Os eventos de escassez hídrica observados nos últimos anos e o aumento populacional no Estado de São Paulo têm conduzido à maior explotação de água subterrânea do Sistema Aquífero Guarani (SAG) para abastecimento público. Somente no município de Bauru/SP, está previsto um aumento da vazão de água extraída deste Aquífero de 3.699 m3/h (2014) para 4.465 m3/h (2034). Entretanto, a superexplotação em longo prazo do Aquífero pode comprometer a quantidade de água disponível. O Método de Elementos Analíticos foi utilizado para a modelagem do escoamento em regime permanente, considerando o escoamento regional, a extração de água por poços e os principais condicionantes geológicos locais. Observou-se que o gradiente hidráulico do SAG na cidade de Bauru é de aproximadamente 0,82 m/km. Os poços públicos que operam em regime de escoamento confinado estão localizados a nordeste da cidade. O rebaixamento esperado devido ao cenário previsto pelo DAE, em 2034, é de até 15 m com relação ao cenário atual (2014). Este rebaixamento pode ser controlado em até 5 m, reduzindo em 20% a vazão média anual de todos os poços, e em até 10 m, reduzindo em 10% a vazão média anual de todos os poços localizados na área central. A extração de água do SAG em Bauru/SP pode causar o rebaixamento de até 15 m nas cidades mais próximas (Piratininga e Agudos) e pouco interfere no escoamento de água do SAG das cidades mais distantes. Finalmente, os mapas potenciométricos e de rebaixamento gerados pelo modelo analítico são adequados para a análise do escoamento de água subterrânea e podem auxiliar no gerenciamento de recursos hídricos. / The recent drought events and the population growth in São Paulo State (Brazil) have caused many municipalities to increase the groundwater exploitation of the Guarani Aquifer System (GAS). In the city of Bauru/SP, the extraction of water from the Aquifer is expected to increase from 3,699 m3/h, in 2014, to 4,465 m3/h, by 2034. However, the long-term overexploitation of the Aquifer may compromise the amount of available water. The Analytical Element Method was used for the groundwater flow modeling in steady state. The regional flow, the water extraction by wells and the main local geological conditions were considered. The hydraulic gradient in the GAS in Bauru is approximately 0.82 m/km. The public wells in operation in confined flow regime are located in the eastern region of the city. The expected drawdown caused by the scenario predicted by the Department of Water and Wastewater of Bauru, in 2034, can reach 15 m, in comparison with the current situation (2014). Such lowering can be controlled up to 5 m, reducing 20% of the average annual groundwater flow rate of all wells, and up to 10 m, reducing 10% of the annual flow rate of all wells located in the critical area. The GAS groundwater extraction in Bauru/SP may cause the lowering of up to 15 m in nearby cities (Piratininga and Agudos) and has negligible interference in the groundwater flow in the GAS of distant cities. Finally, the potentiometric and drawdown maps generated by the analytical model are suitable for the analysis of groundwater flow and can be useful for the management of water resources.

O uso racional dos recursos hídricos tem ganhado cada vez maior importância frente aos diversos setores da sociedade. A utilização destes recursos sem um planejamento de gestão tem levado a sua deterioração do ponto de vista qualitativo e também quantitativo. As águas subterrâneas surgem como uma fonte de recursos hídricos por estarem menos expostas a contaminações derivadas do uso antrópico e por existirem em maior quantidade em relação às águas superficiais. Para que possam ser preservadas e se elabore um plano de uso, o entendimento de sua ocorrência é fundamental. Esta pesquisa explorou o uso de ferramentas computacionais na construção de modelos hidrogeológicos de fluxo e transporte, mais especificamente o método de simulação de Monte Carlo (MC). O estudo de caso é o Sistema Aquífero Guarani na região de Santana do Livramento, Estado do Rio Grande do Sul, fronteira do Brasil com o Uruguai. Foi analisada, através das simulações, a influência do parâmetro de condutividade hidráulica (K) nos modelos construídos, representando a situação in situ, e projetando cenários futuros. Foram utilizadas informações do banco de dados do SIAGAS (CPRM) e dos trabalhos realizados no “Projeto de Proteção Ambiental e Desenvolvimento Sustentável do Sistema Aquífero Guarani”. Os modelos estocásticos gerados através das simulações foram comparados a modelos determinísticos, geralmente mais utilizados. Os modelos estocásticos se mostraram ferramentas essenciais na construção de modelos de fluxo, sendo atualmente a melhor alternativa para que se obtenha o conhecimento da dimensão da incerteza em relação ao meio físico estudado. Na construção de perímetros de proteção de poços, as simulações realizadas comprovaram que o Bairro do Cerro do Registro é um local apropriado para a locação de poços de abastecimento de água, como consta no plano diretor da cidade de Santana do Livramento, estando mais protegidos de fontes de contaminação que os poços situados no centro urbano. / The rational use of water resources has gained increasing importance in several sectors of the Brazilian society. The use of such resources without a management plan has led to its deterioration both from qualitative and quantitative points of view. Groundwater arises as a possible source of hydric resources for being less exposed to anthropic contamination and by existing in greater quantity in relation to surface water. In order to preserve groundwater and elaborate a proper land use plan it is essential to understand its occurrence. This research explored the use of computational tools in the construction of hydro-geological models of flow and transport, more specifically the simulation method of Monte Carlo (MC). The case study is the Guarani Aquifer System in the region of Santana do Livramento, Rio Grande do Sul State, Brazil’s border with Uruguay. The influence of the parameter of hydraulic conductivity (K) in the models