Os recursos hídricos subterrâneos abastecem milhões de pessoas no mundo e constituem a principal reserva hídrica disponível para os seres humanos, contudo sua gestão é precária. A eminência de uma crise hídrica redirecionou os holofotes para os aquíferos transfronteiriços, o que demonstrou sua vulnerabilidade aos riscos e a necessidade de inseri-los nas políticas hídricas nacionais e internacionais. Gradualmente, o sistema internacional busca formas de incluir esses recursos e promover a sua governança e gestão. Esse foi o caso do Aquífero Guarani, alvo de diversos projetos de cooperação que convergiram no único acordo para a gestão conjunta de um aquífero transfronteiriço na América. O objetivo deste trabalho é analisar como o direito internacional e a ordem ambiental internacional trataram a temática das águas subterrâneas e dos aquíferos transfronteiriços e quais são as suas estratégias para combater os riscos que ameaçam esses recursos, com foco no caso do aquífero Guarani. A metodologia utilizada foi a análise qualitativa de documentos internacionais e da bibliografia, e a realização de entrevistas com especialistas sobre o tema. O direito internacional das águas doces, voltado quase que exclusivamente para os cursos de água internacionais, se desdobra para incluir os aquíferos, o que se reflete em várias tentativas da comunidade epistêmica jurídica e na edição da Resolução da Assembleia Geral das Nações Unidas nº 63/124 o direito internacional dos aquíferos transfronteiriços. Paralelamente, o sistema internacional, representado por um grupo específico de organizações internacionais busca traçar diretrizes objetivas e universais para esses recursos, tendo elegido a gestão integrada e a boa governança das águas como a melhor forma de protegê-los. Esses conceitos convidam a um aprofundamento da cooperação e a constituição de marcos jurídicos conjuntos, que podem contribuir para a elaboração de algum tipo de política de uso e proteção. Porém não questionam o cerne do problema que é a racionalidade econômica dominante. A cooperação internacional estabelecida entre Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai para o Aquífero Guarani e a assinatura de seu respectivo acordo são fruto desse contexto internacional que tem promovido à temática das águas subterrâneas. O modelo de cooperação adotado no Guarani vai replicar a ordem ambiental e o direito internacional das águas doces e expor seus avanços, limitações e contradições. / Groundwater resources supply millions of people worldwide and constitute the main water reserve available for mankind, but its management is precarious. The eminence of a water crisis redirected the spotlights to transboundary aquifers, which made evident their vulnerability to the risks and the need to insert them in the national and international water policies. Gradually, the international system seeks ways of including these resources and promoting their governance and management. This was the case of the Guarani Aquifer, the target of several cooperation projects that led to the only agreement for the joint management of a transboundary aquifer in America. The aim of this study is to analyze how international law and the environmental order treated the groundwaters and transboundary aquifers and what are their strategies to avoid the risks that threaten these resources, focused on the case of the Guarani Aquifer. The methodology used is the qualitative analysis of international documents and the bibliography on the theme. International water law, directed almost exclusively to surface water resources, makes efforts to include the aquifers, which is reflected in several attempts from the legal epistemic community and the edition of UN Resolution 63/124 the international law of transboundary aquifers. Parallel to this, the international system, represented by a specific group of international organizations, aims at drafting objective and universal guidelines for these resources, having elected the integrated water resources management and good water governance as the best way to protect them. These concepts are an invitation to dive deeper into the cooperation and constitution of joint legal landmarks, which can contribute, at least, to formatting some type of use and protection policy. Nevertheless, they do not question the core problem, which is the dominating economic rationale. The international cooperation established between Argentina, Brazil, Paraguay and Uruguay for the Guarani Aquifer and the signature of the respective agreement are the result of this international context that has promoted the groundwater theme. The cooperation model adopted for the Guarani will replicate the international environmental order and international water law and expose their advances, limitations and contradictions.

