PROPOSTA DE PROJETO DE POÇO TUBULAR DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA PARA O SISTEMA DE ABASTECIMENTO DA ZONA URBANA DO MUNICÍPIO DE CURUÇÁ, NORDESTE DO PARÁ

Ciências Exatas e da Terra, Volume 27 - Edição 127/OUT 2023 / 25/10/2023

STANDARD TECHNICAL PROJECT FOR CONSTRUCTION OF TUBULAR WELLS IN THE URBAN AREA OF THE MUNICIPALITY OF CURUÇÁ, NORTHEAST OF PARÁ

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10020254

Cleber Furtado Barata1
Francisco de Assis Matos de Abreu2

RESUMO

A população atual da zona urbana de Curuçá, Nordeste do Pará, é 21 mil habitantes, com demanda de água estimada em 5.061,42 m³/dia, ou seja 281,19 m³/h. A capacidade instalada do sistema de abastecimento de água da zona urbana de Curuçá é 4.800,78 m3/ dia, ou 266,71 m³/h, sem passar por qualquer tipo de tratamento. Dessa forma, observa-se que o sistema de abastecimento de água da zona urbana do município, não atende em quantidade e qualidade a demanda da população. O sistema capta água por meio de 16 poços tubulares antigos, a maioria construídos nas décadas de 1980 e 1990, fora das normas técnicas da ABNT, os quais já ultrapassam a vida útil de operação. Diante desta realidade, este estudo tem o objetivo de apresentar uma proposta de projeto de poço tubular de captação de água subterrânea, elaborado segundo as características hidrogeológicas da área de trabalho e as melhores configurações hidrodinâmicas construtivas, considerando um alcance de projeto de 15 anos. O método utilizado para a realização do estudo e alcançar os objetivos propostos, contou com as seguintes etapas: 1) Pesquisa bibliográfica; 2) Construção de banco de dados digital em SIG; 3) Trabalho de campo. Os resultados indicam que cada novo poço alcançará uma vazão média de explotação de 60,00 m3/h, ou 1.080,00 m3/dia. Neste sentido, para atender a demanda atual, estimada em 5.061,42 m3/dia, será necessário construir seis (6) poços tubulares, sendo um (1) poço sobressalente para auxiliar na manutenção preventiva das captações. Para atender a demanda da população futura de 30 mil habitantes, em um senário de 15 anos, estimada em 7.020 m³/dia, ou 390,00 m³/h, será necessário construir mais dois poços, de acordo com o crescimento populacional. O custo para a construção das novas captações foi orçado em R$ 349.173,44, a ser investido ao longo do tempo de alcance da proposta, de acordo com o aumento da população. As vazões diárias das novas captações serão quatro vezes maior, com custo 42,62 % menor, se comparadas com as atuais captações. Os dados apresentados garantem a viabilidade técnica da proposta de captação elaborada, mas vale ressaltar que apenas adequar a infraestrutura de captação de água do sistema de abastecimento, não garante a regularidade do fornecimento de água potável para a população curuçaense.

Palavras-chave: Hidrogeologia; Sistema de abastecimento de água; Poços tubulares.

ABSTRACT

The current population of the urban area of Curuçá, Northeast of Pará, is 21 thousand inhabitants, with water demand estimated at 5,061.42 m³/day, or 281.19 m³/h. The installed capacity of the water supply system in the urban area of Curuçá is 4,800.78 m3/day, or 266.71 m³/h, without undergoing any type of treatment. Thus, it is observed that the water supply system in the urban area of the municipality does not meet the population’s demand in quantity and quality. The system captures water through 16 old tubular wells, most of them built in the 1980s and 1990s, outside of ABNT technical standards, which are already beyond their useful operating life. Given this reality, this study aims to present a project proposal for a tubular well for capturing groundwater, prepared according to the hydrogeological characteristics of the work area and the best constructive hydrodynamic configurations, considering a project scope of 15 years. The method used to carry out the study and achieve the proposed objectives included the following steps: 1) Bibliographic research; 2) Construction of a digital database in GIS; 3) Field work. The results indicate that each new well will reach an average exploitation flow of 60.00 m3/h, or 1,080.00 m3/day. In this sense, to meet the current demand, estimated at 5,061.42 m3/day, it will be necessary to build six (6) tubular wells, one (1) of which is a spare well to assist in the preventive maintenance of catchments. To meet the demand of the future population of 30 thousand inhabitants, in a period of 15 years, estimated at 7,020 m³/day, or 390.00 m³/h, it will be necessary to build two more wells, in accordance with population growth. The cost for the construction of the new catchments was budgeted at R$349,173.44, to be invested over the time the proposal was reached, in accordance with the increase in population. The daily flows of the new intakes will be four times greater, with a 42.62% lower cost, compared to the current intakes. The data presented guarantees the technical viability of the abstraction proposal prepared, but it is worth highlighting that merely adapting the water collection infrastructure of the supply system does not guarantee the regular supply of drinking water to the population of Curuçá.