constructed, representing the situation in situ and designing future scenarios, was analyzed through simulations. Information from the database of SIAGAS (CPRM) and of a study carried out in the “Project of Environmental Protection and Sustainable Development of the Guarani Aquifer System” were used. Stochastic models generated through the simulations were compared to deterministic models which are usually more frequently used. Stochastic models were essential tools in the construction of workflow models. Currently, they are the best alternative to know the size of uncertainty about the physical medium studied. In building the perimeters of wellhead protection areas, the simulations which were carried out have shown that Cerro do Registro neighborhood is an appropriate location for the leasing of water supply wells as stated in the strategic plan of the city of Santana do Livramento, being more protected from sources of contamination than the wells located in the urban area.

Em regiões úmidas a relação entre os mananciais superficiais e subterrâneos se dá principalmente por meio da descarga dos aquíferos para os rios, essa dinâmica é “alimentada” principalmente pela recarga subterrânea. A área de estudo foi a Bacia do Paraná 3, localizada no Sistema Aquífero Serra Geral, no estado do Paraná. O presente trabalho estudou a recarga subterrânea em duas bacias monitoradas por estações fluviométricas a partir de três diferentes métodos, o balanço hídrico, a separação do escoamento de base usando três diferentes formas de obtenção do parâmetro BFImax (tabelado, curva de permanência e filtro inverso), e a modelagem hidrológica a partir da análise dos reservatórios subterrâneo e subsuperficial do modelo MGB-IPH. Para melhor entender as águas subterrâneas, também se utilizou o TWS do GRACE para avaliar as variações do armazenamento de água na área. Os resultados obtidos mostraram que a maioria dos métodos e suas variações convergiram em grandeza (resultados médio de 491,4±31,9mm para a bacia SFV e 270,1±39,4mm para a bacia SFF), com exceção dos resultados da aplicação da separação do escoamento de base usando o BFImax tabelado (212,0mm para a bacia SFV e 160,6mm para a bacia SFF), além disso, verificou-se que o uso do esvaziamento do reservatório subsuperficial e subterrâneo juntos (612,9±18,1mm para a bacia SFV e 372,8±25,2mm para a bacia SFF) apresenta resultados similares ao uso de filtros e ao balanço hídrico, entretanto, quando se utiliza somente o esvaziamento do reservatório subterrâneo (509,1±17,3mm para a bacia SFV e 53,5±9,7mm para a bacia SFF), somente uma estação converge em resultados, a outra apresenta valores bastante inferiores, esses resultados foram explicados pelas diferentes geomorfologias das bacias. Foi verificado que a aplicação dos filtros de separação do escoamento de base em dados simulados no modelo MGB-IPH não apresenta prejuízos em relação a aplicação dos mesmos em dados observados (<4%). A variação mensal da recarga subterrânea apresentou um comportamento concordante ao TWS do GRACE. Com os resultados obtidos um modelo hidrogeológico conceitual da área foi proposto com base nas características físicas (geomorfologia, solos, características hidráulicas e hidrológicas e dados dos poços) e com base nos resultados obtidos pela aplicação dos métodos de recarga subterrânea. O modelo mostrou que a existência de topos alongados e aplainados em regiões de baixa de declividade favorecem a recarga subterrânea frente a regiões sem topos aplainados e de maior declividade, além disso, a profundidade dos solos também explicou os resultados. / In humid regions, the relationship between groundwater sources and the rivers is mainly governed by the discharge of aquifers into rivers, this dynamics is fed mainly by groundwater recharge. The study area was the Paraná Basin 3, located in the Serra Geral Aquifer System, in the state of Paraná. The present work studied the groundwater recharge in two basins monitored by gauge stations using three different methods: the water-budget method, the hydrograph separation method using three different ways of obtaining the BFImax parameter (Eckhardt pre-defined values, Q90/Q50 ratio and backwards filter) and the hydrological modeling from the analysis of the groundwater and subsurface reservoirs of the MGB-IPH model. To better understand groundwater, TWS obtained from GRACE was also used to assess variations in water storage in the area. The results showed that most of the methods and their variations converged in magnitude (average of 491,4±31,9mm for SFV basin and 270,1±39,4mm for SFF basin), except for the results of the hydrograph separation using the Eckhardt pre-defined values of BFImax (212,0mm for SFV basin and 160,6mm for SFF basin), in addition, it was verified that the use of the emptying of the subsurface and groundwater reservoir together (612,9±18,1mm for SFV basin and 372,8±25,2mm for SFF basin) presents results similar to the use of hydrograph separation and to the water-budget method, however, when only the emptying of the groundwater reservoir is used (509,1±17,3mm for SFV basin and 53,5±9,7mm for SFF basin), only one station converged in results, the other presented lower values, these results were explained by the different geomorphologies of the basins. It was verified that the application of the hydrograph separation in simulated data does not present damages in relation to the application of the same in observed data (<4%). The monthly variation of the groundwater recharge presented a concordant behavior to the TWS. With the results obtained a conceptual hydrogeological model of the area was proposed based on the physical characteristics (geomorphology, soils, hydraulic and hydrological characteristics and hydrodynamic characteristics of the wells) and based on the results obtained by the application of groundwater recharge methods. The model showed that the existence of elongated and flattened tops in low declivity regions favors groundwater recharge compared to regions with no flattened tops and with greater declivity, in addition, soil depth also influenced the results.

