................. 25

5.3.1. Dissolução e libertação de CO2 ................................................................................ 25

5.3.2. Fotossíntese, decaimento aeróbio e respiração ....................................................... 26

5.3.3. Evaporação ............................................................................................................... 27

5.3.4. Efeito do Ião Comum ................................................................................................. 28

5.3.5. Temperatura .............................................................................................................. 28

5.3.6. Mistura de águas ....................................................................................................... 29

5.3.7. Outros processos ...................................................................................................... 30

5.4. Sistema aberto VS Sistema Fechado .............................................................................. 30

6. Breve Caracterização dos Aquíferos Carbonatados Cársicos de Portugal ...................... 32

6.1. Rochas que suportam os aquíferos carbonatados .......................................................... 32

6.2. Sistemas aquíferos carbonatados cársicos ..................................................................... 33

6.2.1. Maciço Antigo: ........................................................................................................... 34

6.2.2. Orla Ocidental............................................................................................................ 37

6.2.3. Orla Meridional .......................................................................................................... 41

7. Avaliação do estado de saturação da calcite e dolomite nos aquíferos carbonatados ....... 45

7.1. Índices de saturação em Portugal .................................................................................... 45

7.2. Estado de saturação das águas na Orla Ocidental ......................................................... 49

7.3. Estado de saturação das águas na Orla Meridional ........................................................ 52

7.4. Estado de saturação das águas no Maciço Antigo .......................................................... 54

7.5. Sazonalidade dos índices de saturação .......................................................................... 56

8. Caso de estudo: Aquífero Sicó-Alvaiázere ............................................................... 58

8.1. Enquadramento Geográfico ............................................................................................. 58

8.2. Geologia ........................................................................................................................... 58

8.3. Clima ................................................................................................................................ 59

8.4. Hidrogeologia ................................................................................................................... 64

8.4.1. Introdução .................................................................................................................. 64

8.4.2. Caracterização hidrodinâmica e disponibilidade de recursos hídricos ..................... 65

8.4.3. Caracterização hidrogeoquímica.............................................................................. 67

8.4.3.1. Fácies hidroquímicas ......................................................................................... 67

8.4.3.2. Índices hidrogeoquímicos ................................................................................... 69

8.4.3.3. Estudo da saturação da calcite e dolomite ........................................................ 70

8.4.3.3.1. Cálculo dos Índices de Saturação ............................................................... 70

8.4.3.3.2. Análise estatística ....................................................................................... 72

8.4.3.3.3. Análise temporal .......................................................................................... 75

8.4.3.4. Análise da Qualidade ......................................................................................... 79

8.4.3.4.1. Qualidade da água para consumo humano ................................................ 79

8.4.3.4.2. Qualidade da água para rega ..................................................................... 80

8.4.3.4.3. Evolução temporal da qualidade da água ................................................... 82

8.4.3.5. Classificação das captações com aptidão para consumo humano ................... 83

9. Caso de estudo: Aquífero Estremoz-Cano ............................................................... 87

9.1. Enquadramento Geográfico ............................................................................................. 87

9.2. Geologia ........................................................................................................................... 87

9.3. Clima ................................................................................................................................ 89

9.4. Hidrogeologia ................................................................................................................... 92

9.4.1. Introdução .................................................................................................................. 92

9.4.2. Caracterização hidrodinâmica e disponibilidade de recursos hídricos ..................... 93

9.4.3. Caracterização hidrogeoquímica .............................................................................. 95


9.4.3.2. Índices hidrogeoquímicos ................................................................................... 96

9.4.3.3. Estudo da saturação da calcite e dolomite ........................................................ 98

9.4.3.3.1. Cálculo dos Índices de Saturação ............................................................... 98

9.4.3.3.2. Análise estatística ..................................................................................... 100

9.4.3.3.3. Análise temporal ........................................................................................ 103

9.4.3.4. Análise da Qualidade ....................................................................................... 107

9.4.3.4.1. Qualidade da água para consumo humano .............................................. 107

9.4.3.4.2. Qualidade da água para rega ................................................................... 108

9.4.3.4.3. Evolução temporal da qualidade da água ................................................. 109

9.4.3.5. Classificação das captações com aptidão para consumo humano ................. 111

10. Caso de estudo: Aquífero Querença-Sives (Orla Meridional) ................................... 114

10.1. Enquadramento Geográfico ......................................................................................... 114

10.2. Geologia ....................................................................................................................... 114

10.3. Clima ............................................................................................................................ 116

10.4. Hidrogeologia ............................................................................................................... 118

10.4.1. Introdução.............................................................................................................. 118

10.4.2. Caracterização hidrodiâmica e disponibilidade de recursos hídricos ................... 119

10.4.3. Caracterização hidrogeoquímica .......................................................................... 123


10.4.3.2. Indices hidrogeoquímicos ............................................................................... 126

10.4.3.3. IS calcite e dolomite ....................................................................................... 127

10.4.3.3.1. Cálculo dos Índices de Saturação ........................................................... 127

10.4.3.3.2. Análise estatística ................................................................................... 131

10.4.3.3.3. Análise temporal ...................................................................................... 134

10.4.3.4. Análise da Qualidade ..................................................................................... 138

10.4.3.4.1. Qualidade da água para consumo humano ............................................ 138

10.4.3.4.2. Qualidade da água para rega ................................................................. 139

10.4.3.4.3. Evolução temporal da qualidade da água ............................................... 140

10.4.3.5. Classificação das captações com aptidão para consumo humano ............... 142

11. Discussão dos resultados ................................................................................ 146

13. Bibliografia.................................................................................................... 151

14. Anexos ........................................................................................................ 155

Índice de Tabelas

Tabela 1 - Classificação do tratamento microbiológico................................................................. 7

Tabela 2 - Classificação do tratamento das águas considerando o SVI ...................................... 8

Tabela 3 - Cenário climático escolhido para o estudo da evolução dos parâmetros

hidroquímicos. ............................................................................................................................. 16

Tabela 4 - Parâmetros climáticos e respectivo intervalo de tempo por cada estação

meteorológica no aquífero Sicó-Alvaiázere (SNIRH) .................................................................. 61

Tabela 5 - correlação da piezometria com a precipitação do respectivo mês e dos 6 meses

anteriores, no aquífero Sicó-Alvaiázere ...................................................................................... 66

Tabela 6 - Correlação do caudal médio das nascentes no aquífero Sicó-Alvaiázere com

precipitações em meses anteriores............................................................................................. 67

Tabela 7 - Matriz de correlação (r2) entre variáveis climáticas, hidroquímicas e hidráulicas no

aquífero Sicó-Alvaiázere. ............................................................................................................ 75

Tabela 8 - Análise da qualidade da água para consumo humano.............................................. 79

Tabela 9 - Parâmetros e respectivos limites legais para a utilização da água para rega........... 81

Tabela 10 - Parâmetros incluídos no cálculo da percentagem de contaminação. ..................... 84

Tabela 11 - Determinação do SVItotal, SVITOX, SVIMicrob;SVINO3,Cl e SVIFe,Mn. ............................... 84

Tabela 12 - Aplicação das classes de tratamento microbiológico da água para a tornar apta

para consumo humano (Directiva comunitária 75/440/EEC). ..................................................... 85

Tabela 13 - Tabela reguladora das classes de tratamento de água subterrânea. ..................... 85


meteorológica no aquífero Estremoz-Cano (SNIRH) .................................................................. 90

Tabela 15 – correlação (r2) da piezometria com a precipitação do respectivo mês e dos 6

meses anteriores, no aquífero Estremoz-Cano. ......................................................................... 94

Tabela 16 - Matriz de correlação entre variáveis climáticas, hidroquímicas e hidraulicas no

aquífero Estremoz-Cano. .......................................................................................................... 102

Tabela 17 - Avaliação da qualidade da água para consumo humano ...................................... 107

Tabela 18 - Qualidade da água para rega ................................................................................ 108

Tabela 19 - valores paramétricos e percentagem de análises com valores superiores aos

valores paramétricos para cada parâmetro, considerado a directiva 75/440/EEC, relativa à

qualidade da água para consumo. ............................................................................................ 111

Tabela 20 - Percentagem de violações dos valores paramétricos, agrupados por classes de

contaminantes. .......................................................................................................................... 112

Tabela 21 - Classes de tratamento microbiológico da água (directiva comunitária 74/440/EEC)

................................................................................................................................................... 112

Tabela 22 - Classes de tratamento da água para a tornar apta para consumo humano (Stigter,

et al, 2009). ................................................................................................................................ 112


meteorológica no aquífero Querença-Silves (SNIRH) .............................................................. 117

Tabela 24 – Correlação (r2) da piezometria com a precipitação do respectivo mês e dos 6

meses anteriores, no aquífero Querença-Silves ....................................................................... 122

Tabela 25 – Correlação (r2) dos caudais medidos nas nascentes com a precipitação e

piezometria, correspondentes ao aquífero Querença-Silves .................................................... 123

Tabela 26 - Matriz de correlação (r2), em percentagem, entre variáveis climáticas,

hidroquímicas e hidraulicas no aquífero Querença-Silves. ....................................................... 133

Tabela 27 - Análise da Qualidade da água para consumo humano ......................................... 138

Tabela 28 - Análise da qualidade da água para rega ............................................................... 139

Tabela 29 - Determinação da percentagem de análises com valores superiores ao valor

paramétrico. ............................................................................................................................... 142

Tabela 30 - percentagens de análises com parâmetros superiores aos valores paramétricos, de

acordo com a classe de contaminantes. ................................................................................... 143

Tabela 31 - Caracterização do tratamento microbiológico das águas para se tornarem aptas

para consumo humano. ............................................................................................................. 143

Tabela 32 - Classificação do tipo de tratamento necessário para tornar a água apta para

consumo humano, adoptando a metodologia utilizada por Stigter, et al, 2009. ....................... 144

Índice de figuras

Figura 1 - Variação da temperatura e concentração global de dióxido de carbono na atmosfera

nos últimos 400.000 anos (Petit et al, 1999) ............................................................................... 13

Figura 2 - Evolução temporal das médias das temperaturas máxima e mínima em Portugal

Continental (SIAM, 2006) ............................................................................................................ 15

Figura 3 - Curva de Keeling: Concentrações de CO2 Atmosférico medidas no observatório de

Mauna Loa, no Havai (NOAA/ESRL/CMDL). .............................................................................. 17

Figura 4 - Concentração de CO2 em função da latitude e do tempo (NOAA/ESRL/CMDL). ..... 18

Figura 5 - Concentração de CO2 (gasoso) em zonas não saturadas de solos arenosos, de

vários tipos de solos (Lee, 1997) ................................................................................................ 19

Figura 6 - Relação entre os totais de sólidos dissolvidos (TSD) e a concentração de cada ião

em média na composição da água dos rios de diferentes continentes (Modificado de Garrels &

Mackenzie, 1971; mmol/L for SIO2) ............................................................................................ 20

Figura 7 - Actividade das espécies no sistema carbonatado, em função do pH, para PCO2=10-

2 atm e T=25ºC ........................................................................................................................... 23

Figura 8 - Comportamento das reacções cinéticas ..................................................................... 24

Figura 9 - Solubilidade teórica da calcite, dolomite e calcite+dolomite, numa água pura a 25ºC à

pressão 1bar, em função da pressão parcial de CO2 e concentração de cálcio e magnésio na

solução (Langmuir, 1984) ............................................................................................................ 25

Figura 10 - Solubilidade da calcite a 25ºC à pressão de 1bar, em função da pressão parcial do

CO2 e pH. As curvas de solubilidade para diferente PCO2 correspondem a valores de

LogPCO2 (Langmuir, 1997). ....................................................................................................... 26

Figura 11 - Efeitos da fotossíntese e respiração na pressão parcial de CO2, em função do

índice de saturação da calcite. Abaixo da linha de saturação da calcite, a água encontra-se

subssaturada nessa espécie (Langmuir, 1997). ......................................................................... 27

Figura 12 - Variação da saturação da solução aquosa em relação à calcite, com a evaporação

(Langmuir, 1997). ........................................................................................................................ 27

Figura 13 - Variação da saturação em calcite de uma solução afectada por um ião comum (no

caso do gesso é o cálcio), Langmuir (1997). .............................................................................. 28

Figura 14 - Curvas de solubilidade da calcite e dolomite, em função da temperatura (Langmuir,

1997). .......................................................................................................................................... 29

Figura 15 - Índice de saturação da calcite, em função da percentagem de água do mar

misturada com a água natural, a uma temperatura de 25ºC e a diferentes pressões parciais de

CO2 (Plummer, 1975). ................................................................................................................ 30

Figura 16 - Classificação mineralógica geral das rochas carbonatadas (Velho, 2005) .............. 32

Figura 17 – Distribuião geográfica dos afloramentos a) Calcários do Jurássico Superior; b)

dolomitos e calcários dolomíticos (Velho, 2005) ......................................................................... 33

Figura 18 - Unidades Hidrogeológicas de Portugal Continental (Ribeiro, 1997) ........................ 33

Figura 19 - Sistemas aquíferos do Maciço Antigo (Ribeiro, 1997) ............................................. 35

Figura 20 - Sistemas aquíferos da Orla Ocidental (Ribeiro, 1997) ............................................. 38

Figura 21 - Sistemas aquíferos da orla meridional (Ribeiro, 1997) ............................................ 42

Figura 22 - Variação do Índice de Saturação da Calcite, em função do Índice de Saturação em

Dolomite ...................................................................................................................................... 45

Figura 23 - Variação dos Índices de saturação da Calcite e da Dolomite em função do pH...... 46

Figura 24 - Percentagens de águas subssaturadas, sobressaturadas e em equilibio com a

calcite e dolomite, a nível nacional.Para IS=0, a água está em equilibrio. Para IS<0, a água

encontra-se subssaturada naquela espécie mineral. Para IS>0 a água encontra-se

sobressaturada. ........................................................................................................................... 46

Figura 25 - Distribuição dos índices de saturação da a) calcite e da b) Dolomite nas unidades

hidrogeológicas ........................................................................................................................... 47

Figura 26 – a)Mapa de precipitação total anual (Atlas do Ambiente) com a distribuição das

estações onde foi possível calcular o índice de saturação; b) Mapa da temperatura média anual

em Portugal (Atlas do Ambiente) com a distribuição das estações onde foi possível calcular o

índice de saturação; c) Regiões climáticas de Portugal; d) tipo de cobertura vegetal. .............. 48

Figura 27 - Sistemas aquíferos Carbonatados Cársicos na Orla Ocidental (Ribeiro, 1997) ...... 49

Figura 28 - Distribuição dos índices de saturação da calcite nos aquíferos carbonatados

cársicos da orla ocidental (Ribeiro, 1997) ................................................................................... 50

Figura 29 - Distribuição dos índices de saturação da dolomite nos aquíferos carbonatados

cársicos da orla ocidental (Ribeiro, 1997) ................................................................................... 51

Figura 30 - Sistemas aquíferos carbonatados cársicos na orla meridional (Ribeiro, 1997) ....... 52


cársicos da orla meridional (Ribeiro, 1997) ................................................................................. 53


cársicos da orla meridional (Ribeiro, 1997) ................................................................................. 53

Figura 33 - Distribuição dos sistemas aquíferos carbonatados cársicos no maciço antigo ....... 54


cársicos do Maciço Antigo ........................................................................................................... 55


cársicos do Maciço Antigo ........................................................................................................... 55

Figura 36 - Variação do índice de saturação da calcite ao longo do ano ................................... 56

Figura 37 - Variação do índice de saturação da dolomite ao longo do ano ............................... 57

Figura 38 – Localização Geográfica do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere................................. 58

Figura 40 - Corte geológico esquemático entre as serras de Sicó e Alvaiázere, com a indicação

da formação aquífera a azul (adaptado de Romariz et al., 1987) ............................................... 59

Figura 39 - Enquadramento geológico do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere (Almeida et al,

2000) ........................................................................................................................................... 59

Figura 41 - Clima no aquífero Sicó-Alvaiázere (Atlas do ambiente). a) precipitação acumulada

anual; b) temperatura média anual; c) cota topográfica ............................................................. 60

Figura 42 - Distribuição geográfica das estações meteorológicas (SNIRH) ............................... 60

Figura 43 - Polígonos de Thiessen dos dados climáticos no sistema aquífero Sicó-Alvaiázere

(SNIRH) ....................................................................................................................................... 62

Figura 44 - Comparação da evapotranspiração calculada pelo método de Penman (a azul) e

pelo método de Thornthwaite (a vermelho) ................................................................................ 62

Figura 45 - Variações climáticas no aquífero Sicó-Alvaiázere .................................................... 63

Figura 46 - Localização do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere na orla ocidental ........................ 64

Figura 47 - Localização geográfica das nascentes e estações piezométricas ........................... 65

Figura 48 - Variação da precipitação e da piezometria num determinado intervalo temporal, no

aquífero Sicó-Alvaiázere ............................................................................................................. 66

Figura 49 - Precipitação VS Caudal médio mensal nas nascentes do aquífero Sicó-Alvaiázere.

..................................................................................................................................................... 67

Figura 50 - Diagrama de Pipper para as águas do aquífero Sicó-Alvaiázere ............................ 68

Figura 51 - Mapa com localização dos diagramas Stiff no aquífero Sicó-Alvaiázere ................. 68

Figura 52 - Razão Mg/Ca nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere ............................................. 69

Figura 53 - Razão K/Na nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere ............................................... 69

Figura 54 - Razão Cl/HCO3 nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere ......................................... 70

Figura 55 - Razão SO4/Cl nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere ............................................ 70

Figura 56 - Distribuição geográfica das estações com parâmetros hidroquímicos suficientes

para o cálculo da especiação (SNIRH). ...................................................................................... 71

Figura 57 - Variação do índice de saturação da calcite para as estações do aquífero Sicó-

Alvaiázere .................................................................................................................................... 71

Figura 58 - Variação do índice de saturação da dolomite para as estações do aquífero Sicó-

Alvaiázere .................................................................................................................................... 72

Figura 59 - Box-plot dos índices de saturação da calcite nas estações do aquífero Sicó-

Alvaiázere .................................................................................................................................... 73

Figura 60 - Box-plot dos índices de saturação da dolomite nas estações do aquífero Sicó-

Alvaiázere .................................................................................................................................... 73

Figura 61 - Box-Plot do índice de saturação actual da Calcite e da Dolomite no sistema aquífero

Sicó-Alvaiázere............................................................................................................................ 74

Figura 62 - Correlação da temperatura da água com a temperatura do ar. ............................... 75

Figura 63 - Evolução do IS Dolomite com o aumento da temperatura da água. ........................ 76

Figura 64 - Evolução do IS Calcite com o aumento da temperatura da água. ........................... 76

Figura 65 - Evolução do IS dolomite com a redução de precipitação......................................... 77

Figura 66 - Evolução do índice de saturação da calcite com a precipitação. ............................. 77

Figura 67 - Evolução da PCO2 na água, com o aumento da temperatura da água e redução da

precipitação. ................................................................................................................................ 78

Figura 68 - Evolução do estado de saturação da água com o aumento da temperatura ........... 79

Figura 69 – Distribuição espacial das estações com e sem qualidade para consumo .............. 80

Figura 70 - Classificação da água para rega (USSL, 1954). ...................................................... 82

Figura 71 - Evolução da Dureza CaCO3 (mg/l) com o aumento da temperatura. ...................... 82

Figura 72 - Evolução da dureza com a redução da precipitação. ............................................... 83

Figura 73 - Distribuição das estações aptas para consumo humano (a verde) e não aptas (a

vermelho), considerando o índice SVI. ....................................................................................... 86

Figura 74 - Enquadramento geoFigura do aquífero Estremoz-Cano.......................................... 87

Figura 75 - Enquadramento geológico do sistema aquífero Estremoz-Cano (ALMEIDA ET AL,

2000) ........................................................................................................................................... 88

Figura 76 - Corte geológico interpretativo do anticlinal de Estremoz, com a formação aquífera a

azul (Adaptado de Gonçalves, F., 1972). .................................................................................... 88

Figura 77 - Clima no aquífero Estremoz-Cano (Atlas do Ambiente). a) Precipitação acumulada

anual; b) temperatura média anual; c) cota topográfica. ............................................................ 89

Figura 78 - Distribuição geográfica das estações meteorológicas no aquífero Estremoz-Cano

(SNIRH) ....................................................................................................................................... 89

Figura 79 - Polígonos de Thiessen dos dados climáticos no aquífero Estremoz-Cano (ARCGIS)

..................................................................................................................................................... 90

Figura 80 - Variáveis climáticas no aquífero Estremoz-Cano, com a Evapotranspiração

calculada pelo método de Thornthwaite ..................................................................................... 91

Figura 81 - Sistemas aquíferos carbonatados cársicos na zona central do Maciço Antigo ....... 92

Figura 82 - Localização geográfica das estações piezométricas no sistema aquífero Estremoz-

Cano ............................................................................................................................................ 93

Figura 83 - Profundidade do nível piezométrico e sentido de fluxo no aquífero Estremoz-Cano

..................................................................................................................................................... 93


aquífero Estremoz-Cano ............................................................................................................. 94

Figura 85 - Diagrama de Pipper para as águas do aquífero Estremoz-Cano ............................ 95

Figura 86 - Distribuição geográfica dos diagramas de stiff ......................................................... 96

Figura 87 - Razão Mg/Ca no aquífero Estremoz-Cano............................................................... 96

Figura 88 - Razão K/Na no aquífero Estremoz-Cano ................................................................. 97

Figura 89 - Razão Cl/HCO3 no aquífero Estremoz-Cano ........................................................... 97

Figura 90 - Razão SO4/Cl no aquífero Estremoz-Cano.............................................................. 98

Figura 91 - Distribuição geográfica das estações de qualidade no aquífero Estremoz-Cano

(SNIRH) ....................................................................................................................................... 99

Figura 92 - Variação temporal do índice de saturação da calcite no aquífero Estremoz-Cano . 99

Figura 93 - Variação temporal do índice de saturação da dolomite no aquífero Estremoz-Cano

..................................................................................................................................................... 99

Figura 94 - Box-plot dos índices de saturação da calcite nas estações do aquífero Estremoz-

Cano .......................................................................................................................................... 100

Figura 95 - Box-plot dos índices de saturação da dolomite nas estações do aquífero Estremoz-

Cano .......................................................................................................................................... 101

Figura 96 - Box-Plot do índice de saturação actual da calcite e da Dolomite no sistema aquífero

Estremoz-Cano.......................................................................................................................... 101

Figura 97 - Correlação entre a temperatura da água com a temperatura do ar. ...................... 103

Figura 98 - Evolução do IS da dolomite com o aumento da temperatura da água. ................. 104

Figura 99 - Evolução do IS da calcite com o aumento da temperatura da água. ..................... 104

Figura 100 -Evolução do IS da dolomite com a redução da precipitação. ............................... 105

Figura 101 - Evolução do IS da calcite com a redução da precipitação. .................................. 105

Figura 102 - Evolução da PCO2 com o aumento da temperatura e redução da precipitação. ... 106

Figura 103 - Evolução da solubilidade dos minerais carbonatados com as alterações de PCO2

previstas. ................................................................................................................................... 106

Figura 104 – Avaliação das estações com qualidade para consumo humano ......................... 108

Figura 105 - Classificação da água para rega pelo USSL (1954). ........................................... 109

Figura 106 - Evolução da dureza da água com o aumento da temperatura. ........................... 110

Figura 107 -Evolução da dureza da água com a redução da precipitação. ............................. 110

Figura 108 - Distribuição geográfica das captações aptas (a verde) e não aptas (a vermelho)

para consumo humano, aplicando a metodologia do índice de qualidade SVI. ....................... 113

Figura 109 - Enquadramento Geográfico do sistema aquífero Querença-Silves ..................... 114

Figura 110 - Enquadramento Geológico do sistema aquífero Querença-Silves (ALMEIDA ET

AL, 2000) ................................................................................................................................... 115

Figura 111 - Corte geológico adaptado da Carta Geológica de Portugal de escala 1:100 000 do

Algarve (Manuppella et al 1992). .............................................................................................. 115

Figura 112 - Clima no aquífero Querença-Silves (Atlas do ambiente). a) Precipitação

acumulada anual; b) temperatura média anual; c) cota topográfica ......................................... 116

Figura 113 - Distribuição geográfica das estações meteorológicas no aquífero Querença-Silves

(SNIRH) ..................................................................................................................................... 117

Figura 114 - Polígonos de Thiessen no sistema aquífero Querença-Silves (SNIRH) .............. 118

Figura 115 - Evapotranspiração (método de Penman) e precipitação mensal no aquífero

Querença-Silves ........................................................................................................................ 118

Figura 117 - Localização geográfica das nascentes no sistema aquífero Querença-Silves .... 119

Figura 116 - Enquadramento hidrogeológico do aquífero Querença-Silves ............................. 119

Figura 118 - Localização geográfica das estações piezométricas no sistema aquífero

Querença-Silves ........................................................................................................................ 120

Figura 119 - Topografia (a cinzento) e profundidade do nível piezométrico (a vermelho) ....... 120

Figura 120 -Fluxo subterrâneo no aquífero Querença-Silves (SNIRH) .................................... 120


aquífero Querença-Silves. ......................................................................................................... 121

Figura 122 - Precipitação VS Caudal médio nas nascentes do sistema aquífero Querença-

Silves ......................................................................................................................................... 122

Figura 123 - Diagrama de Pipper para as águas do aquífero Querença-Silves ....................... 124

Figura 124 - Variação da condutividade das águas do aquífero Querença-Silves, em função dos

cloretos. ..................................................................................................................................... 124

Figura 126 - Cota topográfica das estações de qualidade do sistema aquífero Querença-Silves

................................................................................................................................................... 125

Figura 125 - Distribuição espacial dos diagramas de Stiff no aquífero Querença-Silves ......... 125

Figura 127 - Razão Magnésio/Cálcio no aquífero Querença-Silves ......................................... 126

Figura 128 - Razão Potássio/Sódio no aquífero Querença-Silves ........................................... 126

Figura 129 -Razão Sulfato/Cloreto no aquífero Querença-Silves ............................................. 127

Figura 130 - Razão Cloreto/Bicarbonato no aquífero Querença-Silves.................................... 127

Figura 131 - Distribuição geográfica das estações de qualidade (SNIRH)............................... 128

Figura 132 -Variação temporal do índice de saturação da calcite nas estações com um só

registo, no aquífero Querença-Silves ........................................................................................ 128

Figura 133 - Variação temporal do índice de saturação da calcite nas estações com séries de

dados, no aquífero Querença-Silves ......................................................................................... 129

Figura 134 - Variação temporal do índice de saturação da dolomite nas estações com um só

registo, no aquífero Querença-Silves ........................................................................................ 129





Figura 137 - Box-plot dos índices de saturação da calcite nas estações do aquífero Querença-

Silves ......................................................................................................................................... 131

Figura 138 - Box-plot dos índices de saturação da dolomite nas estações do aquífero

Querença-Silves ........................................................................................................................ 132

Figura 139 - Box-Plot do índice de saturação actual da calcite e da Dolomite no sistema

aquífero Querença-Silves .......................................................................................................... 132

Figura 140 - Correlação entre a temperatura do ar e a temperatura da água .......................... 134

Figura 141 - Evolução do IS da dolomite com o aumento da temperatura............................... 135

Figura 142 - Evolução do IS da calcite com o aumento da temperatura da água. ................... 135

Figura 143 - Evolução do IS da dolomite com a redução da precipitação................................ 136

Figura 144 - Evolução do IS da calcite com a redução da precipitação ................................... 136

Figura 145 - Evolução do Log (PCO2) com o aumento da temperatura e redução da precipitação

para 2050 e 2100. ..................................................................................................................... 137

Figura 146 - Evolução da solubilidade dos minerais carbonatados com a evolução da PCO2

prevista para 2050 e 2100. ........................................................................................................ 137

Figura 147 - Localização das estações e respectivos contaminantes. ..................................... 139

Figura 148 - Qualidade da água para rega (USSL, 1954). ....................................................... 140

Figura 149 - Evolução da dureza com o aumento da temperatura da água. ........................... 141

Figura 150 - Evolução da dureza com a redução da precipitação. ........................................... 141

Figura 151 - Distribuição geográfica das estações aptas para consumo humano (a verde), e as

não aptas (a vermelho), aplicando a metodologia do índice de qualidade SVI. ....................... 144

Figura 152 - (a) distribuição espacial do SVINO3,Cl para captações municipais (a contorno

branco) e para furos privados, nos principais aquíferos da orla meridional. (b) Distribuição

espacial de furos municipais com potencial para a integração na rede de abastecimento, e o

tratamento requerido (Stigter et al, 2009). ................................................................................ 145

Figura 153 - Localização das estações e respectivas contaminações que inviabilizam o

consumo humano. a) Estações com valores acima do VMA; b) Estações com concentrações

elevadas de cálcio; c) Estações com dureza acima do VMA. .................................................. 164

Figura 154 - Localização geográfica das estações e respectivas contaminações. a) excesso de

cálcio; b) excesso de Magnésio; c) excesso de Dureza; d) excesso de Nitratos. .................... 165

Figura 155 - Qualidade da água para consumo humano. a) água imprópria por excesso de

cálcio; b) água com escesso de magnésio; c)água com dureza acima do VMA; d) água com

excesso de nitratos; e) excesso de cloretos, sódio, sulfato, potássio e condutividade. ........... 166

1

1. Objectivos:

No contexto das alterações climáticas, este trabalho pretende dar um contributo na

avaliação dos impactos das alterações climáticas na qualidade da água subterrânea e

dissolução de carbonatos em aquíferos carbonatados cársicos em Portugal, focando 3

aquíferos sujeitos a condições meteorológicas distintas.

Elaboração de uma base de dados nacional de parâmetros hidroquímicos,

hidrodinâmicos e climáticos de três sistemas aquíferos carbonatados cársicos, recorrendo ao

dados do Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos (SNIRH). A partir dessa base

de dados, pretende-se avaliar a qualidade da água e a influência do clima sobre a mesma, bem

como a sensibilidade do nível piezométrico aos regimes de precipitação históricos.

Avaliação da influência do clima no índice de saturação das espécies carbonatadas nos

sistemas aquíferos Sicó-Alvaiázere, Estremoz-Cano e Querença-Silves, sujeitos a condições

climáticas distintas.

Avaliação da qualidade das águas subterrâneas para rega e consumo humano, bem

como a sua evolução com as alterações climáticas previstas. Aplicação do SVI (standard

violation índex) aos casos de estudo.

Análise da viabilidade de uma gestão integrada de recursos hídricos superficiais e

subterrâneos no abastecimento público.

2. Introdução

A água participa activamente em complexos ciclos biogeoquímicos, durante o ciclo

hidrológico. Este ciclo desenrola-se na atmosfera, hidrosfera, biosfera e geoesfera, sendo

accionado pela energia solar e pela gravidade.

No ciclo hidrológico, a composição química da água é influenciada ao longo de todo o

seu percurso, pela composição atmosférica, composição e espessura do solo, passando por

fenómenos de evapotranspiração, escoamento superficial e infiltração no meio geológico (solo

e rocha).

A água proveniente da infiltração pode acumular-se nos poros, fissuras ou fendas da

rocha em quantidades apreciáveis, dando origem a aquíferos. No percurso realizado ocorrem

interacções com os diferentes meios, tornando-se possível inferir quer sobre o percurso

realizado, quer sobre fontes de contaminação, através das características físico-químicas e

biológicas.

Como um recurso natural indispensável à sobrevivência da biosfera, a água e a

degradação da sua qualidade influencia directamente a vida, tornando necessário conhecer os

factores que afectam a sua composição.

Os recursos hídricos subterrâneos são um recurso renovável à escala humana, mas

são fortemente controlados pelo clima e, como tal, o conhecimento dos impactos das

2

alterações climáticas neste recurso torna-se fundamental para tomar medidas pró-activas e

preventivas na sua protecção a longo prazo.

Os aquíferos mais vulneráveis às alterações climáticas são os aquíferos carbonatados

cársicos, onde as características químicas da água e a rápida circulação, os tornam

extremamente vulneráveis à contaminação e a regimes climáticos extremos.

Entende-se por aquíferos carbonatados, os reservatórios de água subterrânea

suportados por formações calcárias e dolomíticas, adquirindo o cálcio e magnésio presente

nessas rochas.

Um aquífero cársico é caracterizado pela circulação de água livre nas zonas de

porosidade secundária de rochas solúveis, geralmente carbonatadas, onde as acções

mecânicas e químicas criam e alargam cavidades de dissolução, podendo atingir grandes

dimensões. Na existência de conexão hidráulica entre as cavidades de dissolução, o aquífero

pode constituir cursos de água subterrâneos de elevado caudal e circulação.

As formas cársicas podem-se manifestar à superfície por meio de depressões fechadas

(dolinas), lapiás, algares, sumidouros e exsurgências.

Em Portugal, os aquíferos mais produtivos estão associados a rochas carbonatadas,

cuja distribuição geográfica se concentra nas orlas meso-cenozóicas e, apesar da existência de

aquíferos carbonatados no maciço antigo, estes não possuem grandes produtividades devido à

fraca carsificação.

Os impactos identificados no clima incluem o aumento da temperatura global da

atmosfera, alterações na distribuição geográfica e temporal da precipitação ao longo do ano,

aumento da frequência e intensidade de alguns fenómenos climáticos extremos, e aumento do

nível médio do mar. Estes impactos têm como principal motor o aumento da temperatura

atmosférica, e esse aumento é consistente com o aumento da concentração de CO2 na

atmosfera originado pela queima de combustíveis fósseis em massa desde a revolução

industrial.

As alterações climáticas podem-se fazer sentir nos aquíferos a nível hidroquímico e

hidrodinâmico. A alteração da temperatura, a quantidade de CO2 dissolvido na água da chuva e

a alteração no regime de precipitação pode promover uma maior dissolução ou precipitação de

minerais carbonatados ao longo das condutas cársicas. Situações de seca extrema aumentam

o tempo de residência da água subterrânea, tendo consequências na qualidade da água pelo

aumento do tempo de reacção da água com a rocha. A nível da hidrodinâmica, a resposta

rápida do aquífero a regimes de precipitação extremos pode traduzir-se em grandes variações

no caudal das nascentes e à inundação de zonas deprimidas na área do aquífero.

Os estudos de alterações climáticas e seus impactos nas águas subterrâneas têm sido

desenvolvidos desde o ano 2000, visando inicialmente os impactos das alterações climáticas

sobre as águas superficiais e, mais tarde, na recarga de aquíferos. De seguida apareceram

estudos dos impactos da subida do nível do mar e avanço da cunha salina nos aquíferos

costeiros. Em 2002 apareceu o primeiro projecto com o estudo das alterações climáticas em

3

alguns aquíferos cársicos europeus e o primeiro projecto nacional de avaliação dos impactos

das alterações climáticas no regime hidrodinâmico dos aquíferos em Portugal (SIAM).

A nível da qualidade da água, a previsão aponta para uma redução geral da sua

qualidade, onde os recursos hídricos superficiais são os mais vulneráveis, seguido dos

aquíferos cársicos. Desta forma, após o tratamento adequado das águas subterrâneas, estas

podem ser integradas na rede de abastecimento pública, juntamente com as águas

superficiais, de modo a garantir o abastecimento público em situações de seca.

A nível nacional este projecto inicia assim o estudo do impacto das alterações

climáticas na qualidade da água subterrânea em aquíferos carbonatados cársicos, focando

aspectos de hidroquímica e os processos de dissolução e precipitação de minerais

carbonatados, bem como a evolução da qualidade da água com essas alterações.

4

3. Metodologia

A metodologia adoptada encontra-se resumida no quadro seguinte:

Construção de uma base de dados de parâmetros hidroqímicos,

hidrodinâmicos e climáticos, de aquíferos carbonatados portugueses

Especiação hidroquímica em todos os

sistemas aquíferos seleccionados

SNIRH e

EXCEL

PHREEQC

- Estudo do índice de saturação relativo

à calcite e dolomite, respectiva variação

sazonal e distribuição geográfica

EXCEL e

ARCGIS

Selecção dos aquíferos para um estudo hidroquímico aprofundado

Caracterização

Climática

Caracterização

Hidrodinâmica

Caracterização

Hidroquímica

- Definição de

Polígonos de

Thiessen

- Cálculo da

Evapotranspiração

Potencial

- Distribuição

Geográfica das

estações

meteorológicas

AR

CG

IS

EX

CE

L

AR

CG

IS

- Estudo da piezometria com representação 2D e 3D - Avaliação da sensibilidade da piezometria e resposta das nascentes à precipitação - Distribuição Geográfica das nascentes e estações piezométricas

SU

RF

ER

E

XC

EL

A

RC

GIS

- Det. da fácies hidroquímica

- Distribuição geográfica dos diagramas de STIFF

- Det. dos índices hidroquímicos

- Modelação inversa (Querença-Silves)

AQ

UA

CH

EM

e E

XC

EL

N

ET

PA

TH

Evolução do IS com as

alterações climáticas

- Selecção do modelo climático

- Det. da correlação entre a tºar ↔ tºágua ↔ IS

- Det. da correlação entre precipitação↔IS

- Evolução temporal do IS com a temperatura e precipitação

ST

AT

IST

ICA

Avaliação e evolução da qualidade da água

Qualidade para consumo humano

- DL 306/2007 e DL 236/1998

- Índice SVI

Qualidade para rega (DL 236/1998)

Distribuição geográfica das estações aptas para consumo humano e rega

EX

CE

L e

AR

CG

IS

5

O projecto teve início com o levantamento de bibliografia e estudos existentes. A partir

desses estudos e da caracterização dos aquíferos portugueses, foram definidos os aquíferos

carbonatados cársicos, objecto de estudo.

