Os aquÃferos sedimentares presentes na regiÃo sul do Cearà representam importantes recursos hÃdricos naturais para a populaÃÃo dessa regiÃo, devido as suas boas qualidades e grandes disponibilidades. No entanto, constituem em recursos frÃgeis, sendo susceptÃveis a processos de degradaÃÃo por aÃÃes antrÃpicas. O objetivo dessa pesquisa à aprofundar os conhecimentos sobre a hidrogeoquÃmica do aquÃfero mÃdio presente no municÃpio de Juazeiro do Norte e compreender a dinÃmica do transporte de contaminantes nitrogenados em torno na bacia do riacho dos Macacos. Para isso, o diagrama de Stiff e a anÃlise estatÃstica de agrupamento hierÃrquico foram aplicados em dados de monitoramento hidroquÃmico de 26 poÃos tubulares, totalizando 158 amostras coletadas entre os anos de 2010 e 2014, e dados de testes de bombeamento foram utilizados em simulaÃÃes de fluxo hÃdrico subterrÃneo para modelar-se o transporte de contaminantes em zona vadosa e saturada. Os diagramas de Stiff mostraram a classificaÃÃo das Ãguas quanto à presenÃa dos Ãons dominantes, onde a qualidade das Ãguas mostrou-se sensÃvel Ãs mudanÃas de perÃodos secos e chuvosos e as anÃlises de agrupamentos conseguiram diferenciar grupos de Ãguas com qualidade distintas. Um modelo de fluxo subterrÃneo foi gerado por meio do software Visual MODFLOW Classic, o qual devidamente calibrado e validado permitiu identificar as cargas hidrÃulicas no aquÃfero no ano de 2015 e traÃar a espessura da zona vadosa sujeita a permitir processos de transformaÃÃo biolÃgica de compostos nitrogenados por reaÃÃes de oxidaÃÃo. SimulaÃÃes do software PHREEQC interactive mostraram que a zona vadosa possibilita o aporte de concentraÃÃes significativas de nitrato ao aquÃfero, e que contribuiÃÃes de esgoto por fossas sÃpticas tambÃm sÃo importantes fontes de contaminaÃÃo das Ãguas subterrÃneas. CenÃrios de exploraÃÃo do aquÃfero foram simulados e mostraram que um aumento no lanÃamento de nitrato no aquÃfero pode deteriorar a qualidade da Ãgua da maioria dos poÃos a nÃveis que inviabilizem os seus usos. Por outro lado, uma reduÃÃo gradativa da carga contaminante pode garantir a recuperaÃÃo da qualidade das Ãguas em toda a bateria de poÃos em atà dez anos; enquanto um corte sÃbito de lanÃamentos de esgoto no canal de drenagem e no riacho dos Macacos promove sua reduÃÃo dos teores de nitrato a nÃveis aceitÃveis em atà dois anos em todo o aquÃfero. Palavras-chave: Juazeiro do Norte, MODFLOW, Nitrato, PHREEQC, Riacho dos Macacos / The sedimentary aquifers present in the south of Cearà hold important natural water resources for the population of this region, because of their good quality and great availability. However, they constitute fragile resources being susceptible to degradation processes by human action. The objective of this research is to deepen the knowledge of the hydrogeochemistry of the medium aquifer in Juazeiro do Norte and understand the dynamics of transport of nitrogenous contaminants in the Riacho dos Macacos watershed area. For this purpose, Stiff diagrams and statistical analysis of hierarchical clustering were applied in hydrochemical monitoring data of 26 wells, totaling 158 samples, collected between the years 2010 and 2014, and data from pumping tests were used in groundwater flow simulations for modeling the transport of contaminants in the vadose and saturated zones. Stiff diagrams showed the classification of waters according to the presence of the dominant ions, where water quality showed changes for dry and wet periods: cluster analysis was able to differentiate groups with different water quality. A groundwater flow model was generated using Visual MODFLOW Classic software, which, properly