Keywords: Hydrogeology; Water supply system; Tubular wells.

INTRODUÇÃO

O crescimento populacional e a falta de investimentos em saneamento básico na zona urbana de Curuçá, aumentou a demanda de água potável e sobrecarregou o sistema de abastecimento de água da cidade. Esta situação tem ocasionado falhas diárias na distribuição de água, problema que se agrava ainda mais no período menos chuvoso da região, o qual se estende de julho a dezembro, quando a disponibilidade hídrica diminui. Em resposta as falhas no abastecimento de água, a população curuçaense perfura poços clandestinos para se auto abastecer. Estes poços são perfurados sem orientação profissional adequada, em desacordo com as legislações ambientais vigentes, aumentando ainda mais a pressão sobre os mananciais subterrâneos.

O sistema de abastecimento público de Curuçá é operado pelo prestador local, Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) de Curuçá. De acordo com o diagnóstico do sistema, realizado pela prefeitura de Curuçá (PMC, 2021a), o mesmo não possui a infraestrutura necessária para disponibilizar água em quantidade e qualidade para as 4.326 unidades consumidoras na zona urbana do município.

O sistema de abastecimento capta água do Sistema Aquífero Barreiras em profundidades entre 24 e 80 m, por meio de dezesseis (16) poços tubulares, realiza o bombeamento em duas (2) elevatórias e distribui para a população; não possui infraestrutura para realizar tratamento e nem reservação. Os poços foram construídos nas décadas de 1980 e 1990, a maioria em desacordo com a normatização da ABNT e já ultrapassaram a vida útil de operação. O referido sistema de abastecimento, assim como os poços de captação, não possui licenciamento ambiental e nem outorga de direito de uso de recursos hídricos, respectivamente.

O município de Curuçá está localizado no litoral do Estado do Pará, nesta região, a água salgada do oceano Atlântico, tende naturalmente a avançar em direção ao continente. Este processo denominado intrusão salina é controlado pelo fluxo das águas doces subterrâneas, que equilibra o avanço da água salgada, e não permite a salinização dos sistemas aquíferos costeiros. Segundo Hirata et al.(2019), o aumento do número de poços em funcionamento em uma determinada área ou região, pode causar problemas decorrentes da superexplotação dos sistemas aquíferos, como por exemplo, a intrusão de cunha salina. Este problema já afeta o abastecimento de água de alguns municípios no nordeste paraense.

Estudos indicam que a disponibilidade de água em quantidade e qualidade adequada para consumo, colabora com o desenvolvimento econômico e com a promoção da saúde da população. Neste sentido, este trabalho apresenta uma proposta de projeto de poço tubular de captação de água subterrânea para o sistema de abastecimento de água da zona urbana de Curuçá, capaz de atender a demanda atual e futura da população, com alcance de projeto de 15 anos.

As novas captações devem proporcionar uma vazão de captação diária 4 vezes maior, com custo 42,62 % menor, se comparadas com as atuais captações. Os dados apresentados garantem a viabilidade técnica da proposta de captação elaborada, mas vale ressaltar que a infraestrutura de captação de água realiza apenas uma (1) das cinco (5) principais etapas operacionais que garantem a regularidade de água potável para a população curuçaense.