Este projeto teve por objetivo a construção de um modelo hidrogeológico baseado em Elementos Finitos para estudar a variação de nível do aquífero livre em área de afloramento do Sistema Aquífero Guarani. A área é a bacia do Ribeirão da Onça, localizada na região central do Estado de São Paulo. Dados topográficos, hidrológicos e hidrogeológicos da região de interesse foram obtidos principalmente através de mapas, de poços e estações metereológicas próximas e na área de estudo, com o apoio do Centro de Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada (CRHEA) da Universidade de São Paulo (USP). Os dados já existentes no Laboratório de Hidráulica Computacional (LHC) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), bem como os dados coletados no decorrer do trabalho, foram utilizados para definição de suas condições de contorno e calibração do modelo. Estes foram processados e analisados em ferramenta SIG. Assim foram definidos os parâmetros para a construção da malha de elementos finitos dentro do pacote de Simulação de Processos em Aquíferos (SPA), software utilizado para a modelagem numérica desenvolvido no LHC. Foi simulado o fluxo estacionário como condição inicial para a modelagem transiente. Visto as condições de contorno adotadas, o modelo transiente resultou em cálculos satisfatórios de carga hidráulica, considerados os poços de monitoramento existentes na área de estudo e a particular localização de cada um. A ferramenta mostrou bom desempenho e, como sugestão, a continuidade do monitoramento da região se faz necessária para manutenção e melhora das informações a respeito do comportamento da água subterrânea e do SAG como reserva deste importante recurso. / This works presents a hydrogeological model based on finite element to study the variation in level of free aquifer in the outcrop area of the Guarani Aquifer System. The area was the basin of Ribeirão da Onça, located in the central region of São Paulo. Topographic, hydrological and hydrogeological data of the region of interest were obtained mainly through maps, weather stations and wells near and within the study area, with support from the Center for Water Resources and Applied Ecology (CRHEA), University of São Paulo (USP). The data already existing in the Laboratory of Computational Hydraulics (LHC) at the School of Engineering of Sao Carlos (EESC) and the data collected during the study were used to define its boundary conditions and model calibration. These data were processed and analyzed in a GIS tool. Thus were defined the parameters for the construction of the finite element mesh within the package of Process Simulation in Aquifers (SPA), software used for numerical modeling developed at the LHC. Steady flow was simulated as an initial condition for transient modeling. Since the boundary conditions adopted, the transient model resulted in satisfactory hydraulic head calculations, considering the existing monitoring wells in the study area, taking into account the particular location of each. The tool has shown good performance and, as a suggestion, the continued monitoring of the region is necessary for maintenance and improvement of information about the behavior of groundwater and SAG as a store of this important resource.

Orientador: Didier Gastmans / Resumo: A necessidade do estudo os diferentes processos do ciclo hidrológico de forma integrada tem se tornado cada vez mais urgente, uma vez que o uso do termo “crise hídrica” se torna cada vez mais frequente. Nesse sentido, a determinação de taxas de recarga e quantificação dos fluxos subterrâneos, aliados ao uso de isótopos estáveis (2H e 18O), que são excelentes traçadores da movimentação da água no ciclo hidrológico, impulsionaram esse estudo, buscando gerar informações científicas fundamentais para uma melhor gestão dos recursos hídricos. Situada numa porção de afloramento do Sistema Aquífero Guarani (SAG), a área de estudo está inserida em uma pequena bacia hidrográfica na porção oeste do estado de São Paulo, onde as águas subterrâneas e superficiais são responsáveis pelo abastecimento de inúmeras cidades da região. O estudo teve como principal objetivo compreender a dinâmica entre os diversos compartimentos do ciclo hidrológico, buscando mudanças nos padrões de precipitação e de recarga subterrânea, por métodos de fácil aplicação, como balanço hídrico e flutuações dos níveis d’água (WTF), bem como a aplicação de traçadores isotópicos (δ2H e δ18O) em diferentes sazonalidades. Ao considerar a sazonalidade dos dados isotópicos na chuva, águas superficiais e subterrâneas, pode-se observar que os valores de δ18O são mais empobrecidos durante a estação chuvosa e mais enriquecidos durante a estação seca. A diferença entre os sinais isotópicos permitiu compreender a movimentação da á... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The need to study the different processes of the hydrological cycle in an integrated way has become increasingly urgent since the use of the term "water crisis" becomes more and more frequent. In this sense, the determination of rates of recharge and quantification of the underground flows, together with the use of stable isotopes (2H and 18O), which are excellent tracers of water movement in the hydrological cycle, stimulated this study, seeking to generate scientific information fundamental to better management of water resources. Located in a portion of the outcrop of the Guarani Aquifer System (SAG), the study area is in a small hydrographic basin in the western portion of the state of São Paulo, where groundwater and surface waters are responsible for the supply of numerous cities located there. The main objective of this study is to understand the dynamics between the various compartments of the hydrological cycle, searching for changes in precipitation and underground recharge patterns, using easy-to-apply methods such as water balance and water level fluctuations (WTF), as well as the application of isotopic tracers (δ2H and δ18O) in different seasonal conditions. When considering the seasonality of the isotopic data in rainfall, surface water, and groundwater, it can be observed that δ18O values are more depleted during the rainy season and more enriched during the dry season. The difference between the isotopic signals allowed to understand the movement of the water... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Los acuíferos costeros mediterráneos, en su mayoría, presentan un grado de explotación muy elevado, que ha dado lugar a la presencia de procesos de salinización por intrusión marina. Si bien el proceso de intrusión marina puede ser hidrodinámicamente muy complejo, puede asumirse que debe existir relación directa entre los caudales de descarga subterránea al mar y la intrusión marina. En los últimos años, propiciado por la entrada en vigor de la Directiva Marco del Agua (UE-DMA, 2000; UE-DMA,2006), están proliferando los estudios referidos a la gestión y uso sostenible de las aguas subterráneas (IGME - UJI, 2009b; Gómez et al., 2012; Meléndez et al., 2012). Dichos informes tienden a definir y cuantificar las salidas subterráneas al mar de los acuíferos costeros y presentan propuestas metodológicas interesantes para su determinación. Pero es sabido que el caudal subterráneo de salida al mar es el resultado de todas las acciones llevadas a cabo en un acuífero; por tanto, la contención de la intrusión marina no debería centrarse exclusivamente en determinar el caudal de salida sino en cuantificar, y rectificar en la medida de lo posible, las acciones desencadenantes del problema. En esta tesis se propone una nueva metodología para determinar el volumen ecológico de remediación (VER), definido como el volumen en que hay que reducir los bombeos en un acuífero o sector del mismo para que la recuperación piezométrica alcanzada comporte una intrusión menor o igual a la estimada en régimen natural para el sistema (intrusión de referencia). La metodología propuesta para el cálculo del VER parte de un modelo matemático de flujo de densidad constante calibrado en régimen estacionario. Consiste en reducir de forma iterativa los bombeos involucrados en el proceso de intrusión, hasta que la superficie piezométrica obtenida sea menor o igual a la intrusión estimada en régimen natural para el sistema (intrusión de referencia). Para su aplicación se propone seguir los siguientes pasos: FASE 1: Simular la situación del sistema en régimen natural para conocer la intrusión de referencia. Al modelo resultante se le denominará modelo de referencia en régimen natural (modelo RN). FASE 2: Delimitar las áreas afectadas por la intrusión marina e intentar disminuir su superficie mediante la reducción iterativa de los bombeos involucrados en el proceso, hasta que la superficie piezométrica obtenida presente una intrusión igual o menor a la estimada en régimen natural. El modelo de partida en esta fase se denominará modelo base en régimen influenciado (modelo RI). FASE 3: Cálculo del VER a partir del modelo RI y del último escenario contemplado en la Fase 2 (el que se asocia a una intrusión igual o menor a la estimada en régimen natural) El volumen ecológico de remediación (VER) se puede calcular para años húmedos (VERh), medios (VERm) y secos (VERs). La aplicación de esta metodología en la Plana de Oropesa – Torreblanca (MASub 080.110) pone de manifiesto que el avance en la intrusión marina (respecto a la existente en régimen natural), en cualquiera de los tres casos (año húmedo, medio o seco) es debida principalmente a la acción de los bombeos. En término medio, en los años húmedos el sector afectado por el avance de la intrusión es el Sur y el VERh correspondiente es de 1 hm3/año. En los años medios, el VERm es de 1,6 hm3/año y el proceso afecta únicamente al sector Sur. En los años secos el proceso afecta al sector Sur y al sector Central; en este caso el VERs sería de 2,8 y 0,9 hm3/año para cada sector respectivamente. Previamente a la aplicación de la metodología propuesta a la Plana de Oropesa - Torreblanca (MASub 080.110), ha sido necesario profundizar en el conocimiento de las características del acuífero y su funcionamiento. En cuanto a la intrusión marina de la Plana, la evolución del proceso y su situación actual se han estudiado a partir de la información recogida en las redes de