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Investigação Detalhada 8000

Projeto CETESB-GTZ Atualizado 12/2004

8000 Investigação Detalhada

A partir da confirmação de que uma área é contaminada, é necessário definir, a critério

do órgão ambiental, que medidas deverão ser adotadas, para resguardar de imediato

os possíveis receptores de risco identificados no entorno da área.

Estas medidas são estabelecidas a partir de uma avaliação prévia da provável

extensão da contaminação; da natureza dos contaminantes, sua toxicidade e

carcinogenicidade; bem como dos efeitos possíveis a pessoas, meio ambiente e outros

bens a proteger, identificados no entorno da área; podendo incluir :

. isolamento da área;

. restrição de uso do solo;

. restrição de consumo de águas superficiais ou subterrâneas;

. remoção imediata de resíduos, solos contaminados ou gases do subsolo;

. monitoramento ambiental;

. monitoramento de explosividade.

Sempre que existir população direta ou indiretamente exposta, as autoridades e o

responsável pela área devem considerar a necessidade de adoção de medidas

imediatas visando tornar o local minimamente seguro, até que sejam implantadas as

medidas de remediação propriamente ditas; uma vez que esta população poderá estar

exposta a um risco ainda não quantificado, que pode ser significativo. Não parece ser

razoável, nessas circunstâncias, que se assumam a responsabilidade de postergação

de ações efetivas, ou de uma inação, baseando-se apenas na presunção de que o

risco é, ou virá a ser, eventualmente, aceitável.



Alem das medidas imediatas, destinadas a resguardar os receptores de risco, até que

se tenha um conhecimento mais preciso da situação, será exigida uma investigação

detalhada da contaminação, como subsídio a avaliação de risco a ser realizada para

avaliar os riscos efetivos decorrentes da contaminação e definição da remediação,

constituída por um conjunto de medidas consideradas adequadas, visando eliminar

todas as vias de exposição ao risco, em função da situação do local, dos bens a

proteger, do uso do solo previsto ou permitido pela lei e demais condicionantes.

A etapa de investigação detalhada é, portanto, a primeira do processo de recuperação

de áreas contaminadas, sendo de fundamental importância para subsidiar a execução

das etapas seguintes, de avaliação de risco e definição da remediação.

A metodologia utilizada para execução da etapa de investigação detalhada é

semelhante à utilizada para a execução da etapa de investigação confirmatória.

Entretanto, os objetivos são diferentes.

Enquanto que na etapa de investigação confirmatória o objetivo principal é confirmar a

presença de contaminação na área suspeita, na etapa de investigação detalhada o

objetivo é quantificar a contaminação, isto é, avaliar detalhadamente as características

da fonte de contaminação e dos meios afetados, determinando-se as dimensões das

áreas ou volumes afetados, os tipos de contaminantes presentes e suas

concentrações. Da mesma forma devem ser definidas as características das plumas de

contaminação, como seus limites e sua taxa de propagação.

A investigação detalhada deve buscar a compreensão dos seguintes aspectos :

. a geologia e a hidrogeologia regional e local;

. a natureza e a extensão da contaminação;

. a evolução da contaminação no tempo e no espaço e

. as rotas de migração de contaminantes, vias de exposição e receptores de

risco.



A finalidade da investigação detalhada é, por conseguinte, subsidiar a avaliação de

risco e a concepção de um projeto tecnicamente adequado, legalmente cabível e

viável, para cada caso de contaminação, visando prevenir danos presentes e futuros à

saúde e segurança pública, ao meio ambiente e outros bens a proteger.

A investigação detalhada serve ainda à autoridade competente e à pessoa

responsável, ou agente executor da remediação, como base para a tomada de decisão

sobre qual dos possíveis cenários de remediação será aplicado a uma determinada

área contaminada.

A área contemplada nesta investigação deve abranger, além da área objeto

propriamente dita, ou seja, aquela de propriedade ou de domínio da empresa que

causou ou onde se deu a contaminação; todo o seu entorno de interesse, para

possibilitar :

. a delimitação total das fontes de contaminação, como por exemplo a extensão

dos depósitos de resíduos, das valas de infiltração de despejos, dos focos de solos

contaminados por vazamentos ou outros episódios;

. a delimitação tridimensional total das plumas de contaminação das águas

subterrâneas;

. a identificação de todos os receptores de risco e usuários dos recursos

impactados no entorno.

A localização das sondagens a serem executadas para amostragem e análise de solos

deverá ser orientada com base em dados históricos relativos a :

. manipulação, estocagem e armazenamento de matérias primas, substâncias

químicas auxiliares de processo, produtos, resíduos e efluentes;

. episódios históricos de vazamentos, derramamentos, descarte inadequado de

resíduos e infiltração de substâncias químicas;



demais investigações realizadas no local, sobre atividades potencialmente

poluidoras, de maneira a contemplar todos os pontos suspeitos de contaminação;

.dados obtidos na investigação confirmatória;

. dados de investigações realizadas por métodos diretos ou indiretos de

detecção de contaminação, como geofísica e pesquisa de gases no solo.

Portanto, estas sondagens deverão ser localizadas de maneira a contemplar todos os

pontos suspeitos, de tal forma e em tal quantidade que possibilitem a determinação da

distribuição espacial tridimensional e a quantificação total de solos contaminados.

As sondagens para amostragem de solos devem ser realizadas em toda a zona

insaturada do subsolo, até o lençol freático, com retirada e análise de amostras

pontuais, no geral de metro em metro, ou em pontos onde são observados indícios de

contaminação, tais como leituras elevadas de concentração de compostos orgânicos

voláteis, alterações anômalas de cor, exalação de odores característicos ou presença

reconhecida de poluentes.

A rede de poços de monitoramento de qualidade das águas subterrâneas deverá se

basear na hidrogeologia e dinâmica de escoamento das águas subterrâneas no local e

propiciar a delimitação total tridimensional de todas as plumas de contaminação de

águas subterrâneas, relacionadas aos contaminantes presentes no local e seu entorno.

A investigação detalhada subsidiará :

.a avaliação de risco, que será realizada com base nas concentrações de

contaminantes observadas no local e na utilização de um modelo de exposição que

reflita todas as vias de contaminação, as variáveis reais, condições de contorno

condizentes com a problemática, receptores potenciais, taxas de emissão e fatores de

atenuação pertinentes e padrões aceitáveis, sob os pontos de vista ambiental e de

saúde pública, em função do uso pretendido para a área.



. a tomada de decisão sobre técnicas e cenários de remediação, que deverão

restabelecer a qualidade ambiental ou evitar a propagação e absorção de

contaminantes por via direta, ou indireta, através da percolação de águas pluviais,

através das águas subterrâneas, emissão de vapores e poeiras impregnadas de

poluentes e absorção de contaminantes por plantas e outros tipos de alimentos, que

podem provocar danos efetivos ou riscos à saúde da população e meio ambiente.