METODOLOGIA

A metodologia utilizada para a elaboração do trabalho e alcançar os objetivos propostos, contou com as seguintes etapas:

  1. Pesquisa bibliográfica – o trabalho iniciou com uma ampla pesquisa bibliográfica sobre a hidrogeologia do nordeste paraense, com ênfase no município de Curuçá, realizada a partir de monografias, dissertações, teses, livros, artigos, anais, revistas, relatórios técnicos, diagnósticos e sites institucionais. Também, foram realizadas consultas ao Sistema de Informação de Águas Subterrâneas (SIAGAS) do Serviço Geológico do Brasil (SGB/CPRM), aos acervos técnicos da Fundação Nacional de Saúde (FUNASA), da Prefeitura de Municipal de Curuçá (PMC), do Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Curuçá (SAAE) e das empresas de construção de poços da região.
    Os parâmetros construtivos, obtidos nesta fase, permitiram avaliar a explotação dos poços do sistema, por unidade aquífera; métodos de perfuração utilizados; litologias perfuradas; diâmetros úteis; profundidades médias; tipos e dimensões dos revestimentos e filtros; granulometria dos pré-filtros; profundidades da cimentação; lajes de proteção e vazões de explotações dos poços.
    Esta etapa conduziu ao conhecimento do “estado da arte” dos sistemas aquíferos costeiros da região, os quais alimentam o sistema de abastecimento público de Curuçá;
  2. Banco de dados – para armazenar, processar, visualizar e analisar os dados levantados na etapa anterior, criou-se um banco de dados digital em SIG. Para a criação deste banco de dados e elaboração dos mapas e seções, foram utilizados os shapes da FOLHA SA. 23-V-A-IV-1:100.000, adquiridos de forma gratuita no endereço http://geoportal.eb.mil.br/mediador/; e a imagem SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) da área de trabalho, também, adquiridas gratuitamente no endereço http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp. Os dados extraídos destas bases cartográficas foram trabalhados no software QGis, versão 3.16, para a elaboração de todos os mapas e seções apresentados nesta dissertação. Tanto os mapas, quanto as seções, foram refinadas com o auxílio do software CorelDraw 2020. Este banco de dados, serviu de base para todas as etapas seguintes;
  3. Trabalho de campo – Nesta etapa foram realizadas as atividades de acompanhamento de construção de poços no município; cadastramento e levantamento geodésico dos poços do sistema de abastecimento, com o auxílio de GPS; teste de produção e coleta de água para as análises físico-químicas e bacteriológicas. Os poços cadastrados foram georreferenciados e apresentados num mapa de localização de poços.

RESULTADOS

Proposta de projeto de poço tubular para o sistema de abastecimento de água da zona urbana de Curuçá

Para a elaboração da proposta de projeto de poço tubular de captação de água subterrânea para o sistema da zona urbana do município de Curuçá, teceremos inicialmente alguns comentários, conforme a seguir:

  1. As populações a serem atendidas por esta proposta, foram estimadas pelo método da projeção geométrica a partir dos dados censitários populacionais do IBGE (2000, 2010 e 2022), considerando um alcance de projeto de 15 anos;
  2. Com base nas estimativas populacionais, calculou-se as estimativas de demanda de água das populações até o ano de 2037, cenário futuro de 15 anos, de acordo com o alcance de projeto;
  3. A vazão de captação do sistema foi obtida através de teste de produção dos poços. Ao considerar a vazão de captação e o regimente de bombeamento dos poços, foi possível calcular a atual capacidade instalada do sistema de abastecimento da zona urbana de Curuçá, aqui considerada insuficiente para atender a atual demanda de água da população;
  4. O projeto dos poços tubulares a serem construídos tem como fundamento a análise dos projetos construtivos dos mais de 60 poços perfurados nas áreas de captação do sistema de abastecimento da zona urbana de Curuçá, incluindo 1 poço de 120 m de profundidade, pertencente ao RIMAS/ SGB/CPRM, e 2 poços de 90 m de profundidade, construídos pela FUNASA, os quais hoje encontram-se abandonados, aguardando projeto de tamponamento de poço. As análises físico-químicas e bacteriológicas das águas destes 3 últimos poços citados, apresentaram valores de ferro total superior a 0,3, VMP pela Portaria 888 de 2021, do Ministério da Saúde;
  5. O projeto para a captação de água subterrânea para o sistema de abastecimento da zona urbana de Curuçá, foi concebido a partir do conhecimento das características hidrogeológicas do Sistema Aquífero Barreiras, considerando principalmente a sustentabilidade das disponibilidades de água subterrânea na bacia hidrográfica do rio Curuçá;
  6. Tem como objetivos, a serem atendidos, a maior produção de água com o mínimo de rebaixamento (alta eficiência), melhor custo-benefício (viabilidade econômica), qualidade de água e maximização da vida útil dos poços. O perfil básico a ser utilizado para a construção dos poços é concebido na figura 1, o qual apresenta uma sessão média de 16 m de camadas arenosas que podem ser consideradas como aquíferos.