control de intrusión y calidad de la Confederación Hidrográfica del Júcar (CHJ, www.chj.es). Se ha aplicado una metodología para valorar los impactos y la vulnerabilidad del sistema frente a la intrusión (índice SITE), concluyéndose que, a finales del siglo XX, el proceso afectaba a la totalidad del acuífero y la presión debida a la intrusión se clasifica como alta. El desarrollo de un modelo matemático de flujo subterráneo (MODFLOW), para el periodo 1973 – 2009, ha permitido evaluar las acciones que afectan al sistema, calibrar los parámetros y acciones que lo conforman y observar la evolución de la piezometría a lo largo de la simulación. Al final del periodo considerado, año 2009, se estima que la intrusión, que durante el año 1993 llega a afectar a dos tercios de la franja costera con un caudal de entrada de 2,3 hm3/año, se concentra únicamente en el sector Sur y se cuantifica en 0,05 hm3/año. Se ha simulado un escenario futuro plausible (2010 – 2035), definido a partir de las ordenaciones urbanísticas proyectadas a corto y medio plazo en la zona: el Plan General de Ordenación Urbana 2009 (PGOU Torreblanca, 2009) dentro del cual se desarrolla el Programa de Actuación Integrada (PAI) Doña Blanca Golf y el PAI Marina d´Or Golf (en los términos municipales de Cabanes y Oropesa). Esto ha permitido valorar el impacto de los cambios del uso del suelo en la piezometría de la zona, observándose que a partir del año 2018 los niveles piezométricos por debajo del nivel del mar son inexistentes.

A funcionalidade de um sistema aqüífero é dependente dos atributos do reservatório, em especial as suas heterogeneidades, associadas às propriedades intrínsecas da rocha e descontinuidades relacionadas à compartimentação estrutural. O presente estudo teve como objetivo principal identificar e mapear a organização espacial dos componentes estratigráficos e compartimentos estruturais do Sistema Aqüífero Guarani, localizado na bacia do Paraná, a fim de verificar os efeitos na sua distribuição na organização e funci- onalidade. Foram observadas as variações na salinidade, as zonas de recarga e de des- carga, visando contribuir para os estudos que estabelecem prioridades de uso, mapea- mento, monitoramento e redução das atividades potencialmente contaminantes. A extensa seção siliciclástica do aqüífero foi formada por sistemas deposicionais eólicos e fluviais, de idade triássica e jurássica, englobados principalmente pelas forma- ções Pirambóia e Botucatu (Brasil), Misiones (Paraguai e Argentina) e Taquarembó (Uruguai). Levantamentos de seções estratigráficas ao longo da faixa de afloramentos e análise e interpretação de perfis geofísicos de poços para petróleo na bacia permitiram compor um novo quadro estratigráfico para o sistema aqüífero. A compartimentação estrutural do aqüífero foi definida a partir da integração de mapas morfoestruturais previamente publicados, traçados por interpretação de imagens de radar, satelitárias, modelos digitais de elevação e mapas regionais aeromagnetométri- cos e gravimétricos. Um novo mapa de lineamentos estruturais, interpretado a partir de um modelo digital de terreno, teve a precisão avaliada por comparação com mapas pré- vios gerados por diferentes autores e métodos. A sucessão sedimentar que compõe o aqüífero é objeto de diferentes correlações e classificações estratigráficas, com implicações na organização das unidades hidroestrati- gráficas. Caracteriza-se por associações de fácies cujos elementos arquiteturais e geo- metria permitem subdividí-lo em unidades de fluxo. Três unidades de fluxo principais foram reconhecidas, identificadas e denominadas conforme a fácies genética: duna (DU), interdunas (ID) e canais (CH). Secundariamente, duas outras unidades: crevasse (CR), lacustre e planície de inundação (FF) ambém foram identificadas. Estas unidades apresentam diferentes condutividade hidráulica e desempenham, conseqüentemente, papéis diferentes no funcionamento do aqüífero. Para as unidades de fluxo foi possível estimar a condutividade hidráulica média com base na seleção e tamanho médio dos grãos e na argilosidade dos sedimentos. Em termos de litoestratigrafia, o SAG é composto pelas formações Santa Maria, de ocorrência restrita ao Rio Grande do Sul, espacialmente sotoposta e justaposta às forma- ções flúvio-eólicas Guará (No oeste do Rio Grande do sul) e Pirambóia (leste do Rio Grande do Sul, e toda a parte central e norte da Bacia do Paraná). Todas estão extensa- mente superpostas, ora discordantemente, ora transicionalmente, pela Formação Botu- catu, caracterizada por depósitos dunares de desertos super-áridos. Tal fácies apresenta grande homogeneidade, boa porosidade e permeabilidade efetiva, caracterizando-se como a mais importante unidade hidroestratigráfica. Na interpolação dos contornos estruturais e espessuras das rochas do aqüífero, os lineamentos reconhecidos revelaram grandes blocos tectônicos que restringem o fluxo e a formação de células hidrogeológicas. A anisotropia sedimentar e a compartimentação estrutural foram consideradas na avaliação das unidades de fluxo e do sistema e no cál- culo do fluxo potencial dinâmico. Mapas de fluxo potencial e