As técnicas de remediação a serem empregadas deverão ser previamente discutidas e

aprovadas pelo órgão ambiental, considerando as metas de remediação estabelecidas

e prazos para execução.

A metodologia utilizada para realização da etapa de investigação detalhada é

constituída basicamente pelas seguintes partes: plano de investigação, coleta de dados

na área contaminada e interpretação dos resultados (figura 8000-1).



Figura 8000-1: Etapas da Investigação Detalhada

Investigação detalhada

Coleta de dados

Caracterizaçãohidrogeológica

(meio físico)

AC

AS

AP

Cadastro de ACs

Plano de investigação

Modelo conceitual 2

Caracterizaçãoda fonte de

contaminação

Mapeamento dapluma de

contaminação

Monitoramento Modelagemmatemática

Interpretação dos resultados

Modelo conceitual 3



8100 Plano de Investigação

A partir do modelo conceitual 2, obtido após a execução da etapa de investigação

confirmatória, onde são reunidas e interpretadas as informações existentes sobre a

área contaminada, são planejados os trabalhos a serem executados na etapa de

investigação detalhada.

Nesta etapa deverão ser coletadas novas informações até que se atinja um grau de

conhecimento suficiente sobre a extensão e dinâmica da contaminação, no espaço e

no tempo.

O plano de investigação pode ser dividido em duas partes principais:

• plano de infraestrutura;

• plano para coleta de dados na área contaminada.

O plano de infraestrutura tem como objetivo principal viabilizar a execução da etapa de

investigação detalhada e é semelhante ao descrito no plano de amostragem da etapa

de investigação confirmatória. Este plano poderá conter:

• cronograma de atividades de curta, média e longa duração;

• previsão para cumprimento dos requerimentos legais junto ao órgão ambiental ou

gerenciador;

• previsão de utilização do orçamento;

• definição do coordenador dos trabalhos e dos profissionais a serem envolvidos;

• plano para a saúde e segurança dos trabalhadores e população e

• plano para ações emergenciais.

Para a elaboração de um plano para coleta de dados devem ser definidos

basicamente:

1 a área de abrangência a ser considerada nos estudos;

2 os meios a serem amostrados;



3 as informações e parâmetros a serem levantados;

4 o número, a profundidade e a localização dos pontos de amostragem;

5 os procedimentos de amostragem, ensaios, preparação de amostras e análises;

6 o número de campanhas de amostragem.

Na seqüência são enfocados resumidamente cada um dos itens necessários ao

planejamento da etapa de investigação detalhada.

1 Definição da Área de Abrangência dos Estudos

A partir das informações levantadas nas etapas anteriores, inclusive, relativas à

avaliação preliminar dos limites físicos da contaminação, características dos

contaminantes e do uso do solo no entorno da área objeto de estudo deve ser definida

a área que será enfocada na investigação detalhada.

Caso durante a etapa de investigação detalhada novas informações demonstrem que a

área contaminada possui dimensões maiores que aquelas apontadas nas fases de

investigação precedentes, a área de abrangência dos estudos deverá ser ampliada.

Deverão ser fornecidas informações básicas que caracterizem um diagnóstico

ambiental da área de abrangência. Esse diagnóstico deverá contemplar inclusive

aspectos legais relevantes à área de interesse que podem determinar algumas

peculiaridades aos bens a proteger. Por exemplo, a existência de um curso d´água

classe 1.

As escalas de trabalho deverão ser adequadas e todas as plantas utilizadas deverão

estar de acordo com as convenções cartográficas vigentes.

2 Definição dos Meios a Serem Amostrados

Na etapa de investigação detalhada todos os meios onde os contaminantes possam se

acumular ou serem transportados devem ser amostrados. Desta forma, nesta etapa

pode ser necessária a realização de amostragens em vários meios, como por exemplo



os solos, os sedimentos, as rochas, aterros, águas subterrâneas, águas superficiais,

águas da zona não saturada (solução do solo), gás do solo, ar atmosférico (em

ambientes internos e externos), resíduos, partes de edificações (paredes, pisos),

poeiras, animais, vegetação e alimentos de origem animal ou vegetal.

De acordo com as características da área e do contaminante presente, alguns meios

podem ser considerados mais importantes. Em geral, na maioria dos casos o solo e as

águas subterrâneas são prioritários. Existem, no entanto, casos em que a biota

também pode ser relevante.

3 Definição das Informações e Parâmetros a Serem Levantados

Devem ser coletados dados na área contaminada, visando determinar:

• as propriedades do meio físico que governam o transporte dos contaminantes;

• os limites das fontes de contaminação, os tipos e as concentrações dos

contaminantes liberados para o meio e presentes nestas fontes;

• a delimitação da contaminação e da distribuição das concentrações dos

contaminantes nos meios atingidos.

Para a determinação das propriedades ou parâmetros hidrodinâmicos dos solos e

águas subterrâneas, que governam o transporte dos contaminantes, deve ser realizado

um estudo geológico e hidrogeológico na área contaminada.

Para determinação destes parâmetros, inicialmente devem ser definidas as unidades

hidroestratigráfica presentes.

Posteriormente, de forma tridimensional, devem ser determinados os valores dos

parâmetros físicos e hidrodinâmicos para cada uma das unidades identificadas. Os

parâmetros a serem levantados são:

• potenciometria (sentidos de fluxo);

• porosidade total;

• porosidade efetiva;



• umidade;

• densidade;

• granulometria;

• permeabilidade;

• condutividade hidráulica;

• curva de retenção de água e

• fração de carbono orgânico.

Deverão ser coletadas amostras de solos e águas subterrâneas e de outros meios

considerados importantes para análises químicas, para ser definida a extensão da

contaminação.

Devem ser levantados dados a respeito das propriedades dos contaminantes, como os

coeficientes de partição entre os vários meios onde os contaminantes podem se

concentrar, a sua solubilidade, volatilização, taxa de degradação e reatividade entre

outros. Os valores de concentração dos contaminantes deverão ser avaliados

conjuntamente com os parâmetros hidrodinâmicos para obter-se a taxa de propagação

da contaminação.

Ao contrário da etapa de investigação confirmatória, na etapa de investigação

detalhada devem ser selecionados para análises químicas todos os contaminantes que

existem ou que possam existir na área, para embasar a realização do estudo de

avaliação de risco. Os contaminantes a serem analisados devem ser selecionados a

partir do estudo histórico realizado na etapa de avaliação preliminar e nos dados

levantados na etapa de investigação confirmatória ou por meio de uma varredura

(análise química qualitativa) nos meios amostrados, para os contaminantes mais

importantes ou prováveis de serem encontrados.

Para a confecção do plano para coleta de dados na área contaminada é conveniente

que se tenha conhecimento dos modelos de transporte de contaminantes e de

avaliação de risco que poderão ser utilizados. Este procedimento poderá auxiliar na

definição dos parâmetros que devem ser obtidos durante a realização da etapa de

investigação detalhada, com vistas a uma futura avaliação de risco.