Recorrendo ao sistema nacional de informação de recursos hídricos (SNIRH), foi

construída uma base de dados relativos aos parâmetros hidroquímicos e piezométricos das

águas subterrâneas, e parâmetros climáticos.

Após o tratamento de dados hidroquímicos, fez-se a especiação hidroquímica

recorrendo ao software PHREEQC, de modo a obter o índice de saturação da água

relativamente às espécies carbonatadas e definir assim o estado de referência desse índice

nos aquíferos carbonatados portugueses, a partir da sua análise temporal (sazonalidade) e

espacial, por meio do software de georreferenciação ArcGIS.

O tratamento dos dados climáticos consistiu na definição de séries de dados mensais

de todas as estações de cada aquífero, interpolação pelo método dos polígonos de Thiessen e

cálculo da evapotranspiração potencial pelo método de Penman-Monteith. Os polígonos de

Thiessen foram construídos com uma ferramenta de cálculo do software ArcGIS.

Após a análise dos dados, procedeu-se ao estudo dos mecanismos de dissolução e

precipitação de minerais que afectam a composição da água dos aquíferos carbonatados, com

comportamento cársico.

Foram seleccionados os aquíferos Sicó-Alvaiázere, Estremoz-Cano e Querença-Silves,

para um estudo mais aprofundado, tendo em conta o volume de informação disponível.

Procedeu-se ao respectivo enquadramento geográfico, geológico, climático e hidrogeológico

dos casos de estudo. Para cada aquífero escolhido, foi feita a caracterização hidrodinâmica,

disponibilidade de recursos hídricos, e caracterização hidroquímica.

Na caracterização hidrodinâmica foi avaliada a sensibilidade da piezometria aos

factores climáticos.

A análise da piezometria foi feita com a construção de uma base de dados mensais e

com respectiva distribuição espacial dos pontos num software de representação gráfica

(SURFER), recorrendo ao método de interpolação IQD (inverso do quadrado da distância) para

a representação de uma superfície 2D e 3D

Na caracterização hidroquímica, utilizou-se o software AQUACHEM para a

caracterização da fácies das águas analisadas, recorrendo aos diagramas de Pipper e aos

diagramas de Stiff, com respectiva georreferenciação. Nesta análise foram incluídas

modelações inversas no software NETPATH, no sentido de identificar fenómenos de

dissolução incongruente no sistema aquífero Querença-Silves, dada a geologia favorável à

reacção da água com evaporitos. Na caracterização hidroquímica foram ainda calculados os

índices hidroquímicos rMg/Ca, rK/Na, rCl/HCO3 e rSO4/Cl, bem como os índices calculados

automaticamente com o software AQUACHEM.

O índice de saturação da calcite e dolomite permite prever o comportamento da água

para precipitar ou dissolver essas espécies carbonatadas presentes na água, esses

parâmetros foram estudados em função do clima, utilizando uma análise estatística e

6

regressões lineares para a construção de um modelo de evolução temporal, considerando as

alterações climáticas previstas.

Foi feita análise estatística no software STATISTICA, constituída por várias etapas,

começando por uma análise univariada com representação dos índices de saturação em Box-

plot’s, seguida de uma análise bivariada, de modo a obter os parâmetros climáticos que mais

se relacionam com os índices de saturação.

Foram feitas correlações lineares entre os parâmetros hidroquímicos, piezométricos e

climáticos, de modo a prever a variação da composição da água e variações na disponibilidade

hídrica subterrânea, com as alterações climáticas ao nível da temperatura atmosférica, redução

da precipitação e aumento da concentração de CO2 na atmosfera, com a aplicação do modelo

climático HadCM3-A2c para 2050 e 2100, definido por Santos, et al (2006).

A qualidade da água para rega e consumo humano foi avaliada considerando a

legislação em vigor, nomeadamente os Decretos-Lei (DL) 306/2007 e o DL 236/1998 relativos

à qualidade para consumo humano e o DL 236/1998 relativo à qualidade da água para rega.

Foi também aplicado o índice de qualidade SVI (Standard Violation Index), de modo a avaliar a

qualidade da água para consumo e definir o tipo de tratamento necessário para a sua

integração na rede de abastecimento pública.

Como as alterações climáticas tendem a provocar uma redução nas disponibilidades

hídricas superficiais e a rede de abastecimento pública baseia-se neste recurso, procedeu-se à

análise qualitativa dos recursos hídricos subterrâneos com potencial para a integração na rede

de abastecimento pública, de modo a garantir o fornecimento de água à população em caso de

seca extrema, como ocorreu em 2005, com especial gravidade na região algarvia.

O critério de qualidade da água utilizado baseia-se no número de parâmetros com

valores superiores aos limites máximos admissíveis, agrupando esses parâmetros de acordo

com a sua natureza e tipo de contaminação produzida, de modo a determinar o tipo de

tratamento necessário para a viabilização dessa água para consumo humano.

O índice de qualidade da água (Equação 1) foi desenvolvido por Stigter, et al (2009) de

modo a facilitar a monitorização espacial e temporal da qualidade da água, recorrendo a

análises de águas com parâmetros hidroquímicos, microbiológicos, tóxicos e outros resultantes

das actividades antrópicas.

Equação 1 - Índice de qualidade da água - SVI (standard violation index)

O SVI, expresso em percentagem, corresponde ao índice de qualidade da água

traduzido pelo quociente entre o número de análises cujos parâmetros ultrapassam o valor

máximo admissível de águas para consumo humano (NV – number of violations), estabelecido

pela Directiva Europeia (98/83/CE), e entre o número de análises totais (NA – number of

analysis).

7

O SVITOX baseia-se na violação de parâmetros tóxicos na qualidade da água, desta

forma, qualquer violação deste índice por parte das análises, inviabiliza a utilização da

respectiva captação para consumo humano.

O SVIMicrob é um indicador da contaminação microbiológica e permite determinar o grau

de desinfecção requerido na estação de tratamento de água. Como este tipo de contaminação

é frequente, revela-se útil classificar as análises de acordo com o tipo de tratamento requerido,

onde as classes A1, A2 e A3 (Tabela 1) encontram-se definidas na directiva 75/440/EEC para

águas superficiais, podendo ser aplicada também em águas subterrâneas.

Classe Tratamento necessário

A1 Águas que apenas requerem um tratamento físico básico e desinfecção, para se

tornarem aptas para consumo humano (ex: filtração de desinfecção)

A2 Requerem um tratamento físico-químico normal e desinfecção (ex: clorinação

1,

coagulação, floculação, decantação e filtração)

A3 Compreendem águas que requerem um tratamento físico-químico complexo e

desinfecção (para além dos exemplos da categoria A2, inclui a adsorção)

Tabela 1 - Classificação do tratamento microbiológico

O SVINO3,Cl permite a identificação de influências antrópicas na qualidade da água,

nomeadamente a aplicação excessiva de fertilizantes em áreas agrícolas e extracção de água

subterrânea para a irrigação das mesmas. O nitrato e o cloreto constituem elementos de difícil

remoção em estações convencionais de tratamento de águas, impedindo assim a sua

utilização para consumo humano, no entanto, pode-se reduzir a sua concentração misturando-

as com águas superficiais até atingir níveis aceitáveis para consumo humano.

O SVIFe,Mn indica a necessidade de remoção de ferro e manganês das águas

subterrâneas para o abastecimento publico, aumentando os custos de tratamento.

Para o processo de selecção foram criadas seis classes de qualidade (Tabela 2), onde

apenas as análises pertencentes às classes 1, 2, 3 e 4 podem ser utilizadas no sistema de

abastecimento público, após o respectivo tratamento nas estações de tratamento de água.

1 A clorinação consiste na adição de cloro e hipoclorito de sódio ou cálcio na água.

8

Classe Tipo de tratamento requerido para consumo humano

0 Águas não aptas para consumo humano devido à violação do VMA para substâncias

Tóxicas (SVITOX>0).

1

Representa águas com elevada qualidade, incluindo as captações de águas

subterrâneas que apenas necessitam de uma desinfecção básica para se tornarem

aptas para consumo. Esta classe compreende as águas da classe microbiológica A1,

SVIFe,Mn≤0,25 (máximo de uma violação em 4 análises), SVITOX=0 e SVINO3,Cl=0.

2 Remoção de ferro e manganês (SVIFe,Mn>0,25)

3 Necessidade de desinfecção correspondente às Classes A2 e A3

4 Requer a remoção de ferro e manganês, e a desinfecção correspondente aos

tratamentos A2 e A3.

5 Águas não aptas para consumo humano devido à violação do VMA para o Nitrato e

Cloreto (SVINO3,Cl>0)

Tabela 2 - Classificação do tratamento das águas considerando o SVI

Os parâmetros incluídos no cálculo do índice de qualidade da água (SVI) e respectivos

valores paramétricos (VP), encontram-se descritos na tabela seguinte.

Parâmetro VP

Alumínio (mg/l) 0.2 AmóniaTotal (em NH4) (mg/l)

0.5

Arsénio (µg/l) 10 Cádmio (µg/l) 5 Chumbo (µg/l) 10 Cloreto (mg/l) 250 Clostridium perfringens (MPN/100ml)

0

Cobre (mg/l) 0.002

Coliformes Fecais (MPN/100ml)

0

Coliformes Totais (MPN/100ml)

0

Parâmetro VP

Condutividade (uS/cm)

2500

Crómio total (µg/l) 50 Dureza (mg/l) 500 E. COLI (/100ml) (MPN/100ml)

0

Enterococos (/100ml) (MPN/100ml)

0

Estreptococos Fecais (MPN/100ml)

0

Ferro total (mg/l) 0.2 Hidrocarbonetos totais (mg/l)

0.01

Parâmetro VP

Manganês (mg/l) 0.05 Mercúrio total (µg/l)

1

Níquel (µg/l) 20 Nitrato Total (em NO3) (mg/l)

50

Nitrito Total (em NO2) (mg/l)

0.5

Oxidabilidade ao permanganato (mg/l)

5

Pesticidas Totais (ug/l) (µg/l)

0.5

pH - lab. (-) 6.5-9.0

Sódio (mg/l) 200 Sulfato (mg/l) 250

Dos parâmetros analisados, os que entram no cálculo do SVIMicrob são os Coliformes

totais, Coliformes fecais, Echerichia coli, Enterococos, Estreptococos fecais e Clostridium

perfringens.

Os que entram no cálculo do SVITOX são o Mercúrio, Niquel, Cádmio, Crómio, Chumbo,

Arsénio e Pesticidas totais.

9

4. Impactos das alterações climáticas na água subterrânea

4.1. Histórico de projectos já realizados

Por serem os mais visíveis a curto prazo, os primeiros estudos dos impactos das

alterações climáticas nos recursos hídricos, incidiram sobre os recursos hídricos superficiais.

Avaliaram-se assim as alterações dos regimes de precipitação e escoamento, cheias e secas,

e eventos extremos de precipitação.

Começou-se por estudar o impacto da subida do nível do mar em regiões costeiras,

tendo em conta a perda de terra emersa, a destruição de ecossistemas costeiros e aumento da

erosão. Só depois surgiu a preocupação na protecção de aquíferos costeiros e avanço da

cunha salina.

Nas águas subterrâneas, o estudo das alterações climáticas iniciou-se recentemente,

por se tratar de um recurso cujas alterações se observam a longo prazo. Os aquíferos

carbonatados têm merecido mais atenção devido à elevada sensibilidade face a regimes de

precipitação variáveis.

A vulnerabilidade dos aquíferos às alterações climáticas varia em função da génese e

estrutura geológica e das características hidráulicas, deste modo, os aquíferos cársicos,

fracturados e porosos, reagem de uma forma diferente a essas mudanças.

Projectos de âmbito internacional:

National Assessment Team USA (2000)

Este projecto consiste nos primeiros estudos de avaliação de variação a recarga com a

variação da precipitação para aquíferos dos Estados Unidos, indicando uma redução da

recarga em zonas de climas mais secos (e que sofrerão segundo os modelos climáticos, uma

maior redução futura das precipitações).

Projecto GRACE – Groundwater Resources and climate Change Effects (Younger

et al., 2002)

O projecto GRACE foca-se num cenário pessimista dos impactes ambientais em

aquíferos carbonatados europeus. Estes apresentam grande vulnerabilidade às alterações

climáticas porque se tratam de aquíferos que respondem directamente às mudanças na

recarga devido à elevada transmissividade que lhes é característica, tornando-os sensíveis às

alterações climáticas e vulneráveis à poluição.

A previsão aponta para uma redução brusca do nível freático a longo prazo caso as

mudanças na concentração de CO2 na atmosfera promovam uma maior dissolução dos

carbonatos, alargando as fracturas (progressivamente mais profundas).

Na avaliação dos impactes ambientais em aquíferos cársicos, podem ser adoptadas

várias metodologias como a análise da hidroquímica das águas, como resultado de interacções

água-rocha, estudos isotópicos dos espeleotemas (ex: datação do C14 em estalactites) e

10

modelações matemáticas, sempre numa perspectiva de caracterizar e definir a vulnerabilidade

dos maciços e aquíferos cársicos às alterações climáticas e acções humanas.

Os resultados deste estudo evidenciam uma redução da recarga na zona

mediterrânica, na ordem dos 16%, com um aumento da variabilidade interanual, provocando

uma maior vulnerabilidade dos recursos neste tipo de aquíferos. A recarga no inverno não

sofrerá grandes alterações, enquanto no verão, a redução da recarga se poderá fazer de forma

drástica.

Projectos de âmbito nacional:

SIAM I e II (Santos et al, 2002 e 2006)

Consiste no primeiro estudo a abordar não apenas a componente superficial mas

também subterrânea em território nacional.

Envolve a aplicação de vários modelos climáticos para o estudo da evolução da

recarga anual (horizonte 2100) e recarga média sazonal (horizonte 2050) para diferentes

regiões do país para um conjunto de cenários de alterações climáticas.

Avaliação da evolução temporal dos recursos hídricos em aquíferos cársicos,

fracturados e porosos.

Este projecto prevê uma redução da precipitação para sul do território nacional e um

aumento da concentração da precipitação nos meses de inverno. Os cenários climáticos

primários, juntamente com as elevadas taxas de evaporação, poderão provocar uma

diminuição da recarga efectiva dos aquíferos, com consequências directas na piezometria dos

sistemas aquíferos.

Alterações climáticas/Açores (Novo, 2003)

Estudo da vulnerabilidade de aquíferos às alterações climáticas tendo em conta as

alterações na recarga, alterações do nível do mar e alterações na qualidade dos recursos

hídricos.

A investigação incluiu a avaliação de variações da recarga para diferentes cenários de

precipitação e evapotranspiração, considerando diferentes tipos de solos e coberto vegetal,

com quantificação desta variação face aos valores actuais de recarga.

Projecto CLIMAAT (2006) – Clima e meteorologia dos arquipélagos atlânticos II -

Impactos e medidas de adaptação às alterações climáticas no arquipélago da

Madeira (ICAT)

O projecto CLIMAAT consiste no estudo dos impactes das alterações climáticas nos

sectores dos recursos hídricos, agricultura, florestas, biodiversidade, energia, saúde humana e

turismo, e criação das respectivas medidas de adaptação a esses cenários climáticos, no

arquipélago da Madeira. É apoiado por modelos geológicos e hidrogeológicos de várias bacias

de drenagem, tendo em conta os cenários de temperatura, precipitação e emissão de gases de

efeito de estufa.

11

Nos recursos hídricos, as alterações climáticas previstas podem contribuir para uma

redução na recarga e escoamento superficial na ordem dos 30% até 2050 e 40-50% até 2100.

Associados a esta redução, os cenários apontam para uma redução do nível freático, redução

dos caudais de descarga, aumento da concentração de cloretos na água subterrânea e

aumento do risco de intrusão salina na Ilha da Madeira. Visto que o abastecimento de água na

Ilha de Porto Santo é assegurado por uma central dessalinizadora, os impactes nos recursos

hídricos serão menos sentidos.

Projecto CLIMWAT (2007) – Impacto das alterações climáticas em águas

subterrâneas costeiras e ecossistemas associados.

No projecto CLIMWAT, para além dos impactos das alterações climáticas nas águas

subterrâneas, inclui o estudo dos ecossistemas que lhe são dependentes, em três casos de

estudo (Portugal, Espanha e Marrocos). O projecto incide na previsão dos impactos das

alterações climáticas nos recursos hídricos superficiais e subterrâneos para cenários múltiplos,

com o estudo de tendências a longo prazo, alterações na variabilidade interanual e eventos

climáticos extremos. Inclui a aplicação e evolução do modelo SWAT no estudo de áreas com

as condições climáticas actuais.

Neste âmbito, apresenta uma proposta de futuros projectos e respectiva divulgação

entre a comunidade científica e política.

Projecto SIAM Cascais (2010) – Recursos hídricos (CVRM)

A Câmara Municipal de Cascais elaborou também um plano estratégico face às

alterações climáticas incidindo no estudo da evolução da saúde humana, recursos hídricos,

biodiversidade, agricultura, zonas costeiras e turismo, de acordo com os cenários de evolução

climática e sócio-económica baseado no projecto SIAM, denominando-se SIAM Cascais.

Nos recursos hídricos, prevê-se assim uma redução da precipitação entre 10% e 30%

ate 2050 e 20% a 55% até 2100, onde poderá haver uma redução da precipitação nos meses

de Inverno e Primavera, que pode levar a uma diminuição da recarga do sistema aquífero

Pisões-Atrozelas, e a uma respectiva redução da quantidade de água captada em 50% até

2100.

Considerando que, cerca de 10% da água de abastecimento público provem de

captações do concelho, este plano sugere medidas de mitigação e adaptação face às

alterações previstas.

Projecto SIAM Sintra (2008) – Impactos do aquecimento global no concelho de

Sintra – Identificação de estratégias para a adaptação sectorial e para a mitigação

das emissões de gases com efeito de estufa (FCUL/CVRM/ISA).

À semelhança do projecto SIAM Cascais, a Câmara Municipal de Sintra apresenta

também um plano estratégico face às alterações climáticas.

12

O projecto SIAM Sintra sugere medidas de mitigação e adaptação de acordo com os

cenários climáticos e económicos previstos, nos sectores da agricultura, recursos hídricos,

biodiversidade, florestas, praias e arribas, saúde humana, sequestro de carbono, turismo e

lazer.

Nos recursos hídricos espera-se uma redução do escoamento na primavera, verão e

Outono, correspondendo aos meses de maior necessidade hídrica. Considerando que a rede

de abastecimento pública no conselho se baseia na água captada na barragem de Castelo de

Bode, a redução do escoamento na bacia hidrográfica do rio Zêzere, pode levar à diminuição

da qualidade da água na barragem, promovida pela redução da capacidade de diluição das

cargas poluentes pelo meio hídrico. A anoxia e eutrofização podem surgir com o aumento da

temperatura da água.

Neste projecto faz-se uma evolução dos cenários A1, A2, B1 e B2 para 2050 e 2100.

Os cenários sócio-económicos indicam um aumento do consumo de água na região de Lisboa

em 10% até 2020, atingindo o pico entre 2020 e 2030 até 15% acima do consumo actual.

13

4.2. Previsões de alterações climáticas e potenciais impactos nas águas subterrâneas

4.2.1. Introdução

Actualmente as alterações climáticas já fazem parte do conhecimento popular, desde

meados do século XIX que elas se têm vindo a manifestar sob a forma de um aumento da

temperatura média do ar, devido ao aumento progressivo da concentração de CO2 na

atmosfera (Figura 1).

Figura 1 - Variação da temperatura e concentração global de dióxido de carbono na atmosfera nos últimos 400.000 anos (Petit et al, 1999)

No registo temporal da Figura 1 observa-se a variação da temperatura ao longo de

milhões de anos, bem como a concentração de CO2 na atmosfera, onde os parâmetros

climáticos podem ter sido influenciados pela actividade tectónica, vulcânica e pela

paleogeografia dos continentes.

A água suporta a biosfera, e a civilização humana em particular é condicionada por

uma dependência vital, directa para ingestão e indirecta nas actividades dos diversos sectores,

da agricultura à indústria. É assim evidente a necessidade de conhecer o impacte das

alterações climáticas neste recurso.

Os recursos hídricos são um dos domínios onde os impactos serão mais graves por

dependerem directamente do clima. A curto prazo são os recursos hídricos superficiais os mais

vulneráveis a regimes climáticos extremos, a longo prazo essas alterações também se farão

sentir nas águas subterrâneas.

14

Os recursos hídricos subterrâneos são um recurso renovável à escala humana, mas é

fortemente controlado pelo clima e, como tal, quer as fortes alterações na pluviosidade ou o

aumento de temperatura provocados pelo aumento da concentração de CO2 atmosférico, vão

induzir alterações na disponibilidade hídrica, bem como na composição química da água. Por

se tratar de um recurso de extrema importância ao qual se pode recorrer na escassez de águas

superficiais de qualidade, é essencial prever as consequências desses factores nas águas

subterrâneas e consequentemente, adoptar medidas ajustadas ao nível da gestão dos recursos

e ordenamento do território.

À semelhança das alterações climáticas globais, o aumento global da temperatura em

Portugal poderá provocar maior assimetria entre o verão e o inverno, tornando-se um verão

cada vez mais quente e seco, agravando-se gradualmente para sul no território nacional, e um

inverno com chuvas intensas, cuja precipitação diminui gradualmente para sul do mesmo. Para

além da redução dos caudais dos rios, os efeitos destas alterações podem-se manifestar como

situações de seca extrema, chuva intensa num curto período de tempo, provocando as cheias,

redução dos caudais dos rios e redução da recarga de aquíferos (Cunha et al, 2002).

Os impactos afectarão os recursos hídricos na sua quantidade, pela alteração do

regime de precipitações, e na sua qualidade, tornando algumas águas impróprias para

consumo devido às variações na disponibilidade hídrica, o que pode aumentar a concentração

de poluentes. O aumento da temperatura diminui o nível de saturação do oxigénio dissolvido na

água e controla os processos bioquímicos, provocando a eutrofização dos ecossistemas

(Cunha et al, 2002).

Nas águas subterrâneas, os impactos manifestam-se ao nível da recarga, provocando

variações dos níveis piezométricos nos aquíferos livres e a elevada evapotranspiração pode

conduzir à salinização dos solos e posterior lixiviação dos sais para os aquíferos. A exploração

deste recurso na orla costeira, pode conduzir ao avanço da cunha salina para terra, tornando a

água doce em salobra (Cunha et al, 2002).

Em suma, os efeitos directos das alterações climáticas manifestam-se por mudanças

na disponibilidade global dos recursos hídricos, e respectiva distribuição espacial e temporal,

na composição do solo, intensificação dos fenómenos climáticos extremos, na composição da

água e degradação da sua qualidade, no processo de sedimentação, mudança das

necessidades hídricas e, por fim, com o aumento da temperatura do ar, aumenta a capacidade

de evaporação e evapotranspiração mas, por outro lado, o aumento de CO2 promove uma

diminuição da transpiração das plantas.

4.2.2. Cenários climáticos

Os cenários climáticos constituem uma estimativa provável da evolução do clima

global, tendo em conta os valores históricos da temperatura do ar, precipitação, humidade,

nebulosidade e insolação, e emissões de gases com efeito de estufa.

15

O Projecto IPCC2 (2001), desenvolvido num âmbito global, prevê um aumento da

temperatura média do ar entre 0,8ºC e 2,6ºC em 2050, e entre 1,4ºC e 5,8ºC em 2100. Prevê

também um aumento da precipitação média anual em regiões localizadas a latitudes mais

elevadas e nas regiões equatoriais, em oposição às regiões subtropicais, onde a previsão

aponta para uma redução da precipitação. Outros impactos, nomeadamente relacionados com

a recarga e escoamento, incluem o aumento e frequência da magnitude de situações de cheias

no inverno e de situações de seca no verão.

Inserido no projecto IPCC (2001), o projecto ACACIA (Parry, 2000) avalia os impactos

das alterações climáticas na Europa, onde se estima um aumento da temperatura média anual

na costa atlântica e Europa Meridional, na ordem dos 0,4ºC por década, afectando o clima

principalmente no verão. Na mesma região espera-se uma diminuição da precipitação em

cerca de 1% por década. Prevêm-se invernos 1% a 4% mais húmidos e verões 5% mais secos,

por década.

Em Portugal continental, o projecto SIAM II (Santos, et al, 2006) indica que todos os

cenários até ao final do século XXI apontam para um aumento da temperatura média em todas

as regiões, na ordem dos 3ºC para zonas costeiras e 7ºC para o interior, acompanhados por

fenómenos cada vez mais frequentes de calor e seca extrema. Relativamente à precipitação,

quase todos os modelos indicam uma redução significativa da precipitação, na ordem dos 20%

a 40% de precipitação anual, com maiores perdas na região Sul.

O registo histórico da temperatura em Portugal continental (Santos, et al, 2006) indica

que, desde 1930 até 1945, houve um aumento da temperatura, onde a taxa de aumento foi de

0.87ºC por década, para a temperatura máxima, e 0.68ºC por década, para a temperatura

mínima. Entre 1945 e 1975, as temperaturas médias baixaram a taxas inferiores à subida

anterior. Após 1975, a temperatura voltou a aumentar a uma taxa de 0.47ºC/década, para a

temperatura máxima, e 0.48ºC/década, para a temperatura mínima. Actualmente os registos

apontam para a continuação do aumento da temperatura máxima e mínima.

Figura 2 - Evolução temporal das médias das temperaturas máxima e mínima em Portugal Continental (SIAM, 2006)

Para o cálculo da evolução dos parâmetros hidroquímicos com climáticos, foi

necessário seleccionar um modelo climático. O projecto SIAM II (Santos, et al, 2006) inclui

2 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)

16

vários modelos de previsão climáticos, entre os quais se destacam o modelo HadCM3 (modelo

climático global) e HadRM2 (modelo climático regional), ambos desenvolvidos por Gordon, et al

(2000), dado ao bom ajustamento desses modelos ao clima no território nacional.

O modelo seleccionado foi o HadCM3-A2c, considerado o modelo mais pessimista,

dentro dos modelos que melhor se correlacionam com os dados históricos, de modo a destacar

de forma mais clara os potenciais impactes das alterações climáticas na água subterrânea.

Desta forma, os parâmetros climáticos utilizados encontram-se descritos na Tabela 3.

Até 2050, espera-se assim uma redução geral da precipitação, variando entre os -18%

na região norte e -28% na região sul, e um aumento da temperatura entre 2.5ºC, a norte e

2.8ºC na zona centro de Portugal.

Em 2100, essas previsões sofrem um agravamento, esperando-se reduções de

precipitação entre 13.6% para o norte e 42% para o sul. A temperatura segue o a mesma

tendência de subida verificada em 2050, prevendo-se aumentos entre 4.5ºC a norte e 5.1ºC na

região centro.

Estes dados permitem o estudo do comportamento de parâmetros hidroquímicos com

climáticos, de modo a determinar os impactes climáticos nas águas subterrâneas.

4.2.3. Impactos na piezometria (recarga)

A piezometria está directamente relacionada com a precipitação e com a temperatura,

podendo influenciar o nível piezométrico em conjunto ou individualmente.

Sandstrom (1995) mostrou que uma redução de 15% na pluviometria, pode conduzir a

uma redução de 40 a 50% no parâmetro da recarga, sem alteração da temperatura (SIAM II).

Uma diminuição da precipitação, acompanhada por um aumento de temperatura e

consequente aumento da evapotranspiração potencial, tenderá a provocar uma diminuição das

disponibilidades anuais de água, traduzindo-se por uma variação negativa do nível

piezométrico. De acordo com este cenário, alguns modelos climáticos (HadCM3-A2c) sugerem

a diminuição do escoamento superficial médio anual em 10% a norte do Douro e 50% na

região do Algarve, para o ano 2050. Em 2100 essas previsões são agravadas e o escoamento

médio anual pode atingir uma redução de 80% (SIAM II). Outros cenários (HadRM3-B2a e

HadRM2) indicam um aumento do escoamento.

Tabela 3 - Cenário climático escolhido para o estudo da evolução dos parâmetros hidroquímicos.

Modelo Ano Norte Centro Sul

Prec. Temp. Prec. Temp Prec. Temp.

HadCM3-A2c 2050 -11% +2.5 ºC -18% +2.8 ºC -28% +2.6 ºC

2100 -13.6% +4.5 ºC -28% +5.1 ºC -42% +4.9 ºC

17

4.2.4. Impactes provocados pelo aumento de Dióxido de Carbono na atmosfera

O carbono está presente na atmosfera sob a forma de CO2, CH4, CO e outros gases.

Apesar de ser considerado um gás-traço que constitui 0,039% da atmosfera, a concentração

de CO2 atmosférico tem implicações climáticas importantes.

O CO2 pode ser produzido a partir da respiração das plantas, da oxidação da fitomassa

e carbono orgânico no solo, queima de combustíveis fósseis e erupção de vulcões. E pode ser

capturado através da fotossíntese das plantas terrestres e algas marinhas, pela produção de

carbono orgânico e inorgânico nos oceanos, pelos solos e pelas águas da chuva.

De acordo com a Figura 3, a concentração média de dióxido de carbono na atmosfera

encontra-se actualmente acima dos 380ppm, valor que tende a aumentar em média 1,25ppm

por ano (NOAA/ESRL/CMDL).

Figura 3 - Curva de Keeling: Concentrações de CO2 Atmosférico medidas no observatório de Mauna Loa, no Havai (NOAA/ESRL/CMDL).

Na Figura 4 o hemisfério norte apresenta maiores amplitudes devido à elevada

densidade de florestas de folha caduca, potenciando uma fotossíntese intensa na primavera e

verão, diminuindo drasticamente a concentração de CO2 na atmosfera. No inverno a

fotossíntese realiza-se com menor intensidade devido à diminuição de elementos que

contribuem para esse processo de troca, traduzindo-se num aumento da concentração de CO2

no solo (pela acumulação da folhagem caduca) e na atmosfera (NOAA/ESRL/CMDL).

Como, no hemisfério sul a densidade de florestas de folha caduca é muito menor, as

variações sazonais de CO2 na atmosfera são quase imperceptíveis.

Dióxido de Carbono Atmosférico Medido em Mauna Loa, Havai.

http://www.cmdl.noaa.gov/ccgg/index.html

http://www.cmdl.noaa.gov/ccgg/index.html

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Mauna_Loa_Carbon_Dioxide-pt.svg

18

Figura 4 - Concentração de CO2 em função da latitude e do tempo (NOAA/ESRL/CMDL).

O Carbono é libertado da litosfera através do ataque químico (ácido carbónico) das

águas da chuva na rocha, a solução é transportada para os oceanos, onde o carbono pode ser

incorporado nas conchas dos organismos marinhos ou precipitado sob a forma de calcite ou

aragonite inorgânica (carbonatos de cálcio). Após o fim de vida dos organismos marinhos, as

suas partes moles são decompostas, enquanto que as partes mineralizadas acumulam-se

posteriormente no leito oceânico, retornando assim ao domínio da litosfera. O movimento das

placas tectónicas é depois responsável pela exposição dos carbonatos aos agentes

supergénicos.

A quantidade de carbono no sistema oceano-atmosfera-hidrosfera mantém-se estável

pelos processos geológicos. O papel dos processos biológicos é, no entanto, muito importante

para a distribuição do carbono entre os reservatórios a curto prazo.

Apesar da quantidade de carbono armazenada na água doce ser pouco significativa

como um reservatório de carbono, a água regula a precipitação de carbonatos, mantendo o

equilíbrio entre a atmosfera, hidrosfera, biosfera e litosfera. Se não houvesse água no estado

líquido, todo o CO2 atmosférico armazenado na litosfera constituiria a atmosfera (Jacobson et

al, 2000).

A água presente na atmosfera, em equilíbrio com o CO2 atmosférico, tem um pH de

5,6, quando essa água atinge o solo, atravessa uma importante fonte de CO2, responsável pela

produção de ácido carbónico, cuja agressividade conduz à alteração química de carbonatos e

silicatos.

Há um consenso geral no que diz respeito aos processos geológicos controlarem a

quantidade de carbono no sistema oceano-atmosfera, de acordo com isto, Walker (1977)

assume um modelo estacionário onde a taxa de alteração química é dependente da pressão

parcial de CO2 na atmosfera, onde um aumento de PCO2 irá provocar um aumento na taxa de

19

erosão, o que resulta num aumento da quantidade de catiões presentes no oceano. O aumento

na concentração de catiões, aumenta a taxa de precipitação, o carbono é incorporado litosfera,

restaurando assim o balanço original.

A longo prazo, o CO2 atmosférico é regido também pela actividade vulcânica e pela

erosão química dos carbonatos e silicatos.

4.2.5. Dióxido de carbono nos solos

A concentração de CO2 na atmosfera é baixa, equivale a PCO2=3x10-4

para 1 atm. A

concentração de CO2 na água subterrânea atinge facilmente valores maiores uma ou duas

ordens de magnitude que na atmosfera, principalmente pela absorção de CO2 pela água da

chuva durante a infiltração da água no solo. No solo, o CO2 é gerado pela respiração das

raízes das plantas e decomposição da matéria orgânica (Hanson et al, 2000).

De acordo com Russel (1973), Keller and Bacon (1998), o tempo de residência médio

do CO2 no solo em climas temperados é cerca de 10-100 anos. Quando o tempo de residência

é inferior a 10 anos, a maior parte do CO2 produzido no solo escapa para a atmosfera. Esta

situação pode ser provocada pela intensa actividade agrícola, queima de combustíveis fósseis,

aumentando a complexidade de avaliação do balanço global de CO2 e respectivos efeitos nas

alterações climáticas.

A Figura 5 mostra a variação da concentração de CO2 de acordo com o tipo de uso do

solo, medido na zona não saturada em solos arenosos, por baixo da cobertura orgânica.

Figura 5 - Concentração de CO2 (gasoso) em zonas não saturadas de solos arenosos, de vários tipos de solos (Lee, 1997)

Em terrenos do tipo cascalheira a cobertura vegetal é escassa, logo a produção de CO2

é menor, mas a quantidade produzida ainda é numa ordem de magnitude mais elevada que na

atmosfera, e aumenta progressivamente caso se trate de um solo ocupado por árvores ou de

um solo ocupado por vegetação rasteira (tipo campina).

Em solos ocupados com campos de golfe, a concentração de CO2 abaixo da cobertura

vegetal é ainda maior, o que se pode dever à elevada densidade de crescimento da relva,

combinado com a rega intensa e uso de fertilizantes.

Na mesma figura observa-se também a perda de CO2 para a atmosfera, na zona mais

superficial do solo.

Legenda: Cascalheira Bosque Pasto/campina Campo de golfe

Pro

fundid

ade (

m)

20

Ao contrário do verão, onde a produção de CO2 é elevada, durante o inverno a

produção de CO2 pela matéria orgânica diminui e esse gás passa a ser gerado pela

desgaseificação da água subterrânea para a atmosfera (Appelo et al, 2007).

O CO2 presente no solo pode ser medido através da evapotranspiração e varia em

função da temperatura, no entanto, a disponibilidade hídrica e as condições do solo

(espessura, tipo de uso) têm um papel importante, de tal modo que quando as temperaturas

são elevadas e a disponibilidade hídrica é reduzida, o solo seca e o CO2 presente no solo é

libertado para a atmosfera (Appelo et al, 2007).

A respiração do solo não é a única fonte de CO2 que contribui para a composição das

águas subterrâneas. A oxidação da matéria orgânica nos sedimentos (keller and Bacon, 1998)

é uma importante fonte de carbono inorgânico, além disso, o CO2 gerado a elevadas

profundidades, incluindo a desgasificação do magma ou fenómenos hidrotermais em

carbonatos marinhos, podem também afectar a composição das águas subterrâneas.

Por fim, a um aumento de PCO2, está associado a uma maior concentração de CO2 na

água, sob a forma de ácido carbónico, diminuindo o pH e aumentando o ataque químico às

rochas carbonatadas.

4.2.6. Os carbonatos e as águas subterrâneas

Os calcários e dolomitos suportam aquíferos muito produtivos, com condições

favoráveis à sua exploração nas zonas de porosidade secundária, correspondendo a fracturas

ou a cavidades de dissolução. Os principais minerais carbonatados neste tipo de rochas são a

calcite (carbonato de cálcio) e a dolomite (carbonato de magnésio), que facilmente se

dissolvem na água subterrânea e lhe conferem a dureza.

Observando a Figura 6, pode-se observar a variação da composição das águas

subterrâneas consoante os continentes políticos.

