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0 ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DOM BOSCO FACULDADE DE ENGENHARIA DE RESENDE HIDROLOGIA 3º ANO DE ENGENHARIA CIVIL ATERRO SANITÁRIO DE MANAUS IGOR DOS SANTOS GUIMARÃES LUIZA COELHO TRAVASSOS MARIANA PERCILIANO LACERDA MICHAEL FELIPE DIONIZIO VANESSA DE SOUZA THALLES BRUNO RIBEIRO 14277090 13277106 14277041 14277099 14277146 13277092 RESENDE 2016 1 Sumário ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................... 2 INDICE DE GRÁFICO ....................................................................................... 3 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 4 2 ATERRO SANITÁRIO ................................................................................ 5 2.1 O QUE É? ............................................................................................ 5 2.2 COMO FUNCIONA UM ATERRO SANITÁRIO? .................................. 5 2.3 DESVANTAGEM DE UM ATERRO SANITÁRIO.................................. 6 3 ESTUDO FEITO NO ATERRO DE MANAUS ............................................. 7 3.1 CICLO HIDROLÓGICO ........................................................................ 7 3.2 BACIA HIDROGRÁFICA ...................................................................... 7 3.3 PRECIPTAÇÃO ................................................................................. 10 3.4 ESCOAMENTO SUPERFICIAL ......................................................... 11 3.5 INFILTRAÇÃO ................................................................................... 14 3.6 EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO .................................................. 14 3.7 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ................................................................ 15 3.8 HIDROGRAMA UNITÁRIO ................................................................ 16 4 CONCLUSÃO ........................................................................................... 18 5 BIBLIOGRAFIA......................................................................................... 19 2 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Aterro sanitário ................................................................................... 6 Figura 2: Localização da cidade de Manaus e suas bacias hidrográficas.......... 8 Figura 3: Rede hidrográfica e ordenamento de canais da bacia do Tarumã-Açu no município de Manaus ................................................................................... 9 Figura 4: Rede hidrográfica e ordenamento de canais da bacia do Puraquequara no município de Manaus ................................................................................. 10 Figura 5: Escoamento Superficial.................................................................... 12 Figura 6: Valores de pH e S encontrados nas aguas superficiais da região do aterro .............................................................................................................. 13 Figura 7:Relção entre nível d'agua e descarga líquida .................................... 16 Figura 8: Evento precipitação x vazão ............................................................ 16 Figura 9: Resumo dos eventos hidrograma ..................................................... 17 3 INDICE DE GRÁFICO Gráfico 1: Parâmetros mosfométricos das bacias hidrográficas no município de Manaus - AM..................................................................................................... 9 Gráfico 2: Precipitação anual .......................................................................... 11 Gráfico 3: Parâmetros analíticos da potabilidade. VPM = valor máximo permitido pela portaria de n° 518 .................................................................................... 