Na prática, as etapas de investigação detalhada e avaliação de risco podem ser

realizadas em conjunto, com a finalidade de economizar recursos e agilizar as etapas

do gerenciamento.

4 Definição do Número, Profundidade e Localização dos Pontos de

Amostragem

Inicialmente devem ser realizadas sondagens na área e arredores, com a finalidade de

descrever as características dos materiais presentes na zona não saturada e saturada,

ou seja, definir as unidades hidroestratigráficas da área. Para isto, são realizadas

amostragens de solos e instalação de piezômetros ou poços de monitoramento, para

realização de ensaios granulométricos e mineralógicos, além da determinação de

outros parâmetros hidrodinâmicos e químicos.

A distribuição dos pontos de amostragem, no sentido horizontal, para a caracterização

hidrogeológica da área, pode obedecer a esquemas de distribuição direcionado,

sistemático ou aleatório.

Para planejar a distribuição dos pontos de amostragem de solos e águas subterrâneas

de forma direcionada, os métodos indiretos de investigação, como os métodos

geofísicos, podem ser utilizados, inicialmente, para localizar os pontos mais prováveis

de estarem contaminados e auxiliar na definição das características geológicas e

hidrogeológicas da área.

Em alguns casos pode-se optar por uma distribuição sistemática, estabelecendo-se

uma malha de pontos de amostragem. O espaçamento da malha de amostragem para

caracterização hidrogeológica depende das características do meio.

Caso a área seja relativamente homogênea, poucas medidas podem ser requeridas

para definir as unidades hidroestratigráficas e para a determinação dos parâmetros

hidrodinâmicos.



Onde as unidades parecem mudar suas características um número significativamente

maior de informações deverá ser levantado, diminuindo-se o espaçamento da malha de

amostragem.

Na realização de amostragens em profundidade, se o conhecimento sobre a

estratigrafia local é pequeno, deve-se inicialmente retirar amostras contínuas. Após a

avaliação das amostras coletadas, pode-se definir os intervalos de amostragem ou as

profundidades específicas para as sondagens subsequentes.

Para a delimitação das fontes de contaminação e definição da distribuição dos

contaminantes em subsuperfície na área contaminada devem ser realizadas

amostragens, que poderão obedecer esquemas de distribuição direcionado ou

sistemático. De uma forma geral, como o objetivo principal da etapa de investigação

detalhada é definir os limites e intensidades da contaminação, pode-se estabelecer

uma estratégia de amostragem onde o posicionamento dos pontos é definido em

função do resultado obtido no ponto anterior, partindo-se da região onde foram

encontradas altas concentrações dos contaminantes (fontes) para as regiões com

baixa concentração ou ausência destes.

Os métodos indiretos de investigação, especialmente os métodos geofísicos, podem

ser muito importantes para auxiliar nesta tarefa, nos casos onde possam ser aplicados.

A aplicação de modelos matemáticos de fluxo e transporte dos contaminantes também

podem ser utilizados para a localização de pontos de amostragem, tanto para

determinação dos parâmetros hidrodinâmicos, quanto para a delimitação da fonte e

distribuição dos contaminantes.

Na figura 8.100-1 é apresentado um exemplo de como definir os pontos de

amostragem adicionais na etapa de investigação detalhada, a partir daqueles

contemplados na investigação confirmatória. Nota-se a possibilidade de redução do

número de pontos a serem amostrados na investigação detalhada, mediante adoção de

um esquema direcionado (a partir das informações pré-existentes sobre a área, obtidas



na etapa de investigação confirmatória, desde que em quantidade e qualidade

suficientes).

Algumas fontes de contaminação podem não ter sido detectadas, na etapa de

investigação confirmatória, necessitando-se, desta forma, da realização de novas

investigações para uma caracterização completa da área contaminada na etapa de

investigação detalhada. Poderia ser proposta a aplicação de métodos indiretos de

investigação nas áreas onde não foram encontradas altas concentrações de

contaminantes na etapa de investigação confirmatória, visando detectar os focos de

contaminação não identificados anteriormente. Caso sejam encontradas anomalias

significativas, novos pontos de amostragem de solo devem ser posicionados.



• Esquemas de distribuição dos pontos de amostragem

a: direcionado

b: sistematizado

c: aleatório estratificado

Figura 8.100-1 : Esquemas de distribuição de pontos de amostragem do solo na etapa de

investigação detalhada

a

c

b

Legendaárea de produçãolocalizada /não localizada

anomalialocalizada / não localizada

depósito matéria primalocalizado / não localizado

disposição de resíduoslocalizada / não localizada

tanque aéreolocalizado / não localizado

malha de pontos deamostragem de solo

pontos de amostragem -investigação confirmatória

pontos de amostragemadicionais - investigaçãodetalhada



5 Procedimentos de amostragem, preparação de amostras, e análises

Para determinar as características do fluxo das águas em subsuperfície, isto é,

determinar a velocidade e a vazão de fluxo das águas nas zonas não saturada e

saturada é necessário quantificar as várias propriedades hidrodinâmicas características

dos materiais presentes, realizando-se ensaios nas amostras coletadas durante um

programa de amostragem ou ensaios ou medidas feitas em diferentes tipos de

equipamentos.

Amostras indeformadas devem ser retiradas para a determinação de parâmetros

hidrodinâmicos em laboratório, por meio de vários tipos de ensaios, como por exemplo

a determinação da condutividade hidráulica e permeabilidade em permeâmetros,

ensaios para determinação da densidade, curva de retenção de água, porosidade total

e efetiva e outros.

Em adição às medidas dos parâmetros em laboratório, várias técnicas “in situ” ou de

campo, podem ser utilizadas para estimar alguns parâmetros físicos, como por

exemplo, testes de bombeamento e “slug tests” para determinação da condutividade

hidráulica e a realização de medidas de potencial hidráulico em poços de

monitoramento, visando a confecção de mapas ou seções potenciométricas,

necessários para a definição do sentido de fluxo das águas e contaminantes na zona

saturada. Tensiômetros podem ser utilizados para determinação deste fluxo na zona

não saturada.

Devem ser definidas, também, as formas de coleta, preservação e custódia das

amostras coletadas para caracterização química dos meios amostrados, incluindo os

métodos analíticos a serem praticados e seus respectivos limites de detecção.

Considerando-se que os resultados obtidos para as amostras analisadas devem ser

representativos da situação de contaminação efetivamente existente no local, estes

aspectos são de fundamental importância.



Orientações a respeito dos procedimentos de investigação, coleta, preservação e

análise de amostra de solo e água podem ser obtidas nos capítulos 6100 a 6500 do

"Manual de Gerenciamento de Áreas Contaminadas", bem como nos "Procedimentos

Para Estudo de Passivo Ambiental em Postos de Combustíveis" constante do site

WWW.CETESB.SP.GOV.BR no campo "Licenciamento de Postos de Combustíveis".