Figura 6 - Relação entre os totais de sólidos dissolvidos (TSD) e a concentração de cada ião em média na composição da água dos rios de diferentes continentes (Modificado de Garrels &

Mackenzie, 1971; mmol/L for SIO2)

21

O elevado valor de TSD (totais de sólidos dissolvidos) está relacionado com o aumento

de cálcio e bicarbonato, que se deve à dissolução de carbonatos, o que é consistente com a

abundância de rochas carbonatadas na Europa, comparando com o resto do mundo (Appelo et

al, 2007).

A solubilidade da calcite aumenta quando a temperatura da água diminui, provocando

maior dissolução dos calcários em zonas mais frias, ao contrário do magnésio.

Como em Portugal as temperaturas são amenas, ambos os minerais estão bem

representados na composição das águas subterrâneas.

4.2.7. Impactos nas águas subterrâneas

A precipitação e temperatura irão afectar a recarga de aquíferos e a qualidade das

respectivas águas.

Caso os efeitos se traduzam por uma diminuição da recarga anual, é espectável uma

redução do caudal de descarga dos aquíferos para os rios, o tempo de residência das águas

será maior em geral e principalmente no verão, degradando a qualidade das águas tanto por

uma maior interacção da água com a rocha (maior mineralização da água), quer pelo aumento

da concentração dos poluentes.

Na interacção da água com rochas carbonatadas, se o tempo de residência for

elevado, a água tende a atingir a saturação em cálcio e magnésio, aumentando desta forma a

dureza total da água, aumento esse que poderá inviabilizar a utilização dessa água para

consumo ou rega.

Em zonas costeiras, o esperado aumento do nível médio do mar pode levar ao avanço

da cunha salina nos aquíferos costeiros, tornando a água subterrânea salobra ou salgada. Em

carbonatos podem ainda ocorrer fenómenos de dissolução (corrosão) por mistura.

O aumento de emissões de gases com efeito de estufa, nomeadamente o CO2, pode

afectar o pH da água das chuvas e potenciar a dissolução de cavidades cársicas,

principalmente no inverno.

22

5. Processos de dissolução/precipitação dos carbonatos

5.1. Estado de equilíbrio da água em contacto com rochas carbonatadas

A grande capacidade de dissolução da água e a sua elevada reactividade fazem com

que a água natural contenha grande quantidade de substâncias dissolvidas. A água pode

dissolver gases, líquidos e sólidos, tornando possível inferir o seu percurso subterrâneo através

da concentração das espécies dissolvidas. Essas espécies podem encontrar-se na forma

iónica ou molecular, no entanto em águas subterrâneas encontram-se mais facilmente na

forma iónica. As substâncias dissolvidas podem ser orgânicas, sob a forma de carbono

orgânico dissolvido, e inorgânicas como o Bicarbonato (HCO3-), Sulfato (SO4

2-), Cloreto (Cl

-),

Sódio (Na+), Cálcio (Ca

2+), Magnésio (Mg

2+), Sílica (SiO2), entre outros.

A composição da água subterrânea depende de factores que condicionam o equilíbrio

químico da solução. Os factores extrínsecos incluem o clima, a espessura e tipo de uso do

solo, o tempo de residência da água subterrânea, a pressão e as características da rocha

(natureza e grau de alteração). Os factores intrínsecos dizem respeito às características

químicas da água e respectivas reacções na superfície do mineral.

Os Calcários e Dolomitos ocupam cerca de 20% da superfície terrestre, sob a forma de

carbonatos detríticos, fossilíferos ou rochas detríticas com cimento carbonatado, podendo

aparecer em rochas sedimentares não carbonatadas e em solos de climas áridos (Langmur,

1997).

Os minerais carbonatados incluem as espécies de cálcio e magnésio3, onde os mais

importantes por ordem decrescente de ocorrência são a Calcite, Aragonite, Dolomite e

Magnseite, com propriedades físico-químicas distintas (Langmur, 1997).

A dissolução e precipitação de minerais são governadas pelo equilíbrio termodinâmico

de todos os componentes do sistema hidroquímico. Como exemplo, muitos silicatos são

termodinamicamente instáveis à superfície da terra, ainda assim eles resistem durante milhares

e milhões de anos à erosão química, mesmo que a água seja fortemente subssaturada nestes

minerais. A aragonite é um polimorfo da calcite, mas termodinamicamente mais instável,

tornando-a menos resistente aos agentes erosivos (Apelo et al, 2007).

As duas causas fundamentais para a inexistência de equilíbrio são a actividade

tectónica e a fotossíntese. A actividade tectónica é responsável pelo transporte de minerais

estáveis a elevadas pressões e temperaturas, para a superfície, tornando-os instáveis no novo

ambiente logo, mais facilmente alteráveis. A fotossíntese utiliza a energia solar para converter

o CO2 em matéria orgânica termodinamicamente instável. Esse fenómeno de decomposição

afecta o equilíbrio de elementos sensíveis às alterações redox, tais como o ferro, o oxigénio e o

nitrogénio. A actividade biológica também perturba o equilíbrio dos carbonatos através da

produção ou consumo de CO2 pela biomineralização (Apelo et al, 2007).

3 Minerais carbonatados: Portlandite [Ca (OH)2], Brucite [Mg (OH)2], Calcite [CaCO3], Aragonite [CaCO3],

Vaterite [CaCO3], Magnesite [MgCO3], Nesquehonite [MgCO3.3H2O], Lansfordite [MgCO3.5H2O], Artinite [MgCO3.Mg(OH)2.3H2O], Hidromagnesite [4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O], Huntite [CaMg3 (CO3)4], Dolomite [CaMg(CO3)2].

23

A especiação consiste na distribuição, em equilíbrio, das espécies aquosas entre iões

livres e pares de iões complexos. Permite prever o comportamento químico da água, onde a

concentração dos iões nas diferentes formas é calculada com base na análise química e

temperatura da água.

Existem alguns modelos para calcular o estado de equilíbrio, onde é necessário ter um

conhecimento prévio do estado qualitativo e quantitativo das espécies aquosas, e a avaliação

dos índices de saturação das mesmas espécies.

Os gases dissolvidos na água também podem afectar o equilíbrio da solução, de modo

a promover a dissolução ou precipitação dos minerais.

Como já foi referido, os gases podem ter várias origens (atmosfera, CO2 solo, origem

magmática…) e a sua solubilidade na água varia em função da temperatura, da pressão e da

concentração. Quanto maior a temperatura, menor é a solubilidade dos gases. Quanto maior a

pressão, maior solubilidade. Quanto maior a concentração de sais na água, maior é o

coeficiente de actividade do gás, ou seja, a adição de gás, permite a dissolução de mais

espécies.

O CO2 é o gás mais comum dissolvido na água, conferindo à água a acidez necessária

para que ocorram fenómenos de dissolução, esse CO2 aparece na água sob a forma de

H2CO3, no contacto da água com a rocha, dá-se uma reacção que promove o aumento do pH e

o consumo do ácido carbónico para formar o bicarbonato, característico de pH neutro (Figura

7). Num sistema carbonatado, a dissolução das espécies de carbono, está assim fortemente

condicionada pelo pH da solução.

Figura 7 - Actividade das espécies no sistema carbonatado, em função do pH, para PCO2=10-2 atm

e T=25ºC

A cadeia de reacções num sistema carbonatado:

CaCO3 = Ca2+

+ CO32-

→ Kc=[Ca2+

].[CO32-

] = a Ca2+

.a CO32-

CO2(g) + H2O ↔CO2(s) + H20

CO2(s) + H20 ↔H2CO30

H2CO3↔ H+

+ HCO3-

HCO3-↔ H

+ + CO3

2-

CaCO3 + H+ ↔ HCO3

- + Ca

2+

24

5.2. Solubilidade

A dissolução ou precipitação de minerais ocorre como resultado de uma cadeia de

processos, incluindo o transporte de elementos das águas de infiltração e respectiva reacção

na zona de contacto com o mineral.

Os factores intrínsecos que afectam a precipitação ou dissolução do mineral são a

temperatura, a pressão, o pH e a Força iónica das águas. Na zona de contacto da água com o

mineral, as reacções são condicionadas pelo efeito do ião comum, pela formação de

complexos, reacções oxidação-redução, reacções de troca iónica e adsorção.

A solubilidade de um mineral é a concentração máxima dos seus elementos na água,

depende do equilíbrio da solução que o atravessa, equilíbrio que pode ser caracterizado pelo

índice de saturação próximo da unidade. Se o índice é maior que 1, o quociente de reacção (Q)

é superior à constante de dissolução e a água encontra-se sobressaturada naquele mineral,

favorecendo a sua precipitação. Se o índice for menor que 1, a reacção encontra-se

subsaturada, tendendo a dissolver o mineral.

O índice de saturação também pode ser calculado em escala logaritmica, e o equilíbrio

é atingido quando o índice for nulo, classificando a água sobressaturada quando o índice é

positivo, e subssaturação para um índice com valores negativo. Nos cálculos do índice de

saturação, a escala utilizada foi a logaritmica, onde os fenómenos de precipitação e dissolução

são relativos a um índice de saturação superior ou inferior a zero, respectivamente.

Existem minerais que reagem mais rapidamente com a água do que outros, é o caso

dos minerais solúveis (gesso, halite, fluorite, carbonatos, etc.), onde o equilíbrio com as águas

subterrâneas pode ser atingido num curto espaço de tempo, comparando com o tempo de

residência das águas subterrâneas.

Os silicatos são muito mais resistentes às reacções químicas com a água, e a baixas

temperaturas é raro a solução atingir o equilíbrio.

Para descrever quantitativamente os desvios ao equilíbrio, é necessário utilizar

reacções cinéticas, de modo a prever em que sentido se faz a reacção. A cinética química

corresponde à velocidade de uma reacção, ou seja, a variação temporal da concentração de

um reagente (Figura 8).

Figura 8 - Comportamento das reacções cinéticas

No caso dos minerais carbonatados, a calcite apresenta uma solubilidade semelhante à

dolomite, mas a cinética das reacções é diferente, de modo que a reacção com a calcite é mais

rápida que com a dolomite, podendo assim dar origem a águas sobressaturadas em calcite,

mas subssaturadas em dolomite.

25

5.3. Processos naturais que influenciam a solubilidade e o estado de saturação dos

minerais carbonatados na água

5.3.1. Dissolução e libertação de CO2

Qualquer processo que promova o aumento de CO2 em solução, provoca mais

dissolução do carbonato de cálcio (CaCO3). Qualquer factor que seja responsável pela redução

de CO2, provoca a precipitação do CaCO3 (Krauskopf et al, 1995).

Da mesma forma, a pressão parcial de CO2 (PCO2) interfere na solubilidade dos

minerais, de tal modo que a solubilidade dos minerais carbonatados aumenta com o aumento

da pressão CO2 e diminui com a redução da pressão de CO2 (Figura 9).

Figura 9 - Solubilidade teórica da calcite, dolomite e calcite+dolomite, numa água pura a 25ºC à pressão 1bar, em função da pressão parcial de CO2 e concentração de cálcio e magnésio na

solução (Langmuir, 1984)

A figura mostra a variação da solubilidade da calcite e da dolomite em função da

pressão de CO2 (PCO2), onde é possível observar que quanto maior for a PCO2 maior é a

concentração de cálcio e magnésio que é possível ter em solução.

Na Figura 10 observa-se que a solubilidade da calcite e dolomite aumentam com o

aumento da PCO2, e com a diminuição do pH.

26

Figura 10 - Solubilidade da calcite a 25ºC à pressão de 1bar, em função da pressão parcial do CO2

e pH. As curvas de solubilidade para diferente PCO2 correspondem a valores de LogPCO2 (Langmuir, 1997).

As águas subterrâneas contém mais CO2 dissolvido que as águas superficiais

principalmente devido à respiração das raízes das plantas nos solos, sendo o CO2 captado

pelas águas de infiltração.

Quando as águas superficiais atravessam os solos e sedimentos, tendem a remover o

respectivo CO2, contudo a descarga de águas subterrâneas pelas condutas cársicas, liberta o

CO2 dissolvido, o que pode estar relacionado com a precipitação de minerais carbonatados,

através da perda desse gás, que diminui a solubilidade dos carbonatos na água. Essa perda de

CO2 pode ser auxiliada pelo regime turbulento típico em aquíferos cársicos (Herman and Lorah,

1987).

5.3.2. Fotossíntese, decaimento aeróbio e respiração

A fotossíntese ocorre em cursos de água, lagos, e águas marinhas rasas, onde a água

contém várias espécies de vegetação aquática. O processo opera num ciclo diurno, atingindo o

pico máximo de fotossíntese ao inicio da tarde, em meses temperados.

Devido à remoção de CO2 pela vegetação aquática, o pH da água pode subir entre 6 e

7, até 10. Nas águas com fluxo lento que atravessem vegetação densa, esse processo pode

provocar a precipitação da calcite, devido à remoção eficiente do CO2 dissolvido, no entanto, a

velocidade de reacção da calcite é demasiado lenta para que precipite num ciclo diário, essa

sobressaturação é sugerida na Figura 11. Na mesma figura, a linha C-D representa o

dacaimento aerobico e anaerobico e o domínio da respiração no ciclo nocturno, onde se

verifica um aumento do CO2 dissolvido na água, produzido pela libertação de CO2 pelas

plantas.

27

Figura 11 - Efeitos da fotossíntese e respiração na pressão parcial de CO2, em função do índice de

saturação da calcite. Abaixo da linha de saturação da calcite, a água encontra-se subssaturada nessa espécie (Langmuir, 1997).

A sobressaturação e precipitação de calcite devido, em parte, à fotossíntese das

plantas aquáticas, é comum em lagos, especialmente em terrenos onde a rocha é carbonatada.

Essa sobressaturação da calcite em lagos, pode persistir durante anos (Driscoll et al,1994) .

5.3.3. Evaporação

A evaporação nos solos e águas superficiais, promove a precipitação de minerais

porque este processo aumenta a concentração das espécies, por remoção da fase aquosa

(Figura 12).

Figura 12 - Variação da saturação da solução aquosa em relação à calcite, com a evaporação

(Langmuir, 1997).

Dependendo da extensão da evaporação e do fluxo de alimentação da água num lago,

o primeiro mineral a precipitar tende a ser a calcite, seguida da dolomite e evaporitos no topo

da sequência.

28

5.3.4. Efeito do Ião Comum

O efeito do ião comum consiste na diminuição da força iónica por dissolução

simultânea de dois minerais com um ião comum, consequente a solubilidade diminui.

Segundo Langmuir (1997), um aumento na concentração de cálcio, bicarbonato ou

carbonato a partir de outras fontes que não a dissolução da calcite, podem tornar a água

sobressaturada em relação àquele mineral, promovendo a sua precipitação (Figura 13).

Figura 13 - Variação da saturação em calcite de uma solução afectada por um ião comum (no caso

do gesso é o cálcio), Langmuir (1997).

O efeito do ião comum, no gráfico da Figura 13, pode promover o aumento da

saturação em cálcio, deslocando a água do ponto A para o ponto B, e para o ponto C, no caso

de haver continuidade neste processo.

5.3.5. Temperatura

De um modo geral, quando a temperatura é elevada, há uma maior dissolução dos

minerais e da rocha, mas como a dissolução dos carbonatos (Calcite, Aragonite e Dolomite) é

um processo exotérmico, esta regra não se aplica, e a solubilidade diminui com o aumento da

temperatura, como se pode verificar na Figura 14.

29

Figura 14 - Curvas de solubilidade da calcite e dolomite, em função da temperatura (Langmuir,

1997).

O arrefecimento de uma água saturada em calcite pode provocar uma nova

agressividade em relação àquele mineral, essa redução de temperatura permite que a

quantidade de gás dissolvido seja maior, logo o pH diminui.

5.3.6. Mistura de águas

Em aquíferos costeiros a água subterrânea pode misturar-se com a água do mar,

dando origem à corrosão por mistura. Este fenómeno pode ser observado na Figura 15, onde a

subssaturação (a PCO2 entre 10-3

e 10-4

) acontece quando a percentagem de água do mar na

mistura está entre os 0 e os 15%. Após esta subssaturação inicial, a água do mar (muito

mineralizada) atinge rapidamente a sobressaturação.

30

Figura 15 - Índice de saturação da calcite, em função da percentagem de água do mar misturada com a água natural, a uma temperatura de 25ºC e a diferentes pressões parciais de CO2 (Plummer,

1975).

5.3.7. Outros processos

Para além dos processos mencionados, a dolomitização, desdolomitização e a

dissolução incongruente podem também influenciar a dissolução ou precipitação de minerais.

A dolomitização consiste na substituição da calcite pela dolomite na zona de reacção

da água com a rocha, podendo dever-se a fenómenos de dissolução incongruente. Pelo

contrário, a desdolomitização consiste na entrada de magnésio em solução, promovendo a

precipitação da calcite e tornando a água mais agressiva em relação à dolomite. Uma causa

possível para esta reacção pode ser explicada pelo efeito do ião comum.

A dissolução incongruente é um processo pelo qual a dissolução de uma espécie

promove a precipitação de outra (ex. dissolução do gesso). Assim, uma água que tenda a

precipitar calcite, tende a dissolver dolomite.

5.4. Sistema aberto e Sistema Fechado

A dissolução dos carbonatos pode ocorrer em sistema aberto ou fechado,

condicionando alguns parâmetros físico-químicos que interferem com o equilíbrio da solução.

Considera-se um sistema aberto quando a água está em contacto com a atmosfera,

havendo a possibilidade de dissolução de gases, favorecendo a entrada de CO2 no aquífero e

redução do pH da água, resultando em fenómenos de carsificação. Nesta situação os iões com

concentrações mais elevadas são de HCO3- e Ca

2+.

Num sistema fechado não existe contacto com a atmosfera e a dissolução provoca

uma subida do pH da água devido ao consumo de CO2, sem entrada de mais gás.

31

Almeida (1985) verificou que apenas a dissolução dos carbonatos em sistema aberto é

compatível com as características hidroquímicas observadas praticamente em todas as águas

de maciços calcários portugueses. “Isto implica que a água quando atinge a zona saturada já

se encontra em equilíbrio com a calcite, sendo, portanto, teoricamente incapaz de dissolver

aquele mineral”, surge então a necessidade de arranjar um mecanismo que justifique a

existência de cavidades resultantes da dissolução do calcário na zona saturada.

Os mecanismos sugeridos por vários autores incluem a corrosão por arrefecimento, por

aumento da força iónica, pela presença de outros ácidos ou corrosão por mistura de águas.

O arrefecimento de uma água saturada em calcite torna a água mais ácida, podendo

dissolver mais CO2. Thrailkill (1968) atribui a este fenómeno a responsabilidade pela formação

de vazios na zona saturada, admitindo que a água contacta com uma atmosfera contendo CO2.

Outros autores contestam esta hipótese quer pelo aumento da temperatura da água no

percurso entre a zona vadosa e a zona saturada, quer pela existência de cavidades muito

abaixo da superfície freática, partindo do pressuposto de abertura a uma fase gasosa.

A dissolução de calcário por aumento da força iónica baseia-se na diminuição dos

coeficientes de actividade dos iões, aumentando a agressividade da água. No entanto, a

dissolução da calcite é mais eficaz em sistema aberto onde, segundo Almeida (1985) “a

passagem pela zona saturada não se traduz por um aumento significativo da força iónica”.

A produção de CO2 na zona saturada (em sistema aberto), por meio da percolação de

camadas ricas em matéria orgânica (carvão ou hidrocarbonetos), é uma fonte de CO2

subterrânea que induz à água uma maior agressividade.

A presença de outros ácidos (ácido sulfúrico ou ácidos orgânicos) é uma hipótese

possível para explicar a carsificação na zona saturada, onde a oxidação das pirites pode formar

ácido sulfúrico, mas dada a baixa representatividade destes elementos nas rochas

carbonatadas em Portugal, este processo não permite a formação de grandes cavidades de

dissolução.

A mistura de águas, com composições distintas é o mecanismo com maior aceitação.

Bögli (1964) baptizou este fenómeno de corrosão por mistura. Pois em locais onde se dá o

encontro de águas com composições diferentes pode produzir-se uma mistura agressiva,

capaz de dissolver a rocha (Figura 15).

32

6. Breve Caracterização dos Aquíferos Carbonatados Cársicos de

Portugal

6.1. Rochas que suportam os aquíferos carbonatados

Os aquíferos carbonatados consistem em massas de água subterrâneas suportadas

por rochas carbonatadas, geralmente calcários e dolomitos.

Em aquíferos cársicos, água circula livremente em zonas de porosidade secundária,

conferindo a elevada transmissividade que lhes é característica. As cavidades de dissolução

vão sendo progressivamente alargadas, constituindo grandes reservatórios de água

subterrânea.

A Figura 16 esquematiza a classificação das rochas carbonatadas considerando a

percentagem de calcário, dolomite e outros minerais, presentes na rocha.

Figura 16 - Classificação mineralógica geral das rochas carbonatadas (Velho, 2005)

Geralmente as grandes cavidades de dissolução são desenvolvidas em calcários, dada

a elevada velocidade de reacção com a calcite. Ao contrário do que acontece nos calcários,

nos dolomitos a carsificação é menor, dada a baixa velocidade de reacção.

A distribuição geográfica das rochas carbonatadas em Portugal, representada na

Figura 17, foi fortemente condicionada por processos geológicos e tectónicos que moldaram o

território de Portugal continental influenciaram a distribuição dos recursos hídricos subterrâneos

existentes. Os aquíferos mais produtivos encontram-se nas Orlas Mesocenozóicas,

constituídas essencialmente por rochas detríticas e carbonatadas. O Maciço Antigo, constituído

essencialmente por rochas eruptivas e metassedimentares é por isso muito pobre em recursos

hídricos, sendo que os aquíferos mais produtivos encontram-se associados a maciços

carbonatados (Figura 17.a e b).

33

Figura 17 – Distribuião geográfica dos afloramentos a) Calcários do Jurássico Superior; b)

dolomitos e calcários dolomíticos (Velho, 2005)

6.2. Sistemas aquíferos carbonatados cársicos

Em Portugal continental existem 62 aquíferos cuja circulação se distingue entre

porosos, fissurados e cársicos, sendo uma característica que condiciona o armazenamento e

transmissão da água.

O Instituto Nacional da Água (INAG), foi uma das entidades responsáveis pela

definição de quatro unidades hidrogeológicas, que correspondem às quatro unidades morfo-

estruturais em que o território de Portugal continental se encontra divido. As unidades

hidrogeológicas são: Maciço Antigo, Orla Ocidental, Orla Meridional e Bacia do Tejo – Sado

(Figura 18). Estas unidades hidrogeológicas são a base na qual se individualizam os diversos

sistemas aquíferos.

Figura 18 - Unidades Hidrogeológicas de Portugal Continental (Ribeiro, 1997)

34

Dos 62 aquíferos, 24 são exclusivamente carbonatados e com características de

aquíferos cársicos. Estes são objecto de estudo quando se fala de alterações climáticas porque

são os mais vulneráveis ao aumento de temperatura e dióxido de carbono na atmosfera e no

solo, podendo provocar maior ou menor dissolução das rochas carbonatadas.

Nos capítulos seguintes caracterizam-se sucintamente os sistemas aquíferos

exclusivamente carbonatados, enquadrados na respectiva unidade hidrogeológica

6.2.1. Maciço Antigo:

O Maciço antigo ou Maciço Hespérico é a maior unidade geológica e também a mais

antiga de Portugal Continental e é constituído por terrenos antemesozóicos. Estes foram

afectados por fenómenos de metamorfismo associados a diversas fases tectónicas da orogenia

hercínica, responsável pelas estruturas geológicas orientadas NW-SE. Esta unidade é formada

essencialmente por rochas metamórficas, ígneas e também por rochas cristalinas, onde se

incluem os mármores. Como se tratam de litologias pouco permeáveis, este maciço apresenta-

se pobre em recursos hídricos subterrâneos.

O Maciço Antigo é dividido em 3 unidades geológicas, a Zona Centro-Ibérica, a Zona

Sul Portuguesa e a Zona de Ossa Morena, correspondendo a grupos litológicos de diferentes

naturezas.

Na Zona Centro Ibérica a circulação de água nas rochas granitóides, xistos e

grauvaques é bastante superficial, pelo que depende da espessura da camada de alteração e

do sistema de fracturas que resultou da descompressão dos maciços. Os níveis freáticos são

assim muito sensíveis às variações de precipitação, acompanhando a topografia em muitos

dos casos. Esta circulação poderá atingir camadas mais profundas, pela ocorrência de

acidentes tectónicos, entrando no domínio do hidrotermalismo.

Embora ocupem uma pequena extensão, as rochas calcárias assumem um papel muito

importante em termos hidrogeológicos, especialmente na zona de Portalegre e no sistema

aquífero de Escusa (muito produtivo).

Os sistemas aquíferos nesta zona são: Veiga de Chaves, Escusa e Luso.

A Zona de Ossa-Morena é constituída essencialmente por rochas eruptivas e

metassedimentares com escassa aptidão aquífera. Estas rochas dão origem a aquíferos livres,

descontínuos e de produtividade baixa na sua maioria.

As rochas eruptivas apresentam maior variedade, estando presentes não só rochas

granitóides, mas também outros tipos, destacando-se as rochas básicas, que ocupam uma

grande extensão, assumindo grande importância hidrogeológica. Além disso, os calcários que

na Zona Centro Ibérica têm uma representação diminuta, aqui adquirem uma maior

importância, constituindo suporte de sistemas aquíferos com importância regional.

Os sistemas de aquíferos nesta zona são: Monforte-Alter do Chão, Estremoz-Cano,

Elvas-Vila Boim, Viana do Alentejo-Alvito e Elvas-Campo Maior (Figura 19).

35

A Zona Sul Portuguesa é das três zonas, a menos rica em recursos hídricos

subterrâneos, quer pela geologia desfavorável, quer pela fraca pluviosidade típica desta região.

É constituída fundamentalmente por xistos e grauvaques, afectados por um metamorfismo de

baixo grau, assinalando-se ainda a presença de uma faixa onde afloram metavulcanitos e

depósitos de sulfuretos maciços. No que respeita à hidrogeologia, a produtividade é maior a sul

e a oeste, na periferia da Faixa Piritosa.

Os sistemas aquíferos existentes são: Gabros de Beja e Moura-Ficalho (Figura 19).

Figura 19 - Sistemas aquíferos do Maciço Antigo (Ribeiro, 1997)

- Escusa (A2)

(Área de 7,7 km2 nos Concelhos de Castelo de Vide e Marvão)

A formação que suporta este sistema aquífero, são os calcários dolomiticos de Escusa

do Devónico médio. Os calcários encontram-se intercalados com xistos pelíticos, argilosos,

arenitos e quartzitos, constituindo o núcleo do sinclinal de Castelo de vide, orientado NW-SE.

Trata-se de um sistema aquífero cársico onde a circulação se faz nas zonas de

porosidade secundária. As formas exocársicas são pouco desenvolvidas, mas há registo de

abatimentos provocados pelo colapso de cavidades endocársicas (Monteiro, 1993).

A recarga é feita por infiltração directa da precipitação e por escorrência superficial de

outras formações próximas. As entradas estimadas são de 2,43 hm3/ano e as saídas de 1,70

hm3/ano. A fácies bicarbonatada calco-magnesiana traduz a natureza dolomítica.

- Elvas-Vila Boim (A5)

(Área de 113 km2 nos Concelhos de Elvas e Vila Viçosa)

A formação que suporta este aquífero é a formação carbonatada de Elvas (Câmbrico),

constituída por calcários cristalinos, dolomitos, calcários dolomíticos e respectivas corneanas

associadas à intrusão de rochas básicas e granitóides. Há predomínio da fase calcária sobre a

dolomítica, traduzido na fácies bicarbonatada cálcica.

Localmente a formação aquífera é coberta por depósitos conglomeráticos, margosos,

areníticos e arcósicos, alterando a permeabilidade vertical nessas zonas.

36

O maciço Elvas-Vila Boím, alongado NW-SE, integra o flanco inverso de um antiforma

redobrado, com vergência para SW (Vieira da Silva, 1991).

É um sistema complexo, com características mistas de cársico e fissurado, com

porosidade dupla, apresentando-se na maior parte como aquífero livre, podendo ser localmente

semi-confinado (Vieira da Silva, 1991).

A recarga anual do sistema é calculada em 16,9hm3 (Almeida et al, 2000)

- Viana do Alentejo-Alvito (A6)

(Área de 18,4 km2 nos Concelhos de Alvito e Viana do Alentejo)

A formação que constitui o suporte do sistema aquífero é a formação Mármores

Impuros de Alvito-Vaiana do Alentejo (Câmbrico Inferior), constituída por calcários, dolomitos e

rochas calcossilicatadas, muito fracturados e carsificados, localmente coberto por terra rossa.

No seio dos calcários, ocorrem intercalações menos permeáveis, que conferem alguma

complexidade na compreensão do sistema aquífero.

O aquífero apresenta-se livre a confinado, dependendo do local e da espessura de

terra rossa.

Relativamente à produtividade, os caudais variam entre 15,6 L/s. No balanço hídrico

anual, a entrada estima-se em 1,7 hm3 e saídas em 0,57 hm

3.

A composição da água permite a sua classificação em bicarbonatada cálcica.

- Moura-Ficalho (A10)

(Área de 185,8km2 nos Concelhos de Moura e Serpa)

As formações que suportam o aquífero são os Dolomitos de Ficalho (Câmbrico),

constituídos por dolomitos cinzentos, com algumas intercalações de metavulcanitos na base e

um nível descontínuo de rochas siliciosas no topo (Costa, 1998). E o complexo Vulcano

Sedimentar de Moura-Ficalho (Câmbrico-Ordovícico), constituído por níveis de mármores

calcíticos e calcários dolomíticos.

Trata-se de um aquífero cársico, livre que passa a confinado na região do Rio Ardila. O

Sistema constituído por um aquífero principal, o de Moura-Ficalho e dois aquíferos afluentes: O

aquífero Moura-Brenhas e o dos Calcários de Moura. O aquífero principal é livre em algumas

zonas e confinado noutras.

Pensa-se que a recarga média do sistema seja de 347x103 m

3/ano.km

2

- Monforte-Alter do chão (A3)

(Área de 98km2 nos Concelhos de Alter do Chão, Fronteira e Monforte)

As formações que suportam este aquífero são os calcários e dolomitos cristalinos do

Câmbrico Inferior e os gabros pertencentes ao Complexo Básico de Alter do chão – Cabeço de

Vide. As formações carbonatadas encontram-se parcialmente marmorizadas pelo

metamorfismo de contacto (Almeida et al, 2000).

37

O sistema aquífero apresenta-se alongado na direcção NW-SE, devido ao campo de

tensões contemporâneo da orogenia Varisca.

È um sistema aquífero livre, com características de cársico/fissurado nos calcários e

fracturado nos gabros. A fácies bicarbonatada cálcica a calco-magnesiana reflectem a

percolação da água em calcários e dolomitos, no entanto o magnésio pode ter origem também

nos gabros.

As entradas são de 2,43hm3/ano e as saídas de 1,70hm

3/ano (Almeida et al, 2000).

- Estremoz-Cano (A4)

(Área de 202 km2 nos Concelhos de Alandroal, Borba, Estremoz, Sousel e Vila Viçosa)

A formação suporte deste sistema aquífero são as rochas carbonatadas da Formação

Dolomítica de Estremoz (Câmbrico) e do complexo vulcano-sedimentar de Estremoz, mais

conhecido por Mármores de Estremoz (Ordovícico). Na região do Cano, formação mais recente

data do plistocénico, é constituída pela formação dos Calcários do Cano-Casa Branca, como

assenta directamente sobre as formações paleozóicas, há conexão hidráulica entre os

aquíferos.

O sistema aquífero é constituído por aquíferos cársicos livres, em alguns locais

confinados, devido às intercalações de xistos e metavulcanitos. Está integrado numa estrutura

em anticlinal (Anticlinal de Estremoz), orientada NW-SE, contemporâneo da orogenia varisca.

As entradas calculadas são de 34hm3/ano. A fácies bicarbonatada cálcica e

magnesiana reflecte a natureza carbonatada das rochas por onde a água circula.

6.2.2. Orla Ocidental

Na Orla Ocidental, os terrenos depositaram-se numa bacia (Bacia Lusitânica),

contemporânea depois primeiros estádios de abertura do Atlântico.

A Bacia Lusitânica forma uma depressão alongada com orientação NNE-SSW. É

limitada a Leste pela falha Porto-Coimbra-Tomar, a Sul por uma fractura NNE que se estende

até ao canhão de Setúbal, e a Oeste por um Horst Hercínico, materializado por granitos e

rochas metamórficas do arquipélago das Berlengas.

A tectónica desta bacia encontra-se condicionada por fracturação tardi-Hercínica,

coincidente com os alinhamentos diapíricos (ENE-SSW), que constituem o Complexo

Evaporítico do Hetangiano.

Nas zonas onde o complexo evaporítico atingiu maior espessura, houve reactivação de

falhas que induziram a migração do complexo salino (menos denso que o encaixante),

originando anticlinais de perfil assimétrico e sub-bacias de subsidência.

A Orla Ocidental (Figura 20) é caracterizada pela existência de sistemas aquíferos

importantes relacionados com formações carbonatadas e detríticas, condicionados pela

tectónica (em particular a tectónica salífera) e por materiais com diferentes características de

porosidade e permeabilidade.

38

Quanto á organização sequencial dos sedimentos, distinguem-se verticalmente

formações com comportamento hidrogeológico diverso, criando alternância de aquíferos,

aquitardos e aquicludos, e constituindo aquíferos multi-camada.

Quanto á circulação da água subterrânea, distinguem-se os aquíferos porosos e

Cársicos:

Tipo de Aquíferos e

características Cársicos Porosos

Suporte Calcários dolomíticos do

Jurássico

Formações detríticas

Mesozóicas e terciárias

Circulação Condicionada por estruturas

cársicas

Condicionada por estruturas

impermeáveis e falhas

Infiltração e circulação Rápida Lenta

Poder Auto-depurador Baixo – a rápida infiltração e

escoamento favorecem a

rápida contaminação do

sistema

Elevado - o escoamento lento

pelo sedimento promove a

filtração das águas

Figura 20 - Sistemas aquíferos da Orla Ocidental (Ribeiro, 1997)

- Ançã-Cantanhede (O4)

(Área de 40 km2 nos Concelhos de Cantanhede, Coimbra e Montemor-o-Velho)

O sistema aquífero é de natureza cársica e é suportado pelas camadas margosas dos

Calcários Margosos de Póvoa da Lomba e pelas margas do Liásico superior (Margas Calcárias

de S.Gião). O aquífero localiza-se no flanco SE do anticlinal de Cantanhede, constituído por

formações carbonatadas do jurássico médio.

A fácies bicarbonatada cálcica reflecte a circulação da água nos calcários das

formações Calcários de Ançã e Calcários de Andorinha são as litologias aquíferas dominantes.

39

No balanço hídrico, as entradas são estimadas em 10 a 12 hm3/ano e as saídas em

11,6hm3/ano.

- Cársico da Bairrada (O3)

(Área de 316 km2 em vários concelhos dos Distritos de Aveiro e Coimbra)

A Formação de Coimbra (calcários) e os Calcários Margosos de Lemede (constituída

por uma alternância de margas e calcários margosos), apresentam elevada produtividade

aquífera, encontrando-se separadas pela formação de Vale das fontes, constituída por margas

e calcários margosos, que funcionam como aquitardo.

Trata-se de um sistema aquífero cársico carbonatado, dada a circulação das águas

pelas cavidades de dissolução e pela fécies bicarbonatada cálcica.

A recarga ocorre por infiltração directa da precipitação ou por drenância a partir dos

aquíferos freáticos sobrejacentes, constituídos por formações detríticas com elevada

permeabilidade. As entradas são estimadas entre 10 hm3/ano a 15 hm

3/ano e as saídas em 14

hm3/ano (Almeida et al, 2000).

- Cesareda (O24)

(Área de 17 km2 nos Concelhos do Bombarral, Lourinhã, Óbidos de Peniche)

As formações que suportam este pequeno sistema aquífero são os calcários do

Jurássico médio e superior, constituídos por calcários com intercalações margosas. Estas

formações conferem à água uma composição que permite classificá-la como bicarbonatada

cálcica.

A recarga do aquífero é feita directamente a partir da precipitação, onde a principal

área de drenagem é o planalto de Cesareda.

As entradas são estimadas em 5 hm3/ano e as saídas conhecidas em 1,7 hm

3/ano.

- Maceira (O18)

(Área de 5 km2 no Concelho de Leiria)

No sistema aquífero de Maceira a circulação é do tipo cársico. Suportado pelos

calcários compactos e margosos do Jurássico inferior e médio, este sistema está integrado no

Anticlinal Diapírico de Maceira.

A recarga do aquífero é feita directamente a partir da área do afloramento dos calcários

(fácies bicarbonatada cálcica), onde as entradas conhecidas contribuem com 1,5 hm3/ano, e

saídas conhecidas com 1 hm3/ano, no cálculo do balanço hídrico.