calibrated and validated, identified the hydraulic head in the aquifer in 2015 and map the thickness of the vadose zone where biological transformation processes of nitrogen compounds by oxidation reactions happen. PHREEQC interactive software simulations showed that the vadose zone allows the input of significant concentrations of nitrate to groundwater, and sewage from septic tanks is also an important source of groundwater contamination. Aquifer exploitation scenarios were simulated and showed that an increase in nitrate release into the aquifer can degrade the water quality of most wells reaching levels which impede their use. On the other hand, a gradual reduction of the contaminant load can ensure the recovery of water quality throughout the wellfield in about ten years; while a sudden cut of sewage release into the drainage channel and the Riacho dos Macacos creek promotes a reduction in nitrate concentration to acceptable levels within about two years throughout the aquifer

nÃo hà / Com a finalidade de entender o funcionamento dos aqÃÃferos da Chapada do Araripe, quantificar suas reservas e avaliar a vulnerabilidade à poluiÃÃo, foram aplicados, na ausÃncia de dados hidrogeolÃgicos e hidrolÃgicos sistematizados, mÃtodos de hidrogeologia, hidroquÃmica, hidrologia isotÃpica, edafologia, ecologia e modelagem numÃrica. Os resultados sÃo interpretados sinoticamente. Foram feitos (i) a avaliaÃÃo da geologia, (ii) a interpretaÃÃo de medidas quÃmica e isotÃpica (O-18, C-13, H-3 e C-14) das Ãguas, (iii) o estudo da matÃria orgÃnica dos solos (importante agente na recarga) utilizando os isÃtopos N-15 e C-13, (iv) o cÃlculo da capacidade de infiltraÃÃo, em solos de diferentes formaÃÃes florestais, utilizando o modelo de GREEN e AMPT, (v) a simulaÃÃo do fluxo subterrÃneo utilizando os modelos computacionais MODFLOW e MODPATH e (vi) a obtenÃÃo dos Ãndices de vulnerabilidade à poluiÃÃo utilizando o mÃtodo de FOSTER e HIRATA. Verificou-se, desta maneira, a intima interrelaÃÃo entre hidrologia, climatologia e ecologia da chapada. Na porÃÃo leste, Ãrea de floresta e de pluviosidade elevada, as Ãguas do Sistema AqÃÃfero Superior sÃo jovens (tempo de residÃncia de ≈ 180 anos e δ 18O≈ -3,24 â) derivadas de chuvas atuais (δ 18O ≈ -3,2 â), enquanto na porÃÃo oeste, mais seca e com vegetaÃÃo rala, encontra-se paleo-Ãguas (pmC ≈ 25,5, ≈10.932 anos) marcadas ainda pelo clima pleistocÃnico mais frio (δ 18O ≈ -5 â). Na primeira Ãrea, a recarga à avaliada em ≈ 4 % da precipitaÃÃo anual; porem, as anÃlises de solos indicam uma reduÃÃo da capacidade de infiltraÃÃo para somente 20 % em Ãreas desmatadas, ilustrando a forte influÃncia de mudanÃas da cobertura vegetal sobre o balanÃo hÃdrico (e a vazÃo das fontes) da chapada. A reserva permanente do Sistema AqÃÃfero Superior, calculada pelo MODFLOW, à de 13 * 109 m3/ano, a reserva reguladora de 21,4 * 106 m3/ano e a infiltraÃÃo profunda atravÃs de fraturas no aquiclude Santana de 3 * 105 m3/ano. A porÃÃo leste, à de moderada vulnerabilidade à poluiÃÃo, com exceÃÃo da falha de Jardim que à de alta vulnerabilidade. A porÃÃo oeste apresenta-se de baixa vulnerabilidade, com exceÃÃo da falha nas proximidades dos poÃos SerrolÃndia I e II que à de moderada vulnerabilidade. Os barreiros estÃo em estado sanitÃrio muito ruim e constituem a entrada principal de poluiÃÃo para a Ãgua subterrÃnea / The objectives of this research were to understand the aquifers of the Araripe Plateau, quantify their resources, and assess their vulnerability to pollution. In order to address the lack of hydrologic and hydrogeologic data, methods from various areas were employed (hydrogeology, hydrochemistry, isotope