de direção de fluxo perm- tem visualizar a forte influência estrutural nas áreas preferenciais de recarga e descarga e os controles das entradas e saídas do sistema. A distribuição espacial das unidades mostra o zoneamento dos valores de condutividade hidráulica, com efeito direto na qua- lidade e na condutividade do fluxo da água dentro do aqüífero regional. Como resultado, conclui-se que apesar de se constituir um reservatório idealmente contínuo, a compartimentação e diferenciação interna do Sistema Aqüífero Guarani apon- tam para uma complexidade que parece ultrapassar a concepção de um sistema único. / The functionality of an aquifer system depends on attributes of the reservoir, spe- cially those heterogeneities associated to intrinsic properties of the rock and to structural compartmentation discontinuities. The main objective of the study was to identify and to map the stratigraphic components and structural compartments of the Guarani Aquifer System, located in the Paraná Basin, to verify the effect of their distribution on the aquifer organization and functionality. Variations in the salinity, the discharge and recharge zones were also studied as a contribution to the studies that aim to establish priorities in the use, mapping, monitoring and in the reduction of potentially contami- nant activities. The extensive siliciclastic section, with a maximum thickness of 600 m, was formed by aeolian and fluvial depositional systems of Triassic and Jurassic age and referred to mainly as the Pirambóia and Botucatu (Brazil), Misiones (Paraguay and Argentina) and Taquarembó (Uruguay) formations. Survey of stratigraphic sections throughout the out- crop belt and analysis and interpretation of geophysical profiles of wells drilled for oil in the basin had allowed a new stratigraphic and structural picture of the water-bearing system to be drawn. The structural compartmentation of the aquifer was defined based on the integration of morphostructural maps previously published, traced from interpretation of radar and satellite images, digital terrain models of rise and aeromagnetometric and gravimetric regional maps. A new map of structural lineaments, interpreted from a digital elevation model, had its precision and accuracy evaluated by comparint it to previous maps gener- ated by different authors and methods. The sedimentary succession that form the water-bearing unit is object of different correlations and stratigraphic classifications – with implications in the spatial configura- tion and regional connectivity of the hydrostratigraphic units. The succession is charac- terized by associations of facies whose architectural elements and geometry allow it to be subdivided in units of flow. Three main units of flow were recognized, identified and referred to as genetic facies: dune (DU), interdune (ID) and canals (CH). Secondarily, two other units: flooding plain crevasse (CR), lacustrine and (FF) were identified. These units show different hydraulic conductivities and play, consequently, different roles in the functioning of the aquifer. For the units of flow, it was possible estimate the average hydraulic conductivity on the basis of the selection and average size of its grains and in the mud content of the sediments. In litostratigraphic terms, the Guarani Aquifer System is represented by the forma- tions Santa Maria, restricted to Rio Grande do Sul state, bellow and spatially justaposed to the fluvial-aeolian formations Guará (in western Rio Grande do Sul) and Pirambóia (eastern Rio Grande do Sul, and all the central and north parts of the Paraná Basin). All units are extensively superposed, in some places unconformably, in other places transi- tionally, by the Botucatu Formation, which is characterized by dune deposits of super- arid deserts. Such facies present a great homogeneity, a good porosity and permeability, being the most important hydrostratigraphic unit. In the interpolation of the structural contours and thicknesses of the rocks of the water-bearing unit, the recognized lineaments revealed large tectonic blocks that restrict the flow and the formation of hydrogeologic cells. The sedimentary anisotropy and the structural compartments have been considered in the evaluation of the units of flow and the system and in the calculation of the dynamic potential flow. The obtained potential flow and direction of flow maps allowed the strong structural influence in the preferen- tial areas of recharge and discharge and the controls of the inputs and outputs of the sys- tem to be identified. The spatial distribution of the units shows a hydraulic conductivity zoning with direct effect in the quality and the regional conductivity. As result, it can be concluded that although it consists of an ideally continuous reservoir, the compartmentation and the internal differentiation of the Guarani Aquifer System point to a complexity that seems to exceed the conception of a single system.