ESTUDO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS NO ESTUÁRIO DO … · fertilização com azoto Definição da carga de azoto sazonal aplicada em função do tipo de cultura ... melancia, pepino

Guadiana, 3ª Fase

Reunião da Equipa de Trabalho

(LNEC, 26 Fev 2003) NAS

ESTUDO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS

NO ESTUÁRIO DO RIO GUADIANA

E ZONAS ADJACENTES

COMPONENTE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Fase 3: Proposta de Medidas de Gestão Ambiental

(Obra 607/541/5344)

João Paulo Lobo Ferreira

Catarina Diamantino

Manuel de Oliveira

Maria João Moinante

Teresa Leitão

Guadiana, 3ª Fase



Estudo das condições ambientais no estuário do rio Guadiana e zonas

adjacentes: Componente águas subterrâneas


Objectivos:

Elaboração de um modelo de escoamento dos sistemas hidrogeológicos

de porosidade intergranular (seleccionou-se pela sua maior importância

como aquífero o sistema aquífero de Monte Gordo)

Estudo da posição actual da interface água doce - água salgada no

sistema aquífero de Monte Gordo

Quantificação da quantidade de água subterrânea que escoa para o

estuário na zona do sapal de Castro Marim

Quantificação da contribuição de nitratos transportados pelas águas

subterrâneas para o estuário, através de balanço de massa e da modelação

do transporte de massa em regime transitório

Guadiana, 3ª Fase



Sistema aquífero de Monte Gordo

aquífero poroso não confinado

área total de cerca de 10 km2

em termos litológicos é constituído por:

- nível de areias de duna (espessura < 10 m)

- nível de areias de praia e de estuário (cerca de 12 m espessura)

substracto impermeável – aluviões antigos

FEFLOW (Finite Element Subsurface Flow & Transport Simulation System)

Aplicado ao Sistema aquífero de Monte Gordo

determinar o fluxo subterrâneo e o transporte de massa em

termos de salinidades

prever a posição da interface água doce/água salgada em

estado estacionário




Guadiana, 3ª Fase



Mapa hidrogeológico do Sistema aquífero de Monte Gordo

Esteiro da Carrasqueira

Rio

Gu

ad

ian

a

Are

nit

os

do

Pli

océ

nic

o

Mar




Guadiana, 3ª Fase



Areias de dunaEsteiro da

Carrasqueira Mar

-10

10

0.07Z

Substrato impermeavel

N SLi

mit

e N

do

sist

ema

Lim

ite

S d

o si

stem

a

d

agua doceAreias de praia d

agua doce

s

agua salgada

zona de transicao zona

de

trans

icao

s

agua salgada

Corte esquemático N-S no aquífero de Monte Gordo




Guadiana, 3ª Fase



Condição de

fluxo imposto

Condição de

nível piezométrico

imposto

N


Rio G

uadiana

Condições de fronteira para o modelo de fluxo

Condição de

nível

piezométrico

imposto

Condição de

nível piezométrico

imposto

Mar




Guadiana, 3ª Fase



Parâmetros dos materiais para o modelo de fluxo

Condutividade hidráulica nos eixos dos xx, yy e zz:


Rio G

uadiana

N

Mar

valores variam entre 28 m/dia e 76 m/dia (Silva, 1984)

interpolados por krigagem para a restante área

zona adjacente à linha de costa e zonas aluvionares

adjacentes ao esteiro e ao rio

adoptaram-se valores mais baixos

mapa final da distribuição de

condutividades após a calibração

do modelo de fluxo




Guadiana, 3ª Fase



Recarga

valores adoptados foram de 134, 150 e 328 mm/ano para três zonas

distintas do aquífero (Fase 2; Leitão et al., 2001)

nas zonas aluvionares adjacentes ao esteiro e ao rio e nas zonas de

aglomerados populacionais adoptaram-se valores mais baixos

Rio G

uadiana


N

Mar

mapa final da distribuição de recarga

após a calibração do modelo de fluxo




Guadiana, 3ª Fase



Condições de fronteira para o modelo de transporte

(para os seis planos)

Condição de

concentração

imposta

C = 0 mg/l

Todos os planos

N

Condição de concentração ou fluxo imposto plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6

C ≈ 0 mg/l Q= 0 m3/d C = 5000 mg/l

Condição de

concentração ou fluxo

imposto

plano1 C ≈ 0 mg/l

plano2

plano3 Q = 0 m3/d

plano4

plano5 C = 5000

mg/l

plano6

Rio G

uadiana

Esteiro da

Carrasqueira

Condição de concentração ou fluxo imposto

plano1 plano2 plano3 plano4 plano5 plano6

C ≈ 0 mg/l Q=0 m3/d C = 36400 mg/l

Mar




Guadiana, 3ª Fase



Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio

Esteiro da

Carrasqueira

Rio G

uadiana

N

Mar

Distribuição da piezometria e das linhas de fluxo




Guadiana, 3ª Fase



Resultados preliminares do modelo em regime de equilíbrio

Esteiro da

Carrasqueira

Rio G

uadiana

N

Mar

outflow

inflow

Balanço do fluxo calculado




Guadiana, 3ª Fase



Rio

Gua

dia

na

Esteiro da

Carrasqueira

Mar

N

Resultados do modelo em regime de equilíbrio

Distribuição da concentração de cloretos

(em plano horizontal)