A construção dos poços deve ser realizada por meio de sonda rotativa, com circulação direta, mediante perfuração vertical do furo pilo, com diâmetro de 6 1/4” e profundidade de 50 m, de acordo com os dados construtivos previstos, o poço será totalmente revestido, da superfície até 42 m de profundidade com tubos de DN 6” (150 mm) em PVC geomecânicos, linha standard, e filtros de DN 6” (150 mm) em aço inoxidável, com abertura das ranhuras de 0,50 mm e terminações roscáveis de aço inoxidável para tubos em PVC geomecânicos. A coluna de revestimento receberá 2 centralizadores, com distância de 20 m entre os mesmos, de acordo com o perfil construtivo básico previsto (Figura 1).

O comprimento da seção de filtros ocupará 80% da espessura da unidade aquífera. As águas subterrâneas do Sistema aquífero Barreiras, na zona urbana de Curuçá, não apresentam características corrosivas, neste sentido, optou-se pela utilização de filtros em aço inoxidável com aberturas contínuas; para otimizar a vazão de bombeamento, o que resultará em melhor eficiência do poço e, consequentemente, menor custo do volume unitário da água subterrânea bombeada. Para garantir maior eficiência das seções de filtros, o posicionamento das seções deverá ser feito com base na perfilagem geofísica.

No espaço anular entre o furo e a coluna de revestimento, desde a profundidade de 50 a 27 m, será aplicado o pré-filtro, normalmente por gravidade e no contra fluxo da circulação do fluido de perfuração. No espaço anular entre 27 m (prof. da base da camada de folhelho) e a superfície, será injetada a cimentação sanitária, indispensável para a proteção adequada dos poços utilizados para o abastecimento público.

Figura 1 – Perfil construtivo para os poços do sistema de abastecimento da zona urbana.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Escolha das áreas para a locação dos poços

Considerando que a unidade aquífera a ser explotada na zona urbana de Curuçá, encontre-se naturalmente bem protegida, os poços de captação de água subterrânea podem ser locados no perímetro urbano, sem restrições, sem necessitar de grandes áreas de proteção.

A escolha dos locais para a construção das novas captações de água subterrânea do sistema de abastecimento público da zona urbana de Curuçá, utilizou a metodologia convencional de locação de poços (utilização de banco de dados, mapas e imagens de radar e satélite e estudo de campo), associada ao conhecimento hidrogeológico local e a experiência em trabalhos já realizados e/ou acompanhados na região para determinar os pontos mais promissores para a explotação água subterrânea em quantidade e qualidade satisfatórias.

Neste sentido, foi analisada a interveniência dos fatores naturais, mais importantes na ocorrência de águas subterrâneas da área de trabalho, tais como relevo, hidrografia e litologia. Ao considerar a atuação destes fatores naturais, e a infraestrutura do sistema de abastecimento, optou-se por locar a construção dos poços em duas áreas na zona urbana, onde o SAAE já possui posse de propriedade, são elas: área dos poços 10 e 11, no Bairro Novo, respeitando um distanciamento de 50 m dos poços já existentes; e área do poço 13, no bairro Bênção de Deus, também respeitando um distanciamento de 50 m do poço já existente (Figura 2).