6 Definição do número de campanhas de amostragem

Na etapa de investigação detalhada várias campanhas de amostragem podem ser

necessárias para acompanhamento da propagação dos contaminantes nos meios

considerados. Desta forma, deve ser planejado o monitoramento da área, prevendo-se

as campanhas de amostragem, cuja freqüência dependerá da velocidade de

propagação dos contaminantes estimada.

Para o planejamento do monitoramento e estimativa da propagação, podem ser

utilizados modelos matemáticos de fluxo e transporte dos contaminantes.



8200 Coleta de Dados

Para a retirada das amostras de solos e águas subterrâneas diferentes métodos de

perfuração e amostradores podem ser utilizados, cuja seleção depende dos tipos de

materiais presentes em subsuperfície, do tipo de amostra requerida e da utilização

posterior do furo da sondagem (instalação de equipamento para amostragem). Além

disso, fatores como o acesso ao local e disponibilidade do equipamento devem ser

considerados.

As técnicas empregadas foram descritas com detalhes no capítulo 6000 Investigação

Confirmatória.

Na etapa de investigação detalhada, vários métodos de perfuração manuais ou

mecânicos podem ser utilizados. Em geral, estes métodos podem ser classificados

como rotativos ou a percussão. Em alguns casos, para a coleta de amostras

indeformadas na zona não saturada pode ser necessária a execução de trincheiras.

Vários tipos de amostradores de solos podem ser utilizados como pás e trados (vários

tipos), para retirada de amostras deformadas, e amostradores tubulares de parede fina

para a retirada de amostras indeformadas.

Com o intuito de mapear a distribuição dos contaminantes em subsuperfície, devem ser

instalados equipamentos de monitoramento, de onde são coletadas amostras para

análises físico-químicas das águas.

Os equipamentos devem estar posicionados estrategicamente, visando determinar a

qualidade natural das águas (equipamentos de montante) e a influência da fonte de

contaminação sobre a qualidade das águas (equipamentos de jusante).

Por exemplo, para avaliar o fluxo de água e contaminantes nas águas subterrâneas,

vários tipos de poços de monitoramento podem ser utilizados. Para avaliar as



concentrações de contaminantes na zona não saturada podem ser utilizados lísimetros

de sucção e amostradores de drenagem livre.

Para a coleta de amostras de água nas zonas não saturada e saturada devem ser

utilizados equipamentos de amostragem, preferencialmente, instalados em diferentes

níveis do aquífero (poços de monitoramento tipo “multiníveis”), para obter-se uma

quantificação tridimensional do fluxo e qualidade das águas das zona saturada,

principalmente em áreas de descarga e recarga.

Para posicionar e definir os tipos de equipamentos de monitoramento ou o tipo de

material a ser utilizado para sua construção, devem ser consideradas as características

dos contaminantes e a forma como este se encontra em subsuperfície.

Basicamente, os contaminantes podem estar presentes em fase livre, fase dissolvida,

fase adsorvida e/ou fase gasosa. Para caracterizar cada uma destas fases, diferentes

configurações de equipamentos podem ser utilizados.



8300 Interpretação dos resultados

Os resultados obtidos e os métodos utilizados para atingir-se os objetivos propostos

durante a etapa de investigação detalhada, devem ser apresentados em relatório.

Para auxiliar a interpretação dos resultados obtidos durante a execução do

monitoramento da área na etapa de investigação detalhada, podem ser utilizados

modelos matemáticos de fluxo e transporte dos contaminantes, com o a finalidade de

prever a propagação dos contaminantes e, consequentemente, futuros riscos ou danos

aos bens a proteger.

Como resultado da etapa de investigação detalhada deverá ser obtido um modelo

conceitual que será uma representação mais realista da área contaminada investigada,

com a representação das características das fontes de contaminação, extensão e taxa

de avanço da contaminação e o posicionamento dos bens a proteger.

Estes resultados podem ser representados, por exemplo, em mapas ou blocos

tridimensionais de isoconcentração.

Em resumo, o relatório final da etapa de investigação detalhada realizada em uma área

contaminada deve incluir no mínimo:

• mapas geológicos regionais e locais;

• locação das fontes de contaminação

• seções e/ou perfis geológicos;

• importância dos aquíferos locais;

• utilização das águas subterrâneas;

• métodos de amostragem;

• métodos de perfuração;

• descrição do material amostrado;

• intervalos de amostragem;



• mapas e seções estratigráficas;

• seções e mapas potenciométricos;

• tabela com os resultados de dados de nível d’água e parâmetros físicos;

• métodos utilizados durante a coleta de dados;

• protocolo de manejo e armazenamento das amostras coletadas;

• locação, descrição e instalação de rede de equipamentos de monitoramento;

• delimitação do volume da fase livre;

• delimitação do volume da fase dissolvida (resultados de análises químicas de

água);

• delimitação da fase retida determinada pela amostragem de solo;

• delimitação do volume contendo gases presentes no solo;

• avaliação do avanço da contaminação (monitoramento e modelagem matemática);

• laudos das análises e ensaios realizados;

• concentrações dos contaminantes nos solos abaixo de edificações em geral;

• concentrações dos contaminantes em áreas agrícolas, pecuária e hortas;

• concentrações dos contaminantes em poços para abastecimento, aqüíferos

importantes, águas superficiais, ar, além de outros meios.

Orientações adicionais sobre a interpretação de resultados pode ser obtida no site

WWW.CETESB.SP.GOV.BR no campo "Licenciamento de Postos de Combustíveis".

Na figura 8.300-1 é apresentado um exemplo hipotético, onde são localizados os

pontos de amostragem dos solos e águas subterrâneas, que foram utilizados para

delimitar as três plumas de contaminação na área contaminada (indústria metalúrgica

desativada). Nesta figura é apresentado um mapa potenciométrico, onde o sentido de

fluxo das águas subterrâneas é perpendicular as linhas de isopotencial.

A partir da definição da distribuição e taxa de propagação dos contaminantes nas

zonas não saturada e saturada e outros meios, pode-se iniciar a etapa seguinte do

gerenciamento de áreas contaminadas, ou seja a etapa de avaliação de riscos.



Figura 8.300-1 : Localização dos pontos de amostragem de solo e água subterrânea

RUA UM

RU

A D

OIS

RUA SEIS

RU

A T

RÊ

S RU

A C

INC

ORUA QUATRO

RU

A S

ETE

RUA SEIS

REPRESA

0.30.2

0.9

1.4

1.2

0.8

1.55

1.8

2.3

2.6 2.4

0.0

1.0

0.5

1.5

2.0

2.5

0.2

1.75

0.8

1.6

-0.7-0.6

-0.9

0.3

0.6

0.9

1.3

1.41.1

1.0

ESCALA

0 2010 30 50 m40

LEGENDA

Poço de monitoramento

Ponto de amostragem do solo

Hortas

Residência

Comércio

Poço de abastecimento

Pluma de contaminaçãodas águas subterrâneas

Pluma de contaminaçãodo solo

Linhas de isopotencialhidráulico

1,1

Sentido de fluxo daságuas subterrâneas



8400 Modelagem Matemática do Transporte de Poluentes nas ÁguasSubterrâneas

1 Introdução

Para se quantificar o fluxo e o transporte de poluentes no solo e nas águassubterrâneas, pode-se utilizar medidas de campo, modelagem física, modelagemelétrica analógica ou modelagem matemática.