Guadiana, 3ª Fase






Nitratos de origem agrícola nas águas subterrâneas que

escoam para o estuário do Guadiana

Metodologia:

Definição das áreas agrícolas onde se preconize a existência de

fertilização com azoto

Definição da carga de azoto sazonal aplicada em função do tipo de cultura

Assunção de uma percentagem de azoto que não é integrado pelo

desenvolvimento da planta e que permanece no solo infiltrando-se para as

águas subterrâneas

Cálculo da quantidade total de azoto que se infiltra nas águas

subterrâneas

Guadiana, 3ª Fase






Reunião com técnicos da Direcção de Serviços de Agricultura

da Direcção Regional de Agricultura do Algarve:

Dificuldades na aplicação da metodologia:

não existe cartografia das culturas utilizadas;

não existe informação relativamente às quantidades de azoto aplicadas

por tipo de cultura na área em causa;

por isso, também não é possível dispor de um calendário de fertilizações

seguido pelos agricultores da zona.

Algumas recomendações:

no âmbito do apoio técnico aos agricultores, os serviços da agricultura

recomendam quantidades de fertilizantes e calendários de aplicação;

as aplicações devem ser feitas fora da época das chuvas, e muitas vezes

são feitas diluídas na água de rega.

Guadiana, 3ª Fase






Quantidade de azoto recomendado por cultura

idade (anos) 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 >10

Azoto (g/árvore) 40-80 120-160 240-320 410-500 550-600 400-700

Produção esperada (t/ha) 5 15 20 25

Azoto (kg/ha) 50 60 80 100

Produção esperada (t/ha) 1500 3000 4500

Azoto (kg/ha) 20-30 20-30 20-30


Azoto (kg/ha) 70 90 135

Produção esperada (t/ha) 20 25 35 40 50

Azoto (kg/ha) 70 90 135 150 160


Azoto (kg/ha) 80 110 120

Produção esperada (t/ha) 20 30 40 50

Azoto (kg/ha) 100 125 150 175

Produção esperada (t/ha) 50 60 70 80 90 100 120

Azoto (kg/ha) 135 160 180 200 220 240 280

Níveis foliares determinados em análise

Azoto (kg/ha)


Azoto (kg/ha)


Azoto (kg/ha)


Azoto (kg/ha)

Fonte: (A): Guerreiro (2000); (B) "Manual de Fertilização das Culturas"

excesso

80-100 60 -

excesso

50-65 40 -

vinha(B)

vinho

insuficiente suficiente

uva de mesa

insuficiente suficiente

olival (B)

insuficiente suficiente excesso

60-80 40 -

suficiente excesso

100-150 50-75 -

pimento (B)

tomate (B)

amendoeira (B)

insuficiente

feijão seco, tremoço, tremocilha,

grão de bico, fava (B)

melancia, pepino (B)

melão (B)

morangueiro (B)

Cultura (fonte) Descritor

Citrinos (A)

feijão verde (B)

Guadiana, 3ª Fase






Devido à dificuldade em organizar a informação necessária para a aplicação da

metodologia descrita, nomeadamente:

não existir cartografia exacta das culturas;

por cultura não se saber a quantidade de N aplicada;

não se saber se a aplicação é ou não feita fora dos períodos de

precipitação;

a quantificação da aplicação do N no solo é extremamente difícil.

A solução é fazer um estudo que é apenas indicativo, das possíveis

quantidades de N aplicadas na agricultura.

Guadiana, 3ª Fase






Estudo indicativo

Pressupostos

Considera-se um valor que se pretende médio de N por área agrícola:

100 kg N/ha.

Considera-se que este valor é aplicado e distribui-se uniformemente

por todas as áreas onde pode haver fertilização.

Assume-se que 90 % do N é absorvido e 10 % mantém-se no solo

acabando por ser dissolvido na água de recarga, passando para a

água subterrânea. Ou seja, fica-se com uma entrada de N à superfície

de 10 kg /ha = 1 g /m2.

Esse valor é dividido pela recarga para se estimar a concentração de

N na água. Por exemplo,

recarga = 1 mm/a = 1 L/m2, concentração de N de 1 g/L;

recarga = 100 mm/a, concentração de N de 10 mg/L.

Guadiana, 3ª Fase






Áreas onde pode haver fertilização (Fonte: Corine Land Cover)

vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais complexos,

territórios agro-florestais.