hydrology, soil science, ecology and numerical modeling). Results are interpreted in a synoptic way. We performed (i) geologic analysis, (ii) chemical and isotopic analyses (O-18, C-13, H-3 and C-14) of water samples, (iii) studied organic material in soils (important to recharge) using N-15 and C-13, (iv) determined the capacity of infiltration for soils with different vegetation using the GREEN and AMPT model, (v) performed MODFLOW and MODPATH simulations of groundwater flow, and (vi) vulnerability study (FOSTER and HIRATA). In this fashion, an intimate relationship between hydrology, climate and ecology was verified for the Araripe Plateau. In the eastern section, with forests and elevated rainfall, waters of the Upper Aquifer System are young (residence time ≈ 180 years) and are derived from present day rainfall, whereas in the western section, with low rainfall and sparse vegetation, paleo-waters (pmC ≈ 25,5, ≈10.932 years) are found, identified by its colder pleistocenic climate (δ 18O ≈ -5 â). In the first area, recharge is estimated to be ≈ 4 % of annual rainfall. However, for areas of deforestation, soil analyses indicate a reduction in the infiltration capacity to only 20 %, illustrating the strong influence of changes in vegetation on the water balance (and the discharge of springs) of the Plateau. MODFLOW simulations calculate for the Upper Aquifer System permanent reserves of 13*109 m3/year, regulating reserves of 21,4*106 m3/year, and a deep percolation, through fractures in the aquiclude Santana, to the Cariri Valley of 3*105 m3/year. With respect to vulnerability, the eastern section is moderate, with exception of the fault of Jardim which is highly vulnerable. The western section of the Araripe Plateau presents low vulnerability, but increasing to moderate in the area of the wells Serrolandia I and II. The ponds (âbarreirosâ) of the Plateau are of very poor sanitary condition and represent critical spots for aquifer pollution

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho foi realizado na porÃÃo norte do Complexo Industrial e PortuÃrio do PecÃm, localizado na RegiÃo Metropolitana de Fortaleza (CE), e teve por objetivo avaliar a vulnerabilidade dos aquÃferos por meio dos mÃtodos DRASTIC e GOD e caracterizaÃÃo do perigo de contaminaÃÃo. Realizou-se quatro etapas de monitoramento em 24 poÃos ao longo de 2013, onde verificou-se a presenÃa de trÃs sistemas aquÃferos: Dunas, Barreiras e Fissural. Os parÃmetros monitorados foram: pH, temperatura, condutividade elÃtrica, sÃlidos totais dissolvidos, salinidade e nÃvel estÃtico. A medidas de pH permitiram classificar as Ãguas subterrÃneas como Ãcidas. As concentraÃÃes de SÃlidos Totais Dissolvidos encontram-se dentro dos padrÃes de potabilidade e permitiram classificar as Ãguas como âÃguas docesâ. O mÃtodo DRASTIC apresentou Ãndices entre muito baixo a muito alto, com predomÃnio de vulnerabilidade alta a muito alta, associadas ao AquÃfero Dunas, e vulnerabilidade moderada associada ao AquÃfero Barreiras. As Ãreas de baixa e muito baixa vulnerabilidade ocorrem em porÃÃes do Barreiras com nÃvel estÃtico mais profundo e no AquÃfero Fissural. O nÃvel estÃtico, a recarga e zona vadosa foram os parÃmetros que mais influenciaram estes resultados. O mÃtodo GOD apresentou Ãndices entre moderado e alto, com alta vulnerabilidade associada ao AquÃfero Dunas, e vulnerabilidade moderada associada aos AquÃferos Barreiras e Fissural. O nÃvel estÃtico foi o parÃmetro que mais influenciou os resultados deste mÃtodo. Nos dois mÃtodos, o mapeamento da vulnerabilidade apresentou contornos muito prÃximos aos do mapeamento geolÃgico, o que sugere forte influÃncia da litologia