A abordagem através de medidas de campo é mais direta e, em geral, mais acurada,porém pouco utilizada com exclusividade, dados os altos custos e longos prazosenvolvidos .

Os modelos físicos ou elétricos analógicos foram muito utilizados até a década de 70,através de simulações realizadas em laboratórios de hidráulica.

Com o advento e disseminação do uso de computadores, os modelos matemáticos, osquais utilizam uma equação ou uma série de equações, resolvidas por aproximaçõesnuméricas, para simular e prever respostas físico-químicas de um meio poroso sujeitoa perturbações, tais como poços de extração ou injeção e migração de contaminantes,passaram a ser desenvolvidos e utilizados em maior escala .

Os modelos matemáticos de fluxo e transporte apresentam muitas aplicações, a saber:• compreensão e previsão de fenômenos de fluxo e transporte de poluentes em

sistemas aqüíferos;• delineamento de áreas de proteção de poços;• definição de pontos para coleta de dados de campo e avaliação de dados

existentes;• seleção e avaliação de alternativas de remediação em um local contaminado .

Cabe ressaltar que os modelos matemáticos ampliam nossa base de informações, masnão produzem respostas definitivas, uma vez que fornecem uma versão simplificada deum fenômeno que freqüentemente é muito mais complexo na prática. Todavia, quandousados em conjunto com a experiência e dados de campo, auxiliam na tomada dedecisão, sobretudo quando várias alternativas, envolvendo muitas variáveis, precisamser comparadas .

A simulação do transporte de poluentes envolve três etapas, sendo que para cada umadelas foram desenvolvidos vários modelos, a maioria deles com estruturadeterminística, ou seja, relacionando causa e efeito de maneira exata, com base emparâmetros determinísticos:

• determinação da distribuição da carga hidráulica;• determinação do fluxo e• determinação do transporte de poluentes .

Qualquer que seja o caso, os modelos matemáticos existentes apresentam, cada um, oseu campo de aplicação e de validade, sendo que a sua utilização implica nosseguintes passos :

Mauro

Realce

Mauro

Realce

Mauro

Realce

Mauro

Realce

Mauro

Realce

Mauro

Realce



• definição do problema;• coleta de dados;• seleção de um modelo matemático adequado;• construção do modelo com base nos dados coletados;• calibração e validação;• análise de sensibilidade;• previsão e• visualização .

Atualmente estão disponíveis no mercado os chamados “software de modelagemvisual”, que possuem interfaces gráficas integradas, as quais possibilitam a utilizaçãointegrada dos modelos em linguagem amigável e acessível, com fácil entrada emodificação de dados, calibração integrada e possibilidade de visualização gráfica dosresultados .

As propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos, incluindo os mecanismos detransporte de poluentes, são determinadas pelo processo geológico de formação edependem fortemente dos tipos de minerais constituintes, de sua forma, granulometriae estrutura; do teor de umidade; dos processos eólicos; do regime pluviométrico; daradiação solar; bem como das atividades antropogênicas. Em um mesmo local deformação, um mesmo tipo de solo pode apresentar grandes variações, mesmoconsiderando pequenas distâncias. O processo de deposição ou formação dascamadas constituintes do subsolo também influi no transporte de poluentes.

No momento em que um contaminante atinge a superfície do solo; ele pode sertransportado, pela ação do vento ou das águas do escoamento superficial; ou lixiviado,pelas águas de infiltração, sendo adsorvido, alterado quimicamente, ou degradado pelaação de microorganismos, passando para as camadas inferiores do subsolo e atingindoas águas subterrâneas.

Na zona insaturada do subsolo, os contaminantes estão particionados em: fase própria,denominada fase líquida não aquosa; fase gasosa, resultante da volatilização; faseadsorvida nos grãos do solo e fase dissolvida na água intersticial, denominada faselíquida aquosa . Nesta zona, podem ocorrer os processos de volatilização, advecção,dispersão, adsorção ou decaimento.

A volatilização representa o particionamento do contaminante entre as fases líquida egasosa, sendo função da pressão de vapor deste contaminante e de sua solubilidadeem água.

A advecção representa o escoamento ou percolação do contaminante através do solo.O escoamento é multifásico, envolvendo as fases líquidas aquosa e não aquosa.

A dispersão corresponde a soma dos efeitos de dispersão mecânica e de difusãomolecular. A dispersão mecânica ocorre em função da não uniformidade do campo develocidades através dos poros, que causa o espalhamento com intensidades distintas,em todas as direções. A difusão ocorre nas fases gasosa, líquida aquosa e líquida nãoaquosa. A difusão das fases líquidas, aquosa e não aquosa, ocorre com a mesma

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ordem de magnitude, cerca de dez mil vezes menor que a ordem de magnitude dadifusão da fase gasosa.

A adsorção representa o particionamento do contaminante entre as fases dissolvidasna água intersticial e adsorvidas nos grãos do solo, que ocorre através de mecanismosainda não totalmente compreendidos. Este particionamento é matematicamentedescrito por expressões denominadas isotermas de sorção, as quais podem ser obtidasexperimentalmente.

O decaimento representa a redução de concentração de contaminante ao longo dotempo, devido a reações de decomposição química ou degradação biológica.

Dependendo das propriedades dos contaminantes, incluindo sua densidade, pressãode vapor, solubilidade em água, coeficiente de partição de carbono orgânico e meia-vida no solo, estes podem, a partir da zona insaturada, retornar à atmosfera, através davolatilização; ficarem retidos nesta zona, por adsorção, ou passarem para as águassubterrâneas, na zona saturada.

Uma vez atingindo a zona saturada, os contaminantes estarão sujeitos aos processosde advecção, dispersão hidrodinâmica, adsorção e decaimento, sendo, então,transportados para outras regiões, através dos fluxos advectivo e difusivo.

2 Equações que Regem o Escoamento na Zona Saturada e o Transporte deMassa

2.1 Equação do Escoamento das Águas Subterrâneas na Zona Saturada

A equação diferencial, transiente e tridimensional, para a obtenção da distribuição decargas na zona saturada, em um aqüífero heterogêneo e anisotrópico, obtida a partirda aplicação do Princípio da Conservação de Massa e da Lei de Darcy, é a seguinte:

∂ ( Kxx ∂H ) + ∂ ( Kyy ∂H ) + ∂ ( Kzz ∂H ) + ∂x ∂x ∂y ∂y ∂z ∂z

W (x,y,z,t) = Ss ∂H (1) ∂t

onde :

x, y e z - direções principais do escoamento;

H - carga total (L);

Kxx, Kyy, Kzz - componentes principais do tensor de condutividade hidráulica (L.T-1);

t - tempo ( T );

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Nota

EXPLICANDO O PROCESSO!