- Ota-Alenquer (O26)

(Área de 9,4 km2 no Concelho de Alenquer)

A Formação de Ota e Alenquer (Kimeridgiano superior por Leinfelder et al., 1988),

representada por calcários compactos com alternâncias margosas e calcários fossilíferos

(lumachélicos e recifais), constitui o suporte litológico deste sistema.

40

O sistema apresenta um comportamento cársico, onde se conhecem alguns

sumidouros e nascentes.

A principal área de recarga é na serra de Montejunto, existindo conexão hidráulica

entre os calcários do Jurássico médio e superior, aflorantes na serra e os da Ota.

Na zona de Alenquer, as produtividades variam de 100 a 280 L/s, contrastando com as

produtividades entre 0 a 140 L/s na zona da Ota.

No balanço hídrico, estimam-se entradas na ordem dos 25 hm3/ano e saídas de 17 a

26 hm3/ano.

- Maciço Calcário Estremenho (020)

(Área de 767,6 km2 em vários concelhos dos Distritos de Leiria e Santarém)

O Maciço Calcário estremenho é constituído por uma unidade espessa de calcários do

Jurássico, que suporta um sistema aquífero de comportamento cársico. O maciço calcário foi

afectado por uma carsificação faseada, contemporânea de períodos cenozóicos de

estabilidade tectónica, permitindo a formação de níveis de aplanação e de galerias

subterrâneas escalonadas por andares (Manuppella et al., 1985).

O endocarso e o exocarso apresenta-se rico em estruturas cársicas.

O escoamento subterrâneo é feito a partir da drenagem de diferentes nascentes, onde

as mais importantes são: Olhos de Água do Alviela, Almonda e Alcobertas (bordo S e E),

Chiqueda e Liz (bordo W).

Entradas estimadas foram de 300 a 350 hm3/ano e saídas na ordem dos 275 hm

3/ano.

- Pisões-Atrozelas (O28)

(Área de 22 km2 nos Concelhos de Cascais e Sintra)

Suportado pelas formações calco-margosas da Formação Xistos do Ramalhão e

Calcários nodulares de Farta Pão (Jurássico superior), o sistema aquífero estende-se ao longo

do flanco sul e leste do maciço eruptivo de Sintra e apresenta um comportamento cársico.

A recarga ocorre directamente nas formações aflorantes, existindo algumas descargas

naturais. As entradas no sistema são calculadas em 3 a 4 hm3/ano e as saídas de 2 a 3

hm3/ano.

A fácies bicarbonatada cálcica é concordante com as litologias presentes.

- Sicó-Alvaiázere (O11)

(Área de 332 km2 em vários concelhos dos Distritos de Coimbra, Leiria e Santarém)

O sistema aquífero é suportado por calcários do jurássico médio (formações do

Batoniano e Bajociano) e apresenta um funcionamento tipicamente cársico, onde a drenagem

subterrânea se faz para um pequeno número de nascentes permanentes e temporárias.

A recarga do aquífero ocorre directamente a partir da precipitação. As zonas mais

produtivas situam-se perto das principais zonas de drenagem, a Oeste e a Este.

No balanço hídrico, são estimadas entradas de 135 hm3/ano e saídas de 120 hm

3/ano.

41

- Verride (O8)

(Área de 15 km2 nos Concelhos de Montemor-o-Velho e Soure)

O sistema aquífero de Verride encontra-se associado a calcários margosos compactos,

calcários compactos cristalinos e margas do Jurássico inferior, comportando-se como um

sistema aquífero de comportamento cársico. As formações localizam-se no anticlinal de

Verride, onde os limites superior e inferior são constituídos pelos materiais menos permeáveis

das margas e arenitos da Boa Viagem, e margo-calcários do jurássico inferior,

respectivamente.

A recarga ocorre a partir da precipitação que cai sobre as formações carbonatadas

onde os fenómenos cársicos superficiais são muito reduzidos.

As entradas e saídas são estimadas em 5 hm3/ano.

- Penela-Tomar (O9)

(Área de 245 km2 em vários concelhos dos Distritos de Coimbra, Leiria e Santarém)

O sistema aquífero cársico está associado aos calcários compactos, dolomíticos e com

intercalações margosas, do Liásico.

O sistema é alimentado por recarga directa, que ocorre nas áreas de afloramento das

formações mais permeáveis Liásicas – e, possivelmente, por drenância a partir das formações

sobrejacentes menos permeáveis.

As entradas e saídas são calculadas em 26 hm3/ano.

6.2.3. Orla Meridional

A orla meridional ou algarvia, é constituída por terrenos sedimentares (detríticos e

carbonatados) de idade Mesozóica e Cenozóica, contemporâneos da abertura do Altântico e

do mar de Tétis, que posteriormente deu origem ao mar mediterrânico. Os terrenos mais

antigos do Mesozóico, representados pelos Arenitos de Silves; pelitos, calcários e evaporitos

de Silves e Complexo vulcano–sedimentar, constituem um substrato quase impermeável com

características hidráulicas semelhantes aos xistos e grauvaques carbónicos, sobre os quais

assentam.

As formações de Lias e Dogger servem de suporte a alguns dos aquíferos mais

importantes por possuírem boas propriedades hidráulicas e a aflorarem em grande extensão.

Estas características devem-se em parte aos processos de dolomitização secundária que

afectou grande parte das formações referidas.

O topo do Jurássico médio e base do superior, estão representados por uma sequência

margo-calcária, apresentando fraca permeabilidade, constituindo o substrato de formações

carbonatadas. Constituem também o suporte de outros sistemas de aquíferos importantes.

As camadas foram recentemente afectadas por fenómenos de halocinese, com inicio

na orogenia Alpina, promovendo a fracturação e dobramento do maciço sobrejacente.

42

Para além da fracturação e dobramento, a halocinese é também responsável pela

existência de furos com água salgada, afastados do mar. Esses evaporitos são constituídos

principalmente por Cloreto de Sódio e Gesso.

A qualidade da água em geral não permite a sua utilização na rede de abastecimento

pública quer pela excessiva mineralização nos aquíferos costeiros por intrusão salina e

aquíferos interiores pela influência de diapiros de sal, quer pela elevada dureza das águas

devido à dissolução das rochas carbonatadas, e por processos antropogénicos derivados de

actividades agrácolas, responsáveis pelo aumento da concentração de nitratos e outros iões

presentes em fertilizantes.

Os sistemas aquíferos da orla meridional encontram-se representados na Figura 21.

Figura 21 - Sistemas aquíferos da orla meridional (Ribeiro, 1997)

Sistemas Aquíferos Carbonatados Cársicos da Orla Meridional:

- Almansil-Medronhal (M9)

(Área de 23,4 km2 nos concelhos de Faro e Loulé)

Este sistema aquífero é suportado pelos dolomitos e calcários dolomíticos do Jurássico

superior, correspondendo às formações Calcários Dolomíticos de Santa Bárbara de Nexe,

Calcários de Escarpão e Calcários com Anchispirocyclina lusitanica.

Está limitado por outros sistemas aquíferos, ao longo de uma faixa E-W e consiste num

aquífero cársico, livre a confinado, com fácies bicarbonatada cálcica. São conhecidas formas

exocársicas como lapiás.

Algumas sondagens revelam a profundidade máxima da carsificação aos 80m de

profundidade (Almeida et al, 2000).

As entradas possíveis são de 6 a 7 hm3/ano e saídas de 6 hm3/ano.

- Almádena-Odiáxere (M2)

(Área de 63,5 km2 nos Concelhos de Lagos e Vila do Bispo)

Os Dolomitos e Calcários Dolomíticos de Espiche e de Almádena (Lias-Dogger),

constituem o suporte deste sistema cársico, conferindo à água características que permitem

classificá-la como bicarbonatada cálcica.

43

A recarga deve-se à infiltração das águas das ribeiras de Bensafrim e de Odeáxere e à

infiltração directa nas formações.

Entradas de 16 a 24hm3/ano e saídas de 7hm

3/ano.

- Malhão (M14)

(Área de 12 km2 no Concelho de Tavira)

A formação aquífera deste sistema, coincide com a formação de Boavista e a

Formação de Malhão (Manuppella et al., 1987). Constituída por dolomitos e calcários do

jurássico médio, as formações carbonatadas constituem um núcleo de anticlinal, e dão origem

a um sistema aquífero cársico com águas bicarbonatadas cálcicas.

A recarga faz-se por infiltração directa. Quando se verifica um excesso de recarga, este

será descarregado através de exsurgências. Estimam-se entradas de 3hm3/ano e saídas de 2,1

m3/ano.

- Peral-Moncarapacho (M13)

(Área de 44 km2 nos Concelhos de Olhão, São Brás de Alportel e Tavira)

Suportado pelos Calcários de Jordana, Cerro da Cabeça e Escarpão (jurássico

superior), o sistema aquífero é livre a confinado e com comportamento cársico.

A recarga deste aquífero é mais importante nas zonas a Norte, entre Penedos Altos e

Arrifes, a Sul de Perral e Cabeço do Moinho e a SE, pois são áreas de infiltração preferencial

(exocarso). As entradas são de 10hm3/ano e as saídas de 2 hm

3/ano.

- Querença-Silves (M5)

(Área de 318 km2 nos concelhos Albufeira, Lagoa, Loulé e Silves)

O sistema aquífero Querença-Silves, constitui um importante reservatório de água

subterrânea da orla Meridional, sendo o maior e mais produtivo desta região. É suportado por

Calcários, Dolomitos e formações mistas, abrangendo várias formações carbonatadas do

jurássico inferior, médio e superior.

O aquífero apresenta um comportamento cársico, livre a confinado e é dividido em

subunidades com comportamento hidráulico próprio, mas que não são totalmente

independentes. Isto deve-se ao facto de haver trocas entre as fontes: Fonte Grande, Fonte do

Salir e Fonte Benémola e a Ribeira de Quarteira.

As entradas possíveis constituem um total de 70hm3/ano e saídas de 45 hm

3/ano.

- S.Brás de Alportel (M8)

(Área 34,4 km2 nos Concelhos de Loulé e São Brás de Alportel)

O sistema aquífero S.Brás de Alportel ocupa várias formações carbonatadas que

datam do Jurássico médio a superior. As formações incluem Dolomitos, Calcários, Calcários

Margosos, Calcários Dolomíticos, dando origem a um sistema aquífero cársico, livre a

confinado e água com fácies bicarbonatada cálcica.

44

A recarga é feita através de sumidouros e de campos de lapiás e o balanço hídrico é

calculado em entradas de 5 a 6hm3/ano e saídas de 2 hm

3/ano.

- Chão de Cevada- Quinta S.João de Ourém (M11)

(Área 5,3 km2 nos Concelhos de Faro e Olhão)

Os Dolomitos de Chão de Cevada e os Calcários Cristalinos de Pão Branco (Cretácico

superior), constituem as formações aquíferas dominantes, que apresentam comportamento

livre a confinado, em regime cársico, conferindo à água a fácies Bicarbonatada cálcica e mista.

As entradas estimam-se em 2 hm3/ano e saídas de 2 hm

3/ano.

- Covões (M1)

(Área 22,6 km2 no Concelho de Vila do Bispo)

As formações que suportam o aquífero são os dolomitos e calcários dolomíticos do

Sinemuriano, os Calcários e Dolomitos de Almádena (Bajociano) e os Calcários da Praia do

Tonel (Oxfordiano-Kimeridgiano). Trata-se de um aquífero cársico, livre a confinado.

A proximidade deste aquífero com o mar, confere às águas a fácies Cloretadas

Sódicas.

As entradas são de 6 hm3/ano e as saídas de 2 hm

3/ano.

45

7. Avaliação do estado de saturação da calcite e dolomite nos aquíferos

carbonatados

7.1. Índices de saturação em Portugal

O estado de saturação de uma água, pode ser representada pelo índice de saturação

(índice de Langelier) da água relativa a determinado mineral, permitindo prever a tendência da

mesma para precipitar ou dissolver determinada espécie.

Para valores de índice de saturação nulos, a água encontra-se em equilíbrio com a

espécie mineral dissolvida. Quando índices de saturação são negativos, a água encontra-se

subssaturada nessa espécie mineral, tendendo a dissolver essa espécie até atingir o equilíbrio.

Em oposição à situação anterior, para índices de saturação positivos, a água está

sobressaturada numa determinada espécie mineral e tende a precipitar a quantidade

necessária da espécie para atingir o equilíbrio hidroquímico.

Através do PREEQCTM foram calculados os índices de saturação (IS) em relação à

calcite e à dolomite, para todos os aquíferos carbonatados cársicos, em Portugal. Houve a

necessidade de excluir alguns aquíferos para esta análise devido à falta de alguns iões

principais em todas as suas amostras.

Obteve-se uma correlação linear positiva entre o IS da calcite e o IS da dolomite

segundo uma função linear (Figura 22), ou seja, para valores de IS dolomite crescentes,

maiores serão também os valores de IS da calcite. O R2 indica uma forte correlação entre as

variáveis, na ordem dos 99%.

Figura 22 - Variação do Índice de Saturação da Calcite, em função do Índice de Saturação em Dolomite

Ainda na mesma figura, pode-se observar que o IS da dolomite é mais baixo que o IS

da calcite, para pequenas reduções nos valores de IS da calcite, devido às diferentes

velocidades de reacção. Posto isto, espera-se que o número de registos de águas

subssaturadas em dolomite, seja maior que a quantidade de registos de águas subssaturadas

em calcite, porque para valores de IS calcite próximos de zero, correspondem valores IS

y = 1.991x - 0.3387R² = 0.9955 -25

-20

-15

-10

-5

0

5

-25 -20 -15 -10 -5 0 5

IS D

olo

mit

e

IS Calcite

IS Calcite VS IS Dolomite

46

dolomite negativos. Da mesma forma, espera-se que as águas sobressaturadas em calcite

ocorram em maior número que as águas sobressaturadas em dolomite.

Na Figura 23 pode-se observar que, para o mesmo valor de pH, o índice de saturação

da dolomite é mais baixo que a calcite, isto indica uma maior reactividade aparente da água

com a calcite que com a dolomite.

Figura 23 - Variação dos Índices de saturação da Calcite e da Dolomite em função do pH.

As Figura 24 (a e b) indicam o número de medições que apresentam água

subssaturada, sobressaturada ou em equilíbrio, caso o índice de saturação seja inferior a zero,

superior a zero ou igual a zero, respectivamente.

Dos 713 índices de saturação calculados, a nível nacional, a maior parte dos valores

observados indica que as águas tendem a precipitar calcite e dolomite, uma parte significativa

indica uma tendência à dissolução de calcite e dolomite, e apenas uma percentagem residual

indica o número de estações onde a água se encontra em equilíbrio.

Os gráficos das Figura 24 a) e b) reforçam a interpretação da Figura 22 e Figura 23,

observando-se uma percentagem maior de águas subssaturadas em dolomite que em calcite e

mais águas sobressaturadas em calcite que em dolomite.

Figura 24 - Percentagens de águas subssaturadas, sobressaturadas e em equilibio com a calcite e dolomite, a nível nacional.Para IS=0, a água está em equilibrio. Para IS<0, a água encontra-se

subssaturada naquela espécie mineral. Para IS>0 a água encontra-se sobressaturada.

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

IS

pH

Indice de Saturação dos minerais carbonatados VS pH

Calcite

Dolomite

18.8

80.2

1.0

IS Calcite

36.5

63.3

0.3

IS Dolomite

a) b)

47

A diferença na distribuição geográfica dos índices de saturação (Figura 25), pode ser

explicada por alguns factores, como a diferenciação climática, espessura e tipo de uso do solo,

e pressão parcial de CO2 no solo.

a) IS Calcite

b) IS Dolomite

O litoral e as zonas montanhosas tendem a apresentar maiores disponibilidades

hídricas que o interior, onde o tipo de clima tem um papel importante. Visto que o território

nacional é afectado por 2 tipos de climas, o mediterrânico e o atlântico (Figura 26.c), os

39

52

9

6

91

3

38

56

6

N

85

15

20

70

10

44

49

7

N

Figura 25 - Distribuição dos índices de saturação da a) calcite e da b) Dolomite nas unidades hidrogeológicas

48

factores que condicionam o índice de saturação dos minerais irão fazer com que eles sejam

diferentes para climas diferentes.

A norte do Rio Tejo as disponibilidades hídricas (Figura 26.a) são maiores devido à

influência do oceano atlântico e da altitude, essa disponibilidade hídrica é favorável à rápida

circulação de água nos aquíferos e à instalação de uma cobertura vegetal com predomínio de

florestas de folhagem caduca e folhagem persistente (Figura 26.d) que, por sua vez, vai

contribuir para o aumento de CO2 do solo e consequente aumento da capacidade solvente da

água. Por essas razões é de esperar que as águas de aquíferos na orla ocidental se

apresentem mais subssaturadas que as restantes orlas.

Segundo os mesmo princípios, seria de esperar que o Maciço Antigo e a orla

Meridional apresentassem índices de saturação semelhantes, e maiores que na orla ocidental.

As disponibilidades hídricas são menores e a temperatura é maior, contribuindo assim para um

aumento do tempo de residência da água no aquífero que, aliado a uma cobertura vegetal mais

escassa e menos CO2 presente no solo, aumenta a tendência da água para a precipitação das

espécies carbonatadas.

Figura 26 – a)Mapa de precipitação total anual (Atlas do Ambiente) com a distribuição das estações onde foi

possível calcular o índice de saturação; b) Mapa da temperatura média anual em Portugal (Atlas do Ambiente)

com a distribuição das estações onde foi possível calcular o índice de saturação; c) Regiões climáticas de

Portugal; d) tipo de cobertura vegetal.

Legenda c) Clima com influência

da altitude Clima com influência

continental Clima temperado

marítimo Clima Mediterrânico

Legenda b) Legenda d) Floresta de folhagem

caduca Predomínio de Folhagem

caduca Predomínio de folhagem

persistente Floresta mediterrânica

com predomínio do sobreiro Floresta mediterrânica

com predomínio da azinheira

Floresta mediterrânica com predomínio de alfarrobeira

Legenda a)

N

49

7.2. Estado de saturação das águas na Orla Ocidental

À excepção do aquífero de Verride, os aquíferos apresentam mais registos onde a

água se encontra subssaturada em dolomite do que em calcite (Figura 29). O conjunto de

aquíferos Verride, Sicó-Alvaiázere, Maciço Calcário Estremenho e Ota-Alenquer, têm mais

estações onde o índice de saturação é superior a 1, do que inferior, classificando a maior parte

das águas como sobressaturadas em calcite. Em oposição ao conjunto anterior, os aquíferos

Penela-Tomar, Maceira e Pisões-Atrozelas têm a maior parte das suas águas subssaturadas

em calcite (Figura 28).

N

Figura 27 - Sistemas aquíferos Carbonatados Cársicos na Orla Ocidental (Ribeiro, 1997)

50

IS Calcite

41

1

1

3

6

7

10

22

3

3

107

31

N

Figura 28 - Distribuição dos índices de saturação da calcite nos aquíferos carbonatados cársicos da orla ocidental (Ribeiro, 1997)

51

IS Dolomite

3

11

2

22

10

1

5

1

35

4

6

N

Figura 29 - Distribuição dos índices de saturação da dolomite nos aquíferos carbonatados cársicos da orla ocidental (Ribeiro, 1997)

52

7.3. Estado de saturação das águas na Orla Meridional

Na orla meridional (Figura 30) há uma variação dos índices de saturação entre os

aquíferos a norte e os aquíferos a sul, onde o conjunto de aquíferos Covões, Almádena-

Odiáxere e Almansil-Medronhal, apresenta águas subssaturadas em calcite e dolomite, em

todos os registos apurados. No caso dos primeiros dois aquíferos, a proximidade com o mar e

o avanço da cunha salina, pode ser um factor que contribui para a subssaturação em calcite e

dolomite, devido à existência de uma zona de mistura, provocando o aumento da agressividade

da água. Os aquíferos Querença-silves e Malhão apresentam águas sobressaturadas em

Calcite e Dolomite. No entanto, existem aquíferos onde as águas são sobressaturadas em

calcite e subssaturadas em dolomite (S.Brás de Alportel e Peral-Moncarapacho).

N

Figura 30 - Sistemas aquíferos carbonatados cársicos na orla meridional (Ribeiro, 1997)

53

IS Calcite

IS Dolomite

2

6

4

3132

70

20

32

1

15

2

6

20

2

13

20

13

15

300

2

46

26

N

Figura 32 - Distribuição dos índices de saturação da dolomite nos aquíferos carbonatados cársicos da orla meridional (Ribeiro, 1997)

Figura 31 - Distribuição dos índices de saturação da calcite nos aquíferos carbonatados cársicos da orla meridional (Ribeiro, 1997)

54

7.4. Estado de saturação das águas no Maciço Antigo

O estado de saturação dos minerais carbonatados dos aquífero desta orla encontra-se

representada na Figura 34 e Figura 35.

No Maciço Antigo (Figura 33), é possível encontrar aquíferos onde a água é

subssaturada em calcite e dolomite (Estremoz-Cano), aquíferos com água sobressaturada em

calcite e dolomite (Escusa, Monforte-Alter do chão, Elvas-Vila Boím e Moura-Ficalho), e

aquíferos com a água subssaturada em dolomite e sobressaturada em calcite (Viana do

Alentejo-Alvito).

N

Figura 33 - Distribuição dos sistemas aquíferos carbonatados cársicos no maciço antigo

55

IS Calcite

IS Dolomite

6

52

3

2

14

19

9

37

1

23

12

21

6

52

2

43

1

2

31

23

Figura 34 - Distribuição dos índices de saturação da calcite nos aquíferos carbonatados cársicos do Maciço Antigo

Figura 35 - Distribuição dos índices de saturação da dolomite nos aquíferos carbonatados cársicos do Maciço Antigo

56

7.5. Sazonalidade dos índices de saturação

De acordo com as condições climáticas é de esperar uma variação sazonal nos índices

de saturação dos minerais carbonatados, onde estes se apresentam teoricamente mais baixos

no inverno e mais altos no verão, promovendo uma maior dissolução no inverno e precipitação

no verão.

Através da análise das figuras no anexo 14.1, é possível observar a variação do índice

de saturação da Calcite e da Dolomite para os 4 trimestres do ano, com a localização das

estações onde foram medidos os parâmetros físico-químicos das águas.

Considerando a estação húmida e fria, os meses correspondentes ao 1º e 4ºtrimestres,

e a estação quente e seca, os meses correspondentes ao 2º e 3º trimestres, pode-se observar,

nas figuras abaixo, a variação dos índices de saturação com a sazonalidade.

Na gráfico 19, onde a linha crescente da água sobressaturada intersecta a linha da

água subssaturada, indica uma mudança provável do comportamento da água, onde a

tendência para dissolver das águas subssaturadas muda para uma tendência de precipitação

de minerais das águas sobressaturadas. Este fenómeno é observável para a Calcite e para a

Dolomite.

Nas águas, a tendência da calcite (Figura 36) é para dissolver no 1ºtrimestre e

precipitar nos restantes, na dolomite (Figura 37) a dissolução tende a ser o processo

dominante nos 1º e 2º trimestres e potencialmente no 4ºtrimestre, a sua precipitação está

constrangida ao 3ºtrimestre.

Figura 36 - Variação do índice de saturação da calcite ao longo do ano

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Calcite Calcite Calcite Calcite

1ºtrim 2ºtrim 3ºtrim 4ºtrim

%

Variação do IS Calcite durante o ano

Subssaturada

Sobressaturada

Equilíbrio

57

Figura 37 - Variação do índice de saturação da dolomite ao longo do ano

Através das figuras comprova-se então o efeito da sazonalidade nos índices de

saturação, onde a temperatura e disponibilidade hídrica, faz com que o inverno apresente

índices de saturação mais baixos que o verão.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Dolomite Dolomite Dolomite Dolomite

1ºtrim 2ºtrim 3ºtrim 4ºtrim

%

Variação do IS Dolomite durante o ano

Subssaturada

Sobressaturada

Equilíbrio

58

8. Caso de estudo: Aquífero Sicó-Alvaiázere

8.1. Enquadramento Geográfico

O sistema aquífero Sicó-Alvaiázere ocupa uma área de 332 km2 na Beira Litoral.

Intersecta os concelhos de Alvaiázere, Ansião, Condeixa-a-Nova, Ferreira do Zêzere, Ourém,

Penela, Pombal, Soure e Tomar, nos distritos de Coimbra, Leiria e Santarém.

8.2. Geologia

O sistema aquífero é suportado por calcários e dolomitos do jurássico médio

(formações do Batoniano e Bajociano). Em alguns locais estas formações são cobertas por

arenitos cretácicos, cuja espessura pode atingir os 150m, com permeabilidade vertical nula,

podendo constituir aquitardos relativamente aos calcários subjacentes.

O maciço encontra-se compartimentado por falhas, desenvolvendo-se entre elas

estruturas em anticlinal e sinclinal. As diáclases também contribuem para a compartimentação

do maciço, facilitando a circulação de água subterrânea.

O mapa geológico encontra-se representado na Figura 39.

Figura 38 – Localização Geográfica do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere

N

20 km

N

59

A drenagem faz-se preferencialmente por zonas de porosidade secundária, aqui

representadas pelas descontinuidades (estratificação) e falhas, por onde se desenvolvem

estruturas em anticlinal e sinclinal.

Na Figura 40, o corte geológico intersecta a formação aquífera, designada na figura

como Dogger (Jurássico médio)

Figura 40 - Corte geológico esquemático entre as serras de Sicó e Alvaiázere, com a indicação da

formação aquífera a azul (adaptado de Romariz et al., 1987)

As formas cársicas são evidenciadas, em zonas topográficas mais elevadas, por

campos de lapiás, algares, dolinas e vales em canhão. Nas zonas deprimidas, identificam-se

algumas depressões fechadas com contornos pouco definidos e os campos de lapiás

encontram-se aqui cobertos por camadas se solo mais espessas. Estão inventariadas cerca de

40 cavidades cársicas neste sistema aquífero (Almeida et al, 2000).

8.3. Clima

Esta área é afectada pelo clima atlântico, com a precipitação a variar entre 700 mm e

1400 mm (Figura 41.a) e a temperatura do ar entre ao 12,5ºC e os 17,5ºC (Figura 41.b). As

áreas de maior precipitação e menor temperatura coincidem com zonas topograficamente mais

Figura 39 - Enquadramento geológico do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere (Almeida et al, 2000)

B

B’

B’

B

60

elevadas (Figura 41.c), verificando assim o efeito da altitude no clima, para este sistema

aquífero.

Figura 41 - Clima no aquífero Sicó-Alvaiázere (Atlas do ambiente). a) precipitação acumulada anual; b) temperatura média anual; c) cota topográfica

Na área correspondente ao aquífero Sicó-Alvaiázere identificaram-se 12 estações

meteorológicas (Figura 42), onde apenas uma (Ansião) apresenta os dados completos, todas

as outras apenas dispõem de dados de precipitação e velocidade do vento (Alhastros,

Almoster, Alvaiázere, Alviobeira, Chão de Couce, Conde, Cumieira, Degracias, Freixianda,

Penela e Pombal).

Figura 42 - Distribuição geográfica das estações meteorológicas (SNIRH)

15G/04U

14G/03U

12F/04U

14G/01C14F/01UG

15G/03UG

13G/01UG

13F/02UG

14G/04UG

13G/02UG

14G/05UG

15G/01UG

0 10 20 km 0 10 20 km

a) Precipitação

acumulada anual: b)Temperatura

média anual:

0 10 20 km

N

N N N

0 10 20 km

c)Cota

:

61

Na Tabela 4 encontram-se representadas as características das estações

meteorológicas, com a indicação dos parâmetros medidos e do respectivo período de registo.

Estação Parâmetros Período de registo

ALHASTROS (12F/04U) Precipitação diária (mm/dia) 1990-1993

ALMOSTER (14G03U) Precipitação diária (mm/dia) 1980-1983

ALVAIÁZERE

(15G/01UG)

Precipitação diária (mm/dia)

Velocidade do vento médio diário (m/s)

1931-2010

2001-2010

ALVIOBEIRA (15G/04U) Precipitação diária (mm/dia) 1979-1985

ANSIÃO (14G/01C)


Radiação diária (Wh/m2)

Temperatura do ar média diária (ºC)


Humidade relativa (%)

Evaporação Tina mensal (mm/mês)

1979-2005

2001-2005

1979-2005

2001-2005

1979-2005

1980-2004

CHÃO DE COUCE

(14G/05UG)



1979-2009

2001-2008

CONDEIXA (13G/02UG) Precipitação diária (mm/dia)


1980-2009

2001-2009

CUMIEIRA (14G/04UG) Precipitação diária (mm/dia)


1979-2008

2001-2008

DEGRACIAS (13F/02UG) Precipitação diária (mm/dia)


1979-2009

2001-2009

FREIXIANDA

(15G/03UG)



1944-2008

2002-2008

PENELA (13G/01UG) Precipitação diária (mm/dia)


1931-2009

2001-2009

POMBAL (14F/01UG) Precipitação diária (mm/dia)


1942-2010

2003-2010

Tabela 4 - Parâmetros climáticos e respectivo intervalo de tempo por cada estação meteorológica no aquífero Sicó-Alvaiázere (SNIRH)

A partir dos dados climáticos, foi calculada a evapotranspiração (Figura 44), recorrendo

aos polígonos de Thiessen (Figura 43) para o tratamento primário dos dados.

62

Figura 43 - Polígonos de Thiessen dos dados climáticos no sistema aquífero Sicó-Alvaiázere (SNIRH)

Para o cálculo da evapotranspiração mensal recorreu-se a dois métodos. O método

empírico pela fórmula de Thornthwaite apenas considera a temperatura diária média mensal,

enquanto que o método semí-empírico pela a fórmula de Penman, é considerado um método

que melhor se ajusta os dados reais, por incluir mais variáveis como a temperatura diária

média mensal, número de horas de insolação (calculadas a partir da radiação), velocidade do

vento e humidade relativa.

Figura 44 - Comparação da evapotranspiração calculada pelo método de Penman (a azul) e pelo método de Thornthwaite (a vermelho)

Na Figura 44 observa-se uma ligeira diferença entre a evapotranspiração calculada

pelo método de Penman e pelo método de Thornthwaite, onde se verifica uma diferença de

amplitudes na evapotranspiração e um ligeiro atraso de resposta pelo método de Thornthwaite,

em relação ao Penman.

15G/04U

14G/03U

12F/04U

14G/01C14F/01UG

15G/03UG

13G/01UG

13F/02UG

14G/04UG

13G/02UG

14G/05UG

15G/01UG

0

50

100

150

Mar-

04

Set-

04

Abr-

05

Out-

05

Abr-

06

Out-

06

Abr-

07

Out-

07

Abr-

08

Out-

08

Evap

otr

ansp

iraç

ão (

mm

)

Evapotranspiração (mm/mês)

ETP (penman) ETP (thorntwaite)

0 10 20 km

N

63

Figura 45 - Variações climáticas no aquífero Sicó-Alvaiázere

No gráfico da Figura 45 observa-se a variação da precipitação e da evapotranspiração

(método de Penman) ao longo de um determinado período de registo, onde se verifica a

existência de um défice hídrico nos meses mais quentes.

0

20

40

60

80

100

120

140

0

50

100

150

200

250

Mar

-04

Jul-

04

No

v-0

4

Mar

-05

Jul-

05

No

v-0

5

Mar

-06

Jul-

06

No

v-0

6

Mar

-07

Jul-

07

No

v-0

7

Mar

-08

Jul-

08

No

v-0

8

Mar

-09

Pre

cip

itaç

ão (

mm

)

Variações climáticas no aquífero Sicó-Alvaiázere

Precipitação (mm) Evapotranspiração (mm)

Evapo

transp

iração (m

m)

64

8.4. Hidrogeologia

8.4.1. Introdução

Figura 46 - Localização do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere na orla ocidental

O aquífero Sicó-Alvaiázere ocupa uma área central leste da orla ocidental (Figura 46),

contactando a leste com o aquífero Penela-Tomar, a oeste com o sistema Louriçal e a norte

com o aquífero Ançã-Cantanhede.

O sistema apresenta um funcionamento tipicamente cársico, onde a drenagem

subterrânea se faz para um pequeno número de nascentes permanentes bastante produtivas,

N

14G/01C

13G/01UG

13F/02UG

14G/04UG

13G/02UG

14G/05UG

15G/01UG

65

localizadas nas fronteiras do sistema aquífero. Ao longo de todo o sistema é possível encontrar

nascentes temporárias com caudais de ponta significativos, e nascentes permanentes com

caudal reduzido, concentradas no sector norte (Almeida et al, 2000).

As captações de água localizam-se preferencialmente em nascentes, cujo furo

intersecta galerias subterrâneas associadas às nascentes.

8.4.2. Caracterização hidrodinâmica e disponibilidade de recursos hídricos

A análise espacial indica a presença de subsistemas independentes, com níveis

piezométricos e sentido de fluxo distintos. No sector oriental o fluxo subterrâneo faz-se no

sentido norte-sul, onde o escoamento se faz pelas nascentes localizadas no extremo

meridional do sistema (Almeida et al, 2000). Só foi possível ter acesso aos dados de uma

estação piezométrica, o que inviabilizou a sua representação gráfica.

Em regiões cársicas, o escoamento é facilitado pela elevada transmissividade

característica de aquíferos cársicos. Neste sistema aquífero, a transmissividade varia de 4

m2/dia a 570 m

2/dia (Almeida et al, 2000). O caudal, elevado nestes aquíferos, varia entre 0,5

L/s e 60 L/s (Almeida et al, 2000).

Dependendo do método de cálculo, a recarga pode variar entre 118 hm3/ano e 135

hm3/ano. As saídas naturais foram estimadas em 41 hm

3/ano.

A distribuição geográfica das nascentes e estações piezométricas encontra-se

representada na Figura 47.

Figura 47 - Localização geográfica das nascentes e estações piezométricas

O tempo de resposta do aquífero à precipitação pode ser analisada na Figura 48.

262/8

275/8

250/3

262/10

250/1

0 10 20 km

N

262/8

275/8

250/3

262/10

250/1

262/8

275/8

250/3

262/10

250/1Estação

Piezométrica

Nascentes

66

Figura 48 - Variação da precipitação e da piezometria num determinado intervalo temporal, no aquífero Sicó-Alvaiázere

A observação da figura não permite encontrar uma correlação evidente entre a

precipitação e a piezometria, no entanto, correlacionando esses parâmetros na mesma data e

com precipitações de meses anteriores, obtiveram-se os valores presentes na Tabela 5:

Piezometria

Mês %

Pre

cip

itaç

ão

0 (+) 12.57

-1 (+) 14.48

-2 (+) 13.57

-3 (+) 0.54

-4 (+) 1.94

-5 (+) 4.07

-6 (+) 1.24 Tabela 5 - Correlação da piezometria com a precipitação do respectivo mês e dos 6 meses

anteriores, no aquífero Sicó-Alvaiázere

Pela Tabela 5 pode-se verificar que as correlações são baixas, ainda assim, a melhor

correlação entre a precipitação e a piezometria é no mês -1, ou seja, os picos de precipitação

fazem-se sentir no aquífero, um mês após o evento. Em aquíferos cársicos, não seria de

esperar este atraso no comportamento do aquífero à precipitação mas, tendo em conta que se

estão a analisar dados mensais da precipitação e da piezometria, os picos de precipitação num

espaço de dias são rapidamente escoados pelas nascentes do aquífero, não sendo reflectidos

na piezometria mensal.

Para verificar a sensibilidade das nascentes à precipitação, na Figura 49, foram

projectadas estas duas variáveis no mesmo período de tempo.

0

10

20

30

40

50

0

50

100

150

200

250

Jun

-06

Jul-

06

Ago

-06

Set-

06

Ou

t-0

6N

ov-

06

Dez

-06

Jan

-07

Fev-

07

Mar

-07

Ab

r-0

7M

ai-0

7Ju

n-0

7Ju

l-0

7A

go-0

7Se

t-0

7O

ut-

07

No

v-0

7D

ez-0

7Ja

n-0

8Fe

v-0

8M

ar-0

8A

br-

08

Mai

-08

Jun

-08

Jul-

08

Ago

-08

Set-

08

Ou

t-0

8N

ov-

08

Dez

-08

Jan

-09

Fev-

09

Mar

-09

Ab

r-0

9M

ai-0

9Ju

n-0

9Ju

l-0

9A

go-0

9Se

t-0

9O

ut-

09

No

v-0

9D

ez-0

9Ja

n-1

0Fe

v-1

0

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) Precipitação VS Piezometria (Sicó - Alvaiázere)

Precipitação Piezometria (250/1)

Co

taP

iezo

mé

trica (m)

67

Figura 49 - Precipitação VS Caudal médio mensal nas nascentes do aquífero Sicó-Alvaiázere.

Na Figura 49 pode-se observar a boa relação entre as duas variáveis, onde os picos de

precipitação coincidem com os picos de caudal nas nascentes, significando uma resposta

rápida das nascentes a regimes de precipitação mais intensos.

