Título:
Modelação matemática de escoamento em aquíferos cársicos – Discussão de objectivos e métodos baseada
Resumo:
A aplicação de modelos matemáticos de escoamento para simulação de fluxo num aquífero cársico que se apresenta, foi iniciada tendo como base o resultado de trabalhos realizados entre 1991 e 1992. A posterior tentativa de utilização de modelos de matemáticos permitiu a obtenção de simulações, em regime permanente, cujos resultados permitem confirmar as hipóteses colocadas, na maior parte do domínio de escoamento. A aplicação dos modelos mostrou que a compreensão mais detalhada do funcionamento hidráulico do aquífero exigiria o esclarecimento de diversas dúvidas que obrigavam, por um lado, a aprofundar o estado actual do conhecimento sobre a hidrogeologia da região e, por outro, à utilização de técnicas de modelação mais eficazes para lidar com os problemas encontrados. Mais recentemente, a partir de 1996, ao abrigo do projecto Aplicação de Métodos Geoquímicos Isotópicos e Modelos de Escoamento ao Aquífero Carbonatado da Serra de S. Mamede (PEAM/SEL/557/95), financiado pela JNICT e Direcção Geral do Ambiente, foi iniciada a colheita sistemática de caudais de nascentes e potenciais hidráulicos, juntamente com a realização de análises químicas e isotópicas, de modo a obter toda a informação relevante conducente à calibração do modelo para simulação de fluxo em regime transitório. Estas técnicas de investigação foram utilizadas em várias etapas do trabalho que tem vindo a ser desenvolvido no aquífero carbonatado da Serra de S. Mamede (Alentejo), que é atravessado pelo rio Sever e se estende por uma área aproximada de 8 km2. É constituído por dolomitos e calcários dolomíticos carsificados, de idade devónica, cobertos por terra rossa e materiais detríticos e é limitado por litologias igualmente devónicas onde predominam xistos. Apresenta-se uma discussão dos objectivos da modelação de escoamento em meios cársicos por dois métodos que são os de diferenças finitas e elementos finitos. Neste artigo discute-se a aplicabilidade dos modelos em detrimento da discussão dos resultados. A sustentabilidade de algumas das hipóteses colocadas para modelar o aquífero apresentaram-se em MONTEIRO et al. (1997). Os aquíferos cársicos apresentam um funcionamento hidráulico muito complexo devido à grande variabilidade espacial dos seus parâmetros hidráulicos (condutividade hidráulica e coeficiente de armazenamento), e ainda à anisotropia da condutividade hidráulica. Estas propriedades são consequência da estrutura das rochas cársicas e podem ser reduzidas a três factores: 1 – a dualidade dos processos de infiltração (difusa e lenta nos blocos rochosos com baixa condutividade hidráulica e concentrada e rápida na rede de fracturas e cavidades cársicas); 2 – dualidade das velocidades de fluxo (lenta nos blocos rochosos e rápida na rede de fracturas e condutas cársicas) e 3 – dualidade das condições de descarga, percolação difusa nos blocos rochosos e concentrada nas surgências ligadas à rede de condutas carsificadas EINSENLOHR et al. (in press). Tendo em conta estes factores mostra-se que, para alguns fins, é verossímil a aplicação de modelos em diferenças finitas que têm a vantagem de ser de aplicação bastante simples. Por outro lado, mostra-se que possuem limitações que impedem a simulação correcta de aspectos importantes do funcionamento deste tipo de aquíferos. A partir da aplicação do método dos elementos finitos pode contornar-se as limitações inerentes ao método das diferenças finitas. As simulações apresentadas, para discutir ambos os métodos, obedecem a condições de funcionamento do aquífero muito simplificadas. Apenas se apresentaram simulações bidimensionais e em regime permanente. Apesar de se discutirem as metodologias, em detrimento dos resultados, mostra-se já a simulação do aquífero em elementos finitos considerando-o como um meio de porosidade dupla. O valor de condutividade hidráulica utilizado para simular a importância dos blocos, obtido de ensaios de bombagem (5.7×10-6 m.s-1) é muito similar ao admitido por EINSENLOHR et al. (op. Cit.), 1×10-6 a 5×10-6 m.s-1. A calibração do modelo, actualmente em curso, permitirá que, segundo esperamos, dentro de alguns meses se divulguem os resultados de simulações tridimensionais em regime transitório.
Autores:
M. Lourenço Silva, J. Paulo Monteiro