Modelamento de Processos Hidrológicos em Aterros Utilizando o Programa HELP

1. INTRODUÇÃO

Existem muitos aterros e lixões que foram construídos em minas abandonadas e áreas de exploração de cascalhos e areias. Estes locais possuem condições geológicas e hidrológicas que facilitam a migração de contaminantes para as águas subterrâneas e superficiais. Para garantir a viabilidade do projeto de aterro e evitar a lixiviação de contaminantes para a zona saturada são aplicadas tecnologias de contensão muito caras nestes locais.

Nos EUA existe uma indústria de produtos e equipamentos que são utilizados neste tipo de projeto de engenharia. Aliada à ação de orgãos ambientais esta indústria consegue promover e incentivar a execução de custosos projetos em áreas de condições desfavoráveis do ponto de vista hidrológico e geológico, fazendo com que os mesmos sejam complexos e de difícil manutensão.

Por outro lado, não existe o mesmo nível de exigências e pressão no Canadá, onde as autoridades ambientais dos estados permitem que soluções inovativas e mais baratas de contensão do lixiviado possam ser empregadas. Isto faz com que a proteção das águas subterrâneas e superficiais tenha uma relação custo/benefício mais vantajosa. A seleção da área do aterro dentro de uma região de contexto geológico favorável, ou seja, onde as rochas tenham baixa permeabilidade e o regime de fluxo seja também favorável, permitirá sua implementação, sem a necessidade da utilização de custosas mantas e membranas geosintéticas (liners e membranes). Não existe também, neste caso, a necessidade da utilização de tanto know-how e manutensão estrangeiros.

Para todas as situações apresentadas anteriormente se faz necessária a avaliação do fluxo da água através da zona vadosa e da zona saturada. Muitas vezes somente o modelamento do fluxo e transporte das águas subterrâneas aliado ao modelamento do fluxo e transporte na zona vadosa, poderá fornecer resultados conclusivos quanto ao efeito de aterros e lixões sobre as mesmas em termos de contaminação.
A seguir será apresentado o modelo HELP (Hydrological Evaluation of Landfill Performance) desenvolvido pelo orgão ambiental norte-americano EPA, que é utilizado para o modelamento de processos hidrológicos que ocorrem em aterros, e, que serve também para a avaliação da eficiência de diferentes sistemas de contensão para evitar a migração de produtos lixiviados.

2. O MODELO HELP

O primeiro modelo HELP foi desenvolvido em 1984 por Paul Schroeder e outros autores (US Army Corps of Engineers). A versão atual é a 3.07.

HELP é um modelo versátil bidimensional e determinístico, empregado para o cálculo de balanços hídricos. É utilizado para efetuar prognósticos quanto a processos hidrológicos que ocorrem na região do aterro e para testar a eficiência de projetos de aterros, permitindo a avaliação dos mesmos quanto a sua capacidade de evitar a contaminação de águas superficiais e subterrâneas. É uma ferramenta importante para projetistas de aterros/lixões e para autoridades ambientais na avaliação dos parâmetros de desempenho do projeto. O modelo permite, devido às suas características, também a determinação da recarga de aqüíferos.

O modelo incorpora dados climáticos, de solos e da engenharia do projeto, além de utilizar procedimentos que permitem considerar processos de armazenamento superficial, degelo, escoamento superficial, infiltração, evapotranspiração, crescimento vegetativo, armazenamento no solo úmido, drenagem de subsuperfície lateral, recirculação do lixiviado, drenagem vertical na zona vadosa, lixiviação através do solo, geomembranas e liners compostos.

O sistema do aterro a ser definido pode considerar a inclusão de diferentes combinações de vegetação, solos de cobertura, células de resíduo, camadas drenantes laterais, solos de baixa permeabilidade para funcionar como barreira e ainda geomembranas e liners sintéticos. Os resultados são apresentados em forma de balanço hídrico médio diário, semanal, anual ou de longa duração.

Atualmente a EPA exige a utilização do modelo HELP para qualquer projeto de aterro nos EUA.

3. O PROGRAMA VISUAL HELP

Visual HELP (Waterloo Hydrogeologic Inc.) é uma interface que permite a utilização do programa HELP em ambiente Windows. A manipulação de dados e informações e sua interpretação é bastante facilitada. O programa permite ao usuário efetuar as seguintes tarefas:

¨ Criar graficamente diversos perfis representando diferentes partes de um aterro.
¨ Gerar automaticamente dados estatísticos meteorológicos confiáveis ou criar suas próprias estações meteorológicas.
¨ Simular com o modelo criado cenários complexos.
¨ Visualizar de forma colorida e em alta resolução os resultados obtidos.
¨ Preparar componentes gráficos e de texto para relatórios.

A figura 1 mostra a plataforma de avaliação do programa Visual HELP, ao passo que na figura 2 pode-se observar o mapa da América do Norte onde uma estação meteorológica foi selecionada. O gerador de dados meteorológicos possui estações meteorológicas de todas as partes do mundo, podendo-se acrescentar novas estações em caso de necessidade.

Visual HELP encontra-se integrado ao pacote de programas para a zona vadosa denominado WHI UnSat Suite (Waterloo Hydrogeologic Inc.). O grupo de programas incorpora também o modelo SESOIL (é um modelo de balanço unidimensional cujo código simula a lixiviação num polígono de solo, simula escoamento superficial, etc. – vide Abas Informa de agosto 2001), PESTAN (para a solução analítica do transporte de soluções orgânicas - pesticidas - na zona não saturada), VS2DT (para o cálculo de fluxo e transporte 2D através da zona não saturada) e VLEACH (modelo 1D para prognosticar a mobilização e migração de substâncias orgânicas através da zona não saturada).

Olho: Para garantir a viabilidade do projeto de aterro e evitar a lixiviação de contaminantes para a zona saturada são aplicadas tecnologias de contensão muito caras nestes locais


Figura 1: Visualização da plataforma de trabalho do Visual Help que faz parte do programa UnSat Suite. Observa-se o menu em ambiente Windows, a representação de perfil de solo e
as condições de tempo e posição média do lençol freático.


Figura 2: Gerador de dados meteorológicos do programa Visual HELP exibindo as estações meteorológicas existentes para a América do Norte (Waterloo Hydrogeologic Inc.).

Dr. Michel W. Kohnke
Tel: 1 (519) 746-1798 R.241
(11) 3030-9344 (São Paulo)
E-mail: mkohnke@flowpath.com

 
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