Ss - coeficiente de armazenamento específico (L-1);

W (x,y,z,t) - fontes ou sumidouros de água (L3.T-1.L-3).

A equação (1) pressupõe que os eixos do sistema de coordenadas retangularescoincidem com as direções principais do tensor de condutividade hidráulica.

Para que possa ser resolvida, faz-se necessária a definição das condições de contornoe de uma condição inicial, ou seja, para o instante t=0, caso contrário, o problemaficará indeterminado.

As condições de contorno utilizadas nos problemas de fluxo de águas subterrâneaspodem ser :

• do primeiro tipo ou de Dirichlet, onde a carga é especificada no contorno(constante ou função do espaço e/ou do tempo);

• do segundo tipo ou de Neumann, onde o fluxo é especificado no contorno;

• do terceiro tipo ou de Cauchy, uma combinação das duas anteriores.

2.2 Equação do Transporte de Massa

A equação diferencial, parcial, transiente e tridimensional que descreve o transporte deum constituinte dissolvido na água subterrânea, em um meio heterogêneo eanisotrópico, num sistema de coordenadas cartesianas, pode ser expressa como :

∂C + ∂ ( Vx C ) + ∂ ( Vy C ) + ∂ ( Vz C ) = ∂t ∂x ∂y ∂z

∂ ( Dxx ∂C ) + ∂ ( Dyx ∂C ) + ∂ ( Dzx ∂C ) + ∂x ∂x ∂y ∂x ∂z ∂x

∂ ( Dxy ∂C ) + ∂ ( Dyy ∂C ) + ∂ ( Dzy ∂C ) + ∂x ∂y ∂y ∂y ∂z ∂y

∂ ( Dxz ∂C ) + ∂ ( Dyz ∂C ) + ∂ ( Dzz ∂C ) + ∂x ∂z ∂y ∂z ∂z ∂z

M N

∑ qsk Csk + ∑ Rk (2) k=1 nef k=1

onde:

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C - concentração do constituinte dissolvido na água subterrânea (M.L-3);

t - tempo (T);

Vx, Vy , Vz - velocidades de percolação nas direções dos respectivos eixos decoordenadas cartesianas (L.T-1);

Dij - componentes do tensor de dispersão hidrodinâmica (L2.T-1);

qsk - fluxo volumétrico de água por unidade de volume do aqüífero representandofontes(positivo) e extrações(negativo) (T-1);

Csk - Concentração do constituinte em fontes e extrações (M.L-3);

nef - porosidade efetiva do solo;

N

∑ Rk – termo adicional devido à reações (M.T-1.L-3).

k=1

Os termos em Vx, Vy e Vz representam o fluxo advectivo, ou seja, o transporte devidoao escoamento das águas subterrâneas, sendo as velocidades de percolaçãodeterminadas a partir da distribuição de cargas hidráulicas fornecida pela equação (1).

Os termos em Dij representam a dispersão hidrodinâmica, a qual corresponde a somados efeitos de dispersão mecânica e de difusão molecular.

Na equação (2), a dispersão hidrodinâmica é descrita por nove componentes, uma vezque, em geral, as direções principais para o tensor de dispersão hidrodinâmica nãocoincidem com as direções principais do escoamento.

Se escolhermos, entretanto, um sistema de coordenadas de modo que um dos eixos (oeixo x, por exemplo) coincida com a direção da velocidade média V, para esta posição,os nove componentes do tensor de dispersão hidrodinâmica Dij reduzem-se somenteaos três valores principais Dxx, Dyy e Dzz, os quais podem ser expressos pelasseguintes equações:

Dxx = αL . V + D m . τ (3)

Dyy = αTH . V + Dm . τ (4)

Dzz = αTV . V + Dm . τ (5)

onde :



αL – dispersividade longitudinal (L);

αTH – dispersividade transversal na direção de y (L);

αTV – dispersividade transversal na direção de z (L);

Dm - coeficiente de difusão molecular (L2.T-1) e

τ - tortuosidade do meio.

Admitindo-se, ainda, que as únicas reações envolvidas são a sorção (linear ou nãolinear) e o decaimento de primeira ordem, a equação (II) pode ser rescrita da seguintemaneira:

M ( 1 + ρb ∂S ) ∂C = ∑ qsk Csk - λ ( C + ρbS ) - nef ∂C ∂t k=1 nef nef

∂ ( Vx C ) - ∂ ( Vy C ) - ∂ ( Vz C ) + ∂x ∂y ∂z

∂ ( Dxx ∂C ) + ∂ ( Dyy ∂C ) + ∂ ( Dzz ∂C ) (6) ∂x ∂x ∂y ∂y ∂z ∂z

onde:

S - concentração de constituinte adsorvido (M.M-1);

ρb - densidade aparente do solo (M.L-3);

λ - constante de decaimento de primeira ordem (T-1).

Os componentes do tensor de dispersão hidrodinâmica Dxx, Dyy e Dzz podem serexpressos pelas equações (3), (4) e (5).

As relações entre S e C são descritas pelas isotermas de sorção, sendo que as maisutilizadas, em problemas de contaminação de águas subterrâneas, são as isotermas deLangmuir, de Freundlich e Linear.

A isoterma de Langmuir é expressa como :

S = αβC (7) 1 + αC



onde :

α - Constante de Langnuir (L3.M-1)

β - máxima concentração de constituinte adsorvido, correspondente ao ponto desaturação (M.M-1).

A isoterma de Freundlich é expressa como:

S = K. Cn (8)

onde :

K - coeficiente de partição não linear (L3.M-1)n;

n – expoente que pode ser inferior ou superior a 1.

A isoterma de sorção linear é expressa como :

∂S = Kd (9 ) ∂C

onde :

Kd - coeficiente de partição de primeira ordem (L3.M-1).

Para valores baixos de concentração, a isoterma de sorção linear constitui uma boaaproximação.

O coeficiente de partição de primeira ordem pode ser obtido através de experimentosde laboratório, de experimentos de campo ou através da seguinte relação empírica:

Kd = Koc. foc (10)

onde:

Koc - Coeficiente de Partição de Carbono Orgânico(L3.M-1) e

foc - fração de carbono orgânico do solo.

O decaimento depende das propriedades do contaminante. Na prática, observa-se,entretanto, que muitas reações abióticas e de biodegradação ocorrem de acordo comuma cinética de primeira ordem.

Os valores das constantes de decaimento de primeira ordem das fases dissolvida eadsorvida são distintos. Entretanto, na prática, por simplicidade ou por falta de dados,considera-se que estas constantes são iguais, ou que a constante de decaimento de



primeira ordem da fase adsorvida é uma fração da constante de decaimento deprimeira ordem da fase.

