Estimativas de recarga aquífera com uso de filtros digitais em sub-bacias hidrográficas do Sistema Aquífero Serra Geral no estado do Rio Grande do Sul

Abstract

A estimativa de recarga aquífera possui grande relevância nos estudos de águas subterrâneas e cálculo de disponibilidade hídrica em diferentes regiões. Este estudo teve por objetivo estimar a recarga de águas subterrâneas a partir de 3 diferentes métodos através da estimativa de parâmetros de escoamento de base em 11 sub-bacias, inseridas no Sistema Aquífero Serra Geral localizadas no estado do Rio Grande do Sul a partir de dados diários de 30 anos de vazão (1977/2006). Para tal foram utilizados filtros recursivos digitais como métodos de separação de escoamento de base como o proposto por Eckhardt, onde é possível obter o fluxo de base nos cursos d’água através da separação da vazão em dois elementos: escoamento superficial (direto) e escoamento de base (indireto). O resultado dessa separação é definido por um índice de escoamento de base (BFI), sempre restringido a um valor máximo (BFImax). Para este fim, foram aplicados 3 valores de BFImax: um predefinido por Eckhardt conforme geologia local, um obtido através da razão das vazões de permanência Q90/Q50 e outro através da utilização de um filtro inverso proposto por Collischonn e Fan (2013). Após, calculou-se as taxas de recarga (TR), relacionando os valores da vazão de base média obtidos em cada estação fluviométrica analisada e as áreas de drenagem de cada sub-bacia. Pode-se constatar que para a região de estudo os parâmetros predefinidos de Eckhardt apresentam valores mais baixos na maior parte das bacias se comparado aos outros. Os resultados encontrados demonstraram que há diferenças estatisticamente significativas no emprego de diferentes métodos. Para as 11 sub-bacias do Sistema Aquífero Serra Geral, foram encontradas recargas que variaram entre 9,23% utilizando o método 2 até 35,87% da precipitação com o emprego do método 3. Destaca-se, entretanto, que as diferenças nos valores, além de depender dos parâmetros e métodos utilizados podem estar associadas a uma série de fatores fisiográficos e climatológicos da bacia, sendo de suma importância sua avaliação na estimativa de recarga.

Estimates of aquifer recharge with the use of digital filters in sub-basins of Serra Geral Aquifer System in the state of Rio Grande do Sul

The aquifer recharge measurement has a large effect on groundwater studies and hydric availability calculations in different regions. The objective of this study was to estimate the groundwater recharge from 3 different methods by estimating base flow parameters in 11 subbasins, located in the Serra Geral Aquifer System located in the state of Rio Grande do Sul from daily data of 30 years of flow (1977/2006). For this, recursive digital filters were used as baseflow separation methods such as those proposed by Eckhardt (2005), where it is possible to obtain the baseflow in the watercourses by separating the flow into two elements: surfaceflow (direct) and baseflow (indirect). The result of this separation is defined by a baseflow index (BFI), always restricted to a maximum value (BFImax). To this end, 3 values of BFImax were applied: one predefined by Eckhardt according to local geology, one obtained through the ratio of the Q90 / Q50, and another through the use of a reverse filter proposed by Collischonn and Fan (2013). After that, the recharge rates (TR) were calculated, relating the values of the average base flow obtained in each analyzed fluviometric station and the drainage areas of each sub-basin. It can be observed that for the study region the predefined Eckhardt parameters present lower values in most of the basins when compared to the others. The results showed that there are statistically significant differences in the use of different methods. For the 11 sub-basins of the Serra Geral aquifer system, recharge rates ranged from 9.23% using method 2 to 35.87% of precipitation using method 3. It is noteworthy, however, that the differences in values, besides being dependent on the parameters and methods used, may be associated to a series of physiographic and climatologic factors of the basin, being extremely important its evaluation in the estimation of recharge.