Figura 2 – Mapa de localização dos poços do sistema de abastecimento da zona urbana, destacando com polígono amarelo, as áreas escolhidas para a locação de poços.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Quantidade de captações a serem construídas

As captações pretendem explotar água subterrânea do Sistema Aquífero Barreiras, na unidade aquífera Grupo Barreiras, ocorrentes nas áreas indicadas para perfuração na zona urbana de Curuçá, em profundidades superiores a 26 m, com espessura em torno de 7,5 m.

De acordo com as características hidrogeológicas locais e a configuração hidromecânica projetada, estima-se para cada poço uma vazão de explotação média de 60,00 m3/h. Ao considerar um regime de bombeamento de 18h, estima-se uma vazão diária de 1.080,00 m3/dia. Neste sentido, para atender a demanda atual da população da zona urbana da cidade, estimada em 5.061,42 m3/dia, será necessário construir oito (6) poços tubulares, sendo um (1) poço sobressalente para auxiliar nas intervenções de manutenção dos novos poços. Assim, para atender as demandas futuras, em um cenário de 15 anos, deverão ser construídos mais dois (2) poços tubulares, de acordo com o crescimento populacional da zona urbana de Curuçá e, consequente aumento de demanda de água (Tabela 1).

Tabela 1 – Estimativas para o alcance de projeto da proposta.

Custos estimados para a construção dos poços

Para atender a demanda de água da população atual e futura da zona urbana de Curuçá, em um cenário de 15 anos, de acordo com o alcance desta proposta e o crescimento populacional estimado, será necessário construir sete poços tubulares, segundo as especificações técnicas já apresentadas. Os preços (unitário e global) para a construção dos poços são apresentados na tabela 2.

Tabela 2 – Estimativas de custos e planejamento para a construção dos poços.

Custos estimados para a operação dos novos poços

Para atender a atual demanda de água da zona urbana de Curuçá, estimada em 5.061,42 m3/dia, cada um dos cinco (5) novos poços operacionais, deverá alcançar uma vazão de captação de 60 m3/h. Ao considerar um regime de bombeamento de 18 h, estima-se que cada poço alcançará uma vazão de captação de 1.080,00 m3/dia. Neste sentido, foi dimensionada uma bomba submersa de 11 cv ou 8,08 kw de potência. Assim, para calcular o custo do consumo de energia de cada poço, foi considerado o valor cobrado pela concessionária de energia pelo kwh de R$1,12. Desta forma, foi possível calcular o custo operacional diário de cada poço (Tabela 3), o custo operacional diário do sistema, assim como, o preço do metro cúbico de água captado pelo sistema, estimado em R$ 0,15.

Tabela 3 – Custo operacional previsto com as novas captações.

Fonte: Elaborado pelo autor.

DISCUSSÃO

Na região nordeste do Pará ocorrem os sistemas aquíferos Barreiras e Pirabas, pertencentes ao Domínio Hidrogeológico Formações Cenozóicas. Esses sistemas estão individualizados em unidades aquíferas que compreendem os Sedimentos Holocênicos (aluvião, coluvião e eluvião), Sedimentos Pós-Barreiras e rochas sedimentares do Grupo Barreiras e Formação Pirabas. São razoavelmente conhecidos na RMB até uma profundidade em torno de 280 metros. Abaixo desta profundidade, as características hidrodinâmicas e as espessuras das camadas sedimentares ainda não são conhecidas (Sauma Filho, 1996; ARAÚJO, 1998; Oliveira, 1998; Matta, 2002; CPRM, 2002; Koury, 2007; BOMFIM, 2006; PINHEIRO, 2008; ABREU, 2010; Silva, 2016, ANA, 2019; SEMAS/PA, 2021).

O Sistema Aquífero Barreiras reúne as unidades do Grupo Barreiras e Pós-Barreiras. A unidade aquífera Pós-Barreiras é constituída por camadas argilo-arenosos, inconsolidados. São encontrados desde a superfície até cerca de 25 m sendo, por vezes, recoberta por alúvios e colúvios. O potencial hidrogeológico desta unidade aquífera é fraco, com vazões dos poços em torno de 5 m3/h e capacidade específica de 2,5 m3/h/m.