no processo de avaliaÃÃo. As atividades presentes na Ãrea foram classificadas com potencial de carga contaminante entre moderado e elevado. O perigo de contaminaÃÃo obtido pelo mÃtodo GOD e pelo potencial de carga contaminante indicou o predomÃnio de Ãreas de perigo moderado. Os resultados sugerem que a vulnerabilidade dos aquÃferos e o perigo de contaminaÃÃo foram subestimados na instalaÃÃo do complexo, no que concerne à Ãrea onde cada atividade industrial poderia ser instalada. Na comparaÃÃo entre os mÃtodos, o mÃtodo DRASTIC apresentou melhores resultados para estudos que requeiram maior detalhamento, como EIA/Rimas e Planos Diretores. O mÃtodo GOD apresentou resultados mais satisfatÃrios para estudos regionais, como zoneamentos territoriais. Os resultados tambÃm reiteram a fragilidade ambiental de grande parte da Ãrea destinada à instalaÃÃo do complexo industrial, e reforÃam a necessidade de monitoramento das atividades industriais no que diz respeito a prevenÃÃo de contaminaÃÃes. / This work was carried out in the northern portion of Industrial and Portuary Complex of PecÃm, located in Fortaleza Metropolitan Region, Cearà State, Brazil, and aims to evaluate aquifer vulnerability through DRASTIC and GOD methods, and characterization of aquifer pollution hazard. In 2013, four steps of monitoring were made for 24 wells, from which it was possible to identify three main aquifer systems: Dunas, Barreiras and Fraturado. The monitored parameters were: pH, electrical conductivity, total dissolved solids, temperature, salinity, and water table. The pH results allowed classifying the groundwater as acids.Total dissolved solids concentrations are inside of the potability pattern and allowed classifying the groundwater as fresh water. The major acidity and salt concentrations were found during the dry season. The water table has average depth around 5 meters. The DRASTIC method showed indices between very low and very high, with predominance of high and very high vulnerability associated to the Dunas Aquifer, and moderate vulnerability associated to the Barreiras Aquifer. Areas with low and very low vulnerability occur in portions of the Barreiras Aquifer where the water table is most deep, and in the Fraturado Aquifer. Water table, recharge, and vadose zone were the parameters that most influenced these results. The GOD method showed indices between moderate and high, with high vulnerability associated to the Dunas Aquifer, and moderate vulnerability associated to the Barreiras and Fraturado aquifers. Water table was the parameter that most influenced the results of this method. In both methods, the vulnerability mapping showed contours very close to the ones of the geologic map, suggesting strong influence of the lithology in the evaluating process. Activities developed in the area were classified with subsurface contaminant load potential moderate and high. Aquifer pollution hazard obtained by GOD vulnerability and subsurface contaminant load potential indicates the dominance of areas with moderate pollution hazard. The results suggest that aquifer vulnerability and aquifer pollution hazard were underestimated during the construction of the industrial complex, regarding the area where each activity should be building. Comparing both methods, DRASTIC showed better results for studies that requires greater details, as EIAs and Master Plans. The GOD method showed better results for regional studies, as land zonings. The results also reaffirms the environmental fragility of great part of the area intended to the industrial complex, and reinforce the need for monitoring the industrial activities regarding pollution prevention.