15 4 1 INTRODUÇÃO O número de habitantes de Manaus passou de aproximadamente 67.000 para 284.118 dos anos de 1940 a 1970; ou seja, a cidade teve um aumento correspondente a 4,2 vezes, o que representa um crescimento demográfico da ordem de 325 %. Na década de 1980, a cidade ampliou aproximadamente 8 % ao ano e a população ultrapassou 635.000 habitantes, chegando em 2004, à marca de 1.592.555 habitantes, estando em oitavo lugar entre os municípios mais populosos do Brasil (GeoManaus, 2002; IBGE, 2007). Em consequência da explosão demográfica, a geração de lixo aumentou consideravelmente, cerca de 70 % do lixo da cidade, sendo armazenado em áreas não apropriadas ou simplesmente sendo despejado em lugares a céu aberto, sem nenhuma preocupação com o ambiente. Apenas 32 % do lixo são depositados em um aterro sanitário do tipo controlado, localizado no km 19 da rodovia AM-010, que liga Manaus a Itacoatiara (GeoManaus, 2002). No aterro são depositados diversos tipos de lixo: de origem industrial, urbana e hospitalar. A princípio, os resíduos sólidos seriam aterrados, os líquidos tratados em reatores e os gasosos captados e, em seguida, tratados. 5 2 ATERRO SANITÁRIO 2.1 O QUE É? Um aterro sanitário é um espaço destinado à deposição final de resíduos sólidos gerados pela atividade humana, são provenientes de residências, indústrias, hospitais, construções e consiste em camadas alternadas de lixo e terra que evita mau cheiro e a proliferação de animais. 2.2 COMO FUNCIONA UM ATERRO SANITÁRIO? Um aterro sanitário que está adequado de acordo com a norma NBR 8419 obedece ao seguinte processo: O solo é compactado para dar firmeza ao aterro que receberá uma camada de polietileno de alta densidade; Na base, as camadas de geotêxitil, brita e areia, permitem a drenagem do chorume; O lixo é depositado em camadas no aterro, periodicamente intercalados por camadas de terra; Os gases produzidos pela decomposição do lixo são captados e levados por dutos para uma usina gerado de energia; Na usina, os gases entram em combustão e movem geradores, que produzem energia elétrica, por exemplo; O chorume vai para tratamento. Separado da agua, os resíduos sólidos voltam para o aterro sanitário. 6 Figura 1: Aterro sanitário 2.3 DESVANTAGEM DE UM ATERRO SANITÁRIO O aterro sanitário recebe severas críticas porque não têm como objetivo o tratamento ou reciclagem dos materiais presentes no lixo urbano. Os aterros funcionam como armazenamento do lixo no solo, ocupando espaços cada vez mais escassos, porém são uma saída para o descarte disciplinado dos resíduos sólidos. 7 3 ESTUDO FEITO NO ATERRO DE MANAUS 3.1 CICLO HIDROLÓGICO O desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal, provocando vários efeitos que modificam os componentes do ciclo hidrológico natural. Com a urbanização, a cobertura da bacia é alterada para pavimentos impermeáveis e são introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando as alterações no ciclo como a redução da infiltração de água no solo, o aumento do escoamento superficial, a redução do escoamento subterrâneo e redução da evapotranspiração. Os aterros sanitários se relacionam diretamente com o ciclo hidrológico devido os mesmos prevenirem a contaminação das águas subterrâneas pelo processo natural de precipitação e infiltração. No Ano de 2012 o Aterro Sanitário de Manaus, implementou à medida que faz parte da portaria nº 011 do mesmo ano, que regulamenta o descarte de resíduos sólidos de empresas e hospitais, para dessa forma combater o descarte irregular de materiais tóxicos, que poderiam estar prejudicando os lençóisfreáticos da região do aterro, contaminando as águas subterrâneas do local. 3.2 BACIA HIDROGRÁFICA As bacias hidrográficas do Tarumã-Açu e do Puraquequara localizam-se no município de Manaus, onde está próxima ao aterro, sendo classificadas como tamanho grande, pois apresentam áreas superiores a 1000km². 8 Figura 2: Localização da cidade de Manaus e suas bacias hidrográficas As características físicas das bacias hidrográficas da área urbana de Manaus foram determinadas com o auxílio do programa computacional ArcGis 9.2 (Esri, 2005). As equações utilizadas foram: Para o coeficiente de capacidade 𝑘 = 0,28 𝑥 𝑃 𝐴 (sendo: Kc = coeficiente de capacidade; P = perímetro e A = área de drenagem); Para o fator de (kf) 𝐹 = 𝐴 𝐿² (sendo: F = fator de forma; A = área de drenagem e L= comprimento do eixo da bacia); Para o índice de circularidade 𝐼𝐶 = 12,57 𝑥 𝐴 𝑃² (sendo: IC = índice de circularidade; A = área de drenagem e P = perímetro); Para a densidade de drenagem 𝐷𝑑 = 𝐿𝑡 𝐴 (sendo: Dd = densidade dos rios, Lt = comprimento totais dos canais e A = área de drenagem); Para a densidade hidrográfica a 𝐷ℎ = 𝑁 𝐴 (sendo: Dh = densidade hidrográfica; N = números de rios ou cursos d’agua e A = área de drenagem); A sinuosidade do curso da água foi calculada pela equação 𝑙𝑠 = 𝐿 𝐷𝑣 (sendo: Is = índice de sinuosidade; L = comprimento do canal principal; e Dv = distancia vetorial do canal principal). 