Modelagem dos fluxos subterrâneos da Lagoa de Evapo-Infiltração (LEI) da Lagoa da Conceição - Florianópolis

Abstract

A componente subterrânea é comumente omitida do balanço hídrico de zonas costeiras, onde aquíferos e lagunas sofrem elevada pressão antrópica, a exemplo da Lagoa da Conceição – Florianópolis. Impactos derivados de sua importância no turismo, pesca e cultura advém de demandas de água e consequente geração de efluentes domésticos. A Companhia Catarinense de Águas e Saneamento (CASAN) dispõe efluentes tratados em uma zona de recarga subterrânea através de uma Lagoa de Evapo-infiltração (LEI) na área próxima à laguna, local onde ocorreu rompimento do talude e extravasamento do conteúdo em 2021. O estudo inserido nesse contexto objetivou avaliar os fluxos subterrâneos provenientes da LEI para a Lagoa da Conceição com o uso do software Visual Modflow Flex. Para tanto, elaborou-se um modelo hidrogeológico conceitual, seguindo para calibração do modelo numérico e comparação de dois cenários. Com base nos dados de cargas hidráulicas observados em piezômetros (2017 e 2018) calibrou-se o modelo estacionário dentro do Visual Modflow Flex, tendo um erro médio quadrático normalizado de 12,48% e coeficiente de correlação de 0,98. Os parâmetros calibrados foram de condutividade hidráulica do solo de Kx e Ky de 0,005 cm/s e Kz 0,0005 cm/s e recarga de 1676 mm/ano. Fez-se então a comparação entre os cenários: primeiro com a LEI em funcionamento - de 3 metros de profundidade média - e segundo com sua hipotética desativação e redução de lâmina d’água a 10 cm. Verificou-se que o fluxo subterrâneo preferencial se direciona à Lagoa da Conceição, com sentido predominante e de maior gradiente hidráulico para o norte (Av. das Rendeiras). Identificou-se um fluxo residual no sentido sul e maior similaridade entre as simulações quanto mais afastado da LEI. Observou-se maior expressão das velocidades no primeiro cenário, variando majoritariamente entre 0,01 e 40 m/d e diminuindo entre 0,01 e 10 m/d no segundo cenário. Da potenciometria, notou-se uma variação de 0,4 e 8,7 m no primeiro cenário e 0,4 e 3,8 m no segundo. Estimou-se uma contribuição média pela primeira camada do modelo para o norte do domínio de 1,16 m³/s no primeiro caso e 0,37 m³/s no segundo, representando uma diminuição de quase 70% na recarga devido à desativação da LEI. Salientou-se que a lagoa é recarregada com efluente que não recebe tratamento terciário, possuindo elevada carga de nutrientes. Indicou-se assim a necessidade de monitoramentos e ampliação do domínio do modelo até o mar, diminuindo as fontes de incertezas do modelo.

The groundwater component is commonly omitted from the water balance of coastal areas, where aquifers and lagoons suffer high anthropic pressure, as is the case of the Lagoa da Conceição - Florianópolis. Impacts derived from its importance in tourism, fishing, and culture come from water demands and the consequent generation of domestic effluents. The Companhia Catarinense de Águas e Saneamento (CASAN) disposes treated effluents in a groundwater recharge area through an Evapo-infiltration Lagoon (LEI) in the area near the lagoon. The study inserted in this context aimed to evaluate the groundwater flow from LEI to Lagoa da Conceição using the Visual Modflow Flex software. For this purpose, a conceptual hydrogeological model was elaborated, the numerical model was calibrated, and two scenarios were compared. Based on observed hydraulic head data from piezometers (2017 and 2018), the stationary model was calibrated within Visual Modflow Flex, having a normalized RMS of 12.48% and correlation coefficient of 0.98. The calibrated parameters were soil hydraulic conductivity of Kx and Ky of 0.005 cm/s and Kz 0.0005 cm/s and recharge of 1676 mm/year. A comparison was then made between the scenarios: first with the LEI in operation - of 3 meters average depth - and second with its hypothetical deactivation and reduction of the water blade to 10 cm. It was verified that the preferential groundwater flow is directed to Lagoa da Conceição, with a predominant direction and greater hydraulic gradient to the north (Av. das Rendeiras). A residual southbound flow was identified and greater similarity between the simulations the further away from LEI. Greater expression of velocities was observed in the first scenario, decreasing from 0.01-40 m/d to 0.01-10 m/d in the second scenario. From the potentiometry, a range of 0.4 and 8.7 m was noted in the first scenario and 0.4 and 3.8 m in the second. An average contribution was estimated by the first model layer to the north of the domain of 1.16 m³/s in the first case and 0.37 m³/s in the second, representing a decrease of almost 70% in recharge due to the deactivation of the LEI. It was pointed out that the lagoon is recharged with the effluent that does not receive tertiary treatment, having a high nutrient load. Thus, it indicated the need for monitoring and expansion of the model area to the sea, reducing the sources of uncertainty in the model.