ObjetivosO recurso natural estudado pelo LNEC neste projeto foram as águas subterrâneas das zonas costeiras da Índia, em Bardez, no estado de Goa, em Thane, localizado no estado de Maharashtra a norte de Mumbai (ex-Bombaim), e em Kakinada, localizada no distrito de East Godavari, na costa oriental da Índia. Além de ter sido o coordenador financeiro do Projeto, os objetivos da componente científica do LNEC no Projeto COASTIN foram: (1) desenvolvimento de critérios científicos para uma melhor política de Gestão de Recursos Hídricos e também Ferramentas Matemáticas para Otimização, i.e. modelos matemáticos do escoamento subterrâneo associados a modelos de otimização dos recursos hídricos subterrâneos; e (2) análise da Vulnerabilidade e Risco à poluição de Recursos Hídricos Subterrâneos e (3) desenvolvimento de modelos para o mapeamento regional de Perímetros de Proteção de captações de águas subterrâneas, visando a minimização de riscos ambientais. Este trabalho foi desenvolvido em estreita articulação com a Universidade de Goa, parceiro subcontratado do LNEC.
A obtenção de dados hidrogeológicos reais, representativos, foi um dos objetivos principais da fase inicial do estudo. Visou-se a análise das características quantitativas e qualitativas dos casos de estudo de Goa, Thane e Kakinada no que diz respeito aos seus recursos hídricos subterrâneos.
Para aumentar o acesso à informação recolhida sobre águas subterrâneas, foi programada no LNEC a base de dados INVENTOR_India, que incorporou informação das zonas costeiras selecionadas.
Um outro objetivo relevante do Projeto COASTIN prendeu-se com a reprogramação do modelo de avaliação do balanço hídrico sequencial diário BALSEQ, desenvolvido no LNEC, para as condições climatológicas e hidrológicas de Goa, e a passagem desse conhecimento e operação do modelo aos investigadores da Universidade de Goa. Esta tarefa fez parte da transferência de conhecimentos científicos, não apenas da UE para a Índia, mas também, e sublinhamos este aspeto, da Índia para a UE. Este foi, de facto, um dos grandes objetivos da componente águas subterrâneas.
MetodologiaAnálise da Vulnerabilidade à Poluição e da Proteção do Risco
A base de dados do LNEC sobre a hidrogeologia dos casos de estudo da Índia denominada INVENTOR_India (de Inventory) foi programada em Microsoft Access®. Por razões administrativas foi dividida em 3 sub-bases de dados, uma por cada caso de estudo: (1) INVENTOR_Kakinada.mdb; (2) INVENTOR_Thane.mdb; e (3) INVENTOR_Goa.mdb.
Avaliação da vulnerabilidade à poluição das águas subterrâneas das três áreas de estudo do projeto COASTIN: Goa, Thane e Kakinada
Avaliação da vulnerabilidade à poluição das águas subterrâneas das três áreas de estudo do projecto COASTIN
Modelo matemático com as piezometrias no final da estação das chuvas
Modelo matemático com as piezometrias no final da estação das chuvas O LNEC preparou e apresentou na reunião final do Projeto COASTIN, em Goa (25-27 de novembro de 2002) diversos relatórios para o Sistema de Informação Geográfica (SIG) e para os Modelos Matemáticos da Análise da Vulnerabilidade à Poluição das Águas Subterrâneas: (1) Aplicação ao caso de estudo de Goa, (2) Aplicação ao caso de estudo de Kakinada, e (3) Aplicação ao caso de estudo de Thane.
Na parte final desses relatórios apresenta-se a análise e o mapeamento da vulnerabilidade à poluição dos aquíferos usando o método DRASTIC para os aquíferos livres da taluka de Bardez no distrito do Norte de Goa; de Kakinada, localizado no distrito de East Godavari; e de Thane, localizado no estado de Maharashtra.
O cálculo das piezometrias do aquífero nos aquíferos livres e confinados dos casos de estudo de Goa, Kakinada e Thane foi desenvolvido durante o tempo de vida do projeto. Estes dados foram usados pelo LNEC e pela Universidade de Goa para o desenvolvimento e calibração do modelo de otimização de extrações do caso de estudo de Goa.
Comparação da piezometria observada com os resultados obtidos para o caso de estudo de Goa com o modelo matemático MODFLOW.
Extrações de águas subterrâneas e risco de intrusão marinha
Em aquíferos costeiros existe normalmente um corpo de água salgada, com a forma de cunha salina, que se localiza sob as águas doces, menos densas. Como resultado da intensa e prolongada exploração de água do aquífero costeiro de Goa, se não houver compensação das pressões de exploração por recarga natural ou artificial, a superfície piezométrica na vizinhança da costa pode baixar e provocar então a intrusão marinha.