Em geral, apresenta água de boa qualidade para consumo humano, podendo, em alguns casos, não ser potável devido ao teor excessivo de ferro, acima 0,3 mg/l, fora do padrão recomendado pelo Ministério da Saúde. Esses aquíferos são, em geral, de natureza livre, ou localmente semiconfinado. A recarga se verifica diretamente através das precipitações pluviométricas nas áreas de afloramento dessa unidade. Esses aquíferos apresentam alta vulnerabilidade pela zona de interação com fossas sépticas, postos de combustíveis, cemitérios, etc. Um outro fator que acentua essa vulnerabilidade é o processo construtivo da grande maioria das obras de captação (poços) dessa unidade, geralmente construídas manualmente, sem qualquer cuidado de higiene e proteção do poço, fora das exigências e normas técnicas estabelecidas pelos órgãos fiscalizadores (MATTA, 2002).

A unidade aquífera Grupo Barreiras é a mais conhecida e explotada na região, apresenta grande heterogeneidade litológica, incluídos desde argilitos até arenitos grossos com fácies conglomeráticas. Ocorrem, também, camadas lateríticas e camadas argilosas caulinizadas. Esses litotipos se intercalam irregularmente, segundo um arranjo espacial complexo. Esta unidade ocorre em profundidades de 25 a 90 m, apresentam espessuras em torno de 70 m e vazões entre 10 e 70 m3/h. Nas camadas com granulometrias de areias grossas a cascalhos, têm sido mencionadas vazões de até 80 m3/h (Sauma Filho, 1996).

De acordo com Matta (2002), a capacidade específica gira em torno de 17 m3/h/m. Também apresenta valores de teor de ferro, frequentemente, acima de 0,3 mg/l. São aquíferos semilivres a confinados, neste caso pela presença de camadas argilosas sucessivamente intercaladas nas areias. A recarga se dá por contribuição das camadas sobrepostas ou através da precipitação pluviométrica, nas áreas de afloramento dessa unidade.

O Sistema aquífero Barreiras é muito utilizado no nordeste do Pará. Os intervalos mais favoráveis à explotação de água subterrânea são aqueles onde predominam as camadas arenosas sobre as camadas argilosas, o que em geral ocorrem entre as profundidades de 35 a 50 m, com vazões médias de 31 m3/h, com uma mediana de 7 m3/h e vazões específicas médias de 10 m3/h/m e mediana de 1,80 m3/h/m.

CONCLUSÃO

As pesquisas dos recursos hídricos subterrâneos na bacia hidrográfica do rio Curuçá, possibilitaram a avaliação da situação hidrogeológicas e dos aspectos técnicos, operacionais e econômicos para a explotação sustentável do manancial subterrâneo da zona urbana de Curuçá.

O manancial subterrâneo utilizado para o abastecimento de água da cidade é o Sistema Aquífero Barreiras, do tipo livre a semi-confinado, com espessura média entorno de 16 m, formado pelas unidades aquíferas Pós-Barreiras e Grupo Barreiras.

Os poços que explotam a porção inferior da Unidade Aquífera Grupo Barreiras, apresentam maior produtividade, com vazão média de 412 m3/dia ou 22,89 m3/h e capacidade específica média de 2,43 m3/h/m. Esta unidade aquífera encontra-se naturalmente mais protegida e representa um excelente manancial, tanto em quantidade, quanto em qualidade de água subterrânea. Sua captação deve ser isolada da porção superior e da Unidade Aquífera Pós-Barreiras, com cimentação sanitária do espaço anular, entre a base da camada de folhelho orgânico, estimada em 27 m de profundidade, e a superfície do terreno, a fim de preservar a qualidade da água.

As novas captações devem proporcionar uma vazão de captação diária 4 vezes maior, com custo 42,62 % menor, se comparadas com as atuais captações. Os dados apresentados garantem a viabilidade técnica da proposta de captação elaborada, mas vale ressaltar que a infraestrutura de captação de água realiza apenas uma (1) das cinco (5) principais etapas operacionais que garantem a regularidade de água potável para a população curuçaense.

REFERÊNCIAS

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1 Geólogo. Mestre em Recursos Hídricos, Instituto de Geociências, Programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos -PPRH, Universidade Federal do Pará (UFPA).
2 Professor Titular do Instituto de Geociências, Programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos -PPRH, Universidade Federal do Pará (UFPA).