Através de uma correlação linear simples, foi analisada a resposta das 4 nascentes a

precipitações em meses anteriores, obtendo-se os valores da Tabela 6:

Precipitação

Cau

dal

nas

nas

cen

tes

Estações Mês 0 (%) -1 (%) -2 (%)

250/3 47.23 41.66 17.19

262/10 39.91 44.22 29.70

262/8 36.10 54.44 32.53

275/8 49.21 28.96 11.48 Tabela 6 - Correlação do caudal médio das nascentes no aquífero Sicó-Alvaiázere com

precipitações em meses anteriores.

Analisando a Tabela 6 verifica-se que as nascentes 250/3 e 275/8 têm um tempo de

resposta mais rápido, onde a correlação entre a precipitação e o caudal nas nascentes é maior

para o mesmo mês, as nascentes 262/10 e 262/8, apesar de apresentarem correlações

aceitáveis também no mês correspondente à precipitação, as melhores correlações são

observadas para precipitações ocorridas no mês anterior ao registo de caudal nas nascentes.

8.4.3. Caracterização hidrogeoquímica

8.4.3.1. Fácies hidroquímicas

Apesar da formação aquífera ser suportada por dois tipos de rochas carbonatadas

(calcários e dolomitos), a fácies bicarbonatada cálcica da água, evidenciada na Figura 50,

indica a ocorrência de uma reacção da água mais forte com os calcários, adquirindo os iões de

cálcio e carbonato presentes no substrato rochoso do Jurássico médio.

0100200300400500600

0

500

1000

1500

2000

Jan

-94

Set-

94

Mai

-95

Jan

-96

Set-

96

Mai

-97

Jan

-98

Set-

98

Mai

-99

Jan

-00

Set-

00

Mai

-01

Jan

-02

Set-

02

Mai

-03

Jan

-04

Set-

04

Mai

-05

Jan

-06

Cau

dal

Mé

dio

Nas

cen

tes

(l/s

)

PrecipitaçãoVS Caudal nas Nascentes (Sicó-Alvaiázere)

Caudal Nascente (l/s) Precipitação (mm)

Pre

cipitação

(mm

)

68

250/3

262/25

287/C70

287/C69

250/C54

Figura 50 - Diagrama de Pipper para as águas do aquífero Sicó-Alvaiázere

A Figura 51 mostra a distribuição das estações de qualidade no aquífero Sicó-

Alvaiázere.

Figura 51 - Mapa com localização dos diagramas Stiff no aquífero Sicó-Alvaiázere

Na Figura 51 é possível observar a localização heterogenia das estações de qualidade

no sistema aquífero Sicó-Alvaiázere, onde as amostras se concentra no bordo oeste do

aquífero. A fácies hidroquímica é dominada pelo Bicarbonato e Cálcio, podendo haver algumas

variações da composição ao longo do tempo na mesma estação.

80

60

40

20 2

0

40

60

80

20

40

60

80 80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

Piper Plot

AA

A

AA

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A A

A

AA

A

B

B

B

BB

B

B B

B

B B

B

B B

B

BB

B

B

B

B

B B

B

BB

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C

C

C

C

C

C

C C

C

D

D

D

D

D

D

D D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

EE

E

E

E

E

E

E

E

EE

E

E

E

E

EE

E

E

E

E

LegendLegend

A 250/3

B 250/C54

C 262/25

D 287/C69

E 287/C70

80

60

40

20 2

0

40

60

80

20

40

60

80 80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

Piper Plot

AA

A

AA

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A A

A

AA

A

B

B

B

BB

B

B B

B

B B

B

B B

B

BB

B

B

B

B

B B

B

BB

B

C

C

C

C

C

C

C C

C

D

D

D

D

D

D

D D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

EE

E

E

E

E

E

E

E

EE

E

E

E

E

EE

E

E

E

E

LegendLegend

A 250/3

B 250/C54

C 262/25

D 287/C69

E 287/C70

N

160000 164000 168000 172000 176000 180000

X(m)

310000

318000

326000

334000

342000

350000

Y(m

)

Site Map

Legend

8.669695 0 8.669695 meq/l

Na Cl

Ca HCO3

Mg SO4

69

8.4.3.2. Índices hidrogeoquímicos

O índice rMg/Ca permite caracterizar uma água de acordo com a proporção de

magnésio e cálcio.

No Figura 52, esta razão apresenta muitos valores inferiores a 0.3 o que, segundo o

anexo 14.2.2 (Custódio & Llamas, 1976), indica tratar-se de uma água com uma possível

origem em terrenos calcários, devido à abundância de cálcio nesta rocha.

Figura 52 - Razão Mg/Ca nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere

Devido à fixação preferencial do K+ no terreno, a relação K/Na é, geralmente, menor

na água do que nas rochas onde ela circula e é tanto menor quanto mais enriquecida em sais

for a água (Custodio & Llamas, 1976).

De acordo com o Figura 53, o sistema aquífero Sicó-Alvaiázere apresenta índices de

rK/Na inferiores a 1 o que, segundo o anexo 14.2.2 (Custódio & Llamas, 1976), indica tratar-se

de água doce.

Figura 53 - Razão K/Na nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere

Tanto a razão rSO4/rCl, como a razão rCl/rHCO3, permitem caracterizar a evolução da

composição química da água no decurso da sua circulação através das rochas.

Segundo o anexo 14.2.2 (Custódio & Llamas, 1976), a Figura 54 indica a origem

continental das águas deste aquífero.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

rMg/

Ca

rMg/Ca Sicó-Alvaiázere

250/3 262/25 287/C69 287/C70 250/C54

Estação

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

rK/N

a

rK/Na Sicó-Alvaiázere

250/3 262/25 287/C69 287/C70 250/C54

Estação

70

Figura 54 - Razão Cl/HCO3 nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere

O índice rSO4/rCl, tal como o anterior, é útil na caracterização de intrusão marinha,

verificando-se que em águas pouco salinas esta relação pode ser similar á dada pela rocha

onde se encontra o aquífero (Custodio & Llamas, 1976)

Figura 55 - Razão SO4/Cl nas águas do aquífero Sicó-Alvaiázere

O relatório proveniente do software AquaChem (anexo 14.2.1), indica que a origem

provável das águas do aquífero Sicó-Alvaiázere deve-se principalmente à alteração de

carbonatos e a alguns fenómenos de troca catiónica.

8.4.3.3. Estudo da saturação da calcite e dolomite

8.4.3.3.1. Cálculo dos Índices de Saturação

O modelo de especiação utilizado para o cálculo do equilíbrio químico foi o PHREEQC

(Parkhurst & Appelo, 1999).

As estações consideradas para o cálculo da especiação (Figura 56) apresentam um

intervalo temporal de Abril-2004 a Abril-2009, onde o espaçamento entre amostragens é

aproximadamente semestral.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

rCl/

HC

O3

rCl/HCO3 Sicó-Alvaiázere

250/3 262/25 287/C69 287/C70 250/C54

Estação

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

rSO

4/C

l

rSO4/Cl Sicó-Alvaiázere

250/3 262/25 287/C69 287/C70 250/C54

Estação

71

Figura 56 - Distribuição geográfica das estações com parâmetros hidroquímicos suficientes para o cálculo da especiação (SNIRH).

A Figura 57 e Figura 58 mostram a variação temporal dos índices de saturação

relativamente à calcite e à dolomite, nas estações consideradas.

Figura 57 - Variação do índice de saturação da calcite para as estações do aquífero Sicó-Alvaiázere

Nas estações 250/3, 287/C70 e 262/25 a água encontra-se em equilíbrio com a calcite

em praticamente todas as medições.

Na estação 287/C69 as variações do índice de saturação da calcite atingem maiores

amplitudes e verifica-se alguma coincidência do índice de saturação com a data, onde valores

mais baixos são atingidos nos meses mais húmidos, e os valores próximo do equilíbrio

correspondem a meses da estação seca.

Na estação 250/C54, a água apresenta-se sobressaturada em calcite em quase todas

as medições. Como a sua localização corresponde a uma zona de recarga do sistema

aquífero, seria de esperar águas subssaturadas nesta espécie, mas dada a complexidade dos

250/3

262/25

287/C70

287/C69

250/C54

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4Jan

-04

Jul-0

4

Jan-0

5

Jul-0

5

Jan-0

6

Jul-0

6

Dez-0

6

Jun

-07

Dez-0

7

Jun

-08

Dez-0

8

Jun

-09

Dez-0

9IS

Data

IS calcite Sicó-Alvaiázere

250/3

287/C69

287/C70

250/C54

262/25

0 10 20 km

N

72

sistemas cársicos, o furo correspondente a esta estação pode ter intersectado uma cavidade

cársica com baixa circulação de água.

Figura 58 - Variação do índice de saturação da dolomite para as estações do aquífero Sicó-Alvaiázere

Na Figura 58, verifica-se que o efeito da sazonalidade é mais acentuado no índice de

saturação da dolomite, de tal modo que valores de saturação com datas próximas aos meses

de Janeiro e Dezembro tendem a ser mais baixos que os valores perto dos meses de Julho e

Junho.

As águas encontram-se subssaturadas em dolomite. As estações 287/C69 e 262/25

apresentam valores de saturação mais baixos que as restantes estações, e estas encontram-

se na zona de descarga do sistema aquífero.

Neste aquífero pode-se observar que na zona de recarga, os índices de saturação da

água em relação à calcite e à dolomite são mais elevados que nas zonas de descarga, no

entanto seria de esperar o oposto, com um aumento da saturação da água em relação às

espécies carbonatadas, no sentido da zona de descarga. Tendo em conta que se trata de um

sistema aberto, a entrada de CO2 no sistema pode ser responsável por esta redução dos

índices de saturação desde a recarga.

8.4.3.3.2. Análise estatística

Com o objectivo de verificar a existência de correlações entre o IS e os parâmetros

climáticos, foi feita uma análise estatística e um estudo da correlação de parâmetros

hidoquímicos e climáticos

De modo a avaliar o comportamento do IS nas estações deste sistema aquífero, fez-se

a representação do IS da calcite na Figura 59.

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

Jan-0

4

Jul-0

4

Jan-0

5

Jul-0

5

Jan-0

6

Jul-0

6

Dez-0

6

Jun

-07

Dez-0

7

Jun

-08

Dez-0

8

Jun

-09

Dez-0

9

IS

Data

IS dolomite Sicó-Alvaiázere

250/3

287/C69

287/C70

250/C54

262/25

73

Box & Whisker Plot

Mean Mean±SD Mean±1.96*SD 250/3 C

262/25 C287/C69 C

287/C70 C250/C54 C

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

Figura 59 - Box-plot dos índices de saturação da calcite nas estações do aquífero Sicó-Alvaiázere

Apoiado pela interpretação da Figura 57, neste gráfico (Figura 59) observa-se a

tendência geral da saturação da água em relação á calcite, onde a água das estações 250/3,

262/25 e 287/C70 apresenta-se com uma tendência para o equilíbrio relativamente à calcite,

enquanto que a tendência geral da estação 287/C69 é para a dissolução da mesma espécie, e

as águas da estação 250/C54 tem tendência à precipitação de calcite.

A variação do IS da Dolomite de acordo com a respectiva estação, encontra-se


Box & Whisker Plot

Mean Mean±SD Mean±1.96*SD 250/3 D

262/25 D287/C69 D

287/C70 D250/C54 D

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

Figura 60 - Box-plot dos índices de saturação da dolomite nas estações do aquífero Sicó-Alvaiázere

74

Apoiado pela interpretação da Figura 58, na Figura 60 observa-se a tendência central

em todas as estações para a dissolução da dolomite. A dimensão do diagrama corresponde à

amplitude de variação dos índices de saturação que, no caso da saturação da água em

dolomite, indica uma maior sensibilidade da água à sazonalidade.

Um panorama geral do aquífero é apresentado na Figura 61, representando a

tendência central da água em todas as estações deste sistema aquífero.

Box & Whisker Plot

Mean

Mean±SD

Mean±1.96*SD Calcite Dolomite

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Figura 61 - Box-Plot do índice de saturação actual da Calcite e da Dolomite no sistema aquífero Sicó-Alvaiázere

A análise da Figura 61 permite verificar que as águas subterrâneas deste sistema

aquífero apresentam-se praticamente em equilíbrio com a calcite, e subssaturada em dolomite.

Esta diferença de comportamento pode estar relacionada com a velocidade de reacção da

calcite ser mais rápida que a dolomite e também pode indicar um tempo de residência da água

baixo.

De forma a avaliar a sensibilidade dos índices de saturação aos parâmetros climáticos,

hidroquímicos e hidrodinâmicos, foi construída uma matriz de correlação apresentada na

Tabela 7, baseando-se nas análises bivariadas do anexo 14.3.1.

Sicó-Alvaiázere Log (PCO2) IS Calcite IS Dolomite

Precipitação (+) 4.9 % (+) 10.8 % (-) 74.1 %

Temp. água (+) 13.3 % (-) 5.1 % (+) 16.1 %

Temp. ar (-) 1.6 % (-) 28.5 % (+) 0.2 %

Piezometria (+) 23.2 % (+) 18.5 % (-) 17.1 %

Evapotranspiração (+) 1.3 % (-) 1.5 % (+) 24.8 %

Log (PCO2)

(+) 67.1 % (+) 1.4 %

IS Calcite (+) 67.1 %

(-) 2.2 %

IS Dolomite (+) 1.4 % 2.2 %

75

Tabela 7 - Matriz de correlação (r2) entre variáveis climáticas, hidroquímicas e hidráulicas no aquífero Sicó-

Alvaiázere.

Neste sistema aquífero, a melhor correlação de parâmetros hidroquímicos com

climáticos ocorre entre o índice de saturação da dolomite e a precipitação, com uma correlação

de 74,1%, permitindo a sua utilização para a evolução temporal. A pressão parcial de CO2

(PCO2), com uma correlação de 67,1% com o índice de saturação da calcite, indica uma

evolução positiva entre estes parâmetros, ou seja, quando há um aumento de PCO2, o índice de

saturação da calcite tende a aumentar.

A temperatura do ar e o índice de saturação da calcite apresentam uma correlação de

28,5%.

Com baixas correlações, a pressão parcial de CO2 (PCO2) é dependente da piezometria

em 23,2% e o índice de saturação da dolomite é dependente da evapotranspiração em 24,8%.

Os valores restantes, com correlações directas inferiores a 20% poderão ser submetidos a

correlações multilineares.

8.4.3.3.3. Análise temporal

A análise temporal consiste no estudo da correlação das características hidroquímicas

com as variáveis climáticas e respectiva evolução com os modelos climáticos já existentes.

No caso das baixas correlações de parâmetros hidroquímicos e climático, para o

estudo da evolução temporal, a influência da temperatura e da precipitação foram estudados

em separado de acordo com a estação que mais se correlacionava com esses parâmetros.

Dada a elevada correlação dos índices de saturação das espécies carbonatadas com a

temperatura da água, fez-se um estudo preliminar da correlação da temperatura da água com a

temperatura do ar.

Figura 62 - Correlação da temperatura da água com a temperatura do ar.

y = 0.4419x + 9.9936R² = 0.5788

12

13

14

15

16

17

18

19

20

7 9 11 13 15 17 19

Tem

pe

ratu

ra d

a ág

ua

(ºC

)

Temperatura o Ar (ºC)

Sicó-Alvaiázere

76

Através da Figura 62, observa-se que temperatura da água e a temperatura do ar

apresentam uma correlação linear positiva de 58% para o sistema aquífero considerado. Dada

a escassez de dados da temperatura da água optou-se por utilizar esta regressão para o efeito.

Considerando o modelo climático HadCM3-A2c para 2050 (+2,5ºC) e 2100 (+4,5ºC), o

aumento da temperatura pode promover uma redução do índice de saturação da dolomite para

os valores indicados na Figura 63.

Figura 63 - Evolução do IS Dolomite com o aumento da temperatura da água.

A observação da Figura 63 permite verificar que as águas deste sistema poderão

continuar subssaturadas em dolomite, tendendo à dissolução da respectiva rocha. Os dados

utilizados para esta evolução correspondem à estação 287/C70, devido à elevada correlação

de dados hidroquímicos com parâmetros climáticos.

Relativamente ao IS calcite, as previsões apontam para uma redução de amplitudes de

variação, com a subida do valor mínimo em 2050 seguido de uma descida do intervalo no ano

2100, como indica a Figura 64.

Figura 64 - Evolução do IS Calcite com o aumento da temperatura da água.

Desta forma, o IS calcite tenderá a variar na gama dos valores actuais em 2050 e 2100.

-1.5

-1

-0.5

0

2000 2050 2100

IS D

olo

mit

e

Data

Evolução do IS Dolomite

IS Dolomite 2010

IS Dolomite 2050

IS Dolomite 2100

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

2000 2050 2100

IS C

alci

te

Data

Evolução do IS Calcite

IS Calcite 2010

IS Calcite 2050

IS Calcite 2100

77

Para o estudo da evolução dos parâmetros hidroquímicos com as alterações climáticas,

foi utilizado o modelo HadCM3-A2c para 2050 e 2100. As previsões deste modelo apontam

para um decréscimo de 11% da precipitação média mensal para 2050 e uma redução da

mesma em 13.6% para 2100.

Considerando que a dissolução de espécies carbonatadas é favorável quanto maior for

a precipitação, a redução da precipitação tende a conduzir a um aumento dos índices de

saturação relativos a minerais carbonatados.

O comportamento do índice de saturação da dolomite a uma redução da precipitação,

encontra-se representada na Figura 65.

Figura 65 - Evolução do IS dolomite com a redução de precipitação.

A Figura 65 permite verificar um aumento do IS para 2050 e 2100, e uma

subssaturação constante da água em relação à dolomite. As subidas do IS podem variar entre

0,12 e 1,05 para 2050 e entre 0,15 e 1.05, para 2100.

A evolução do índice de saturação da calcite com a precipitação prevista para 2050 e

2100, encontra-se representada na Figura 66.

Figura 66 - Evolução do índice de saturação da calcite com a precipitação.

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

2000 2050 2100

IS D

olo

mit

e

Data


IS Dolomite 2010

IS Dolomite 2050

IS Dolomite 2100

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

2000 2050 2100

IS C

alci

te

Data

Evolução IS Calcite

IS Calcite 2010

IS Calcite 2050

IS Calcite 2100

78

À semelhança do que acontece com o IS da dolomite, o IS da calcite tende a aumentar,

neste caso entre 0,01 e 0,1 até 2050 e entre 0,02 e 0,1 até 2100. Como o intervalo de valores

observado inclui valores entre -0,06 e 0,04 e o intervalo das águas em equilíbrio situa-se entre -

0,1 e 0,1, as águas deste sistema aquífero encontram-se praticamente em equilíbrio com a

calcite.

Relativamente à evolução da pressão parcial de dióxido de carbono (PCO2) na água

subterrânea, com o aumento da temperatura e redução da precipitação previstas para 2050 e

2100, a sua evolução encontra-se representada na Figura 67.

Figura 67 - Evolução da PCO2 na água, com o aumento da temperatura da água e redução da precipitação.

Pela análise da Figura 67, pode-se observar que a redução da precipitação e o

aumento da temperatura induzem comportamentos semelhantes na PCO2. Desta forma, a

redução da precipitação e aumento da temperatura tendem a provocar um aumento da PCO2

na água, embora o intervalo de valores com o aumento da temperatura tenda a ser maior que

os o intervalo de variação da PCO2 com a redução da precipitação.

Como a temperatura apresenta um intervalo de variação maior que a precipitação,

optou-se estudar a influência da mesma na dissolução de CO2 na água (Figura 68).

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

2000 2050 2100

Log

(PC

O2)

Data

Evolução Log (PCO2)

PCO2 (tºC) 2010

PCO2 (tºC) 2050

PCO2 (tºC) 2100

PCO2 (precipitação) 2010PCO2 (Precipitação) 2050PCO2 (precipitação) 2100

79

Figura 68 - Evolução do estado de saturação da água com o aumento da temperatura

Através do gráfico da Figura 68 pode-se verificar o aumento da temperatura promove

uma redução em PCO2 e, dentro do domínio das águas subssaturadas em calcite e dolomite, há

uma tendência para o aumento a solubilidade dos minerais carbonatados.

8.4.3.4. Análise da Qualidade

8.4.3.4.1. Qualidade da água para consumo humano

A qualidade da água para consumo humano é regulada pelos Decretos-Lei 306/2007 e

236/1998.

Parâmetro Nºamostras <VMR >VMR <VMA >VMA VMR VMA

Sic

ó-A

lva

iázere

Cálcio (mg/l)(a)

36 33% 67%

100

Magnésio (mg/l) (a)

36 100% 0% 100% 0% 30 50

Dureza total (mg/l) (a)

36

42% 58%

500

Potássio (mg/l) (a)

39 100% 0% 100% 0% 10 12

Fosfato (mg/l) (a)

0,4 5

Temperatura (ºC) (a)

39

100% 0%

25

Cloretos (mg/l) (b)

47

100% 0%

250

Sulfatos (mg/l) (b)

47

100% 0%

250

Sódio (mg/l) (b)

40

100% 0%

200

Nitratos (mg/l) (b)

96

100% 0%

50

Fluoretos (mg/l) (b)

22

100% 0%

1,5

Brometos (mg/l) (b)

10

pH(b)

2

100% 0%

6,5 – 9

Condutividade eléctrica (µS/cm)

4

100% 0%

2500

(a) DL 236/1998

(b)DL 306/2007

Tabela 8 - Análise da qualidade da água para consumo humano

0.1

1

-4 -3 -2 -1

Ca2+

+ M

g2+ (m

mo

l/l)

Log PCO2

Evolução da solubilidade

2010

2050

2100

Legenda:

Água sobressaturada

em Calcite e Dolomite


em Dolomite e em

equilíbrio com a

Calcite

Água subssaturada


Água em equilíbrio

com a Calcite e

Dolomite

80

Na Tabela 8 pode-se verificar que o cálcio excede o valor máximo recomendável para

consumo humano, e a dureza total (CaCO3) excede o valor máximo admissível para consumo.

Desta forma, as estações que apresentem parâmetros que excedam o VMA, não podem ser

utilizadas para consumo humano.

A figura abaixo (Figura 69) permite identificar as estações cuja água pode ser utilizada

para consumo humano, a verde, e as águas que não podem ser consumidas, a vermelho.

Figura 69 – Distribuição espacial das estações com e sem qualidade para consumo

O sistema aquífero Sicó-Alvaiázere apresenta-se com excesso de cálcio (acima do

VMR) em cinco estações (a vermelho, na Figura 69), onde a elevada concentração deste

elemento afecta a qualidade para consumo humano. Três dessas cinco estações apresentam

valores de dureza mais elevados que o VMA, inviabilizando a sua utilização para consumo

humano, apesar dessa contaminação derivar de causas naturais, neste caso, pela libertação

de cálcio presente nos calcários que suportam o aquífero.

No anexo 14.4.1. pode-se observar as estações que excedem o VMR para o cálcio, e

as que excedem o VMA para a dureza.

8.4.3.4.2. Qualidade da água para rega

A qualidade da água para rega é regulada pelo Decreto-Lei236/1998, estabelecendo os

limites presentes na Tabela 9.

0 10 20 km

N

Legenda: Espécies carbonatadas

acima do VMA Água com qualidade

para consumo humano

81


Sic

ó-A

lva

iázere

Cloretos (mg/l) 47 100% 0%

70

Sulfatos (mg/l) 47 100% 0%

275

Nitratos (mg/l) 96 88% 13% 100% 0% 15 50

pH 2 0% 100% 100% 0% 6,5 8,4


4 100% 0%

1000

Tabela 9 - Parâmetros e respectivos limites legais para a utilização da água para rega.

Relativamente à qualidade da água para rega, pode-se observar pela Tabela 9 que a

água apresenta-se com qualidade satisfatória para essa utilização, apenas o nitrato e o pH

excedem o VMR, embora não excedam o VMA.

A classificação do USSL utiliza uma classificação baseada na concentração total de

sais solúveis expressa pela condutividade eléctrica (CE), taxa de adsorção de sódio (TAS), de

modo a classificar a água relativamente ao perigo de salinização de solos e ao perigo de

alcalinização.

Desta forma, é necessário determinar a taxa de adsorção de sódio. Sendo um

parâmetro calculado em função dos teores de cálcio, magnésio e sódio (Equação 2),

representa o perigo de sodificação, ou a proporção relativa de sódio em relação aos outros

catiões.

Equação 2 - Cálculo da taxa de adsorção de sódio

A figura abaixo teve em conta os limites utilizados pelo US. Soil Salinity Laboratory

(1954), relativos à qualidade da água para rega.

82

Figura 70 - Classificação da água para rega (USSL, 1954).

De acorco com a Figura 70, as águas do sistema aquífero Sicó-Alvaiázere pertencem à

classe C2-S1, correspondendo a águas de salinidade média e baixa concentração de sódio.

Com esta classificação as águas deste sistema podem ser usadas para rega em todos os tipos

de solo.

8.4.3.4.3. Evolução temporal da qualidade da água

Considerando a dureza, o principal factor natural que influencia a qualidade da água

para consumo humano, fez-se o estudo da evolução desse parâmetro com as alterações

climáticas previstas pelo modelo HadCM3-A2c.

É sabido que o aumento da temperatura potencia o aumento da dureza da água em

sistemas carbonatados. Na Figura 71pode-se observar a evolução da dureza com o aumento

da temperatura em 2050 e 2100.

Figura 71 - Evolução da Dureza CaCO3 (mg/l) com o aumento da temperatura.

0

5

10

15

20

25

30

100 1000 10000

Taxa

de

Ad

sorç

ão d

e S

ód

io

Condutividade (µS/cm)

Qualidade da água para rega

Sicó-Alvaiázere

C1

200

220

240

260

280

300

2000 2050 2100

Du

reza

CaC

O3

(m

g/l)

Data

Evolução da Dureza

Dureza 2010

Dureza 2050

Dureza 2100

Perigo de alcalinização: S1 – Baixo S2 – Médio S3 – Elevado S4 – Muito elevado Perigo de Salinização: C1 – Baixo C2 – Médio C3 – Elevado C4 – Muito elevado

83

Pode-se verificar na Figura 71 que a dureza tende a aumentar entre os 0,2mg/l e os 0,8

mg/l por ano até 2050 e entre 0,17 mg/l e 0,51 mg/l até 2100, tendo em conta apenas o

aumento da temperatura.

Considerando a influência isolada da precipitação na dureza da água, a redução da

precipitação, promove um aumento da dureza. No sistema aquífero considerado, o

comportamento da dureza com a redução prevista de precipitação para 2050 e 2100 encontra-

se representada na Figura 72.

Figura 72 - Evolução da dureza com a redução da precipitação.

A Figura 72 permite verificar a tendência ascendente da dureza com a redução da

precipitação. Até 2050, o aumento da dureza pode fazer-se a uma taxa anual entre 0,34 mg/l a

1,78 mg/l, enquanto que para 2100, as previsões apontam para um aumento anual deste

parâmetro entre 0,39 mg/l e 1,78 mg/l.

Quer o aumento da temperatura, ou a redução da precipitação previstas, promovem o

aumento da dureza da água, no entanto, devido à falta de dados hidroquímicos, não foi

possível avaliar o impacte conjunto da precipitação e da temperatura na água subterrânea.

A solução para a dureza elevada destas águas pode passar por uma mistura das

águas subterrâneas com as águas superficiais, de modo a diluir a concentração deste

parâmetro e viabilizar assim as águas subterrâneas para a rede de abastecimento pública.

8.4.3.5. Classificação das captações com aptidão para consumo humano

Para a inclusão de águas subterrâneas no sistema de abastecimento público, é

necessário determinar a qualidade da mesma para consumo humano, para isso, foi aplicado o

índice de qualidade SVI (Stigter, et al, 2009).

A avaliação da qualidade da água subterrânea para a sua utilização na rede de

abastecimento consiste na aplicação de uma razão entre o número de análises com valores

superiores aos valores paramétricos, pelo número total de análises realizadas ao respectivo

parâmetro.

200

220

240

260

280

300

320

340

2000 2050 2100

Du

reza

CaC

O3

(m

g/l)

Data

Evolução Dureza

Dureza 2010

Dureza 2050

Dureza 2100

84

Desta forma, foi calculada a percentagem de valores superiores ao valor paramétrico

(%viol), num determinado período de tempo (t0-t1), para os parâmetros disponíveis no SNIRH

(Tabela 10).

Parâmetro VP Nanalis Nviol %viol t0-t1

Alumínio (mg/l) 0.2 5 0 0% 2004 AmóniaTotal (em NH4) (mg/l) 0.5 87 1 1% 2004-2009

Arsénio (µg/l) 10 5 0 0% 2004 Cádmio (µg/l) 5 72 0 0% 2004-2009 Chumbo (µg/l) 10 72 0 0% 2004-2009 Cloreto (mg/l) 250 91 0 0% 2004-2009 Cobre (mg/l) 0.002 73 72 99% 2004-2009

Coliformes Fecais UFC (UFC/100ml) 0 74 45 61% 2004-2009 Coliformes Totais UFC (UFC/100ml) 0 74 51 69% 2004-2009

Condutividade (uS/cm) 2500 18 0 0% 2008-2010 Crómio (µg/l) 50 68 0 0% 2004-2009

Dureza total (CaCO3) (mg/l) 500 77 0 0% 2003-2010 Enterococos (/100ml) (MPN/100ml) 0 4 3 75% 2004-2009

Estreptococos Fecais UFC (UFC/100ml)

0 70 37 53% 2004-2009

Ferro total (mg/l) 0.2 36 1 3% 2005-2006 Hidrocarbonetos totais (mg/l) 0.01 14 0 0% 2005

Manganês (mg/l) 0.05 69 1 1% 2004-2009 Mercúrio total (µg/l) 1 18 0 0% 2004-2005

Níquel (µg/l) 20 36 0 0% 2007-2009 Nitrato Total (em NO3) (mg/l) 50 89 0 0% 2004-2009 Nitrito Total (em NO2) (mg/l) 0.5 28 0 0% 2006-2010

pH - campo (-) 6.5-9.0 2 0 0% 2009 Sódio (mg/l) 200 86 0 0% 2003-2010

Sulfato (mg/l) 250 99 0 0% 2003-2010

Tabela 10 - Parâmetros incluídos no cálculo da percentagem de contaminação.

Pela Tabela 10, pode-se verificar que os parâmetros que ultrapassam o valor

paramétrico para consumo humano são maioritariamente de carácter microbiológico. As

análises de cobre não apresentam um valor absoluto, indicando apenas que se encontram em

concentrações inferiores a 0,01mg/l, desta forma, e dado que não existe uma fonte natural de

cobre neste sistema aquífero, considera-se este factor irrelevante (%viol=0) para o cálculo do

SVItotal (Equação 3), na Tabela 11.

Equação 3 - Cálculo do índice de qualidade SVI (Standard violation index)

%Viol

SVItot 11.0%

SVItoxic 0.0%

SVIMicrobiol 61.3%

SVINO3,Cl 0.0%

SVIFe, Mn 1.9%

Tabela 11 - Determinação do SVItotal, SVITOX, SVIMicrob;SVINO3,Cl e SVIFe,Mn.

A Tabela 11 indica a natureza das contaminações que afectam a qualidade da água

neste sistema aquífero, onde a principal fonte de contaminação diz respeito aos parâmetros

85

microbiológicos, com 61% das análises contaminadas. Uma vez que SVItoxic e SVINO3,Cl não

apresentam análises que excedam o valor paramétrico, as águas deste sistema aquífero,

podem ser consumidas mediante tratamentos específicos.

Posto isto, aplicou-se a Directiva comunitária 75/440/EEC às análises microbiológicas,

tendo-se obtido a seguinte tabela:

Parâmetro Classe A1 Classe A2 Classe A3

VMR Frequência VMR Frequência VMR Frequência

Coliformes Totais 50 29% 5000 71% 50000 0%

Coliformes Fecais 20 14% 2000 86% 20000 0%

Estreptococos 20 57% 1000 43% 10000 0% Tabela 12 - Aplicação das classes de tratamento microbiológico da água para a tornar apta para consumo humano

(Directiva comunitária 75/440/EEC).

De acordo com a Tabela 12, a maior parte das águas com excesso de coliformes totais

e fecais, devem ser submetidas a um tratamento de classe A2, as restantes apenas

necessitam de uma desinfecção básica, correspondente à classe de tratamento A1.

Na selecção dos tipos de tratamento para a identificação de captações com potencial

de integração na rede de abastecimento pública, Stigter et al, 2009, sugeriu a classificação

representada na Tabela 13:




1




SVIFe,Mn≤0,25% (máximo de uma violação em 4 análises), SVITOX=0 e SVINO3,Cl=0.







Tabela 13 - Tabela reguladora das classes de tratamento de água subterrânea.

Considerando os valores obtidos nas Tabela 11 e 12, as águas deste sistema aquífero,

pertencem à classe de tratamento 4, representada na Tabela 13.

Desta forma, as águas pertencentes ao sistema aquífero Sicó-Alvaiázere, podem ser

integradas na rede de abastecimento pública, mediante a remoção de ferro e manganês nas

estações contaminadas, e desinfecção das estações pertencentes à classe A2, relativamente

às análises microbiológicas.

Na Figura 73 encontram-se representadas as estações e a respectiva qualidade da

água, indicando a vermelho as águas com algum tipo de contaminação (SVI>0) e a verde as

86

estações que, de acordo com os parâmetros incluídos no SVI, podem ser integradas na rede

de abastecimento pública, nesta rede foi incluída a classes de tratamento microbiológico A1.

Figura 73 - Distribuição das estações aptas para consumo humano (a verde) e não aptas (a vermelho), considerando o índice SVI.

Pode-se verificar, pela Figura 73, que o sector NW do aquífero concentra as estações

com pior qualidade para consumo. No anexo 14.5.1. pode-se verificar quais os parâmetros que

contribuem para essa má qualidade da água para consumo, e assim determinar qual o

tratamento, em específico, que pode ser aplicado às estações.

Desta forma, o anexo 14.5.1.b, indica as estações que estão contaminadas devido a

parâmetros microbiológicos, e o anexo 14.5.1.c, indica a localização das estações com valores

de ferro ou manganês superiores ao valor paramétrico.

0 10 20 km

N

Legenda:

SVI>0

SVI=0

87

9. Caso de estudo: Aquífero Estremoz-Cano


O sistema aquífero Estremoz-Cano ocupa uma área de 202 km2 no Alto Alentejo.

Intersecta os concelhos de Sousel, Estremoz, Borba, Vila Viçosa e Alandroal, nos distritos de

Évora e Portalegre (Figura 74).

Figura 74 - Enquadramento geoFigura do aquífero Estremoz-Cano

9.2. Geologia

A formação suporte deste sistema aquífero são as rochas carbonatadas da Formação

Dolomítica de Estremoz (Câmbrico) e do complexo vulcano-sedimentar-carbonatado de

Estremoz, mais conhecido por Mármores de Estremoz (Ordovícico), pertencentes à Zona de

Ossa Morena. Na região do Cano, formação mais recente data do plistocénico, é constituída

pela formação dos Calcários do Cano-Casa Branca, como assenta directamente sobre as

formações paleozóicas, há conexão hidráulica entre os aquíferos.

Esta estrutura foi fortemente tectonizada, resultando num dobramento intenso das

formações, afectadas ainda por xistosidades, lineamentos e clivagens, conjuntos de falhas

(orientadas preferencialmente NE-SW e NW-SE) e diaclases (Gonçalves e Coelho, 1974;

Carvalhosa et al.,1987).

Na topografia, destaca-se o anticlinal de Estremoz (figura 33) e uma aplanação a NW,

constituída pelos calcários lacustres de Cano (Almeida et al, 2000). Como consequência de

uma rede de drenagem incipiente na região, predominam os declives suaves e moderados.

N

88

Os mármores constituintes do aquífero, apresentam boas características à sua

exploração como rocha ornamental, resultando numa extracção intensa deste recurso,

alterando localmente a circulação de água subterrânea.

O mapa geológico encontra-se representado na Figura 75.

Figura 75 - Enquadramento geológico do sistema aquífero Estremoz-Cano (ALMEIDA ET AL, 2000)

Figura 76 - Corte geológico interpretativo do anticlinal de Estremoz, com a formação aquífera a

azul (Adaptado de Gonçalves, F., 1972).

Na Figura 75 e Figura 76 pode-se observar a envolvência da formação dolomítica de

Estremoz pelo complexo vulcano-sedimentar de Estremoz e pelos xistos do Ordovícico-Siúrico.

A

A’

A A’

89

9.3. Clima

A área ocupada pelo aquífero, é influenciada principalmente pelo clima mediterrânico,

traduzindo-se em temperaturas elevadas (entre 15ºC e 17,5ºC) e baixas precipitações (entre

600 mm e 1000 mm anuais). As cotas topográficas variam entre as cotas 300m e 400m.

Na Figura 77 encontram-se representada a área do aquífero e respectiva precipitação

acumulada anual (a), temperatura média anual (b) e relevo geral (c).

Figura 77 - Clima no aquífero Estremoz-Cano (Atlas do Ambiente). a) Precipitação acumulada anual; b) temperatura média anual; c) cota topográfica.