Os sub-tópicos desenvolvidos pelo LNEC foram os seguintes: aplicação de dois modelos matemáticos de intrusão salina em aquíferos costeiros e desenvolvimento de duas funções originais que relacionam as extrações seguras de águas subterrâneas com a distância à linha de costa.
Cálculo da recarga de águas subterrâneasO LNEC desenvolveu uma revisão de métodos de avaliação da recarga de aquíferos, tendo publicado o Teri Revision Paper Nº1 sobre este tema. Omodelo de balanço hídrico sequencial diário desenvolvido pelo LNEC, BALSEQ, foi transferido para a Universidade de Goa. A revisão do estado-da-arte sobre o cálculo da vulnerabilidade dos aquíferos à poluição foi igualmente feita e transferida para os parceiros da Universidade de Goa. Desenvolveu-se uma nova metodologia original, denominda GALDIT, para avaliação da vulnerabilidade à intrusão marinha em aquíferos costeiros. Este método foi apresentado em várias conferências internacionais, como por exemplo ao 4º Interceltic de Hidráulica e Recursos Hídricos, coorganizado pelo LNEC na Universidade de Minho em julho de 2005.
Os conceitos científicos subjacentes ao cálculo da recarga, da vulnerabilidade e da proteção de captações foram divulgados nas Newsletter do projeto COASTIN, disponibilizadas no site do TERI (ver em parceiros).
Instrumentos de gestão e ferramentas matemáticas de otimização
Esta tarefa incluiu o desenvolvimento de novas metodologias para a definição das zonas de proteção das captações de águas subterrâneas do aquífero livre em estudo na área de Bardez. Os aspetos analisados pelo LNEC foram os seguintes: (1) definição de critérios para o zonamento geográfico de zonas de proteção; (2) desenvolvimento de uma nova metodologia para uma determinação mais expedita de zonas de proteção de captações, correspondente ao tempo de 50 dias de percurso, sem a necessidade de estudos hidrogeológicos detalhados; (3) definição de critérios de extrapolação das escalas de estudo para escalas regionais; e (4) demonstração de metodologias e mapeamento de zonas de proteção de águas subterrâneas numa área de estudo selecionada de Bardez.
Os resultados da metodologia original desenvolvida e dos mapas correspondentes foram publicados por KRIJGSMAN e LOBO-FERREIRA (2001).
Foram levantadas as seguintes questões para o procedimento de otimização:
Como é possível encontrar os locais ótimos para instalar os furos de captação e quais são os parâmetros mais importantes que devem ser tidos em atenção?
Quão importante é a questão do número de furos e da sua distância aos hotéis, atendendo aos custos da propriedade na zona costeira, das tubagens para transporte de água e das despesas de exploração associadas?
Qual é a relação entre o caudal de exploração e o risco de intrusão marinha? Como é possível minimizar esse risco?
Com base nos dados hidrogeológicos disponíveis, foi construída uma matriz de resposta com os coeficientes de influência do aquífero. Na figura junta representam-se os rebaixamentos calculados em todos os furos reais ou potenciais da área de estudo, causados por uma extração de 100 m3/d num só furo de cada vez, i.e. o rebaixamento causado por essa única extração em cada uma das células do modelo obtidas com o modelo de fluxo MODFLOW.
Esta parte do projeto foi desenvolvida em estreita articulação com a Universidade de Coimbra (Profª Mª Conceição Cunha). Os modelos de otimização foram aplicados a dois cenários de exploração. Os resultados obtidos indicam as melhores soluções para o problema em análise. Na figura junta apresenta-se um exemplo dos resultados obtidos.
Foi desenvolvido um artigo onde se descrevem os conceitos de otimização, as funções objetivo e as restrições, bem como as suas aplicações à zona costeira de Bardez. O artigo Optimal Aquifer Development of Goa Coastal Area (India) for Tourism Purposes (LOBO-FERREIRA, CUNHA, CHACHADI, NAGEL, DIAMANTINO, OLIVEIRA, 2002) foi apresentado ao DMinUCE, 3rd International Conference on Decision Making in Urban and Civil Engineering, em Londres, Nov. 2002. Foi aceite para publicação, em 2007, um artigo sobre este tema no Hydrogeology Journal da International Association of Hydrogeologists (IAH).
Aplicação do método de Krijgsman e Lobo Ferreira ao aquífero de Bardez, matriz de resposta do aquífero de Goa e exemplo de uma solução óptima para exploração de águas subterrâneas na zona costeira de Goa
Aplicação do método de Krijgsman e Lobo Ferreira ao aquífero de Bardez: distâncias de proteção de montante
Matriz de resposta do aquífero de Goa (Extração 100 m3/d)
Exemplo de uma solução ótima para exploração de águas subterrâneas na zona costeira de Goa
Foram ainda analisados os problemas de poluição de águas subterrâneas dos três casos de estudo de Goa, Thane e Kakinada e relacionadas as suas causas com as pressões motivadas pela agricultura, pela aquacultura e pelas práticas de saneamento.