Em muitos problemas da natureza e em uma diversidade enorme de Ãreas do conhecimento, existe a necessidade real de modelarmos fenÃmenos existentes. Em CiÃncias como MatemÃtica, FÃsica, QuÃmica, Biologia, Economia e nas Engenharias, de uma maneira geral, à comum por parte dos pesquisadores, o uso de modelos e simulaÃÃes, Ãs quais, quase sempre, envolvem taxas, princÃpios e leis, regidos por EquaÃÃes Diferenciais. Problemas envolvendo movimento de fluidos, intensidade de corrente elÃtrica, propagaÃÃo de calor, crescimento populacional, entre muitos outros, sÃo exemplos clÃssicos de aplicaÃÃes de modelos regidos por EquaÃÃes Diferencias, Ãs quais, podem ser diferenciadas quanto ao tipo em EquaÃÃes Diferenciais OrdinÃrias (EDO) e EquaÃÃes Diferenciais Parciais (EDP). Nas primeiras, a funÃÃo a ser determinada depende de uma Ãnica variÃvel independente, enquanto nas segundas, ocorre a dependÃncia de duas ou mais variÃveis independentes. Acontece à que em uma grande variedade de problemas da natureza, as equaÃÃes nÃo possuem soluÃÃes bem comportadas, analÃticas e, dessa maneira, faz-se necessÃrio o conhecimento de mÃtodos numÃricos, tais como, DiferenÃas Finitas, Elementos Finitos, Elementos de Contorno, entre outros, os quais necessitam da discretizaÃÃo do domÃnio e, portanto da criaÃÃo de uma malha (MESH), com fÃrmulas interativas para se estimar uma soluÃÃo e minimizar o erro da aproximaÃÃo. Nesse sentido, a proposta desse trabalho à utilizar um mÃtodo numÃrico bastante eficaz e independente de malha, denominado mÃtodo sem malhas (MESHLESS), mas especificamente o mÃtodo de Kansas, o qual lanÃa mÃo de FunÃÃes de Base Radial (Radial Basis Functions â RBF), ou simetria radial, da distÃncia entre um ponto central do domÃnio da funÃÃo e um ponto genÃrico do domÃnio. A funÃÃo interpoladora de base radial, tambÃm depende de um parÃmetro de forma âcâ a ser encontrado. Mas a questÃo preponderante Ã: como determinar um parÃmetro de forma âcâ Ãtimo, que possa oferecer uma soluÃÃo consistente, reduzindo o resÃduo e, portanto o erro existente? Para tanto, modelou-se um problema de contaminaÃÃo de aquÃfero fazendo uso da equaÃÃo de difusÃo, comparando o resultado de sua soluÃÃo analÃtica, com a soluÃÃo numÃrica obtida atravÃs do mÃtodo numÃrico sem malhas e com o parÃmetro de forma simulado e otimizado por meio da plataforma SCILAB / In many problems of nature and a huge diversity of knowledge areas , there is a real need we model existing phenomena . Sciences like Mathematics , Physics , Chemistry, Biology , Economics and in Engineering , in general , is common among the researchers , the use of models and simulations , whi ch almost always involve fees , principles and laws , governed by Differential Equations . Problems involving fluid motion , intensity of electric current , heat propagation , population growth , among many others , are classic examples of applications of models g overned by Differential Equations , which can be differentiated as to type in Ordinary Differential Equations (ODE ) and Partial Differential Equations ( PDE). In the first , the function to be determined depends on a single variable, while in the second , the dependence of two or more independent variables occurs . Happens is that in a wide variety of problems of nature , the equations do not have well - behaved, analytic and thus solutions , it is necessary the knowledge of numerical methods such as Finite Differen ces , Finite Elements , Boundary Elements , among others, which require the discretization of the domain and therefore the creation of a mesh ( M ESH), with interactive formulas for estimating a solution and minimize the error of approximation . In this sense , t he purpose of this work is to use a very efficient and independent of mesh numerical method , called method without mesh ( MESHLESS), but specifically the method of Kansas , which makes use of Radial Basis Function ( Radial Basis Functions - RBF ) or radial sym metry , the distance between central point of the domain of the function and a generic point of the domain. The interpolating radial basis function also depends on a shape parameter " c" to be found . But the overriding question is how to determine a shape pa rameter " c" great, we can provide a consistent solution , reducing waste and therefore the existing error ? For both , modeled itself a problem of contamination of the aquifer by making use of the diffusion equation , comparing the results of its analytical so lution with the numerical solution obtained by numerical method without mesh and parameter simulated shape and optimized by SCILAB platform (version 5. 4 . 1 )