As estações meteorológicas situadas na área ocupada pelo aquífero Estremoz-Cano

(Figura 78) são Alandroal, Canal, Estremoz, Sousel, Vila Viçosa e Vimieiro, possuem apenas

dados relativos à precipitação e à velocidade do vento, por isso foi necessário recorrer a uma

estação próxima (Foro Espanhol), de modo a obter dados da temperatura do ar e da humidade

do ar, de modo a permitir o cálculo da evapotranspiração.

Figura 78 - Distribuição geográfica das estações meteorológicas no aquífero Estremoz-Cano (SNIRH)

Os parâmetros medidos e respectivo período de registo das estações da Figura 78,

encontram-se representadas na Tabela 14.

22M/02C

20L/01G21J/01UG

21M/01UG

20K/01UG

21L/01UG

21M/02UG

N

0 20 km 0 20 km

N

Precipitação

acumulada anual: Temperatura

média anual:

N

0 20 km

N

Cota:

0 20 km

90


ALANDROAL

(21M/02UG)



1931-2010

2001-2010

CANAL (21L/01UG)



1979-2010

2001-2010

ESTREMOZ

(20L/01G)



1911-2010

2001-2010

FORO ESPANHOL

(22M/02C)




1980-1999

1980-1991

1980-1990

SOUSEL (20K/01UG)



1931-2010

2001-2010

VILA VIÇOSA

(21M/01UG)



1931-2010

2001-2010

VIMIEIRO (21J/01UG)



1951-2010

2001-2010

Tabela 14 - Parâmetros climáticos e respectivo intervalo de tempo por cada estação meteorológica no aquífero Estremoz-Cano (SNIRH)

Recorreu-se aos polígonos de Thiessen (Figura 79) para o tratamento dos dados

climáticos.

Figura 79 - Polígonos de Thiessen dos dados climáticos no aquífero Estremoz-Cano (ARCGIS)

Na ausência de dados de radiação nas proximidades do aquífero, a evapotranspiração,

representada pela Figura 79, foi calculada pelo método de Thornthwaite. Como os valores de

temperatura disponíveis foram medidos num intervalo de tempo curto, houve necessidade de

preencher os valores em falta com as temperaturas médias mensais, por não haver uma

tendência significativa da variação da temperatura ao longo do tempo.

22M/02C

20L/01G21J/01UG

21M/01UG

20K/01UG

21L/01UG

21M/02UG

N

0 20 km

91

Figura 80 - Variáveis climáticas no aquífero Estremoz-Cano, com a Evapotranspiração calculada pelo método de Thornthwaite

A Figura 80 mostra a variação da precipitação e da evapotranspiração ao longo do

período de tempo em que existem dados completos de qualidade. Verifica-se que a valores

elevados de evapotranspiração, correspondem valores quase nulos de precipitação, o que

potencia um défice significativo na taxa de infiltração.

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

300

Jul-

89

Jul-

90

Jul-

91

Jul-

92

Jul-

93

Jul-

94

Jul-

95

Jul-

96

Jul-

97

Jul-

98

Jul-

99

Jul-

00

Jul-

01

Pre

cip

itaç

ão (

mm

)Variáveis climáticas no aquífero Estremoz-Cano

Precipitação (mm) Evapotranspiração (mm)

Evapo

transp

iração

(mm

)

92

9.4. Hidrogeologia

9.4.1. Introdução

O sistema aquífero Estremoz-Cano insere-se no Maciço Antigo (unidade

hidrogeológica), e é constituído por dois aquíferos (Carvalho, et al, 1998), onde os calcários

lacustres de Cano suportam um aquífero livre poroso, sobrepondo-se a outro aquífero, cársico

e semi-confinado (devido às intercalações de xistos e metavulcanitos), suportado pelas

formações carbonatadas de Estremoz. Está integrado numa estrutura em anticlinal (Anticlinal

de Estremoz), orientada NW-SE, contemporânea da orogenia Varisca (Almeida et al, 2000).

Dada a natureza argilosa das rochas envolventes, este sistema aquífero não contacta

com outros aquíferos (Figura 81).

Apesar de ocupar uma extensão reduzida, os calcários de Cano apresentam

permeabilidades favoráveis ao armazenamento de água proveniente dos mármores de

Estremoz.

No contacto com os xistos do Silúrico, surgem cerca de 90 nascentes.

Os recursos hídricos deste sistema alimentam redes de abastecimento público e

privado (locais e regionais), e indústria agro-pecuária.

Figura 81 - Sistemas aquíferos carbonatados cársicos na zona central do Maciço Antigo

N

93

9.4.2. Caracterização hidrodinâmica e disponibilidade de recursos hídricos

A circulação faz-se através de falhas e diaclases, promovendo a dissolução da rocha

carbonatada e o consequente alargamento destas estruturas lineares.

A localização das estações piezométricas, encontra-se representada na Figura 82.

Figura 82 - Localização geográfica das estações piezométricas no sistema aquífero Estremoz-Cano

O nível freático acompanha a topografia e produtividade aumenta de E para W,

existindo um fluxo nesse sentido (Figura 83), imposto pela geometria das formações e pelo

contacto entre a formação dolomítica e a vulcano-sedimentar (Almeida et al, 2000).

Figura 83 - Profundidade do nível piezométrico e sentido de fluxo no aquífero Estremoz-Cano

Ensaios de bombagem realizados indicam a existência de duas zonas com

transmissividades distintas, onde a zona mais superficial conta com valores na ordem dos

1170m2/dia e a zona mais profunda apresenta transmissividades de 669m

2/dia.

Os coeficientes de armazenamento estimados na formação de Estremoz são

semelhantes aos valores obtidos em estudos anteriores, apenas o Monte do Espanhol

apresenta coeficientes diferentes (Carvalho, et al, 1998). Na região de Cano os valores obtidos

são um pouco inferiores aos valores encontrados por Cupeto (1991).

412/94

411/94

397/91397/87

440/109440/107

426/434426/433

426/348426/337

426/335

426/332

426/302

411/256

411/206

411/202

411/194

396/161

N

Cota

N

0 20 km

94

Os caudais variam entre um mínimo de 0 L/s a 25 L/s, embora alguns autores

defendam que o caudal máximo possa ir até aos 80L/s (ALMEIDA ET AL, 2000).

Com uma taxa de recarga de 25% da precipitação média anual, estimam-se a entradas

na ordem dos 34hm3 (ALMEIDA ET AL, 2000).

Na determinação do tempo de resposta do aquífero à precipitação (Figura 84) foi

utilizada a estação piezométrica com mais dados.

Figura 84 - Variação da precipitação e da piezometria num determinado intervalo temporal, no aquífero Estremoz-Cano

A observação da Figura 84 permite verificar a existência de um desfasamento no

comportamento da precipitação e da piezometria que, na Tabela 15, é explicada por uma

resposta do aquífero à precipitação, de 2 meses.

Precipitação

Pie

zom

etr

ia

Estação Mês 0 (%) -1 (%) -2 (%) -3 (%) -4 (%) -5 (%) -6 (%)

396/161 1.0 3.7 13.3 11.3 21.6 10.4 0.5

397/87 6.6 9.4 14.4 2.1 0.1 0.7 0.9

397/91 1.8 3.1 8.5 11.2 11.6 4.3 0.7

411/184 4.6 0.3 7.7 20.6 0.0 8.4 5.0

411/194 1.1 5.0 12.8 5.0 5.5 2.6 8.7

411/206 0.0 5.0 15.4 17.1 11.7 6.6 0.0

412/94 2.2 7.2 8.4 3.3 0.8 0.5 1.4

426/302 2.2 14.7 36.1 19.4 5.6 1.0 0.2

426/332 10.1 24.2 18.3 6.3 2.4 0.3 0.4

426/334 0.6 0.6 6.6 5.3 6.0 4.7 1.3

426/335 1.1 2.1 19.8 10.2 5.3 3.3 0.1

426/337 2.5 3.9 12.4 5.8 4.6 0.9 0.7

426/347 0.2 5.0 6.0 5.5 11.2 5.3 0.2

426/348 11.2 7.9 0.6 0.7 3.2 0.0 0.4

440/107 0.0 0.0 8.6 9.6 14.9 9.4 3.8

440/109 0.3 0.7 6.0 1.7 12.9 6.3 4.7 Tabela 15 – Correlação (r

2) da piezometria com a precipitação do respectivo mês e dos 6 meses

anteriores, no aquífero Estremoz-Cano.

435

440

445

450

455

460

465

020406080

100120140160180200

Dez

-97

Jun

-98

Dez

-98

Jun

-99

Dez

-99

Jun

-00

Dez

-00

Jun

-01

Dez

-01

Jun

-02

Dez

-02

Jun

-03

Dez

-03

Jun

-04

Dez

-04

Jun

-05

Dez

-05

Jun

-06

Dez

-06

Jun

-07

Pre

cip

itaç

ão (

mm

/mê

s)

Precipitação VS Piezometria (Estremoz-Cano)

Precipitação (mm/mês) Cota Piezométirca (m) - Estação 426/302

Co

taP

iezo

mé

trica (m)

95

Na Tabela 15 pode-se observar que a maior correlação entre a precipitação e a

temperatura corresponde à estação piezométrica 426/302, onde o atraso na resposta à

precipitação é de 2 meses. De um modo geral, a melhor correlação entre a precipitação e a

piezometria acontece com um atraso de 2 meses.

Devido à ausência de informações de nascentes, não foi possível relacionar os

respectivos caudais com a precipitação.



De acordo com diagrama de Pipper (Figura 85), as águas deste aquífero classificam-se

como bicarbonatadas cálcicas e magnesianas, característica que permite identificar o tipo de

carbonatos que a água atravessa e dissolve, sendo que os calcários libertam catiões de cálcio

e os dolomitos, catiões de magnésio.

Figura 85 - Diagrama de Pipper para as águas do aquífero Estremoz-Cano

O diagrama de Stiff permite observar a existência de alguma homogeneidade na

distribuição espacial da composição química da água no aquífero Estremoz-Cano.

80

60

40

20 2

0

40

60

80

20

40

60

80 80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

Piper Plot Estremoz-Cano

A

A

A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

A

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

C

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

E

E

E

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

LegendLegend

A 396/118

B 396/151

C 411/107

D 411/139

E 411/163

A 412/89

B 425/139

C 426/291

D 426/295

E 426/298

F 426/300

A 440/110

B 440/94

C 440/97

80

60

40

20 2

0

40

60

80

20

40

60

80 80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

Piper Plot Estremoz-Cano

A

A

A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

A

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

C

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

E

E

E

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

LegendLegend

A 396/118

B 396/151

C 411/107

D 411/139

E 411/163

A 412/89

B 425/139

C 426/291

D 426/295

E 426/298

F 426/300

A 440/110

B 440/94

C 440/97

96

440/97

440/94

412/89

440/110

426/300

426/295

426/291425/139

411/163

411/107

396/151

396/118

Figura 86 - Distribuição geográfica dos diagramas de stiff

A Figura 86 evidencia um ligeiro enriquecimento em magnésio nas zonas de contacto

das rochas carbonatadas com os metavulcanitos do Complexo Vulcano-Sedimentar de

Estremoz.

9.4.3.2. Índices hidrogeoquímicos

A determinação da origem das águas subterrâneas, feita por meio de índices

hidroquímicos, permite identificar as rochas e outras influências que contribuem para a

composição química actual da água.

A Figura 87 apresenta valores da razão Mg/Ca entre os 0,2 e 2,1, permitindo a

classificação (anexo 14.2.2.), Custódio & Llamas, 1976) da origem provável em águas

continentais com influência de rochas dolomíticas.

Figura 87 - Razão Mg/Ca no aquífero Estremoz-Cano

0

0.5

1

1.5

2

2.5

rMg/

Ca

Estação

rMg/Ca Estremoz-Cano

39

6/1

1

396

/15

1

411

/10

7

41

1/1

39

411

/16

3

412

/89

425

/139

42

6/2

91

426

/295

426

/29

8

42

6/3

30

44

0/1

10

44

0/9

4

44

0/9

7

196202 212327 228451 244576 260701 276826

X(m)

179133

189437

199741

210044

220348

230651Y

(m)

Site Map

Legend

8.21769108.217691 meq/l

Na ClCa HCO3Mg SO4

196202 212327 228451 244576 260701 276826

X(m)

179133

189437

199741

210044

220348

230651

Y(m

)

Site Map

Legend

8.21769108.217691 meq/l

Na ClCa HCO3Mg SO4N

196202 212327 228451 244576 260701 276826

X(m)

179133

189437

199741

210044

220348

230651

Y(m

)

Site Map

Legend

8.21769108.217691 meq/l

Na ClCa HCO3Mg SO4

97

Os valores de rK/Na entre 0 e 0,3, observados na Figura 88, indicam uma natureza

continental das águas neste sistema aquífero.

Figura 88 - Razão K/Na no aquífero Estremoz-Cano

Na Figura 89 é possível observar a variação de rCl/HCO3 entre 0 e 0,9, indicando uma

maior concentração de bicarbonato em relação ao cloreto.

Figura 89 - Razão Cl/HCO3 no aquífero Estremoz-Cano

Os valores razão rSO4/Cl neste sistema aquífero, observados na Figura 89, variam

maioritariamente entre 0 e 0,1, onde apenas 3 valores apresentam razões entre 5 e 20, o que

pode indicar a presença de fertilizantes transportados pela água superficial. Relativamente ao

primeiro grupo de valores, os valores inferiores a 0,1 não permite a classificação da origem

pelo método de Custódio & Llamas (1976), no anexo 14.2.2.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

rK/N

a

Estação

rK/Na Estremoz-Cano

39

6/1

39

6/1

51

41

1/1

07

41

1/1

39

41

1/1

63

41

2/8

9

42

5/1

39

42

6/2

91

42

6/2

95

42

6/2

98

42

6/3

30

44

0/1

10

44

0/9

4

44

0/9

7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

rCl/

HC

O3

Estação

rCl/HCO3 Estremoz-Cano

39

6/1

18

396

/151

41

1/1

07

41

1/1

39

411

/16

3

41

2/8

94

25/

139

426

/29

1

426

/295

42

6/2

98

426

/33

0

44

0/1

10

44

0/9

4

44

0/9

7

98

Figura 90 - Razão SO4/Cl no aquífero Estremoz-Cano

O relatório apresentado pelo software AquaChem indica que, relativamente à razão

HCO3/SiO2, todas as amostras podem resultar da alteração de carbonatos, resultados que são

apoiados por outras razões que indicam a alteração dos calcários dolomíticos e dolomitos, a

dissolução da dolomite ou a precipitação da calcite, como as principais factores para a

composição da água apresentada. Algumas amostras podem ter sido afectadas por troca

catiónica e pela presença de minerais ferromagnesianos.

9.4.3.3. Estudo da saturação da calcite e dolomite


Os índices de saturação da água relativamente à calcite e dolomite foram calculados a

partir do software PHREEQC.

A Figura 91 mostra a distribuição geográfica das estações com parâmetros suficientes

para o cálculo dos índices de saturação.

0

5

10

15

20

25

rSO

4/C

l

Estação

rSO4/Cl Estremoz-Cano

39

6/1

18

39

6/1

51

41

1/1

07

41

1/1

39

41

1/1

63

41

2/8

94

25

/13

94

26

/29

1

42

6/2

95

42

6/2

98

42

6/3

30

44

0/1

10

44

0/9

4

44

0/9

7

99

Figura 91 - Distribuição geográfica das estações de qualidade no aquífero Estremoz-Cano (SNIRH)

As Figura 92 e 93 indicam a variação dos índices de saturação da calcite e da dolomite

ao longo de um intervalo de tempo que varia entre Ourubro-1997 a Dezembro-2001, cuja

periodicidade é irregular.

Figura 92 - Variação temporal do índice de saturação da calcite no aquífero Estremoz-Cano

Figura 93 - Variação temporal do índice de saturação da dolomite no aquífero Estremoz-Cano

440/97

440/94

412/89

440/110

426/300

426/295

426/291425/139

411/163

411/107

396/151

396/118

-10

-9.5

-9

-8.5

-8

-7.5

-7

Ou

t-97

Mar-9

8

Set-98

Mar-9

9

Set-99

Mar-0

0

Set-00

Mar-0

1

Set-01

IS

Data

IS calcite Estremoz-Cano396/118 396/151

396/98 411/107

411/163 412/89

425/139 426/291

426/295 426/298

426/300 440/110

440/94 440/97

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

Ou

t-97

Mar-9

8

Set-98

Mar-9

9

Set-99

Mar-0

0

Set-00

Mar-0

1

Set-01

IS

Data

IS dolomite Estremoz-Cano396/118 396/151

396/98 411/107

411/163 412/89

425/139 426/291

426/295 426/298

426/300 440/110

440/94 440/97

N

0 20 km

100

Em todas as estações a água encontra-se subssaturada em calcite e dolomite e, regra

geral, os índices de saturação da calcite e da dolomite variam consoante a estação do ano. No

verão, aqui considerado entre os meses de Março e Setembro, os índices de saturação são

mais elevados que no inverno (embora as amplitudes de variação sejam baixas), onde o

regime de precipitação mais intenso contribui para a redução do tempo de residência da água

no aquífero e consequente diminuição do índice de saturação (entre Setembro e Março).


A análise estatística permite observar a gama de valores do índice de saturação das

espécies carbonatadas nas estações deste sistema aquífero.

A Figura 94 representa a variação dos índices de saturação da calcite nas respectivas

estações.

Box & Whisker Plot

Mean

Mean±SD

Mean±1.96*SD

396/1

18

C

396/1

51

C

396/9

8 C

411/1

07

C

411/1

39

C

411/1

63

C

412/8

9 C

425/1

39

C

426/2

91

C

426/2

95

C

426/2

98

C

426/3

00

C

440/1

10

C

440/9

4 C

440/9

7 C

-9.6

-9.4

-9.2

-9.0

-8.8

-8.6

-8.4

-8.2

-8.0

-7.8

-7.6

-7.4

-7.2

-7.0

-6.8

-6.6

Figura 94 - Box-plot dos índices de saturação da calcite nas estações do aquífero Estremoz-Cano

Neste sistema aquífero, o comportamento da saturação da água em relação à calcite é

uniforme em todas as estações, encontrando-se todas subssaturadas em relação á calcite. Não

se verificam correlações entre os índices de saturação e a respectiva localização no aquífero.

A representação gráfica dos índices de saturação da dolomite nas respectivas

estações, pode ser observada no Figura 95.

101

Box & Whisker Plot

Mean

Mean±SD

Mean±1.96*SD

396

/118

D

396

/151

D

396

/98 D

411

/107

D

411

/139

D

411

/163

D

412

/89 D

425

/139

D

426

/291

D

426

/295

D

426

/298

D

426

/300

D

440

/110

D

440

/94 D

440

/97 D

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

Figura 95 - Box-plot dos índices de saturação da dolomite nas estações do aquífero Estremoz-Cano

Tal como a saturação da água em calcite, em relação à dolomite, a água encontra-se

subssaturada em dolomite em todas as estações, e não se identifica tendências com o sentido

do escoamento subterrâneo.

Na Figura 96 é possível observar a diferença entre os valores correspondentes aos

índices de saturação da água relativamente à calcite e dolomite.

Box & Whisker Plot

Mean

Mean±SD


-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

Figura 96 - Box-Plot do índice de saturação actual da calcite e da Dolomite no sistema aquífero Estremoz-Cano

Como já foi discutido anteriormente, a água tende a atingir a saturação em calcite mais

rapidamente que em relação à dolomite devido à diferença na cinética das reacções destes

dois minerais, desta forma, é possível verificar na Figura 96 que as águas do sistema aquífero

102

Estremoz-Cano apresentam um índice de saturação da calcite bastante superior ao índice de

saturação da água em relação à dolomite, embora a água se encontre subssaturada em ambas

espécies.

Os valores dos índices de saturação relativos à calcite e dolomite apresentam valores

muito baixos, podendo dever-se a erros nas análises.

A dimensão do diagrama indica a amplitude de variação dos índices de saturação, na

Figura 55 verifica-se que a amplitude de variação da saturação da água em relação á dolomite

é maior que relativamente à calcite, o que pode indicar uma maior sensibilidade da dolomite às

variações anuais do clima.

A matriz de correlação entre variáveis (Tabela 16) permite a identificação dos

parâmetros hidroquímicos, hidrodinâmicos e climáticos que melhor se relacionam com a

saturação dos minerais carbonatados, de modo a utilizar as melhores correlações numa

evolução da saturação da água em relação à calcite e dolomite, em função das alterações

climáticas.

Calcite Dolomite CO2(g)

Precipitação (+) 1.0 % (+) 0.4 % (+) 1.2 %

TºAR (-) 29.0 % (-) 27.6 % (+) 35.3 %

ETP (-) 36.8 % (-) 32.4 % (+) 30.1 %

Calcite

(+) 97.4 % (-) 61.5 %

Dolomite (+) 97.4 %

(-) 73.2 %

CO2(g) (-) 61.5 % (-) 73.2 %

piezometria (+) 5.9 % (+) 7.8 % (-) 10.4 %

TºÁGUA (-) 73.4 % (-) 65.3 % (+) 43.4 %

Tabela 16 - Matriz de correlação entre variáveis climáticas, hidroquímicas e hidraulicas no aquífero Estremoz-Cano.

No sistema aquífero Estremoz-Cano as melhores correlações entre parâmetros

hidroquímicos e climáticos ocorrem para a temperatura da água (considerando que se

relaciona com a temperatura do ar), onde as correlações com o estado de saturação da água

em relação à calcite, atinge os 73,4% e os 65.3% com a dolomite.

Com valores mais baixos de correlação encontra-se a evapotranspiração, com valores

de 36,8% e 32,4% para a calcite e dolomite respectivamente. Igualmente baixa é a correlação

da temperatura do ar com os parâmetros hidroquímicos.

Verifica-se também que a dolomite é mais sensível ao aumento de PCO2 que a calcite,

ambos com correlações aceitáveis.

A precipitação é o parâmetro climático que menos se relaciona com o estado de

saturação da calcite e dolomite no aquífero Estremoz-Cano, factor que pode ser contornado

com a escolha de estações com boa correlação entre a precipitação e os parâmetros

hidroquímicos e, deste modo, permitir a evolução temporal.

103


No caso das baixas correlações de parâmetros hidroquímicos e climático, para o

estudo da evolução temporal, a influência da temperatura e da precipitação foram estudados

em separado de acordo com a estação que mais se correlacionava com esses parâmetros.

A evolução do comportamento da água com as alterações climáticas fez-se recorrendo

a uma regressão linear entre a temperatura da água e a temperatura do ar (Figura 97). Como a

correlação directa entre os parâmetros hidroquímicos e climáticos é baixa, optou-se por fazer

uma correlação da temperatura do ar com a temperatura da água, e desta forma avaliar os

impactes do aumento da temperatura da água nos parâmetros hidroquímicos.

Figura 97 - Correlação entre a temperatura da água com a temperatura do ar.

A análise da Figura 97 permite verificar que a correlação entre a temperatura da água e

do ar se trata de uma correlação linear positiva, onde a correlação de 51% permite classificá-la

como aceitável.

A correlação anterior permitiu também preencher os valores de temperatura da água

em falta, dado que algumas análises não dispõem da temperatura da água.

Considerando o modelo climático HadCM3-A2c (Santos et al, 2006), o aumento da

temperatura prevista para esta região é cerca de +2,8ºC até 2050 e +5,1ºC até 2100, enquanto

que a redução da precipitação pode atingir 18% em 2050 e 28% em 2100. Esses aumentos

podem alterar o equilíbrio das espécies em solução, posto isto, houve a necessidade de

estudar a evolução dos índices de saturação com o aumento da temperatura e redução da

precipitação previstos.

A evolução temporal do IS da dolomite em função do aumento da temperatura,

encontra-se representada na Figura 98.

y = 0.1089x + 16.922R² = 0.508417.5

18

18.5

19

19.5

20

20.5

21

10 15 20 25 30

Tem

pe

ratu

ra d

a ág

ua

(ºC

)

Temperatura do Ar (ºC)

Estremoz-Cano

104

Figura 98 - Evolução do IS da dolomite com o aumento da temperatura da água.

Pode-se verificar pela Figura 98 que o IS da dolomite tende a diminuir com o aumento

da temperatura, dando à água uma maior capacidade de dissolução de rochas dolomíticas.

Da mesma forma, o índice de saturação da calcite tende a seguir o comportamento do

IS da dolomite, com reduções significativas em 2050 e 2100, como pode ser observado na

Figura 99.

Figura 99 - Evolução do IS da calcite com o aumento da temperatura da água.

À semelhança do que acontece com a evolução do IS da dolomite, espera-se uma

redução acentuada do IS da calcite até 2050, atenuando um pouco para 2100 (Figura 99).

No que respeita à influência da precipitação, pode-se observar nas Figura 100 e 101,

que as alterações no IS tendem a ser pouco significativas.

O impacte da redução da precipitação no índice de saturação da dolomite, encontra-se


-17.8

-17.6

-17.4

-17.2

-17

-16.8

-16.6

-16.4

-16.2

2000 2050 2100

IS D

Olo

mit

e

Data


IS Dolomite 2010

IS Dolomite 2050

IS Dolomite 2100

-8.8

-8.6

-8.4

-8.2

-8

2000 2050 2100

IS C

alci

te

Data


IS Calcite 2010

IS Calcite 2050

IS Calcite 2100

105

Figura 100 -Evolução do IS da dolomite com a redução da precipitação.

Pode-se verificar na Figura 100 que a evolução do IS da dolomite para 2050 e 2100

pode ser traduzida por uma redução das amplitudes de variação deste índice, e por um ligeiro

acréscimo dos índices de saturação em 2100, relativamente a 2050.

O IS da calcite acompanha o mesmo comportamento descrito para o IS da dolomite,

mas numa gama de valores mais perto do equilíbrio, como pode ser observado na Figura 101.

Figura 101 - Evolução do IS da calcite com a redução da precipitação.

Assim, a Figura 101 permite observar uma ligeira tendência de subida do IS da calcite

com a redução da precipitação média mensal prevista no modelo climático considerado.

No sistema aquífero Estremoz-Cano, o impacto do aumento da temperatura e redução

da precipitação, tem o efeito na PCO2 representada na Figura 102.

-17

-16.9

-16.8

-16.7

-16.6

-16.5

-16.4

-16.3

2000 2050 2100IS

Do

lom

ite

Data

IS Dolomite

IS Dolomite 2010

IS Dolomite 2050

IS Dolomite 2100

-8.3

-8.2

-8.1

-8

-7.9

-7.8

-7.7

-7.6

-7.5

2000 2050 2100

IS C

alci

te

Data

IS Calcite

IS Calcite 2010

IS Calcite 2050

IS Calcite 2100

106

Figura 102 - Evolução da PCO2 com o aumento da temperatura e redução da precipitação.

Pode-se observar na Figura 102 que os impactes das alterações climáticas ao nível da

PCO2, podem-se traduzir num aumento da PCO2 na água subterrânea, embora esses aumentos

sejam maiores em relação ao aumento da temperatura.

O estudo da solubilidade dos minerais carbonatados com a variação de PCO2, encontra-

se representado na Figura 103.

Figura 103 - Evolução da solubilidade dos minerais carbonatados com as alterações de PCO2 previstas.

A análise da Figura 103 permite verificar um aumento da solubilidade dos minerais

carbonatados com o aumento da temperatura e redução da precipitação, previstas para 2050 e

2100. Assim, as águas que se encontrem actualmente sobressaturadas em calcite e dolomite,

-5

-4

-3

-2

-1

0

2000 2050 2100Lo

g (P

CO

2)

Data

Evolução da log (PCO2)

PCO2 (tºC) 2010

PCO2 (tºC) 2050

PCO2 (tºC) 2100

PCO2 (Precipitação) 2010PCO2 (Precipitação) 2050PCO2 (Precipitação) 2100

0.5

5

-4 -3 -2 -1

Ca2+

+ M

g2+

(mm

ol/

l)

Log (PCO2)


2010

2050

2100

Legenda:




em Dolomite e em

equilíbrio com a

Calcite

Água subssaturada



com a Calcite e

Dolomite

107

podem evoluir no sentido do equilíbrio e da subssaturação, promovendo uma maior dissolução

desses minerais na água.




236/1998, de acordo com os parâmetros da seguinte tabela:


Estr

em

oz-C

ano

Cálcio (mg/l) (a)

70 81% 19%

100


70 29% 71% 97% 3% 30 50


70

63% 37%

500


73 100% 0% 100% 0% 10 12

Fosfato (mg/l) (a)

0,4 5


60

98% 2%

25

Cloretos (mg/l) (b)

100

100% 0%

250

Sulfatos (mg/l) (b)

98

100% 0%

250

Sódio (mg/l) (b)

70

100% 0%

200

Nitratos (mg/l) (b)

365

83% 17%

50


20

100% 0%

1,5

Brometos (mg/l) (b)

10

pH(b)

70

100% 0% 6,5 9


(b)

69

100% 0%

2500

(a) DL 236/1998

(b) DL 306/2007

Tabela 17 - Avaliação da qualidade da água para consumo humano

De acordo com a Tabela 17, o VMR é excedido em cálcio por 19% das amostras e em

magnésio, por 71% das amostras. Enquanto que 3% das análises excedem o VMA relativo ao

magnésio, 37% excedem o VMA relativo à dureza, 2% das amostras excedem o VMA relativo à

temperatura, e 17% das amostras excedem o VMA em nitratos.

Considerando as análises que excedem o VMA, impróprias para consumo, a

distribuição espacial das estações e respectivas contaminações, permite identificar os furos

onde se pode extrair água para consumo humano.

108

Figura 104 – Avaliação das estações com qualidade para consumo humano

A Figura 104 permite a identificação dos furos cuja água excede o VMA ou VMR (no

caso das espécies carbonatadas).

Segundo o DL 306/2007 e o DL 236/1998, no sistema aquífero Estremoz-Cano,

existem 4 estações com valores de cálcio superiores ao VMR, 9 estações contaminadas

relativamente à dureza e 2 estações com excesso de magnésio. Estando o sistema aquífero

associado a rochas calcárias e dolomíticas, as contaminações em cálcio, magnésio e dureza,

podem estar relacionadas com a natureza das formações do aquífero.

A contaminação por nitratos ocorre em 9 estações deste sistema, podendo estar

relacionada com a actividade agrícola local.


A qualidade da água para rega é regulada pelo DL 236/1998, identificando os

parâmetros e respectivos limites (Tabela 18).


Estr

em

oz-C

ano


70


275

Nitratos (mg/l) 365 20% 80% 83% 17% 15 50

pH 70 0% 100% 99% 1% 6,5 8,4


69 97% 3% 1000

Tabela 18 - Qualidade da água para rega

A qualidade da água para rega é condicionada pela elevada concentração de nitratos,

onde 17% das análises excedem o VMA legal. Na Tabela 18 também se observam

concentrações elevadas de cloretos em 7% das análises, condutividade elevada em 3% das

análises e 80% das análises com valores de nitratos superiores ao VMR. O pH encontra-se

dentro dos limites aceitáveis para as águas subterrâneas.

N

0 20 km

Legenda:

Água com qualidade para

consumo humano

Água com excesso de

espécies carbonatadas

Água com excesso de

nitratos

109

Aplicando a classificação do USSL (1954), baseada na concentração total de sais

solúveis e na taxa de adsorção de sódio (Equação 4).

Equação 4 - Cálculo da taxa de adsorção de sódio (TAS) para o sistema aquífero Estremoz-Cano

A figura abaixo teve em conta os limites utilizados pelo US. Soil Salinity Laboratory

(1954), relativa à qualidade da água para rega.

Figura 105 - Classificação da água para rega pelo USSL (1954).

A análise da Figura 105 permite verificar que as águas do sistema aquífero Estremoz-

Cano apresentam risco de alcalinização baixo, correspondendo ao campo S1. Relativamente

ao risco de salinização, apenas uma estação (426/300) apresenta baixo risco, as restantes se

dividem-se entre o risco médio (C2) e o risco elevado (C3). Devido ao elevado risco de

salinização, a água captada nas estações 396/151, 411/107, 411/163, 412/89, 425/139 e

440/97, não deve ser usada em solos com drenagem deficiente, nem em culturas pouco

tolerantes ao sal.


Com o conhecimento dos factores que contribuem para a degradação da qualidade da

água para consumo humano, optou-se por estudar a evolução da dureza da água, dado que é

o parâmetro que mais contribui para a degradação da qualidade da água deste sistema

aquífero.

Desta forma aplicou-se um modelo climático (HadCM3-A2c) para determinar o impacte

das alterações climáticas na dureza da água.

100 1000

Salinity Hazard (Cond)

0

6

13

19

26

32

So

diu

m H

aza

rd (

SA

R)

Wilcox Diagram

250 750 2250C1 C2 C3 C4

S1

S2

S3

S4

CCBBBBBB BBBBBBBEEEEE EDDDDDI

FFFJKKKKKK KOOOOPPP PPPPPMMMMMMMM NNOOOOOOOO

LegendLegend

C 396/151

A 396/98

B 411/107

E 411/139

D 411/163

I 412/89

F 425/139

J 426/291

K 426/295

O 426/298

P 426/300

M 440/110

N 440/94

O 440/97

Sodium (Alkali) hazard:S1: LowS2: MediumS3: HighS4: Very high

Salinity hazard:C1: LowC2: MediumC3: HighC4: Very high

110

A evolução da dureza com o aumento da temperatura encontra-se representada na

Figura 106.

Figura 106 - Evolução da dureza da água com o aumento da temperatura.

A análise da Figura 106 permite verificar que o aumento da temperatura potencia a

redução aunal da dureza em cerca de 0,36mg/l a 5,46 mg/l em 2050, e entre 0,39mg/l a 2,94

mg/l, até 2100.

O efeito isolado da redução da precipitação na dureza encontra-se representado na

Figura 107.

Figura 107 -Evolução da dureza da água com a redução da precipitação.

A Figura 107 permite verificar que a redução da precipitação promove o aumento da

dureza da água, onde os incrementos anuais podem estar entre 0,33 mg/l a 1,26 mg/l

considerando o limite temporal em 2050, e entre 0,22 mg/l e 0,63 mg/l até 2100.

Pode-se verificar que a dureza responde de maneira diferente à redução da

precipitação e ao aumento da temperatura, de tal forma que os dois factores promovem

comportamentos contrários na dureza da água.

Neste estudo não foi possível determinar a influência conjunta da temperatura e da

precipitação na dureza, ou seja, não foi possível fazer a soma ponderada destes factores por

desconhecimento do factor de ponderação, devido á falta de dados.

0

100

200

300

400

500

2000 2050 2100

Du

reza

CaC

O3

(m

g/l)

Data


Dureza 2010

Dureza 2050

Dureza 2100

250

270

290

310

330

350

2000 2050 2100

Du

reza

CaC

O3

(m

g/l)

Data


Dureza 2010

Dureza 2050

Dureza 2100

111


Neste capítulo pretende-se avaliar a aptidão deste sistema aquífero para fornecer água

com qualidade compatível para consumo humano. Para tal, aplicou-se o índice de qualidade da

água SVI, desenvolvido por Stiger et al, em 2008.

Os parâmetros que foram possíveis de extrair para a determinação do índice de

qualidade, encontram-se representados na Tabela 19.

Parâmetro VP Nanalis Nviol %viol to-t1

AmóniaTotal (em NH4) (mg/l) 0.5 169 1 1% 2004-2008 Cobre total (mg/l) 0.002 96 96 100% 2004-2009

Coliformes Fecais (MPN/100ml) 0 81 27 33% 2004-2009 Coliformes Totais (MPN/100ml) 0 76 44 58% 2004-2009 Condutividade de campo a 20ºC

(uS/cm) 2500 11 0 0% 2009

Cloreto (mg/l) 250 186 0 0% 2004-2009 Enterococos (/100ml) (MPN/100ml) 0 3 1 33% 2009 Estreptococos Fecais (MPN/100ml) 0 8 6 75% 2004

Ferro total (mg/l) 0.2 13 3 23% 2004-2009 Manganês total (mg/l) 0.05 64 0 0% 2007-2009

Mercurio (µg/l) 1 1 0 0% 2009 Nitrato Total (em NO3) (mg/l) 50 199 36 18% 2004-2009 Nitrito Total (em NO2) (mg/l) 0.5 110 0 0% 2004-2009

pH - campo (-) 6.5-9.0 11 0 0% 2009 Sódio (mg/l) 200 24 0 0% 2004-2006

Sulfato (mg/l) 250 197 0 0% 2004-2009

Tabela 19 - valores paramétricos e percentagem de análises com valores superiores aos valores paramétricos para cada parâmetro, considerado a directiva 75/440/EEC, relativa à qualidade da água para consumo.

Pela Tabela 19 pode-se verificar que todas as análises ao cobre apresentam valores

superiores ao valor paramétrico mas, tendo em conta que as análises a este parâmetro não

definem um valor de concentração absoluto, indicado apenas que a concentração é inferior a

0.005mg/l, não se considerou este parâmetro para o cálculo do SVItotal (Tabela 20). A análise

aos restantes parâmetros permitem verificar que a contaminação das captações deste sistema

relaciona-se principalmente com o excesso de nitratos (com 18% das análises, com valores

superiores ao VMA), e parâmetros microbiológicos (coliformes totais e fecais, enterococos e

estreptococos).