Para esse fim o LNEC preparou o relatório Groundwater Indicators que contem uma revisão dos aspetos principais da temática. O relatório (LEITÃO e LOBO-FERREIRA, 2002) começa com uma introdução ao assunto, seguida da definição dos objetivos para o estabelecimento dos indicadores de águas subterrâneas. A segunda parte é dedicada à definição de indicadores tipo, uma explicação das razões subjacentes a essa escolha, seguida da quantificação de valores e periodicidade de amostragem indicada. Um exemplo de um indicador de quantidade de águas subterrâneas foi "Consistently falling or rising groundwater piezometric levels”, que indica uma sobre-exploração das reservas renováveis ou a falta de drenagem em áreas agrícolas. Na última secção, são apresentados os objetivos do projeto COASTIN relativamente a indicadores. Visou-se obter parâmetros que permitissem a análise DPSIR (Driver-Pressure-State-Impact-Response) que foi escolhida para integração das diferentes componentes do projeto.
COASTIN Home Page and Newsletter
COASTIN Project general Abstract
COASTIN Project Final general Summary ReportPUBLICAÇÕES- NORONHA, L., LOBO-FERREIRA, J.P., LOURENÇO, N., BAULIES; X., FEOLI; E., KALIDAS and CHACHADI, A.G. (1999) - Measuring, Monitoring and Managing Sustainability: The Coastal Dimension, in Proceedings of the "S&T Cooperation with Asia in the Area of Sustainable Management of Natural Resources". A coordination meeting, Beijing, P. R. China, November 24-27, 1998". DGXII-INCO-DC Programme (Ed. JP Lobo-Ferreira and Tilak Viegas), Jan. 1999, 19 pp.
- LOBO-FERREIRA, J.P. (1999) - The European Union Experience On Groundwater Vulnerability Assessment And Mapping, in COASTIN A Coastal Policy Research Newsletter, Number 1, Sep. 1999. New Delhi, TERI, pp. 8-10.
- LOBO-FERREIRA, J.P. (2000) - Aquifer Recharge and Evaluation of Groundwater Vulnerability to Pollution, in COASTIN A Coastal Policy Research Newsletter, Number 2, March 2000. New Delhi, TERI, pp. 8-9.
- LOBO-FERREIRA, J.P. (2000) - On Legislation and Concepts Concerning Geographical Zoning for Groundwater Protection, in COASTIN A Coastal Policy Research Newsletter, Number 3, Sep. 2000. New Delhi, TERI, pp. 4-6.
- LOBO-FERREIRA, J.P. (2001) - Review on Aquifer Recharge and Evaluation of Groundwater Vulnerability to Pollution. New Delhi, Tata Research Institute [TERI Discussion Paper 1/2001 Goa], Feb. 2002, 92 pp.
- CHACHADI, A. G. and LOBO-FERREIRA, J.P. (2001) - Sea water intrusion vulnerability mapping of aquifers using the GALDIT method, in COASTIN A Coastal Policy Research Newsletter, Number 4, March 2001. New Delhi, TERI, pp. 7-9.
- CHACHADI, A. G., RAIKAR, P. S., LOBO-FERREIRA, J.P. and OLIVEIRA, M.M. (2001) – GIS and Mathematical Modelling for the Assessment of Groundwater Vulnerability to Pollution: Application to an Indian Case Study Area in Goa. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Relatório 115/01-GIAS, April 2001 (69 pp).
- NAGEL, K., OLIVEIRA, M.M. and LOBO-FERREIRA, J.P. (2001) – Groundwater Vulnerability to Pollution Using the DRASTIC Method: Complementary Assessment of Goa Case-Study Area. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Relatório 132/01-GIAS, May 2001 (21 pp).
- FESEKER, T. and LOBO-FERREIRA, J.P. (2000) - Delineation of Wellhead Protection Zones – A Simplified Approach, in COASTIN A Coastal Policy Research Newsletter, Number 5, Sep. 2001. New Delhi, TERI, 5 pp.
- KRIJGSMAN, B. and LOBO-FERREIRA, J.P. (2001) - A Methodology for Delineating Wellhead Protection Areas. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Informação Científica de Hidráulica INCH 7, Nov. 2001, 76 pp.