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-30T14:04:08Z No. of bitstreams: 1 EVERTON JOHN CAMELO ALVES - DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 2162415 bytes, checksum: feff702accbb73d01554bb5d14317a97 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T14:04:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EVERTON JOHN CAMELO ALVES - DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 2162415 bytes, checksum: feff702accbb73d01554bb5d14317a97 (MD5) Previous issue date: 2016-08-19 / Capes / A potencialidade hídrica do trecho do aquífero aluvial ao longo do rio Sucuru no Perímetro Irrigado em Sumé é obtida a partir de um modelo matemático de fluxo subterrâneo. O trecho selecionado apresenta a maior concentração de informações pertinentes às características hidrogeológicas do sistema aluvial e ao diagnóstico do uso atual dos recursos hídricos subterrâneos com a explotação das vazões em poços durante três meses (maio a julho)de um ano de estiagem. Nesse diagnóstico é constatado que o uso atual das águas do aluvião influi na inversão de parte do fluxo subterrâneo, comprometendo o trecho após a fronteira de jusante. São simulados cincocenários para investigarcom quais taxas de vazão as águas do trecho do aluvião em estudo podem ser explotadas, atendendo aoseguintecritério: assegurar um volume de fluxo remanescente entre 0% e 50% do volume de fluxo de entrada na fronteira de montante do trecho. Diante dos resultados, o cenário4, com o fluxo para a jusante, é o mais adequado para o uso sustentável das águas e da preservação da potencialidade hídrica do trecho do aluvião. / The water availability of the alluvial aquifer in Sucuru River, at the Sumé Irrigation District, is obtained trough a mathematical model of groundwater flow. The selected reach presentsrelevant information about the hydrogeological characteristics of the alluvial system. Theassessment of the current use of groundwater resources was performed considering the exploitation of the flow through wells during three months (May to July)in a dry year.It is found that the current use of the aquifer causes the inversion of part of the groundwater flow, from downstream to upstream. Five scenarios are simulated to investigate which flow rates can be exploited, according to the criterion: ensuring a downstream flow between0% and 50% of the flow in the upstreamlimit of the reach. Given the results, the scenario 4,which allows flow to downstream, is the most suitable for the sustainable use of the waters and the preservation of the water potential of the alluvial aquifer.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:59:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente estudo tem enfoque na identificação de áreas mais propícias a recarga direta do Sistema Aquífero Guarani (SAG) na região hidrográfica do Planalto de Lages e visa fornecer subsídios para a adequada gestão dos recursos hídricos subterrâneos, no Estado de Santa Catarina. A análise das áreas mais favoráveis a recarga do SAG foi dividida em duas etapas sendo a primeira caracterizada por avaliação regional (Planalto de Lages) de possíveis zonas de recarga a partir da análise de parâmetros do meio físico em trabalho de campo. Em segunda etapa as zonas mais favoráveis a recarga do SAG no Planalto de Lages, definidas na primeira etapa, foram estudadas em detalhe com uso de Sistemas de Informações Geográficas # SIG que seguiu metodologia de geração de mapa avaliativo (Mapa de recarga) a partir da sobreposição de mapas base (Geológico/Pedológico) e derivativo (mapa de declividade). O uso do SIG se mostrou adequado e foi possível se identificar áreas com alto a muito alto potencial de recarga do SAG. A partir de análise do uso do solo, vulnerabilidade e risco a contaminação de aquíferos nas áreas mais propícias a recarga do SAG, são feitas propostas para o uso e ocupação do solo com indicação de unidades prioritárias (Unidades de Conservação) para proteção da qualidade das águas subterrâneas e da capacidade de recarga deste importante Sistema Aquífero. / This study has focused on identifying areas most likely to directly recharge the Guaraní Aquifer System (SAG) in the Plateau of Lages and aims to provide subsidies for the proper management of groundwater resources in the state of Santa Catarina. The analysis of the areas most favorable to recharge the SAG was divided into two phases characterized by being the first regional assessment (Plateau of Lages) of possible areas of recharge from the analysis of parameters of physical environment. In the second stage the most favorable areas to recharge the SAG on the Plateau of Lages, defined in the first stage, were studied in detail with the use of Geographical Information Systems - GIS methodology followed that of generating evaluative map (map of recharge) from the overlapping base maps (Geological / Soils) and derivative (slope map). The use of GIS was adequate and it was possible to identify areas with high to very high potential for recharge of the SAG. From analysis of land use, vulnerability and risk contamination of the aquifers in the areas most likely to recharge the SAG, proposals are made for use and occupation of land giving indication of priority units (Units of Conservation) to protect the quality of groundwater and the capacity of recharge to this important Aquifer System.