Na caracterização da água para consumo, foram agrupados os contaminantes de modo

a definir uma classe de tratamento. Desta forma, foram calculados os índices de qualidade SVI

(equação 5), relativamente a parâmetros tóxicos, microbiológicos, nitrato e cloreto, e ferro e

manganês, tendo-se obtido os valores da Tabela 20.

Equação 5 - Cálculo do índice de qualidade SVI (standard violation index)

%Viol

SVItot 9.4%

SVItoxic 0.0%

SVIMicrobiol 46.4%

SVINO3,Cl 9.4%

SVIFe, Mn 3.9%

112

Tabela 20 - Percentagem de violações dos valores paramétricos, agrupados por classes de contaminantes.

Pela Tabela 20, pode-se verificar que 9,4% das análises efectuadas em todos os furos

neste sistema aquífero, encontram-se com algum tipo de contaminação, onde a maior

percentagem (46,4%) é atribuída a factores microbiológicos, 9,4% das análises apresentam

excesso de nitratos ou cloretos, e 3,9% das análises ultrapassam os valores paramétricos em

relação ao ferro e ao manganês.

Para determinar o tipo de tratamento a parâmetros microbiológicos a que a água deve

ser submetida antes de a encaminhar para a rede de abastecimento pública, aplicou-se a

Directiva comunitária 75/440/EEC às análises microbiológicas, tendo-se obtido a seguinte

tabela.





Estreptococos 20 88% 1000 12% 10000 0% Tabela 21 - Classes de tratamento microbiológico da água (directiva comunitária 74/440/EEC)

Pela Tabela 21 pode-se verificar que a maior parte das águas pertencem à classe de

tratamento A1, necessita apenas de uma desinfecção básica para poder ser integrada na rede

de abastecimento pública, as restantes análises pertencem à classe A2, necessitando de uma

desinfecção mais complexa.

Para a análise global do tipo de tratamento requerido, Stigter, et al (2009), definiram

classes de tratamento (Tabela 22), com base nas classes de tratamento microbiológico e nos

índices SVI.

Considerando os valores da Tabela 20, correspondentes ao SVI, exclui-se a classe de

tratamento 0, dado que o SVITOX=0, exclui-se a classe de tratamento 1 devido ao SVIFe,Mn>0,25

e SVINO3,Cl>0. Desta forma, os furos com SVINO3,Cl>0 não podem ser utilizados para consumo




1











Tabela 22 - Classes de tratamento da água para a tornar apta para consumo humano (Stigter, et al,

2009).

113

(classe 5), e as restantes águas pertencem à classe 4, onde apenas requerem a remoção de

ferro e manganês, e a desinfecção correspondente aos tratamentos A2 e A3, para se tornarem

aptas para consumo.

Dada a necessidade de definir as captações que podem ser integradas num sistema

integrado de abastecimento de água pública, a Figura 108 representa as águas aptas para

consumo humano (a verde) e as águas não aptas para consumo humano (a vermelho),

considerando os parâmetros utilizados no cálculo do SVI.

Figura 108 - Distribuição geográfica das captações aptas (a verde) e não aptas (a vermelho) para consumo humano, aplicando a metodologia do índice de qualidade SVI.

Na Figura 108 podem-se observar as estações que ultrapassam o índice SVI e, no

anexo 14.5.2, pode-se verificar que classes de contaminantes a que correspondem essas

violações,2q onde o anexo 14.5.2.b indica contaminações de ordem microbiológica, o anexo

14.5.2.c contaminações por nitratos e cloretos e o anexo 14.5.2.d) excesso de ferro e

manganês em solução.

N

0 20 km

Legenda:

SVI>0

SVI=0

114

10. Caso de estudo: Aquífero Querença-Sives (Orla Meridional)


O Sistema Aquífero Querença-Silves ocupa uma área de 318Km2 no distrito de Faro,

no Algarve. Intersecta os concelhos de Albufeira, Lagoa, Loulé e Silves (Figura 109).

10.2. Geologia

A orla meridional constitui uma faixa de terrenos mezo e cenozóicos, alongados E-W,

contemporâneos da abertura do atlântico e do mar de Tétis (actual mar mediterrânico), onde os

sucessivos impulsos tectónicos permitiram a acumulação de intercalações de rochas

carbonatadas com rochas detríticas, posteriormente deformadas pela orogenia alpina e

tectónica salífera.

As formações do Jurássico médio e inferior suportam aquíferos importantes por

possuírem boas propriedades hidráulicas e a aflorarem em grande extensão. Estas

características devem-se em parte aos processos de dolomitização secundária que afectou

grande parte das formações referidas.

O sistema aquífero é limitado a norte pelo complexo vulcano-sedimentar (Jurássico

inferior), enquanto que falha de grande dimensões (falha do Algibre) limita o sistema aquífero a

Sul onde este tem maior espessura (Figura 110 e 111).

50 km 20 km

N

Figura 109 - Enquadramento Geográfico do sistema aquífero Querença-Silves

115

Figura 110 - Enquadramento Geológico do sistema aquífero Querença-Silves (ALMEIDA ET AL, 2000)

Figura 111 - Corte geológico adaptado da Carta Geológica de Portugal de escala 1:100 000 do

Algarve (Manuppella et al 1992).

C

C’

C

C

C

’

N S

116

10.3. Clima

Esta região é afectada por baixas precipitações, entre 400 e 800mm anuais, e elevadas

temperaturas, com a maior parte do território a superar os 17,5ºC médios anuais (Figura 112.a

e b). No relevo (Figura 112.c) verifica-se uma diminuição das cotas topográficas para SW.

A distribuição dos parâmetros climáticos ao longo do ano indica um clima tipicamente

mediterrânico.

Figura 112 - Clima no aquífero Querença-Silves (Atlas do ambiente). a) Precipitação acumulada anual; b) temperatura média anual; c) cota topográfica

Dadas as elevadas temperaturas e algumas situações de seca que se têm vindo a

verificar ao longo do tempo, a água subterrânea constitui o suporte de algumas indústrias nos

meses mais quentes, nomeadamente em sectores dedicados ao turismo e agricultura.

A área do aquífero Querença-Silves dispõe de 8 estações meteorológicas (Figura 113),

onde apenas duas, localizadas em S.Brás de Alportel e na barragem do Arade, apresentam

todos os parâmetros necessários ao cálculo da evapotranspiração, todas as outras estações

(Barranco do Velho, Paderne, Salir, Sta Margarida, S.Bartolomeu de Messines, Vale de Barriga

e Barragem do Arade) apenas dispõem de dados de precipitação e velocidade do vento.

N

N

0 10

20 km

0 10

20 km

a) Precipitação

acumulada anual:

b) Temperatura

média anual:

0 10

20 km

N

c) Cota:

117

Figura 113 - Distribuição geográfica das estações meteorológicas no aquífero Querença-Silves (SNIRH)

Os parâmetros e período de registo das estações meteorológicas, encontram-se

representadas na Tabela 23.


BARRANCO DO VELHO

(30J/01UG)



1935-2010

2001-2010

PADERNE (30H/05UG)



1958-2009

2001-2010

SALIR (30I/03UG)



1983-2010

2001-2010

SANTA MARGARIDA

(30H/04UG)



1964-2009

2001-2009

SÃO BARTOLOMEU DE

MESSINES (30H/03UG)



1932-2010

2001-2010

SÃO BRÁS DE ALPORTEL

(31J/01C)







1955-2010

2001-2010

1942-2010

2001-2010

1980-2010

1978-2008

VALE DE BARRIGA

(30H/02U) Precipitação diária (mm/dia) 1995-2001

BARRAGEM DO ARADE

(30G/03C)







1955-2010

2001-2009

1962-2009

2001-2009

2001-2009

2001-2009

PORCHES (31G/02UG) Precipitação diária (mm/dia) 2001-2009

Tabela 23 - Parâmetros climáticos e respectivo intervalo de tempo por cada estação meteorológica no aquífero Querença-Silves (SNIRH)

30G/03C

30H/02U

31J/01C

31G/02UG

30H/03UG 30H/04UG 30I/03UG

30H/05UG

30J/01UG

0 10

20 km

N

118

No tratamento dos dados climáticos houve necessidade de calcular os polígonos de

Thiessen (Figura 114).

Figura 114 - Polígonos de Thiessen no sistema aquífero Querença-Silves (SNIRH)

Após o tratamento primário dos dados climáticos com polígonos de Thiessen, a

evapotranspiração foi calculada recorrendo ao método semi-empírico de Penman, obtendo

assim a variação representada na Figura 115.

Figura 115 - Evapotranspiração (método de Penman) e precipitação mensal no aquífero Querença-Silves

Na Figura 115 observa-se a variação da evapotranspiração mensal (calculada pelo

método de Penman) e da precipitação acumulada mensal ao longo do tempo. Pode-se também

verificar que a valores elevados de evapotranspiração, correspondem valores quase nulos de

precipitação, o que potencia um défice significativo na taxa de infiltração.

10.4. Hidrogeologia

10.4.1. Introdução

O sistema aquífero Querença-Silves, representado a azul na figura 50, constitui um

importante reservatório de água subterrânea da orla Meridional, sendo o maior e mais

produtivo desta região. Pertence às bacias hidrográficas do sotavento e Arade.

É suportado por calcários, dolomitos e formações mistas, abrangendo várias formações

carbonatadas do jurássico inferior, médio e superior.

30G/03C

30H/02U

31J/01C

31G/02UG

30H/03UG 30H/04UG 30I/03UG

30H/05UG

30J/01UG

020406080100120140160

0

50

100

150

200

250

Ago

-00

No

v-0

0

Fev-

01

Mai

-01

Ago

-01

No

v-0

1

Fev-

02

Mai

-02

Ago

-02

No

v-0

2

Fev-

03

Mai

-03

Ago

-03

No

v-0

3

Fev-

04

Mai

-04

Ago

-04

Pre

cip

itaç

ão (

mm

)

Variáveis climáticas no aquífero Querença-Silves

Precipitação (mm/mês) Evapotranspiração (mm/mês)

0 10

20 km

N

Evap

otra

nsp

iração

(mm

)

119

O aquífero apresenta um comportamento cársico, livre a confinado e é dividido em

subunidades com comportamento hidráulico próprio.

É limitado a norte pela formação “Grés de Silves” e a sul por formações jurássicas e

cretácicas que suportam os sistemas aquíferos de Ferragudo-Albufeira, Albufeira-Ribeira de

Quarteira, Quarteira e S.Brás de Alportel.

A água captada destina-se à rede de abastecimento público, captações privadas e

rega.

10.4.2. Caracterização hidrodiâmica e disponibilidade de recursos hídricos

O sistema aquífero encontra-se compartimentado por falhas, onde a mais importante é

a falha de Quarteira, que limita blocos com comportamentos piezométricos e sentidos de fluxo

diferentes. De um modo geral, o nível piezométrico acompanha a topografia (Figura 119) e o

fluxo subterrâneo faz-se para oeste (Figura 120).

Figura 117 - Localização geográfica das nascentes no sistema aquífero Querença-Silves

588/7587/24587/23

595/272595/271595/270

595/269

595/260 597/113596/263

597/112

595/1067

N

Figura 116 - Enquadramento hidrogeológico do aquífero Querença-Silves

0 10

20 km

N

120

Figura 118 - Localização geográfica das estações piezométricas no sistema aquífero Querença-Silves

Figura 119 - Topografia (a cinzento) e profundidade do nível piezométrico (a vermelho)

Figura 120 -Fluxo subterrâneo no aquífero Querença-Silves (SNIRH)

588/2588/1

597/96597/95

597/92

597/91

597/88

597/87

597/83

597/82597/81

597/80

596/86

596/51

596/35596/27

596/19

595/80595/76595/55

587/39587/20597/365

597/364

597/362597/121

596/399

596/273596/272

596/262

596/259596/245

596/243

596/194595/309

595/308

595/306595/160595/121595/1033

595/1024

595/1016

N

N

0 10

20 km

N

121

Tratando-se de um sistema cársico, as transmissividades, que variam entre 155 m2/dia

(Andrade, 1989) e 3000 m2/dia, correspondem aos valores esperados para este tipo de

sistemas.

O coeficiente de armazenamento, dependendo do local, pode variar entre 5.10-3

e

3.10-2

.

No balanço hídrico do sistema, as entradas são estimadas em 70 hm3/ano e as saídas

em 45 hm3/ano.

O tempo de resposta do aquífero à precipitação pode ser analisada na Figura 121,

onde foi seleccionada a estação piezométrica com mais dados.

Figura 121 - Variação da precipitação e da piezometria num determinado intervalo temporal, no aquífero Querença-Silves.

A Figura 121 mostra um desfasamento dos picos de precipitação e dos picos de

piezometria, o que indica um atraso do aquífero no tempo de resposta à precipitação.

A Tabela 24 mostra a correlação da piezometria com a respectiva precipitação e com

meses anteriores de precipitação, de modo a determinar o tempo de resposta do aquífero aos

regimes de precipitação.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

050

100150200250300350400450500

No

v-8

4

Jan

-86

Mar

-87

Mai

-88

Jul-

89

Set-

90

No

v-9

1

Jan

-93

Mar

-94

Mai

-95

Jul-

96

Set-

97

No

v-9

8

Jan

-00

Mar

-01

Mai

-02

Jul-

03

Set-

04

No

v-0

5

Jan

-07

Mar

-08

Pre

cip

itaç

ão (

mm

)

Precipitação VS Piezometria (Querença-Silves)

Precipitação (mm/mês) Cota piezométrica (m) - Estação 596-259

Co

ta pie

zom

étrica

(m)

122

Precipitação

Pie

zom

etr

ia

Estação Mês 0 (%) -1 (%) -2 (%) -3 (%) -4 (%) -5 (%) -6 (%)

596/259 1.37 0.01 0.84 2.85 4.52 6.19 5.77

596/19 0.38 1.60 3.10 4.43 4.97 5.01 3.72

596/51 2.58 0.17 1.15 3.87 4.55 6.18 5.06

596/59 0.64 0.23 0.40 0.64 0.73 1.26 1.35

596/262 0.69 0.65 4.28 7.37 7.06 6.65 4.69

597/111 2.37 1.33 0.06 0.19 3.75 9.62 16.17

596/35 0.79 0.02 1.14 4.24 3.99 5.94 6.67

597/81 0.39 2.07 11.88 7.88 5.50 4.11 5.67

597/80 1.59 0.00 0.71 2.62 6.37 9.06 6.69

597/121 1.48 2.02 8.94 10.33 14.16 9.79 3.36

596/24 0.17 0.01 1.17 0.72 1.67 1.13 1.56

596/243 0.02 5.41 20.17 23.30 15.22 10.08 4.02 Tabela 24 – Correlação (r

2) da piezometria com a precipitação do respectivo mês e dos 6 meses anteriores, no

aquífero Querença-Silves

Na Tabela 24 verifica-se que as correlações entre a precipitação e a piezometria são

baixas, onde a estação com maior correlação é a 596/243, com um tempo de resposta de 2 a 3

meses. No mesmo mês, a piezometria e a precipitação apresentam baixas correlações e, de

um modo geral, as melhores correlações ocorrem com um tempo de resposta de 5 meses,

considerado demasiado elevado para um sistema com as transmissividades apresentadas

anteriormente.

A mesma metodologia aplicada ao caudal médio observado nas nascentes deste

aquífero permitiu a construção da Figura 122.

Figura 122 - Precipitação VS Caudal médio nas nascentes do sistema aquífero Querença-Silves

Para a análise da precipitação e do caudal nas nascentes, foi escolhida a nascente

com mais valores, num intervalo de tempo maior, correspondendo á nascente 595/269. Na

Figura 122 observa-se a existência de alguma correlação entre a precipitação e o caudal

medido nas nascentes, materializado pela coincidência de alguns picos de precipitação com os

picos de caudal nas nascentes.

010203040506070

050

100150200250300350

Mai-8

2M

ai-83

Ab

r-84

Ab

r-85

Ab

r-86

Ab

r-87

Ab

r-88

Ab

r-89

Ab

r-90

Ab

r-91

Ab

r-92

Ab

r-93

Ab

r-94

Ab

r-95

Ab

r-96

Ab

r-97

Ab

r-98

Ab

r-99

Ab

r-00

Ab

r-01

Ab

r-02

Ab

r-03

Ab

r-04

Ab

r-05

Ab

r-06

Ab

r-07

Ab

r-08

Ab

r-09

Ab

r-10

Pre

cip

itaç

ão (

mm

)

Precipitação VS Caudal na Nascente (Querença-Silves)

Precipitação (mm) Caudal Nascente (l/s) estação 595/260

Cau

dal n

a nasce

nte

(l/s)

123

Estações Precipitação Piezometria

Cau

dal

nas

nas

cen

tes

587/23 0.45 % 20.95 %

587/24 16.64 % 1.71 %

588/7 0.90 % 16.01 %

595/1065 13.38 % 91.79 %

595/1066 5.34 % 73.91 %

595/1067 35.98 % 2.61 %

595/1095 13.38 % 82.02 %

595/216 0.33 % 9.04 %

595/259 2.06 % 58.35 %

595/260 8.26 % 15.82 %

595/269 0.19 % 24.28 %

595/270 0.00 % 50.54 %

595/271 1.22 % 45.01 %

595/272 1.23 % 8.76 %

596/263 2.23 % 18.78 %

597/112 4.69 % 0.65 %

597/113 6.72 % 4.94 % Tabela 25 – Correlação (r

2) dos caudais medidos nas nascentes com a precipitação e piezometria, correspondentes ao aquífero Querença-Silves

Relativamente às correlações observadas na Tabela 26, verifica-se uma melhor

correlação do caudal das nascentes com a piezometria que com a precipitação, onde o valor

máximo com a precipitação é 35,98% e o valor máximo com a piezometria é 91.79%.



O software AquaChem permitiu a representação gráfica da fácies hidroquímica de cada

estação. O diagrama de Pipper, permite a representação gráfica da fácies hidroquímica de

cada estação (Figura 123).

124

Figura 123 - Diagrama de Pipper para as águas do aquífero Querença-Silves

No diagrama de pipper (Figura 123), a fácies dominante no aquífero Querença-Silves é

a bicarbonatada cálcica e magnesiana, confirmando assim a circulação da água em calcários e

dolomitos do Barrocal Algarvio.

Existem, no entanto, três estações onde a composição altera consideravelmente

relativamente ao padrão observado. A água, com fácies Cloretada Sódica, indica uma possivel

contaminação dos furos com água salgada, o que pode indicar o avanço da cunha salina,

desenvolvida pelo avanço da interface água doce/água salgada, em ambiente subterrâneo ou

pela intersecção de diapiros salíferos pelo furo de captação.

A correlação entre a condutividade e o cloreto presente nas águas subterrâneas

(Figura 124) indicam o grau de mineralização da água e a sua relação com a salinidade.

Figura 124 - Variação da condutividade das águas do aquífero Querença-Silves, em função dos cloretos.

80

60

40

20 2

0

40

60

80

20

40

60

80 80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

Diagrama de Pipper Aquífero Querença-Silves

A A

A

B B

B

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

D

D

D

E

E

E

F

F

F

A

A

A

B

B

B

C

C

C

D

D

D

E

E

E

FF

F

A

A

A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

C

C

C

D

D

D

D

D

D

D

D

D

E

E

E

F

F

F

K

K

K

K

K

K

K

K

K

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

C

C

C

C

C

C

C

C

D

D

D

E

E

E

K

K

K

F

F

F

LegendLegend

A 587/21

B 588/7

C 595/137

D 595/171

E 595/197

F 595/209

A 595/260

B 595/262

C 595/269

D 595/270

E 595/271

F 595/287

A 595/306

B 595/95

C 595/96

D 595/97

E 596/263

F 596/275

K 596/278

A 596/279

B 596/330

C 596/332

D 597/109

E 597/113

F 597/87

K 597/91

R² = 0.8518

0

5000

10000

15000

0 1000 2000 3000 4000Co

nd

uti

vid

ade

µS/

cm

Cloreto (mg/l)

Condutividade Querença-Silves

Série1

Linear (Série1)

125

588/7

597/91597/87595/97595/96

595/95

587/21

597/113

597/109

596/332

596/330

596/279596/278

596/275596/263

595/306

595/287

595/271595/270595/269595/262

595/260

No caso do aquífero Querença-Silves, é possível observar uma correlação linear

positiva entre as duas variáveis (cerca de 85%), indicando assim um aumento de cloretos em

função do aumento da condutividade. Posto isto, é provável que alguns dos poços e furos onde

foram captadas estas amostras, se encontrem contaminadas com água de origem marinha.

A distribuição espacial dos diagramas Stiff (Figura 125) permite observar uma

heterogeneidade da composição da água, onde as águas cloretadas sódicas se concentram no

extremo SW do aquífero e as águas bicarbonatadas cálcicas, ocupam a restante área.

Nas águas contaminadas por cloreto de sódio, a mineralização apresenta-se

acentuada. Apesar do aquífero se localizar a uma distância considerável do mar, a cota

topográfica (Figura 126) onde se encontram as estações contaminadas indica uma possível

influência das marés nesses pontos, devido ao efeito de pistão em cavidades intersectadas

pelos furos (Almeida, 1987).

As estações 587/21 e 588/7 apresentam valores de sulfato ligeiramente superiores às

restantes estações, cuja interpretação será feita adiante nos índices hidroquímicos

Sulfato/Cloreto.

Figura 126 - Cota topográfica das estações de qualidade do sistema aquífero Querença-Silves

30

50

70

90

110

130

150

170

190

210

230

250

270

290

310

170000 175000 180000 185000 190000 195000 200000 205000 210000 215000

25000

30000

0 10000 20000

160000 172000 184000 196000 208000 220000

X(m)

21000

23000

25000

27000

29000

31000

Y(m

)

Site Map

Legend

8.21769108.217691 meq/l

Na ClCa HCO3Mg SO4

N

N

Figura 125 - Distribuição espacial dos diagramas de Stiff no aquífero Querença-Silves

126

Na Figura 126, estão representadas as estações de qualidade e a respectiva cota

topográfica.

10.4.3.2. Indices hidrogeoquímicos

As relações entre os iões principais, os índices hidroquímicos permitem identificar

alguns factores que afectam as características químicas de uma água subterrânea.

Os valores de rMg/Ca apresentados na Figura 127, variam entre 0,3 e 2,1,

classificando a maior parte das águas em origem continental (Custódio & Llamas, 1976), as 4

amostras com valores superiores a 1,5 podem corresponder a águas de mistura com a água do

mar.

Figura 127 - Razão Magnésio/Cálcio no aquífero Querença-Silves

De acordo com os valores paramétricos da razão K/Na (Figura 128), definidos por

Custodio & Llamas (1976), a maioria das águas encontra-se no domínio da água doce, no

entanto, é possível encontrar alguns valores no intervalo das águas com influências marinhas,

uma vez que os valores desta razão são baixos, indicando uma concentração de sódio mais

elevada que o potássio.

Figura 128 - Razão Potássio/Sódio no aquífero Querença-Silves

O índice rSO4/rCl da Figura 129, permite verificar a presença de duas amostras onde o

sulfato se encontra melhor representado que o cloreto, esse sulfato pode derivar da alteração

de gesso. Tal como o cloreto de sódio, o gesso é uma rocha solúvel e aparece geralmente

associado a diapiros de evaporitos.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

587/

21

588/

7

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

37

59

5/1

71

59

5/1

97

59

5/2

09

59

5/2

62

59

5/2

87

595/

96

59

6/2

63

59

6/2

75

59

6/2

78

59

6/2

78

59

6/2

78

59

6/2

78

59

6/2

78

59

6/2

78

59

6/3

30

59

7/1

09

59

7/1

13

597/

87

597/

91

59

5/2

60

59

5/2

69

59

5/2

70

59

5/2

71

59

5/3

06

595/

95

595/

95

595/

95

595/

97

595/

97

595/

97

59

6/2

79

59

6/2

79

59

6/2

79

59

6/3

32

59

6/3

32

59

6/3

32

59

6/3

32

59

6/3

32

59

6/3

32

59

6/3

32

rMg/

Ca

rMg/Ca Querença-Silves

0

0.01

0.02

0.03

0.04

587/

21

588/

7

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

171

595/

197

595/

209

595/

262

595/

287

595/

96

596/

263

596/

275

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

330

597/

109

597/

113

597/

87

597/

91

595/

260

595/

269

595/

270

595/

271

595/

306

595/

95

595/

95

595/

95

595/

97

595/

97

595/

97

596/

279

596/

279

596/

279

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

rK/N

a

rK/Na Querença-Silves

127

Figura 129 -Razão Sulfato/Cloreto no aquífero Querença-Silves

Para as estações com elevada concentração de sulfatos (Figura 129), uma simulação

inversa, utilizando o software NetPath, permitiu identificar a ocorrência de fenómenos de

desdolomitização associados à dissolução em profundidade do gesso, onde a dissolução de

dolomite ocorre pela entrada de gesso na solução que, por efeito do ião comum, pode dar

origem à precipitação de calcite.

Relativamente ao índice rCl/rHCO3 (Figura 130), a maioria das águas enquadram-se na

classificação de “águas continentais” atribuída por Custodio & Llamas (1976), no entanto, em 4

estações do aquífero Querença-Silves os valores variam entre 5 e 15, indicando uma

contaminação de origem marinha.

Figura 130 - Razão Cloreto/Bicarbonato no aquífero Querença-Silves

O Software AquaChem indica a origem provavel das águas como resultantes de

fenómenos de dissolução do Gesso, alteração de calcários, dolomitos e calcários dolomíticos.

Em algumas estações, o programa aquachem identifica fenómenos de troca catiónica.

10.4.3.3. IS calcite e dolomite


A Figura 131 mostra a distribuição geográfica das estações com parâmetros suficientes

para o cálculo dos índices de saturação.

0

1

2

3

4

5

587/

21

588/

7

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

171

595/

197

595/

209

595/

262

595/

287

595/

96

596/

263

596/

275

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

330

597/

109

597/

113

597/

87

597/

91

595/

260

595/

269

595/

270

595/

271

595/

306

595/

95

595/

95

595/

95

595/

97

595/

97

595/

97

596/

279

596/

279

596/

279

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

rSO

4/C

lrSO4/Cl Querença-Silves

0

5

10

15

20

587/

21

588/

7

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

137

595/

171

595/

197

595/

209

595/

262

595/

287

595/

96

596/

263

596/

275

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

278

596/

330

597/

109

597/

113

597/

87

597/

91

595/

260

595/

269

595/

270

595/

271

595/

306

595/

95

595/

95

595/

95

595/

97

595/

97

595/

97

596/

279

596/

279

596/

279

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

596/

332

rCl/

HC

O3

rCl/HCO3 Querença-Silves

128

Figura 131 - Distribuição geográfica das estações de qualidade (SNIRH)

As Figura 132 e 133 indicam a variação dos índices de saturação da calcite e da

dolomite ao longo de um intervalo de tempo que varia entre Outubro-1999 a Dezembro-2001,

cuja periodicidade é irregular.

Na Figura 132 apenas estão as estações que apresentam apenas uma medição,

enquanto que na Figura 133 estão compiladas todas as sequências de medições feitas em

estações com mais de uma medição dos parâmetros hidroquímicos.

Figura 132 -Variação temporal do índice de saturação da calcite nas estações com um só registo, no aquífero Querença-Silves

588/7

597/91597/87595/97595/96

595/95

587/21

597/113

597/109

596/332

596/330

596/279596/278

596/275596/263

595/306

595/287

595/271595/270595/269595/262

595/260

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Jun

-85

Jun

-86

Jun

-87

Jun

-88

Jun

-89

Jun

-90

Jun

-91

Jun

-92

Jun

-93

Jun

-94

Jun

-95

Jun

-96

Jun

-97

Jun

-98

Jun

-99

Jun

-00

Jun

-01

Jun

-02

Jun

-03

Jun

-04

IS C

alci

te

Data

IS Calcite no aquífero Querença-Silves587/21 588/7

595/171 595/197

595/209 595/260

595/262 595/269

595/270 595/271

595/287 595/306

596/263 596/275

596/330 597/109

597/113 597/87

597/91

0 10

20 km

N

129

Figura 133 - Variação temporal do índice de saturação da calcite nas estações com séries de dados, no aquífero Querença-Silves

No Figura 132 e 133, observa-se a saturação da água em relação à calcite, indicando

uma tendência geral para a precipitação desta espécie em todas as estações, embora algumas

apresentem valores próximos do equilíbrio.

É possível encontrar alguma relação entre o índice de saturação e a localização das

estações, de tal modo que as estações a leste (597/91 e 588/7), correspondendo à área de

recarga, apresentam índices de saturação mais baixos que as águas nas estações a oeste

(595/260 e 595/271). Verifica-se assim uma relação entre os índices de saturação e o sentido

de fluxo subterrâneo, onde a água vai aumentado a saturação em relação às espécies

carbonatadas à medida que se dirige para a zona de descarga.

Figura 134 - Variação temporal do índice de saturação da dolomite nas estações com um só registo, no aquífero Querença-Silves

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Set-

00

No

v-0

0Ja

n-0

1M

ar-0

1M

ai-0

1Ju

l-0

1Se

t-0

1N

ov-

01

Jan

-02

Mar

-02

Mai

-02

Jul-

02

Set-

02

No

v-0

2Ja

n-0

3M

ar-0

3M

ai-0

3Ju

l-0

3Se

t-0

3N

ov-

03

Jan

-04

Mar

-04

Mai

-04

Jul-

04

IS c

alci

te

data

IS Calcite no aquífero Querença-Silves

595/137

595/95

595/97

596/278

596/279

596/332

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Jun

-85

Jun

-86

Jun

-87

Jun

-88

Jun

-89

Jun

-90

Jun

-91

Jun

-92

Jun

-93

Jun

-94

Jun

-95

Jun

-96

Jun

-97

Jun

-98

Jun

-99

Jun

-00

Jun

-01

Jun

-02

Jun

-03

Jun

-04

IS d

olo

mit

e

Data

IS dolomite no aquífero Querença-Silves587/21 588/7

595/171 595/197

595/209 595/260

595/262 595/269

595/270 595/271

595/287 595/306

596/263 596/275

596/330 597/109

597/113 597/87

597/91

130


Relativamente ao índice de saturação da água em relação à dolomite, a falta de dados

e a baixa continuidade das análises não permite a observação de sazonalidade nos índices de

saturação.

Nas estações 597/91, 597/113, 595/287 e 588/7 a água encontra-se subssaturada em

dolomite, tendendo à sua dissolução.


Regra geral, os índices de saturação da calcite e da dolomite variam consoante a

estação do ano. No verão, caracterizado por clima quente e seco, os índices de saturação são

mais elevados que no inverno, onde o clima frio e húmido contribui para a diminuição do índice

de saturação.

Todas as águas encontram-se sobressaturadas em calcite excepto três estações no

mês de Março, no entanto, na estação 595/262 C os valores baixos de IS podem estar

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Set-

00

No

v-0

0Ja

n-0

1M

ar-0

1M

ai-0

1Ju

l-0

1Se

t-0

1N

ov-

01

Jan

-02

Mar

-02

Mai

-02

Jul-

02

Set-

02

No

v-0

2Ja

n-0

3M

ar-0

3M

ai-0

3Ju

l-0

3Se

t-0

3N

ov-

03

Jan

-04

Mar

-04

Mai

-04

Jul-

04

IS c

alci

te

data

IS Calcite no aquífero Querença-Silves

595/137

595/95

595/97

596/278

596/279

596/332

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Set-

00

No

v-0

0Ja

n-0

1M

ar-0

1M

ai-0

1Ju

l-0

1Se

t-0

1N

ov-

01

Jan

-02

Mar

-02

Mai

-02

Jul-

02

Set-

02

No

v-0

2Ja

n-0

3M

ar-0

3M

ai-0

3Ju

l-0

3Se

t-0

3N

ov-

03

Jan

-04

Mar

-04

Mai

-04

Jul-

04

IS D

olo

mit

e

data

IS Dolomite no aquífero Querença-Silves

595/137

595/95

595/97

596/278

596/279

596/332

131

relacionados com fenómenos de corrosão por mistura, uma vez que a composição reflecte a

influência marinha.


A análise estatística permite verificar o intervalo de variação dos índices de saturação

das espécies carbonatadas, e a tendência geral do comportamento da água nas estações

seleccionadas.

Na Figura 137 estão representados os índices de saturação relativos à calcite, nas

estações que apresentam mais que uma medição.

Figura 137 - Box-plot dos índices de saturação da calcite nas estações do aquífero Querença-Silves

A partir da Figura 137, pode-se verificar que a água encontra-se sobressaturada em

calcite em todas as estações. Dada a amostragem reduzida, é difícil interpretar a natureza das

variações na amplitude de variação do índice de saturação.

A figura seguinte permite observar o comportamento do IS da dolomite em todas as

estações com mais que uma análise.

132

Figura 138 - Box-plot dos índices de saturação da dolomite nas estações do aquífero Querença-Silves

Pela análise da Figura 138 pode-se observar que o comportamento da dolomite

acompanha o comportamento da calcite apresentando, no entanto, uma maior amplitude de

variação que o IS da calcite.

A Figura 139 mostra a gama de variação dos índices de saturação da água em relação

à calcite e à dolomite nas águas do sistema aquífero Querença-Silves. Observa-se a

sobressaturação em dolomite em todas as amostras de água, e uma maior amplitude de

variação dos índices de saturação da dolomite que na calcite.

Box & Whisker Plot

Mean

Mean±SD


-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Figura 139 - Box-Plot do índice de saturação actual da calcite e da Dolomite no sistema aquífero Querença-Silves

133

Ao contrário do que se observa nos restantes casos de estudo, na Figura 139 é

possível observar que o aquífero Querença-Silves apresenta índices de saturação da dolomite

mais elevados que a calcite, e acima do limiar de saturação e é visível que a amplitude de

variação dos índices de saturação da dolomite é maior que na saturação em calcite. É também

de salientar que as águas analisadas neste gráfico apresentam uma grande dispersão

geográfica, devido ao tratamento conjunto de dados apenas com uma medição e dados com

alguma continuidade temporal.

A matriz de correlação (Tabela 26) entre variáveis de vários tipos permite identificar

fenómenos que podem ser dependentes.

Para o sistema aquífero Querença-Silves, a estação de qualidade com maior

continuidade temporal apenas dispõe de quatro medições, o que é claramente insuficiente para

um estudo desta natureza, apresentando assim um grau de incerteza muito elevado.

Querença-Silves IS Calcite IS Dolomite Log (PCO2)

Tºar (+) 6.4 % (+) 5.5 % (-) 19.7 %

Precipitação (-) 3.4 % (-) 2.3 % (+) 9.2 %

Evapotranspiração (+) 17.3 % (+) 17.0 % (-) 42.2 %

Tºágua (-) 0.3 % 0.0 % (-) 7.7 %

IS Calcite

(+) 99.7 % (-) 88.9 %

IS Dolomite (+) 99.7 %

(-) 90.4 %

Log (PCO2) (-) 88.9 % (-) 90.4 %

Piezometria (-) 59.1 % (-) 57.5 % (+) 27.0 %

Tabela 26 - Matriz de correlação (r2), em percentagem, entre variáveis climáticas, hidroquímicas e hidraulicas no

aquífero Querença-Silves.

Na Tabela 26 pode-se observar uma boa correlação entre variáveis hidroquímicas,

podendo estar influenciada pelo número reduzido de amostras.

A piezometria apresenta uma correlação aceitável com o estado de saturação dos

minerais carbonatados (perto dos 60%).

Quer a precipitação e a temperatura do ar apresentam correlações abaixo dos 10%

com os parâmetros hidroquímicos.

134


A evolução temporal dos parâmetros hidroquímicos é feita relativamente às alterações

climáticas previstas para 2050 e 2100. Para o efeito, adoptou-se o modelo climático HadCM3-

A2c (Santos et al, 2006), este modelo prevê um aumento da temperatura em 2,6ºC para 2050 e

4,9ºC para 2100, e uma redução da precipitação em 28% para 2050 e 42% para 2100.

Dada a baixa correlação entre os parâmetros hidroquímicos e a temperatura do ar, e a

falta de dados da temperatura da água em algumas estações, optou-se por aplicar uma

regressão linear entre a temperatura da água e a temperatura do ar, de modo a colmatar a falta

de dados e obter uma relação, ainda que indirecta, entre os parâmetros hidroquímicos e

climáticos.

Desta forma, foi feita a correlação linear entre a temperatura da água e do ar,


Figura 140 - Correlação entre a temperatura do ar e a temperatura da água

A Figura 140 permite verificar uma correlação linear crescente entre as temperaturas

da água e do ar em 54%.

O aumento da temperatura previsto, influencia o índice de saturação das espécies

carbonatadas e, para avaliar essa influência, foram calculados os índices de saturação da

calcite e da dolomite, considerando o factor isolado do aumento da temperatura.