A constante de decaimento de primeira ordem pode ser estimada com base na relação(WATERLOO HYDROGEOLOGIC DO BRASIL, 1998):

λ = 0.693 (11) T1/2

onde

T1/2 – meia vida do contaminante (T).

O transporte de contaminantes no solo e nas águas subterrâneas constitui uma área depesquisa ativa, sendo que novas formas de resolução do problema surgemregularmente na literatura. Mesmo assim ainda existem algumas questões, cujasrespostas ainda não são consideradas totalmente satisfatórias, sobretudo no que serefere às teorias relativas às reações químicas e de dispersão, o que confere um graude incerteza nas soluções obtidas na prática.

3. Solução das Equações do Escoamento na Zona Saturada e do Transporte deMassa

As equações diferenciais apresentadas nos itens anteriores só podem ser resolvidasanaliticamente para casos simplificados, envolvendo condições de contorno específicase hipóteses de homogeneidade.

Em muitos casos, na prática, são empregadas soluções numéricas, por meio demodelos numéricos, constituídos por uma série de equações algébricas, geradas poraproximação da equação diferencial.

Os modelos numéricos existentes utilizam métodos de diferenças finitas ou métodosde elementos finitos.

Com o advento e disseminação dos computadores pessoais, muitos modeloscomputacionais foram desenvolvidos, para manejo da enorme variedade de tipos deaqüíferos e combinações físico-químicas encontradas no campo e muitos livros eartigos já foram escritos sobre a questão. Hoje, modelos avançados e pacotes gráficosestão disponíveis. Estes modelos apresentam uma estrutura determinística,relacionando causa e efeito de maneira biunívoca e atribuindo característicasdeterminísticas aos parâmetros físico-químicos dos aqüíferos.

4 Modelos Computacionais para Simulação do Escoamento na Zona Saturada eTransporte de Massa

Dentre os modelos computacionais disponíveis, para simulação do escoamento etransporte de constituintes dissolvidos nas águas subterrâneas, na zona saturada,

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destacam-se os seguintes, por serem mais amplamente documentados e largamenteutilizados com computadores pessoais: Aquifem; 3DFEMFAT; Femwater;Flownet/Trans; GMS; Micro-Fem; MOC; MOCDense; Modflow; Modpath; MT3D; RT3D; Visual Moddflow.

Aquifem é um modelo bidimensional de elementos finitos, desenvolvido por Townley eWilson em 1980, para simulação do escoamento das águas subterrâneas em regimesestacionário e transitório. Utiliza um sistema de elementos triangulares, pararepresentar a geometria do aqüífero, que possibilita a construção de modelosconceituais com uma boa representação de condições singulares, tais como as zonasde captação de poços. Apresenta uma estrutura flexível para entrada de dados,incluindo a distribuição espacial das propriedades do aqüífero e condições de contorno.Possui uma característica inerente aos modelos de elementos finitos, que é aestabilidade numérica.

3DFEMFAT é um modelo tridimensional de elementos finitos, para simulação doescoamento e transporte de massa nas zonas saturada e insaturada, incluindoescoamentos dependentes da densidade. Trata-se de um dos mais completos eflexíveis modelos de fluxo e transporte, pois é aplicável a uma grande variedade desituações e problemas apresenta a estabilidade numérica inerente aos modelos deelementos finitos, mas requer o emprego do modelo Femwater, para pré-processamento de dados (geração da malha de discretização constituinte do modeloconceitual do aqüífero) e pós–processamento de dados (visualização de resultados).

Femwater é um modelo tridimensional de elementos finitos, para simulação doescoamento e transporte de massa nas zonas insaturada e saturada, incluindo oscasos de regimes dependentes da densidade. Apresenta uma interface gráfica, paraentrada de dados e visualização de resultados, que facilita o seu emprego.

Flownet/Trans é um modelo bidimensional de elementos finitos, para simulação doescoamento e transporte de massa em regime. Foi desenvolvido para determinaçãode seções transversais do escoamento e transporte de massa, em situações tais comoo escoamento através de barragens de terra e em zonas de captura de trincheirasdrenantes. Também apresenta uma interface gráfica para entrada de dados evisualização de resultados.

O modelo Groundwater Modeling System – GMS, do Departamento de Defesa dosEstados Unidos, é o mais sofisticado e completo dentre os modelos atuais de fluxo etransporte. Trata-se de um integralizador de modelos bidimensionais e tridimensionaisde escoamento e transporte, de elementos finitos e de diferenças finitas, incluindo osmodelos Modflow, Modpath, MT3D, RT3D, Femwater e GMS - Geostatistics, o qualpossibilita a simulação do escoamento e transporte de massa nas zonas insaturada esaturada, incluindo os regimes dependentes da densidade. Possibilita, ainda, arealização de análises geoestatísticas, pois o GMS-Geostatistics é um modelo deinterpolação, para simulação da distribuição espacial de dados em duas ou trêsdimensões, com um grande número de métodos de interpolação, possibilitando aobtenção de bons resultados, independentemente da situação que se desejarepresentar.

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Micro-Fem é um modelo tridimensional de elementos finitos, para simulação doescoamento das águas subterrâneas, em regime estacionário e transitório. Pode seraplicado na simulação do escoamento de múltiplos aqüíferos, até um número máximode 16, incluindo aqüíferos confinados, semi-confinados ou aqüíferos freáticos. Trata-sede um dos modelos de elementos finitos mais utilizados pelas agências ambientais,universidades e empresas de consultoria, por sua capacidade, flexibilidade e facilidadede utilização.

MOC é um modelo bidimensional de diferenças finitas, para simulação do fluxo etransporte de massa em regimes estacionário e transitório. Considera os fenômenos deadvecção , dispersão hidrodinâmica, sorção e reações químicas com cinética de ordemzero e primeira ordem. Admite que o fluxo não é afetado por variações de densidade,viscosidade ou temperatura.

MOCDense é um modelo bidimensional de diferenças finitas para simulação do fluxo etransporte de massa em regimes estacionário e transitório dependentes da densidadedo fluido. Também considera os fenômenos de advecção, dispersão hidrodinâmica,sorção e reações químicas com cinética de ordem zero e primeira.

Modflow é um modelo tridimensional de diferenças finitas, para simulação doescoamento em regimes estacionário e transitório, desenvolvido por Mc Donald eHarbaugh em 1988, para o United States Geológical Survey-USGS. Apresenta umaestrutura modular, com um programa principal e várias sub-rotinas independentes, oque favorece o seu aprimoramento, uma vez que novos módulos podem seradicionados sem a necessidade de alteração daqueles existentes. Devido a suahabilidade para simular uma grande variedade de sistemas aqüíferos, facilidade deintegração com modelos de transporte, freqüente atualização pela United StatesGeológical Survey-USGS e extensiva publicidade e documentação, é o maisamplamente utilizado dentre os modelos de diferenças finitas. É reconhecido e aceitopor cortes de justiça, agências ambientais, universidades, empresas de consultoria eindústrias.