- CHACHADI, A.G. and Lobo FERREIRA, J.P. 2001 - Sea Water Intrusion Vulnerability Mapping of Aquifers Using the GALDIT Method. Modelling in Hydrogeology (Ed. by L. Elango and R. Jayakumar). pp.143-155. Allied Publishers Limited, New Delhi. UNESCO, 3-7, Dec. 2001. ISBN 81-7764-218-9.
- LOBO FERREIRA J.P., CUNHA, M.C., CHACHADI, A. G.; NAGEL K.; DIAMANTINO C. and OLIVEIRA M.M., 2002 - Aplicação de Modelos de Otimização para Satisfação das Necessidades Hídricas de Infraestruturas Turísticas na Zona Costeira de Bardez, em Goa, Índia. Porto, Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos, 6.º Congresso da Água, 18-22 March, 2002, 15 pp.
- LOBO FERREIRA J.P., NAGEL K. and DIAMANTINO C. 2002 - Groundwater Extraction and the Risk of Saltwater Intrusion, in COASTIN, A Coastal Policy Research Newsletter, n. º 6, March 2002, pp. 2-4.
- CHACHADI, A.G. and LEITÃO, T.E., 2002 – Health of the Groundwater Regime in a Coastal Delta of East Godavari, Andhra Pradesh, India, in COASTIN, A Coastal Policy Research Newsletter, n. º 6, March 2002, pp. 5-8.
- CHACHADI, A.G. and LEITÃO, T.E., 2002 - Impacts of Irrigated Agriculture on Groundwater Regime in East Godavari Coastal Delta of Andhra Pradesh, in proceedings of the National Conference on Coastal Agricultural Research, organized by ICAR, Old Goa, 6-7 April, 2002, 16 pp.
- CHACHADI, A.G., MOINANTE, M.J. and OLIVEIRA, M.M., (2002a) – Measuring, Monitoring and Managing Sustainability: The Coastal Dimension – Coastin. Gis and Mathematical Modelling for the Assessment of Groundwater Vulnerability to Pollution: Application to an Indian Case-Study Area in Kakinada. Relatório 279/02 – GIAS, October/2002, 43 pp.
- LEITÃO, T.E. and LOBO FERREIRA, J.P., (2002) – Measuring, Monitoring and Managing Sustainability: The Coastal Dimension – Coastin. Groundwater Indicators. Relatório 301/02 – GIAS, November/2002, 21 pp.
- LOBO FERREIRA, J.P., CUNHA, M.C., (2002) – Optimization Models for Tourism Water Resources Demand Satisfaction in Bardez, Goa, India in Coastin – Policy Research Newsletter, Goa, India, Teri, Number 7, November 2002, pp. 22-26.
- CHACHADI, A. G., LOBO FERREIRA, J.P., NORONHA, L and CHOUDRI, B.S. (2002) – Assessing the Impact of Sea-Level Rise on Salt Water Intrusion in Coastal Aquifers using GALDIT Method, in Coastin – Policy Research Newsletter, Goa, India, Teri, Number 7, November 2002, pp. 27-32.
- LOBO FERREIRA, J.P, CUNHA, M.C., CHACHADI, A.G., NAGEL, K., DIAMANTINO, C. and OLIVEIRA, M.M. (2002) –Optimal Aquifer Development of Goa Coastal Area (India) for Tourism Purposes, in Proceedings of DMinUCE The 3rd International Conference on Decision Making in Urban and Civil Engineering, held in London, Nov. 2002, 7 pp.
- NORONHA, L., LOURENÇO, N., LOBO FERREIRA, J.P., LLEOPART, A., FEOLI, E., SAWKAR, K. and CHACHADI, A. (2002 and 2003) – Coastal Tourism, Environment, and Sustainable Local Development. Teri, New Delhi, Índia (47 pp extended abstracts and book (in press) with three chapter written by LNEC authors).
- LOBO-FERREIRA, J.P., CHACHADI A.G., OLIVEIRA, MM and NAGEL, K. (2002) – Groundwater Vulnerability Assessment of the Goa Case Study Area, in Coastal Tourism, Environment, and Sustainable Local Development, Teri, 8 pp.
- LOBO-FERREIRA J.P., KRIJGSMAN, B. and CHACHADI AG (2002) – A New Methodology for Delineating Wellhead Protection Areas, Applied To The Goa Case Study Area”, in Coastal Tourism, Environment, and Sustainable Local Development, Teri, 15 pp.
- LOBO-FERREIRA, J.P., CUNHA, MC, CHACHADI, AG, NAGEL, K., DIAMANTINO, C. and OLIVEIRA, M.M. (2002) – Application of Optimisation Models for Tourist Infrastructures Water Resource Demand Satisfaction in the Goa Case Study Area, in Coastal Tourism, Environment, and Sustainable Local Development, Teri, 15 pp.