9 Logo: Bacia do Tarumã-Açu Bacia do Puraquequara Área 1.353,271 Km² 694.834 Km² Perímetro 229.122 Km 151.731 Km Comprimento do canal principal 42.105 Km 19.451 Km Comprimento vetorial do canal principal 37.612 Km 16.334 Km Comprimento total dos canais 1.065.387 Km 544.985 Km Coeficiente de compacidade 1,74 1,61 Fator forma 0,41 0,45 Índice de circularidade 0,32 0,37 ordem do córrego 5ª 4ª Densidade de drenagem 0,79 Km/Km² 0,78Km/Km² Densidade hidrográfica 0,62 canais/Km² 0,62 canais/Km² Índice de sinuosidade 1,11 1,18 Declividade média 1,84 2,02 Altitude máxima 154 m 147 m Altitude mínima 2m 7 m Amplitude altimétrica 152 m 140 m Valores e Unidade Parâmetros Gráfico 1: Parâmetros mosfométricos das bacias hidrográficas no município de Manaus - AM Figura 3: Rede hidrográfica e ordenamento de canais da bacia do Tarumã-Açu no município de Manaus 10 Figura 4: Rede hidrográfica e ordenamento de canais da bacia do Puraquequara no município de Manaus Um estudo feito em março de 2001 com o chorume produzido no aterro de Manaus, foi indicado que a concentração de metais pesados nessas duas bacias hidrográficas é muito alta pela resolução de 357/2005 do CONAMA, assim sendo, o aterro sanitário é um dos principais responsáveis pelo impacto ambiental observado nos corpos hídricos estudados. 3.3 PRECIPTAÇÃO O aterro recebe ao dia cerca de 4 toneladas de lixo, atualmente está devidamente preparado para a época de chuva e suporta até 160 milímetros de chuva. Os altos níveis de precipitação, entre 1.800 mm e 2.200 mm/ano, nas áreas de menor precipitação, e entre 3.500 mm e 4.000 mm/ano, nas áreas mais úmidas, bem como a alta umidade, são características marcantes do clima. No entanto, esse regime de chuva não é uniforme durante o ano todo, pois, verifica-se na região dos períodos sazonais bem definidos: um de intensas chuvas, que se estende de novembro a meados de junho e outro de curta estação de estiagem, mais apropriadamente denominá-lo de período de menor 11 precipitação, que começa em junho e vai até outubro ou meados de novembro. Estes dois períodos são chamados pela população local de “inverno” e “verão”, pois coincidem, respectivamente, aos períodos em que ocorrem as menores e maiores temperaturas. Gráfico 2: Precipitação anual 3.4 ESCOAMENTO SUPERFICIAL Dentre os vários componentes impactantes presentes nesse Aterro, o chorume destaca-se, pois escoa livremente para o sistema hídrico da circunvizinhança. Esse componente é originário da decomposição dos resíduos sólidos que ao escorrer livremente no ambiente alcança os sistemas hídricos superficiais e subterrâneos, desta forma comprometendo a qualidade da água e, por conseguinte, seu uso (SISSINO, 1996). O chorume causa efeitos adversos no solo, mesmo a distâncias superiores a 100 m de um aterro, assim como alterações na biota aquática, principalmente nas imediações da descarga (CHRISTENSEN et al, 2001, BAUN et al., 2003), além de afetar direta ou indiretamente todas as formas de vida (CELERE, 2007). 26 4, 2 28 9, 5 33 5, 4 31 1, 2 27 9, 3 11 5, 3 85 ,4 47 ,3 73 ,7 1 12 ,6 17 3, 8 21 9, 6 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 19 2, 27 5 PRECIPITAÇÃO PRECIPITAÇÃO MENSAL MÉDIA ANUAL 12 Figura 5: Escoamento Superficial As concentrações de Al, As, Cd, Fe e Pb nas amostras de água nos diferentes períodos sazonais encontraram-se acima dos limites estabelecidos pelo CONAMA (resolução nº 357/2005) para águas doces de classe 1 e 2. Particularmente, para o Al a concentração diminuiu no período chuvoso, tanto nas águas superficiais quanto nas lagoas de chorume. O Cd aumentou de concentração no período chuvoso, tanto para as amostras de chorume provenientes do dreno e lagoas quanto nas de águas provenientes do sistema hídrico da região do Aterro. O Fe diminuiu de concentração no período chuvoso nos P1, P2, P4, P6, P7 e P8, enquanto que nos P3 e P9 aumentaram. O P5 no período chuvoso apresentou alto valor para o desvio-padrão, que pode ser atribuído a um comportamento típico de despejos pontuais. A concentração de Pb aumentou em todos os pontos amostrados no período chuvoso, indicando que este seja um período crítico devido às oscilações bruscas na concentração do elemento. 