Guadiana, 3ª Fase






Teor de NO3 (mgL) na água de recarga das águas subterrâneas

Guadiana, 3ª Fase



Aquífero de São Bartolomeu

Evolução da concentração em nitratos em diversos furos

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

May-64 Jun-68 Jul-72 Aug-76 Oct-80 Nov-84 Dec-88 Jan-93 Mar-97 Apr-01

Co

ncen

tração

(m

g/l

)

600090001

600090033

600090036

600090059

600090060

600090061

600090062

600090063

600090068

600090187

600090196

Furos:




Guadiana, 3ª Fase






Aquífero de Monte Gordo

Evolução da concentração em nitratos em diversos furos

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Jul-78 Nov-81 Feb-85 Jun-88 Sep-91 Jan-95 Apr-98 Jul-01

Co

ncen

tração

(m

g/l

)

600071005

600071006

600090014

600090017

600090049

600090054

600090055

600090056

600090057

600090043

Furos/poços:

Guadiana, 3ª Fase






Área Recarga anual média

(ha) (mm/a)* (mg/L/a) (ton/a)

870 76 64 8.7

117 100 49 1.17

205 136 36 2.05

144 119 41 1.44

Entidades hidrogeológicasSaída = Entrada média de NO3 *

Carga de nitratos esperada anualmente na água subterrânea de descarga para o estuário

* calculado para as áreas ocupadas pela vinhas, pomares, culturas anuais + permanentes, sistemas culturais

complexos e territórios agro-florestais

Aluviões de Castro Marim e Formações

Meso-Cenozóicas inclusas

Restantes Formações Meso-Cenozóicas

Aquífero de Monte Gordo

Aquífero de S. Bartolomeu

Guadiana, 3ª Fase






Modelação do transporte de nitratos no


Metodologia:

Foi modelado o escoamento subterrâneo em regime transitório

(FEFLOW)

Introduziu-se a variabilidade em termos sazonais no parâmetro

recarga do aquífero

Foram modelados 3 cenários correspondentes a diferentes valores

de recarga:

1º cenário - média da série de precipitação analisada

2º cenário - um ano em que a precipitação foi mínima

(1980/1981 - 295mm)

3º cenário - um ano em que a precipitação foi máxima

(1968/1969 - 896 mm).

Apenas se apresentam resultados relativos ao cenário 1

Guadiana, 3ª Fase








Determinou-se a distribuição da piezometria no aquífero em regime

transitório

Obtiveram-se diferentes mapas de isolinhas para cada mês

exemplo:

distribuição da

piezometria e das

linhas de fluxo

obtidas para o

mês de Setembro

Guadiana, 3ª Fase








Com base nos resultados do modelo o volume de água proveniente

da recarga chega ao aquífero é de cerca de 5 710 m3/dia

Deste volume uma parte escoa para o Esteiro da Carrasqueira,

outra para o rio Guadiana e outra para o mar

1 927 m3/dia

704 m3/dia

3 080 m3/dia

Guadiana, 3ª Fase








Foi introduzida uma concentração de nitratos uniformemente pela

área das Hortas de 4.4 g/m2 (que equivale a 1 g/m2 de azoto)

NO3 4.4 g/m2

Guadiana, 3ª Fase








Este cenário foi modelado por um período de 10 anos, após o qual se

obteve a seguinte distribuição das concentrações de nitrato no aquífero

Verificou-se que todo o nitrato se propaga apenas para o esteiro da

Carrasqueira e que

existem duas zonas de saída

preferencial

• as concentrações de

nitrato variam entre

0 e 25 mg/l

Guadiana, 3ª Fase








Verificou-se que a distribuição das concentrações de nitrato na última

camada modelada são mais baixas do que na camada mais superficial,

como seria de esperar devido injecção de poluente ser feita à superfície

da zona saturada

Guadiana, 3ª Fase








Visualização tridimensional da distribuição de nitratos no aquífero ao fim

de 10 anos

Guadiana, 3ª Fase








O percurso das partículas é muito lento e algumas não chegam ao esteiro

ao fim de 50 anos

Assim a modelação do transporte dos nitratos está a ser realizada para

um tempo final de simulação superior aos 10 anos

inicialmente modelados (para 100 anos)

5 anos

10 anos

15 anos

20 anos

50 anos

Guadiana, 3ª Fase






Conclusões

Não são previstos problemas de intrusão salina devido ao aumento

da salinidade da água do estuário.

Os valores de nitratos estimados são apenas indicativos. São

estimados por excesso se se considerar que ainda não se atingiu o

equilíbrio entre os nitratos na água de recarga e os nitratos na água

de descarga (trata-se de um processo que pode demorar dezenas de

anos). São estimados por defeito porque se utilizou (em média) um

valor óptimo de aplicação de 1 g/m2, e na realidade estes valores

podem ser bem superiores.

A descarga do sistema aquífero de Monte Gordo para a zona do sapal

é de 1 927 m3/dia

.

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