Desta forma, a Figura 141 representa a evolução do IS da Dolomite em relação ao

aumento da temperatura previsto pelo modelo HadCM3-A2c.

y = 0.3848x + 12.896R² = 0.5435

0

5

10

15

20

25

10 12 14 16 18 20 22 24

Tºág

ua

Tº ar

Tºar VS Tºágua

135

Figura 141 - Evolução do IS da dolomite com o aumento da temperatura

A Figura 141 permite verificar que o aumento da temperatura, promove uma redução

significativa do IS da dolomite neste sistema aquífero. O IS da dolomite pode sofrer reduções

entre 0,3 e 0,6 até 2050, e entre 0,5 e 0,8 até 2100. Desta forma, a água actualmente

sobressaturada em dolomite, pode vir a estar em equilíbrio em 2050 e subssaturada em 2100.

À semelhança do gráfico anterior, foi feito um estudo da evolução do IS da calcite com

a temperatura da água, representado na Figura 142.

Figura 142 - Evolução do IS da calcite com o aumento da temperatura da água.

A Figura 142 permite observar a evolução decrescente do IS da calcite com o aumento

da temperatura, onde se prevê uma redução do IS da calcite entre 0,1 e 0,2 em 2050 e uma

redução entre 0,2 e 0,3 em 2100.

O modelo HadCM3-A2c prevê também uma redução da precipitação em28% para 2050

e 42% para 2100. Considerando estes dados, foi feita a evolução dos índices de saturação da

água relativamente à calcite e à dolomite.

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

2000 2050 2100

IS D

olo

mit

e

Data

Evolução IS Dolomite

IS Dolomite 2010

IS Dolomite 2050

IS Dolomite 2100

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

2000 2050 2100

IS C

alci

te

Data


IS Calcite 2010

IS Calcite 2050

IS Calcite 2100

136

A evolução do IS da dolomite com a redução da precipitação encontra-se representada

na Figura 143.

Figura 143 - Evolução do IS da dolomite com a redução da precipitação.

A análise da Figura 143 permite verificar uma redução da amplitude de variação do IS

em 2050 e uma ligeira subida do IS da dolomite em 2100. Desta forma, até 2050, o IS da

dolomite tende a variar entre -0,05 e 0,36, e entre 0,04 e 0,37 em 2100.

À semelhança do estudo da saturação da água em dolomite, foi estudada a evolução

do IS da água em relação à calcite (Figura 144).

Figura 144 - Evolução do IS da calcite com a redução da precipitação

A Figura 144 permite observar um aumento do IS da calcite com a redução da

precipitação, entre 0,05 e 0,13 até 2050, e entre 0,07 e 0,14 até 2100.

A evolução da PCO2 com as alterações climáticas tende a influenciar a solubilidade dos

minerais carbonatados. Desta forma, na Figura 145 observa-se a evolução da PCO2 com as

alterações climáticas ao nível da temperatura e precipitação.

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

2000 2050 2100

IS D

olo

mit

e

Data

IS Dolomite

IS Dolomite 2010

IS Dolomite 2050

IS Dolomite 2100

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

2000 2050 2100

IS C

alci

te

Data

IS Calcite

IS Calcite 2010

IS Calcite 2050

IS Calcite 2100

137

Figura 145 - Evolução do Log (PCO2) com o aumento da temperatura e redução da precipitação para 2050 e 2100.

A Figura 145 indica uma resposta diferente na evolução da PCO2 com a temperatura e

com a precipitação, de tal forma que o aumento da temperatura tende a promover o aumento

da PCO2 e a redução na precipitação tende a reduzir a PCO2.

Como as previsões globais indicam um aumento da PCO2 e essa evolução correlaciona-

se melhor com a temperatura que com a precipitação, no Figura 146 encontra-se representada

a solubilidade dos minerais carbonatados em função das variações de PCO2 previstas com o

aumento da temperatura.

Figura 146 - Evolução da solubilidade dos minerais carbonatados com a evolução da PCO2 prevista para 2050 e 2100.

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

2000 2050 2100Lo

g (P

CO

2)

Data

Evolução log (PCO2)

PCO2 (tºC) 2010

PCO2 (tºC) 2050

PCO2 (tºC) 2100

PCO2 (precipitação) 2010PCO2 (precipitação) 2050PCO2 (precipitação) 2100

0.5

5

-4 -3 -2 -1

Ca2

+ +M

g2+

(mm

ol/

l)

Log (PCO2)


2010

2050

2100

Legenda:




em Dolomite e em

equilíbrio com a

Calcite

Água subssaturada



com a Calcite e

Dolomite

138

A evolução da saturação dos minerais carbonatados com o aumento da PCO2 (Figura

146) indica um aumento da solubilidade desses minerais, onde a água tende a ter uma maior

capacidade de dissolução, embora as águas deste sistema já se encontrem subssaturadas em

calcite e dolomite.




236/1998, identificando os parâmetros e limites constantes na Tabela 27.


Quere

nça

-Silv

es

Cálcio (mg/l) (a)

340 55% 45%

100


340 51% 49% 92% 8% 30 50


340

4% 96%

500


52 92% 8% 92% 8% 10 12

Fosfato (mg/l) (a)

0,4 5


129

100% 0%

25

Cloretos (mg/l) (b)

389

94% 6%

250

Sulfatos (mg/l) (b)

346

96% 4%

250

Sódio (mg/l) (b)

50

92% 8%

200

Nitratos (mg/l) (b)

723

93% 7%

50


73

100% 0%

1,5

Brometos (mg/l) (b)

10

pH(b)

374

100% 0%

6,5 – 9


(b)

161

93% 7%

2500

(a)DL 236/1998

(b)DL 306/2007

Tabela 27 - Análise da Qualidade da água para consumo humano

De acordo com a Tabela 27, 45% das análises encontram-se acima do VMR relativo ao

cálcio, relativamente ao magnésio, 49% das análises excedem o VMR e 8% excedem o VMA.

Os valores elevados de cálcio e magnésio assumem um papel importante na elevada

percentagem de amostras com dureza superior ao VMA, onde 96% das análises excedem o

limite máximo legal. A elevada concentração de espécies carbonatadas na água pode estar

relacionada com a natureza carbonatada das rochas deste aquífero.

Relativamente ao potássio, cloreto, sulfato, sódio e condutividade, excedem o VMA em

4 estações geograficamente muito próximas (figura 56), podendo estar relacionadas com a

intrusão de água do mar nas captações.

As águas com valores de nitrato superior ao VMA representam 7% das análises,

podendo corresponder a contaminações agrícolas locais.

A distribuição geográfica dos VMA e VMR (relativos às espécies carbonatadas) na

Figura 147, permite a identificação de furos com e sem qualidade para consumo humano.

139

Figura 147 - Localização das estações e respectivos contaminantes.

No sistema aquífero Querença-Silves apenas 25 estações apresentam a água em

condições para consumo humano, com todos os parâmetros abaixo do VMA. As restantes

apresentam contaminações de diversas naturezas, algumas delas relacionadas com causas

naturais. As estações a roxo encontram-se contaminadas com cloreto de sódio, potássio,

sulfato e apresentam uma condutividade acima do VMA. A vermelho encontram-se

representadas as estações contaminadas com cálcio, magnésio e com valores de dureza

acima do VMA. As contaminações por nitratos encontram-se representadas a laranja, onde 7

estações não apresentam os requisitos para consumo humano.



Quere

nça

-Silv

es


70


275

Nitratos (mg/l) 723 40% 60% 93% 7% 15 50

pH 374 0% 100% 100% 0% 6,5 8,4


161 88% 12%

1000

Tabela 28 - Análise da qualidade da água para rega

Relativamente à qualidade da água para rega, na Tabela 28 é possível verificar que

todos os parâmetros apresentam análises superiores ao VMR.

Relativamente ao VMA, este é ultrapassado por 7% das análises de nitratos.

A Figura 148, apresenta-se segundo os parâmetros da USSL (1954), que classifica a

qualidade da água para rega de acordo com a condutividade e a taxa de adsorção de sódio

(Equação 6).

Equação 6 - Cálculo da Taxa de Adsorção de Sódio (TAS)

Legenda:

Água com qualidade

para consumo

Nitratos acima do VMA

Dureza acima do VMA

Cloteto, potássio,

sulfato, sódio e condutividade acima do VMA

N

0 10

20 km

140

Figura 148 - Qualidade da água para rega (USSL, 1954).

A Figura 148 permite identificar os furos cuja água é imprópria para rega,

nomeadamente as estações 597/91, 595/262 e 595/271, devido à elevada condutividade na

primeira, e devido à elevada condutividade e TAS nas restantes estações. Estas estações

correspondem a águas de salinidade extremamente elevada, podendo ser utilizadas apenas

em solos excessivamente permeáveis e muito bem cuidados, salvo raras excepções,

unicamente para palmeiras. Para além da elevada condutividade, as estações 595/262 e

595/271, apresentam uma concentração de sódio demasiado elevada para se aplicar na rega.

As estações 588/7, 595/137, 595/171, 595/209, 595/287, 596/275, 597/113 e 597/87,

pertencem à classe S1-C2, caracterizada por águas de salinidade média e com baixa

concentração de sódio, podendo ser utilizadas para regadio.

As estações 595/137, 595/271, 595/96, 596/263, 596/278 e 596/330, pertencem à

classe S1-C3, apresentando baixa concentração de sódio e salinidade elevada. Não deve ser

usada em solos com drenagem deficiente, nem em culturas pouco tolerantes ao sal.


Considerando bastante representativa a dureza na má qualidade da água para

consumo humano, fez-se o estudo da evolução desta variável com as alterações climáticas

previstas pelo modelo HadCM3-A2c.

A influência isolada da temperatura na dureza da água pode ser observada na Figura

149.

0

5

10

15

20

25

30

100 1000 10000

Taxa

de

Ad

sorç

ão d

e S

ód

io (

TAS)

Condutividade (µS/cm)

Qualidade da água para rega

587/21 588/7

595/137 595/171

595/209 595/262

595/271 595/287

595/96 596/263

596/275 596/278

596/330 597/109

597/113 597/87

597/91

141

Figura 149 - Evolução da dureza com o aumento da temperatura da água.

Pela análise da Figura 149 pode-se verificar um aumento bastante significativo da

dureza em 2050 e 2100. Considerando que esse aumento se faz de forma gradual, a dureza

pode aumentar anualmente entre 0,14 mg/l e 0,31 mg/l até 2050, e entre 0,1 mg/l e 0,19 mg/l

considerando o limite temporal de 2100.

A influência isolada da redução da precipitação na dureza pode ser observada na

Figura 150.

Figura 150 - Evolução da dureza com a redução da precipitação.

Na Figura 150 pode-se observar que a redução da precipitação pode aumentar a

dureza da água. Assim, a dureza pode aumentar anualmente entre 0,34 mg/l e 1,06 mg/l até

2050, e entre 0,24 mg/l e 0,53 mg/l até 2100.

Dada a falta de dados, não foi possível analisar a influência em conjunto do aumento

da temperatura e da precipitação na dureza das águas subterrâneas.

355

360

365

370

375

380

2000 2050 2100

Du

reza C

aC

O3 (

mg

/l)

Data

Evolução da dureza

Dureza 2010

Dureza 2050

Dureza 2100

360

370

380

390

400

410

420

430

2000 2050 2100

Du

reza

Data

Dureza

Dureza 2010

Dureza 2050

Dureza 2100

142


Para definir o índice de qualidade das águas e o tipo de tratamento a que devem ser

sujeitas para integrarem a rede de abastecimento pública, recorreu-se à metodologia

desenvolvida por Stigter, et al (2008), através da análise dos parâmetros que excedem o valor

paramétrico (Tabela 29).

Parâmetro VP Nanalis Nviol %viol to-t1

Alumínio (mg/l) 0.2 33 0 0% 2004-2005 AmóniaTotal (em NH4) (mg/l) 0.5 259 1 0% 2004-2007

Arsénio (µg/l) 10 166 0 0% 2004-2005 Cádmio (µg/l) 5 166 0 0% 2004-2005 Chumbo (µg/l) 10 166 0 0% 2004-2005 Cloreto (mg/l) 250 604 86 14% 2004-2009

Clostridium perfringens (MPN/100ml) 0 71 2 3% 2005 Cobre (mg/l) 0.002 166 104 63% 2004-2005

Coliformes Fecais (MPN/100ml) 0 164 54 33% 2004-2009 Coliformes Totais (MPN/100ml) 0 287 122 43% 2004-2009

Condutividade (uS/cm) 2500 602 259 43% 2004-2009 Crómio total (µg/l) 50 166 0 0% 2004-2005

Dureza (mg/l) 500 290 21 7% 2004-2009 E. COLI (/100ml) (MPN/100ml) 0 123 5 4% 2004-2005

Enterococos (/100ml) (MPN/100ml) 0 71 2 3% 2004 Estreptococos Fecais (MPN/100ml) 0 138 40 29% 2004-2009

Ferro total (mg/l) 0.2 187 10 5% 2004-2009 Hidrocarbonetos totais (mg/l) 0.01 149 12 8% 2004-2005

Manganês (mg/l) 0.05 198 2 1% 2004-2005 Mercúrio total (µg/l) 1 166 0 0% 2004-2005

Níquel (µg/l) 20 33 1 3% 2004-2005 Nitrato Total (em NO3) (mg/l) 50 321 14 4% 2004-2009 Nitrito Total (em NO2) (mg/l) 0.5 290 1 0% 2004-2009

Oxidabilidade ao permanganato (mg/l)

5 290 7 2% 2004-2009

Pesticidas Totais (µg/l) 0.5 16 0 0% 2004 pH - lab. (-) 6.5-9.0 293 0 0% 2004-2009 Sódio (mg/l) 200 16 1 6% 2004

Sulfato (mg/l) 250 222 9 4% 2004-2009

Tabela 29 - Determinação da percentagem de análises com valores superiores ao valor paramétrico.

De acordo com o disposto na Tabela 29, pode-se verificar que as contaminações mais

frequentes nas águas deste sistema aquífero, correspondem aos parâmetros microbiológicos

(Estreptococos fecais, coliformes fecais e totais), cloreto, condutividade e cobre. No entanto há

ainda algumas análises com excesso de dureza, ferro, hidrocarbonetos, nitratos, nitritos,

manganês, sódio, sulfato e alguns parâmetros microbiológicos (clostridium perfringens, E.coli e

enterococos).

Para uma análise das classes de contaminantes que contribuem para a degradação da

qualidade de água, na Tabela 30 encontram-se o grupo de contaminantes e a percentagem

correspondentes aos valores que ultrapassam o valor paramétrico (VP).

Equação 7 - Cálculo do índice de qualidade SVI (Standad Violation Index)

143

%Viol

SVItot 13.3%

SVItoxic 0.1%

SVIMicrobiol 26.3%

SVINO3,Cl 10.8%

SVIFe, Mn 3.1%

Tabela 30 - percentagens de análises com parâmetros superiores aos valores paramétricos, de acordo com a classe de contaminantes.

A análise da Tabela 30 permite a identificação das classes de contaminantes mais

comuns neste sistema aquífero, onde a contaminação por parâmetros microbiológicos é a mais

significativa, com 26,3% das análises com valores superiores ao VP, seguido da contaminação

em nitratos e cloretos, que atingem 10,8% das análises. O excesso de ferro e manganês

traduz-se em 3,1% das análises apuradas. De uma forma geral, pode-se verificar que 13,3%

das análises realizadas às águas deste sistema aquífero, apresentam algum tipo de

contaminação.

Tendo em conta o tipo de tratamento microbiológico requerido para a utilização da

água para consumo, na Tabela 31 dividem-se os valores desses parâmetros em classes de

tratamento, onde a classe A1 representa águas com boa qualidade, que apenas necessitam de

uma desinfecção básica e a A3 representam águas que necessitam de uma desinfecção mais

profunda.





Estreptococos 20 91% 1000 9% 10000 0% Tabela 31 - Caracterização do tratamento microbiológico das águas para se tornarem aptas para consumo

humano.

Pela análise da Tabela 31 pode-se verificar que a grande maioria das águas do sistema

aquífero Querença-Silves, apenas necessitam de uma desinfecção básica, enquanto que as

restantes se distribuem pelas classes A2 e A3, esta última, apenas com 1% de frequência,

relativamente aos coliformes totais.

Aplicando a classificação do tipo de tratamento em relação aos valores de SVI (Stigter,

et al, 2008) que foram obtidos na Tabela 30, houve a necessidade de recorrer à classificação

do tratamento necessário para a utilização destas águas no sistema de abastecimento público

(Tabela 32).

144

Considerando a classificação definida na tabela 33, o SVINO3,Cl>0, SVITOX>0 e

SVINO3,Cl>0, impedem as estações contaminadas de integrarem projectos de gestão integrada de

águas superficiais e subterrâneas, para a rede se abastecimento publica.

Como foi exposto no capítulo de hidroquímica deste sistema aquífero, os elevados

valores de condutividade, cloreto, sódio, sulfato, podem dever-se a uma intrusão salina local no

extremo SW do aquífero.

Os elevados valores de nitratos podem corresponder ao uso excessivo de fertilizantes

na agricultura, tratando-se de contaminações locais.

A elevada dureza e concentração excessiva de cálcio e magnésio, correspondem à

dissolução das rochas carbonatadas que suportam o aquífero.

Os restantes tipos de contaminação podem dever-se à actividade antrópica

desenvolvida no local.

Desta forma, houve a necessidade de analisar a distribuição geográfica destes

contaminantes, e identificar as estações que podem ser integradas na rede de abastecimento

pública, utilizando para tal, os valores das análises mais recentes (Figura 151).

Figura 151 - Distribuição geográfica das estações aptas para consumo humano (a verde), e as não aptas (a vermelho), aplicando a metodologia do índice de qualidade SVI.




1











Tabela 32 - Classificação do tipo de tratamento necessário para tornar a água apta para consumo humano, adoptando a metodologia utilizada por Stigter, et al, 2009.

N

0 10

20 km

Legenda:

SVI>0

SVI=0

145

Pode-se observar pela Figura 151 a existência de uma maior concentração de

estações com aptidão para consumo humano no sector SW do aquífero.

O anexo 14.5.3. permite a visualização das estações impróprias para consumo

humano, de acordo com as classes de contaminação.

Neste trabalho não foi possível identificar o tipo de uso dos furos estudados, devido a

dificuldades de comunicação com as respectivas entidades gestoras.

Neste âmbito, Stigter et al (2009) definiu os furos na orla meridional com potencial para

uma gestão integrada de água subterrânea e superficial, no sistema de abastecimento público

(Figura 152).

Figura 152 - (a) distribuição espacial do SVINO3,Cl para captações municipais (a contorno branco) e para furos privados, nos principais aquíferos da orla meridional. (b) Distribuição espacial de furos municipais com potencial para a integração na rede de abastecimento, e o tratamento requerido (Stigter et al, 2009).

Na Figura 152 pode-se observar a rede de abastecimento pública sob gestão das

Águas do Algarve (AdA), onde se inclui o sistema aquífero Querença-Silves (M5). Neste

sistema aquífero verificam-se 15 estações aptas para consumo humano, mediante uma

desinfecção básica, 3 estações que requerem uma remoção adicional de ferro e manganês e 4

estações que necessitam de uma desinfecção adicional, correspondendo à classe de

tratamento A2 e A3.

146

11. Discussão dos resultados

No estudo do índice de saturação de todos os sistemas aquíferos carbonatados

cársicos de Portugal, verificou-se a influência da sazonalidade sobre os mesmos, de tal modo

que os índices de saturação da água relativamente á calcite e à dolomite apresentam valores

mais baixos no inverno e valores mais elevados no verão. Esta sazonalidade pode estar

relacionada com o tempo de residência da água subterrânea ser maior no verão que no

inverno, onde o contacto prolongado com a rocha pode tornar a água sobressaturada nas

espécies carbonatadas.

Verificou-se que o IS da Dolomite é mais sensível ao clima que o IS da calcite.

Apesar da boa correlação obtida entre o IS da calcite e o IS da dolomite, geralmente o

IS da calcite é superior ao IS da dolomite, facto que pode estar relacionado com a velocidade

de reacção da dolomite ser mais baixa que a calcite, demorando mais tempo a atingir o

equilíbrio que a calcite, desta forma, verificou-se também a tendência geral em todos os

aquíferos para a dissolução da dolomite, em oposição ao comportamento da calcite, que tende

para a precipitação.

No território nacional as águas da orla ocidental apresentam os valores de IS mais

baixos, enquanto que a orla meridional apresenta os índices mais elevados. O maciço antigo

ocupa uma posição intermédia entre estes dois extremos.

Todos os casos de estudo apontam para o aumento da solubilidade da água, com as

alterações climáticas previstas pelo modelo seleccionado.

Considerando que os aquíferos seleccionados para este estudo, apresentam

características de circulação cársica, seria de esperar que a resposta das nascentes e da

piezometria à precipitação, se fizessem sentir de imediato e não com atrasos de um mês no

aquífero Sicó-Alvaiázere, dois meses no aquífero Estremoz-Cano e dois a três meses no

sistema Querença-Silves. Por outro lado é difícil fazer uma avaliação com periodicidades

semanais, uma vez que os dados da piezometria (quinzenais a mensais) e nascentes

(mensais) não apresentam essa periodicidade.

Relativamente às características da água, em todos os aquíferos a fácies da água é

predominantemente bicarbonatada cálcica, no entanto, no aquífero Estremoz-Cano verifica-se

um enriquecimento em magnésio nas estações que contactam com metavulcanitos. No

aquífero Querença-Silves, algumas águas apresentam fácies cloretada sódica,

correspondentes à intrusão salina em cavidades cársicas que, desta forma, podem influenciar a

dissolução das rochas carbonatadas através do processo de corrosão por mistura.

O estudo dos índices hidroquímicos permitiu verificar a influência da alteração de

rochas carbonatadas e fenómenos de troca catiónica, na composição das águas do sistema

Sicó-Alvaiázere. As águas do aquífero Estremoz-Cano são influenciadas na sua composição

por alteração de rochas carbonatadas, troca catiónica e presença de minerais

ferromagnesianos. As águas do aquífero Querença-Silves são afectadas por intrusão salina,

troca catiónica, alteração de calcários, dolomitos e calcários dolomíticos, e por fenómenos de

dissolução incongruente do gesso.

147

A evolução dos índices de saturação com as alterações climáticas previstas promove

um comportamento idêntico nos 3 aquíferos. O aumento da temperatura promove a diminuição

do IS da dolomite, a redução do IS da calcite e um acréscimo na pressão parcial de CO2. A

redução na precipitação promove uma tendência de subia do IS da calcite e dolomite. No que

diz respeito à influência da precipitação na pressão parcial de CO2, os sistemas aquíferos Sicó-

Alvaiázere e Estremoz-Cano, apresentam uma tendência de subida, em oposição, o sistema

Querença-Silves, apresenta uma tendência negativa na resposta de PCO2 à redução da

precipitação.

O aumento de PCO2 tende a aumentar a solubilidade da água, potenciando fenómenos

de dissolução das rochas carbonatadas. Desta forma, os impactes das alterações climáticas

tendem a alterar o estado actual da PCO2 nos três casos de estudo (Figura 1), para um estado

de maior solubilidade (para a direita).

Figura 1 - Efeito das alterações climáticas (seta) na solubilidade actual das águas dos sistemas aquíferos Sicó-Alvaiázere, Estremoz-Cano e Querença-Silves.

A qualidade da água para os diversos fins foi definida em função da legislação em vigor

para o território nacional.

No sistema aquífero Sicó-Alvaiázere, a qualidade para consumo humano é

condicionada por factores naturais, neste caso, a elevada dureza e concentração de cálcio,

encontram-se relacionadas com as rochas carbonatadas que se encontram associadas. Estas

águas são consideradas aptas para rega em todos os tipos de solo. De acordo com o índice

SVI, 5 das 9 estações de qualidade, podem ser integradas na rede de abastecimento pública.

No sistema aquífero Estremoz-Cano a qualidade para consumo humano é afectada por

excesso de nitratos, cloretos, dureza e elevada condutividade, apenas em algumas estações.

O risco de salinização médio-alto condiciona esta água para as práticas agrícolas.

0.5

5

-4 -3 -2 -1

Ca2

+ +

Mg2

+ (m

mo

l/K

g)

log PCO2 (bar)

Efeito da PCO2 na solubilidade

Sicó-Alveiázere

Querença-Silves

Estremoz-Cano

148

Considerando o índice SVI, 16 das 26 estações de qualidade podem ser integradas na rede de

abastecimento pública, mediante uma desinfecção básica.

No sistema aquífero Querença-Silves a qualidade da água é afectada pelo excesso

generalizado de dureza (mg/l de CaCO3), localmente é afectada por excesso de cloreto,

potássio, sódio, sulfato, e condutividade, nas estações com intrusão salina, e pelo excesso de

nitratos em algumas estações. Algumas estações encontram-se aptas para rega, apresentando

um risco de salinização médio, enquanto que as águas com risco de salinização elevado a

extremamente elevado, não podem ser utilizadas. O índice SVI permitiu identificar 44 das 58

estações, com aptidão para a integração na rede de abastecimento pública, mediante uma

desinfecção básica.

Como a dureza constitui um factor que afecta a qualidade da água nos três sistemas

aquíferos, procedeu-se ao estudo da sua evolução com as alterações climáticas, tendo-se

verificado uma tendência geral para o aumento de dureza em 2050 e 2100, relativamente às

alterações previstas de temperatura e precipitação, considerando o modelo climático HadCM3-

A2c, excepto no sistema aquífero Estremoz-Cano para as alterações previstas de temperatura,

onde a evolução negativa da dureza, sugere uma redução da mesma com o aumento da

temperatura.

149

12. Conclusão

As alterações constituem um tema da actualidade e, devido à falta de conhecimento da

do impacte dessas alterações a nível hidroquímico de aquíferos carbonatados cársicos em

Portugal, houve a necessidade de desenvolver investigações nesse sentido.

No desenvolvimento deste projecto, a falta de dados de análises de águas condicionou

o estudo dos impactes ambientais nos mesmos aquíferos, apesar dos casos de estudo terem

sido escolhidos em função da quantidade de dados disponíveis e com séries temporais mais

longas, os dados revelaram-se escassos para alcançar uma avaliação da influência das

alterações cumulativas da temperatura e precipitação.

Os impactos das alterações climáticas ao nível da temperatura, podem-se traduzir pela

redução do índice de saturação da dolomite e da calcite, a nível da precipitação é esperada

uma tendência crescente no índice de saturação da calcite e dolomite. A solubilidade da água

tende a aumentar em função do aumento do PCO2, aumentando assim a dissolução de rochas

carbonatadas.

A qualidade da água tende a deteriorar-se quer por factores naturais, quer por factores

antrópicos. Os factores naturais estão relacionados com o aumento da dureza generalizada

nos aquíferos carbonatados, tornando-a imprópria para consumo. A redução da precipitação

tende promover o aumento do tempo de residência da água subterrânea, que pode atingir o

equilíbrio e a sobressaturação nas espécies carbonatadas, tanto na calcite, como na dolomite,

apesar desta ultima apresentar uma velocidade de reacção mais baixa. As alterações

climáticas podem fazer subir o nível médio das águas do mar, provocando o alastramento da

intrusão salina observada no sistema aquífero Querença-Silves, a outras cavidades do

aquífero.

Os factores antrópicos relacionam-se com o tipo de uso do terreno à superfície,

verificando-se alguns focos de contaminação por nitratos em zonas agrícolas.

A avaliação da aptidão das águas para integrarem a rede de abastecimento pública foi

feita apenas a nível da qualidade. A análise da qualidade das águas permitiu identificar 65

captações com qualidade para o abastecimento público nos três sistemas aquíferos, 5

captações no aquífero Sicó-Alvaiázere, 16 no aquífero Estremoz-Cano e 44 no aquífero

Querença-Silves. Estas captações podem ser utilizadas na rede de abastecimento pública,

integrando a exploração de águas superficiais e subterrâneas. A mistura com água superficial

poderá constituir uma técnica que permita diluir águas com elevada dureza, de modo a tornar

muitas outras captações aptas para consumo humano.

No geral, a qualidade das águas dos aquíferos analisados é boa, onde a percentagem

de análises contaminadas no sistema Sicó-Alvaiázere é de 11%, 9,4% no aquífero Estremoz-

Cano e 13,3% no aquífero Querença-Silves.

Desta forma, o trabalho pretendeu dar um contributo na área das alterações climáticas

nas águas subterrâneas em Portugal, esperando que desenvolvimentos futuros passem por

uma gestão deste recurso de forma racional e integrada com a captação de águas superficiais,

150

reforçando a rede de abastecimento pública de forma contínua e garantindo o mesmo

abastecimento em situações extremas de seca.

151

13. Bibliografia

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Geophysical Research-Atmospheres, 94(D6). - http://www.esrl.noaa.gov/

United States Soil Salinity Laboratory (USSSL) (1954).

http://www.esrl.noaa.gov/

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Velho, J.L. (2005) – Mineralogia Industrial. Lidel. 606pp.

Vieira da Silva, A. M. (1991) – Hidrogeologia de uma área do Sistema Aquífero de Elvas-Vila

Boim. Diss. Mestrado. Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Departamento

de Geologia. Lisboa. 224pp.

Walker, J. C. G. (1977) – Evolution of the atmosphere. Macmillan. New York.

Younger, P.L.; Teutsh, G.; Custodio, E.; Elliot, T.; Manzano, M. e Sauter,M. (2002) –

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Zbyszewski, G.; Torre de Assunção, C. (1965) - Carta Geológica de Portugal na Escala 1/50

000 e Notícia Explicativa da Folha 22-D MARINHA GRANDE. Serviços Geológicos de

Portugal. Lisboa. 45 p.

Softwares utilizados:

ArcGIS TM 9.3

AQUACHEM TM 5.1

PHREEQC TM

e PHREEQCI TM 2.8

STATISTICA TM 7.

SURFERTM 9

155

14. Anexos

14.1. Distribuição geográfica do registo dos índices de saturação relativamente à

calcite e à dolomite, por trimestre.

Jan/Fev/Mar

1ºtrim - Calcite 1ºtrim - Dolomite

N

100 km

N

156

Abr/Mai/Jun


100 km

N

157

Jul/Ago/Set


N

100 km

158

Out/Nov/Dez


100 km

N

159

14.2. Índices hidrogeoquímicos

14.2.1. Índices hidroquímicos calculados pelo software AquaChem (v.4.0)

O programa AquaChem caracteriza a água do ponto de vista da sua origem provavél,

utilizando os critérios da tabela X.

Parâmetros Valores

paramétricos Origem provável

SiO2 (mmol/l) > 0.5 Vidro Vulcânico ou possibilidade da presença de água

hidrotermal

HCO3-/SiO2

>10 Alteração de Carbonatos

>5 e <10 Ambiguo

<5 Alteração de Silicatos

SiO2/(Na+K-Cl)

<1 Troca catiónica

>1 e <2 Alteração da Albite

>2 Minerais Ferromagnesianos

(Na+K-Cl)/ (Na+K-Cl+Ca)

> 0.2 e < 0.8 Provável alteração de plagioclase

< 0.2 ou > 0.8 Alteração da plagioclase pouco provável

(Na/(Na+Cl)

>0.5 Outra fonte de sódio para além da a halite – albite ou troca iónica

=0.5 Solução de Halite

<0.5 TDS >500 Reverse Softening, água do mar

<0.5 TDS <500 and >50

Erro de Análise

<0.5 TDS <50 Água da chuva

Mg/(Ca+Mg)

=0.5 e HCO3-/Si>10

Alteração da Dolomite

<0.5 Alteração de calcários dolomíticos.

>0.5 Dissolução da dolomite, precipitação

da calcite ou água do mar <0.5 ae HCO3-

/Si<5 Minerais Ferromagnesianos

>0.5 Alteração de Granitos

Ca/(Ca+SO4)

0.5 Dissolução de Gesso

<0.5 e pH <5.5 Oxidação da Pirite

<0.5 e pH neutro Remoção de Cálcio – troca iónica ou precipitação de Calcite

>0.5 Outra fonte de Cálcio que não o Gesso – Carbonatos ou

Silicatos

TDS >500 Alteração de carbonatos, salmoura ou água salgada

<500 Alteração dos Silicatos

Cl-/Somatório de

aniões

>0.8 e TDS>500 Água do mar, salmoura ou evaporitos

>0.8 e TDS<100 Água da chuva

<0.8 Alteração de rochas

HCO3-/Somatório

dos Aniões

>0.8 Alteração de Silicatos ou carbonatos

>0.8 sulfate high Dissolução do Gesso

<0.8 sulfate low Água do mar ou Salmoura

SI Calcite

>0 Sobressaturada relativamente à calcite

0 Saturada em realção à calcite

<0 Subssaturada em relação à calcite

160

14.2.2. Índices hidroquímicos por Custodio & Llamas (1976)

Parâmetros Valores

paramétricos Origem provável

rMg/rCa

0,3 - 1,5 Águas continentais

~1 Influência de terrenos dolomíticos ou com serpentina

>1 Terrenos ricos em silicatos magnesianos (Gabros e Basaltos)

~5 Água do mar

<0,3 Terrenos calcários (LNEG)

Nota: Quando ocorre precipitação de CaCO3 numa água subterrânea, aumenta a

relação rMg/rCa sem que isso nada indique sobre os terrenos atravessados

rK/Na 0,001 - 1 Água doce

0,02 – 0,025 Água do mar

Nota: Esta razão varia fortemente em função do tipo de solo atravessado

rCl/HCO3

0,1 - 5 Águas continentais

Valores intermédios Podem indicar contaminação por água do mar

20 - 50 Água do mar

rSO4/Cl Em águas pouco salinas, esta relação pode ser semelhante à relação dada pela

rocha que suporta o aquífero

161

14.3. Matrizes de correlação de parâmtros climáticos, hidrodinâmicos e hidroquímicos

14.3.1. Sistema aquífero Sicó-Alvaiázere

Matrix Plot

SATISTICA AQUIFEROS 9v*9c

precipitação Tºar Tºágua Piezometria Evapotranspiração Log (PCO2) CALCITE DOLOMITE

Log (PCO2)

CALCITE

DOLOMITE

162

14.3.2. Sistema aquífero Estremoz-Cano

Matrix Plot

ECcorrel 8v*10c

Precipitação TºAr Evapotranspiração Calcite Dolomite CO2(g) Piezometria TºÁgua

Calcite

Dolomite

CO2(g)

163

14.3.3. Sistema aquífero Querença-Silves

Matrix Plot

QS 9v*4c

Tºar Precipitação Evapotranspiração Tºágua IS Calcite IS Dolomite Log (PCO2) Piezometria

IS Calcite

IS Dolomite

Log (PCO2)

164

14.4. Factores que afectam a qualidade da água para consumo nas estações do

respectivo sistema aquífero


Figura 153 - Localização das estações e respectivas contaminações que inviabilizam o consumo humano. a) Estações com valores acima do VMA; b) Estações com concentrações elevadas de cálcio; c) Estações com dureza acima do VMA.

0 10 20 km

N

Legenda:

Valores acima

do VMA: a) Cálcio b) Dureza

Valores abaixo

do VMA

a) b)

165


Figura 154 - Localização geográfica das estações e respectivas contaminações. a) excesso de cálcio; b) excesso de Magnésio; c) excesso de Dureza; d) excesso de Nitratos.

Legenda:

Água com qualidade para consumo humano Água com excesso de espécies carbonatadas Água com excesso de nitratos

0 20 km

N a) b)

c) d)

166


Figura 155 - Qualidade da água para consumo humano. a) água imprópria por excesso de cálcio; b) água com excesso de magnésio; c)água com dureza acima do VMA; d) água com excesso de nitratos; e) excesso de cloretos, sódio, sulfato, potássio e condutividade.

0 10

20 km

N a)

b)

c)

d)

e)

167

14.5. Factores que afectam o índice de qualidade SVI nas estações do respectivo sistema

aquífero


a) b) c)

SVI>0

SVI=0

a) SVItotal

b) SVIMicrob

c) SVIFeMn

168


a) b)

c) d)

N

0 20 km

Legenda:

SVI>0

SVI=0

a) SVItotal

b) SVIMicrob

c) SVIFeMn

d) SVINO3,Cl

169


a)

b)

c)

d)

e)

Legenda:

SVI>0

SVI=0

a) SVItotal

b) SVIMicrob

c) SVINO3,Cl

d) SVIFeMn

e) SVITOX

0 10

20 km

170

14.6. Breve descrição dos softwares hidroquímicos utilizados

O software AquaChem permite uma representação gráfica, análise numérica e

modelação dos dados da qualidade da água. Possui uma base de dados de parâmetros físico-

químicos e fornece as ferramentas necessárias (diagramas de Stiff, Pipper e outros) para uma

análise e interpretação dos dados.

O Phreeqc é um software de simulação de reacções químicas e processos de

transporte em água natural ou poluída. Baseia-se no equilíbrio químico de soluções aquosas e

respectiva interacção com a fase gasosa, sólida ou mistura com outras soluções aquosas.

Inclui o cálculo da especiação e modelação de reacções cinéticas com equações específicas

para cada caso.

O NetPath é um software de simulação de processos intervenientes na composição da

água subterrânea. Permite determinar o balanço de reacções químicas entre uma amostra

inicial e uma amostra final, aplicando um ajustamento radiocarbónico aos modelos.

impacto das alterações climáticas na qualidade das águas ... final... · estado de equilíbrio...

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