13 Figura 6: Valores de pH e S encontrados nas aguas superficiais da região do aterro A concentração do Ni também esteve acima dos valores aceitáveis pelo CONAMA, somente em alguns pontos de coleta. As concentrações de Ni foram elevadas durante o período chuvoso, principalmente nos P2, P3, P4, P7 e P8. O mesmo ocorreu para o Mn nos P2 e P3. Nos P1 e P9, no caso do Ni e nos demais pontos de coleta para o Mn, a concentração esteve abaixo do limite de detecção do método nas amostras coletadas durante a estiagem. O Co, Cu e Zn encontram-se distribuídos de forma pontuais, em que a maioria dos pontos de coleta a concentração destes metais estavam abaixo do limite de detecção do método. Porém, no P7 no período chuvoso o Co apresentou um pico de concentração elevada, representado pelo alto valor do desvio-padrão. O Cu teve sua maior concentração no dreno e na lagoa (P6) de chorume no período chuvoso. A concentração de Zn aumentou no período chuvoso no P2 e diminuiu no P6. Contudo, no P5, durante a estiagem, o valor de desvio-padrão indica bruscas descargas de Zn entre uma coleta e outra. Nos demais pontos de coleta a sua concentração esteve abaixo do limite de detecção do método exceto no P3 no período chuvoso. 14 3.5 INFILTRAÇÃO A drenagem ineficiente das águas de chuva pode provocar maior infiltração no maciço do aterro, aumentando o volume de chorume gerado e contribuindo para a instabilidade do maciço. Além dos dispositivos de drenagens pluviais definitivos instalados nas plataformas - bermas, taludes e vias de acesso -, devemser escavadas canaletas de drenagem provisórias no terreno a montante das frentes de operação, de forma a minimizar a infiltração das águas de chuva na massa de lixo aterrado. Os dispositivos de drenagem pluvial, previstos no projeto. Por fim, sua cobertura é constituída por um sistema de drenagem de águas pluviais, para que não haja a infiltração da água da chuva no interior do aterro, normalmente constituído por uma camada de argila compactada. 3.6 EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO A interceptação de florestas pode variar de 10 a 30% da precipitação e está diretamente relacionada com a intensidade e duração da chuva. Eventos intensos, de curta duração e relacionados a chuvas convectivas apresentam interceptação variando de 10 a 18% da precipitação A transpiração nas florestas é responsável pela maior parte do processo de evapotranspiração. Em terras baixas, a transpiração média anual é de 1045 mm (com variação de 885 a 1285 mm) de acordo com levantamento apresentado por BRUIJNZEEL (1990). As altas taxas de interceptação e transpiração verificadas nas florestas resultam em características hidrológicas próprias conforme demonstradas por diversos estudos. Por exemplo, estima-se que 50% do volume precipitado em bacias com cobertura vegetal provêm do oceano e 50% provêm do processo de evapotranspiração que ocorre na própria bacia. 15 3.7 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS A crescente expansão da área urbana de Manaus tem levado a população a perfurar poços de maneira aleatória e muitas vezes em áreas vulneráveis à contaminação. Para a solução desse problema, o passo inicial é realizar um diagnóstico sobre os fatores que determinam o uso da água subterrânea, analisar a qualidade dessa água e determinar os fatores de risco para a contaminação na área urbana da cidade de Manaus. Parâmetros Unidades VMP Cor aparente UH 15 Condutividade µS/cm - Dureza total mg/L 500 Ferro mg/L 0,3 Fosfato total mg/L - Amônia mg/L 1,5 Nitrato mg/L 10 Nitrito mg/L 1 pH - - TDS mg/l 1000 Turbidez UFT 5 Coliformes totais NMP 100 ml 0 Gráfico 3: Parâmetros analíticos da potabilidade. VPM = valor máximo permitido pela portaria de n° 518 de 25 de março de 2004 do ministério da Saúde A situação do lixo em Manaus também é preocupante, tendo em vista que praticamente não existe área de águas superficial sem presença de lixo. A Cidade de Manaus, atualmente, gera em torno de 1.300 toneladas de resíduos, dentre os quais incluem-se os hospitalares, entulhos, podas de árvores, capinação, varrição e o lixo do Distrito Industrial. Em Manaus o lixo é depositado no aterro controlado localizado no Km 19 da rodovia AM-010/Manaus. O lixo tão logo chega, é descarregado do caminhão e coberto por uma camada de terra que impede o contato dos ratos e insetos. Com o tempo o lixo vai se decompondo gerando gases combustíveis e um líquido, fruto da decomposição da matéria orgânica, chamado chorume, líquido esse mais poluidor que o esgoto sanitário, e que podem poluir o lençol freático não só com matéria orgânica, mas com metais pesados e outros produtos existentes no lixo. Sabendo que os aterros sanitários contaminam as águas subterrâneas pelo processo natural de precipitação e infiltração. 