In many cities, groundwater is essential for human consumption. However, urban aquifers coexist with the constant risk of contamination by the various types of pollutants from heterogeneity of activities. Nitrate is the main pollutant found in aquifers in terms of abundance, and may be able to promote much harmful to human health and the aquatic environment. In this context, this study goal to evaluate the nitrate contamination plume in part of the Metropolitan Region of Maceió City and looking for evidence of the effect of recharging on pollutant dynamics. To do this, we used the MODFLOW code to simulate the steady state distribution of hydraulic load, the MODPATH for tracking particles and MT3DMS to describe the transport and fate of nitrate. The results show that the seasonality of precipitation introduced no significant influence on the water level variations in deep sedimentary aquifer as well as the contaminant dispersion. Furthermore, there is a probability that disposal of sewage in long-term on soil govern the dynamics of the nitrate concentration in 87.5% of monitoring wells. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em muitas cidades as águas subterrâneas são imprescindíveis para o abastecimento humano. Porém, os aquíferos urbanos convivem com o constante risco de contaminação em virtude dos diversos tipos de poluentes originados da heterogeneidade das atividades que acorrem na superfície do solo. Um dos principais poluentes encontrados em termos de abundância é o nitrato, e que pode ser capaz de promover diversos danos à saúde humana e ao ambiente aquático. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar a pluma de contaminação do nitrato em parte da Região Metropolitana de Maceió e buscar por evidências do efeito da recarga na dinâmica do poluente. Para tal, foi utilizado o código MODFLOW para simular o estado de equilíbrio da distribuição da carga hidráulica, o MODPATH para o rastreamento de partículas e o MT3DMS para descrever o transporte e destino do nitrato. Os resultados evidenciam que a sazonalidade da precipitação não apresentou influência significativa nas variações do nível de água em aquífero sedimentar profundo assim como na dispersão do contaminante. Além disso, há probabilidade que a disposição de dejetos sanitários no solo em longo prazo governe a dinâmica da concentração de nitrato em 87,5% dos poços de monitoramento.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5059501 bytes, checksum: 170c2825c5239225e0e73b8816f33b5b (MD5) Previous issue date: 2013-03-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / It is estimated that 35% of Brazil s population are supplied by groundwater and its use increases continuously. Some states, such as São Paulo, Maranhão and Piauí have most of its municipalities served by groundwater sources. Therefore it is necessary not only acquire knowledge about the country's underground water availability, but also the protection of its aquifers and the understanding of their behavior, allowing the management of those resource. The hydrogeological modeling is one of the most used tools in this process. This is the context related to the present work, which consists of the hydrogeological modeling of the Palmital watershed, located in Viçosa, Zona da Mata, Minas Gerais. The modeling process was based on a detailed characterization of the watershed comprising the basis of the area s hydrogeological conceptual model. The characterization included several field activities like six GPR tests, ten survey boreholes, several collections of soil samples for tactile-visual analysis, allocation and monitoring of water level in 6 wells and slug tests in 4 of them. The water balance calculation and estimation of recharge through the hydrographs of monitoring wells were also part of the characterization of the area. This data helped in determined the initial and boundary conditions and the characteristics of the model´s mesh, among other relevant information, allowing the generation of the computational hydrogeological model throughout Visual Modflow® software. Once created, the numerical model went through a calibration process involving WinPest® software, resulting in a normalized standard deviation of 7.1 % and refinement of some hydraulic conductivity parameters. This method has resulted in a good correlation between simulated head data and observed head data (in the field) at the 10 references (wells and springs) used in the calibration. After calibration, the model was validated throughout others 9 springs on the watershed, resulting in a normalized standard deviation of 8.0 %. The simulated aquifer, characterized as porous and