Modpath é um modelo tridimensional, desenvolvido por Pollock em 1989, paradeterminação das trajetórias de partículas imaginárias de água, se movendo através deum sistema aqüífero, a partir da simulação do escoamento em regime estacionário outransitório realizada pelo modelo Modflow. Através da definição cuidadosa do local etempo de início da trajetória a ser determinada, é possível a realização de vários tiposde análise do fluxo simulado, como por exemplo delinear áreas de captura de poços ouáreas de recarga. Como entradas para o Modpath incluem-se dados de saída doModflow, porosidades do sistema aqüífero, pontos e tempos de partida das partículas.

MT3D é um modelo tridimensional para simulação da advecção, dispersão, sorção ereações químicas de um constituinte dissolvido nas águas subterrâneas. Foioriginalmente desenvolvido por C. Zheng e S.S. Papadopulos, para ser utilizado emconjunto com modelos de diferenças finitas de fluxo, tal como o Modflow. Admite, comoreações químicas, a sorção linear ou não linear e o decaimento de primeira ordem paraas fases adsorvida e dissolvida. Devido à sua extensiva documentação e constanteatualização, é bastante utilizado, sendo reconhecido e aceito por cortes de justiça,agências ambientais, universidades, empresas de consultoria e indústrias.

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RT3D é uma evolução do modelo MT3D, para simulação da advecção, dispersão,sorção e reações químicas de multi-espécies dissolvidas nas águas subterrâneas.Apresenta um número bem maior de possibilidades quanto às hipóteses adotadas paraos regimes de sorção e demais reações químicas.

Visual Modflow é um modelo computacional que integra as versões mais atualizadasdos modelos Modflow, Modpath, MT3D e RT3D. A última versão do Visual Modflowinclui, também, o programa WinPEST, para calibração automática Por sua praticidadede aplicação e ampla divulgação, é bastante utilizado, para aplicação de modelos dediferenças finitas , sendo aceito por agências ambientais, universidades, empresas deconsultoria e indústrias.

5 Etapas Envolvidas na Simulação do Escoamento e Transporte de Massa

O escoamento e o transporte de massa nas águas subterrâneas, na zona saturada,são matematicamente simulados, no caso de um aqüífero específico, por meio de umamalha de discretização espacial, constituída de células, organizadas horizontalmenteem linhas e colunas e verticalmente em camadas, a qual constitui o chamado modeloconceitual do aqüífero. Este modelo procura representar as condições verificadas emcampo, quanto à geologia, hidrogeologia, topografia, hidrografia e condições decontorno. Na prática, é, em geral, de pequena escala, fazendo-se necessário oestabelecimento de condições locais, a partir de condições regionais, obtidas em umaescala maior.

Para a simulação do escoamento e transporte de massa, por meio de modeloscomputacionais, fazem-se necessários:

• formulação do modelo conceitual do aqüífero, com base nas informações obtidaspara a área de estudo (geografia, topografia, geologia, hidrogeologia e histórico deutilização); na série de dados obtidos através de campanhas de amostragem eanálise de solos e águas subterrâneas; na estimativa inicial dos parâmetroscaracterísticos do subsolo e dos contaminante e na definição das condições decontorno e das condições iniciais;

• solução da equação de escoamento, para determinação da distribuição de cargashidráulicas e velocidades, mediante calibração do modelo de escoamento;

• definição temporal de fontes de contaminação e

• determinação do transporte advectivo e difusivo de massa, a partir da distribuiçãode velocidades previamente calculada e com base nas características do aqüífero,fontes de contaminação e propriedades dos contaminantes; mediante calibração domodelo de transporte.

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6 Caracterização da Área de Estudo

A caracterização da área de estudo compreende :

- Caracterização Geográfica

• localização das instalações e dos principais elementos de referência geográfica;

• limites da área de investigação;

• curvas de nível do terreno;

• linhas equipotenciais do lençol freático, obtidas por medições de nível;

• cursos d’água e outros elementos que possam servir como condições de contornopara o modelo conceitual.

- Caracterização Hidrometeorológica

A partir dos dados da estação hidrometeorológica mais próxima da área de estudoobter os valores médios mensais de precipitação e evaporação potencial

- Caracterização do Subsolo

• Caracterização geológica regional e local;

• Caracterização hidrogeológica regional e local;

• Sondagens de reconhecimento para determinação das diferentes camadasconstituintes do subsolo;

• Realização de ensaios para determinação das propriedades que influem notransporte de poluentes

- Caracterização da Fonte de Contaminação

• Localização geográfica de instalações;• Contaminantes envolvidos;• Histórico das ocorrências;• Descrição do tipo da fonte (descarte de resíduos, infiltração de contaminantes,

vazamento de tanques, etc.)

- Caracterização da Contaminação

Realização de investigação para :

• caracterização hidrogeológica da área;



• execução de sondagens a trado, para amostragem de solos;

• construção de poços de monitoramento das águas subterrâneas;

• amostragem de solos e águas subterrâneas para análise dos contaminantesenvolvidos;

• delimitação tridimensional total das plumas de contaminação do solo e das águassubterrâneas, em pelo menos dois períodos diferentes, para possibilitar a calibraçãodo modelo.

7.Etapas da Modelagem

- Seleção de Modelos Computacionais

Os modelos matemáticos e computacionais utilizados devem ser selecionados dentreaqueles disponíveis, com aplicação para a simulação do transporte de contaminantesdissolvidos nas águas subterrâneas.

- Formulação do Modelo Conceitual do Aqüífero

A partir das informações obtidas sobre a área de estudo, incluindo a geografia, ageologia, a hidrogeologia, a topografia e a hidrografia, deve ser realizada a formulaçãodo modelo conceitual do aqüífero.

Os dados disponíveis devem ser preparados de acordo com as formas de entradarequeridas pelos modelos computacionais, em arquivos eletrônicos contendoinformações sobre :

• topografia do terreno;

• localização dos elementos de referência geográfica, incluindo aqueles queconstituem as condições de contorno adotadas no modelo conceitual (corpos deágua, divisores de fluxo das águas subterrâneas, etc.);

• localização dos poços de monitoramento do aqüífero freático e

• linhas equipotenciais do lençol freático, obtidas a partir das medições de níveld’água.

• cotas das bases das camadas litoestratigráficas representadas no modeloconceitual;

A malha de discretização que representa o modelo conceitual do aqüífero deve serconstituída com base nas orientações fornecidas pelo manual do usuário do software,para o número e dimensões iniciais de células.

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- Calibração do Modelo de Escoamento

A calibração do modelo de escoamento deve ser realizada a partir da reproduçãoaproximada da situação conhecida de distribuição de cargas hidráulicas, obtida emmedições de nível de água realizadas em diferentes períodos nos poços demonitoramento instalados no local.

- Calibração do Modelo de Transporte

Concluída a calibração do modelo de escoamento, deve-se proceder a calibração domodelo de transporte de contaminantes mediante reprodução de pelo menos duassituações conhecidas de distribuição de contaminantes em períodos distintos.

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