16 3.8 HIDROGRAMA UNITÁRIO O hidrograma unitário é formado quando ocorre uma unidade da precipitação efetiva (TAKAHASHI, 1978). Adotando o método de hidrograma unitário, obtêm-se a vazão total em um rio como: 𝑄(𝑡) = ∫ 𝑢 ( ∞ 0 Þ)𝑟𝑒 (𝑡 − Þ) 𝑑Þ Onde: q(t) é a vazão (mm/hora ou mm/dia) no horário f; u(t) é a ponderação (l/hora ou l/dia) antes do tempo r, re(t) é a precipitação efetiva (mm/hora ou mm/dia) no horário t; t é o horário (hora ou dia); Þ é o tempo (hora ou dia). Assim: Q (t) = 581,47 . x2,64 , onde o x é o nível de água, observe. Figura 7:Relção entre nível d'agua e descarga líquida Figura 8: Evento precipitação x vazão 17 Figura 9: Resumo dos eventos hidrograma 18 4 CONCLUSÃO Concluímos então, que uma das características marcantes desse aterro sanitário é a grande produção de chorume. Este líquido é despejado no igarapé do Matrinxã, bem como em duas de suas nascentes. É possível, devido à deposição inadequada de diversos componentes do lixo (pilhas, latas, baterias etc.), que alguns metais pesados estejam contaminando todo o sistema hídrico da bacia do Tarumã-Açu, no mínimo. Uma vez no ecossistema aquático, os metais pesados são distribuídos nos diversos compartimentos do ambiente, como solo, sedimento, plantas e animais. Especificamente no caso dos sedimentos, a literatura mostra que este compartimento funciona como um sistema de estoque de poluentes (Förstner, 1987; Filgueiras et al., 2004). Diante dessa possibilidade, foram determinadas as concentrações de alguns metais pesados: Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn, nas águas e sedimentos do aterro sanitário e da bacia do Tarumã-Açu (igarapés do Matrinxã, da Bolívia, Acará e do Tarumãzinho), com o objetivo de avaliar as conseqüências da liberação do chorume para o sistema hídrico da bacia do Tarumã-Açu. O lixo ou resíduos sólidos que produzimos em nossa casa, no nosso trabalho, em nossa escola ou em qualquer outro local polui o meio ambiente e agrava consideravelmente a situação dos aterros sanitários do país, isso quando as cidades possuem um aterro sanitário, pois muitas possuem apenas um depósito a céu aberto onde as pessoas, que do lixo retiram seu sustento, podem se contaminar com doenças. O que ocorre é que a maioria da população não se preocupa com a quantidade de material descartável que gera e continua a utilizar mais do que a reciclar, sacos plásticos, metais, eletrônicos, que com o advento da modernidade se tornam rapidamente defasados, madeira, vidro, além do desperdício de alimentos e de muitos outros materiais que rapidamente são considerados inúteis, indesejáveis ou descartáveis. O Aterro Sanitário da cidade de Manas está com os dias contados e deve funcionar até meados de 2021. 19 5 BIBLIOGRAFIA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. 1992. NBR 12244. Construção de poço para captação de água subterrânea. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. 6 p. IBGE – Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Manaus: IBGE. Disponível em: <http://www1.ibge.gov.br/home/estatística/população/condicaodevida/pn sb/...abagua05.sht> Artigo: Precipitação interna e interceptação da chuva em floresta de terra firme submetida à extração seletiva de madeira na Amazônia Central.1 Sávio J. Filgueiras FERREIRA2, Flávio J. LUIZÃO3, Ricardo L. Godinho DALLAROSA2 Artigo: SIMULAÇÃO HIDROLÓGICA NA AMAZÔNIA: RIO MADEIRA Alfredo Ribeiro Neto Artigo: ANÁLISE MORFOMÉTRICA DAS BACIAS HIDROGRÁFICAS DO EDUCANDOS E SÃO RAIMUNDO NA REGIÃO DE MANAUS – AM Eduardo Bulcão da Silva COSTA1; Márcio Luiz da SILVA2 1Bolsista PIBIC/CNPq; 2Orientador INPA
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