free, is widespread, covering much of the basin until a depth of 30 m, which is the lower modeling for the present work. The groundwater flow occurs from areas of higher elevation to the drainage network or to the lower areas of the sub-basin. Once calibrated and validated, the model had its parameters sensitivity evaluated and was found that the hydraulic conductivity and recharge parameters strongly influence the model while conductance of drains have little influence on it. Finally, two hypothetical scenarios were simulated. In each one of them pumping wells were entered into the model, working all with the same flow rate. All wells were installed with 12 m depth, the 2 final meters being its screened interval. The simulations ran with flow rates of 1 and 3 m3·d-1. It was observed that for simulated scenarios, impacts on the aquifer were stronger for higher flow rates, causing the most visible changes of equipotentials curves. Although, insignificant changes in the direction or magnitude of the underground water flow were noted. The changes caused by simulations were easily noticed in places of higher height due to proximity to the edges of the aquifer. / Estima-se que 35% da população brasileira são abastecidos por águas subterrâneas e o seu uso aumenta a cada década. Alguns estados, como São Paulo, Maranhão e Piauí possuem a maioria de seus municípios abastecidos por mananciais subterrâneos. Logo, é necessário não apenas o conhecimento acerca das disponibilidades hídricas subterrâneas do país, mas também a proteção dos aquíferos e a compreensão de seu comportamento, permitindo que a gestão desses recursos possa ser realizada de forma adequada. A modelagem hidrogeológica é uma das ferramentas mais utilizadas neste processo. Esse é o contexto em que se insere o presente trabalho, que consiste na modelagem hidrogeológica da sub-bacia hidrográfica do Córrego Palmital, localizada no município de Viçosa, Zona da Mata de Minas Gerais. A caracterização desenvolvida compreendeu diversas atividades de campo como seis seções de levantamentos com GPR (Radar de Penetração do Solo), dez furos de sondagem, várias coletas de amostras de solo para análise táctil-visual, alocação e monitoramento do nível da água em 6 poços e ensaio de slug test em 4 deles. A caracterização também se baseou em outros trabalhos realizados na área, principalmente nos de Andrade (2010) e Betim (2013). O cálculo do balanço hídrico e a estimativa da recarga através dos hidrogramas do monitoramento dos poços também fizeram parte da caracterização da área, compondo também o modelo conceitual da sub-bacia. De posse desses dados, foram determinadas as condições iniciais, condições de contorno e as características da malha do modelo, dentre outras informações pertinentes, gerando-se o modelo hidrogeológico computacional por intermédio do software Visual Modflow®. Depois de criado, o modelo numérico passou por um processo de calibração envolvendo o software WinPest®, resultando em um desvio padrão normalizado de 7,1 % e no refinamento das condutividades hidráulicas iniciais. Também se obteve uma boa correlação entre os dados de carga simulados e os dados de carga observados em campo nas 10 referências utilizadas, entre poços e nascentes. Após a calibração, o modelo foi validado com base na localização de outras 9 nascentes existentes na bacia, o que gerou um desvio padrão normalizado de 8,0 %. O aquífero simulado, caracterizado como poroso e livre, é extenso, cobrindo grande parte da bacia até uma profundidade máxima em torno de 30 m, sendo este o limite inferior de modelagem, nesta pesquisa. O fluxo subterrâneo ocorre dos locais de maior cota para a rede de drenagem ou para as áreas mais baixas da sub-bacia. Uma vez calibrado e validado, o modelo teve a sensibilidade de seus parâmetros analisada, tendo sido constatado que os parâmetros condutividade hidráulica e recarga influenciam fortemente o modelo, enquanto que a condutância dos drenos exerce pouca influência. Por fim, foram simulados dois cenários hipotéticos em que foram inseridos poços de bombeamento que trabalhavam com a mesma vazão, todos com 12 m de profundidade, com seção filtrante localizada nos 2 m finais. Nos cenários 1 e 2, as vazões usadas nas simulações foram de 1 e 3 m3·d-1, respectivamente. Observou-se nos cenários simulados que os impactos ao aquífero são mais fortes para a maior vazão provocando alterações mais visíveis das equipotenciais. Não se obervaram mudanças significativas na direção ou na magnitude do fluxo hídrico subterrâneo. As alterações provocadas pelas simulações são facilmente notadas nos locais de maiores cotas devido à proximidade com as bordas do aquífero.