Nos últimos anos, a necessidade de melhorar o conhecimento dos recursos hídricos subterrâneos tem sido cada vez mais importante, justificando o elevado número de estudos que estão sendo desenvolvidos sobre o Sistema Aquífero Serra Geral (SASG). A área em estudo encontra-se na região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul abrangendo 107 municípios. Geologicamente a área é constituída por rochas vulcânicas da Formação Serra Geral, sendo o SASG, o aquífero mais utilizado na região. A região apresenta forte afetação de tectônica rúptil, cuja caracterização estrutural é importante para o entendimento da hidráulica e da distribuição hidrogeoquímica do sistema aquífero envolvido. O objetivo do presente estudo consiste na caracterização morfoestrutural, hidrogeológica e hidrogeoquímica do SASG, tentando reconhecer a influência da tectônica no potencial hidrogeológico e na disposição dos diferentes tipos hidrogeoquímicos de águas subterrâneas, testando a existência de relações com as estruturas no condicionamento do sistema aquífero, através dos dados obtidos de poços tubulares e do estudo dos lineamentos estruturais presentes na área. A metodologia utilizada envolveu a aquisição de dados de poços tubulares georreferenciados da região, traçado de lineamentos morfotectônicos por meio de imagens de satélite e filtragens em Sistema de Informações Geográficas (SIG), geração mapas temáticos e, por fim, uma análise estatística dos dados obtidos. Foram traçados 1.981 lineamentos tectônicos, sendo esses separados por comprimento e padrões de direções. A variação do potencial hidrogeológico demonstrou a influência das estruturas tectônicas regionais, onde se verificou uma correlação positiva entre a densidade de lineamentos com o potencial de produção dos poços. Os lineamentos de pequeno porte e de direções NE-E e NW-W são dominantes na área e são os padrões que apresentam estatisticamente maior potencial de produção dos poços. A variação das fácies hidrogeoquímicas demonstrou a influência das estruturas tectônicas regionais, onde se verificou uma correlação positiva entre a densidade de lineamentos com o as fácies estudadas. As Fácies CaMg e Águas Mistas apresentam características de baixo tempo de residência, estando mais relacionadas a captações de águas associadas a áreas de recarga do SASG, sendo a primeira relacionada aos lineamentos de direção NE-E e N-NW e a segunda com a direção NW-W. A Fácies Na, relacionada com lineamentos de direção NE-E e NW-W, apresenta valores de pH alcalinos, baixa dureza e elevado STD, que sugerem mistura com águas provenientes do SAG subjacente. As Fácies FeK e F estão mais relacionadas com zonas de recarga ascendente do SAG, sendo a primeira apresentando relação com as direções NE-E e NW-W e a segunda fortemente relacionada com lineamentos N-NE. / In the recent years, the need to improve the knowledge of groundwater resources has been increasingly important, justifying the large number of studies that are being developed on the Serra Geral Aquifer System (SGAS). The study area is located in the Alto Uruguai River region, northwest of the State of Rio Grande do Sul, covering 107 municipal districts. Geologically the area consists of volcanic rocks of the Serra Geral Formation, representing the SGAS, the most exploited aquifer in the region. The area is highly affected by tectonic lineaments, whose structural characterization is an important feature to better understanding the hydraulic and hydrogeochemical characteristics of this aquifer system. The aim of the present study includes the morphostructural, hydrogeological and hydrogeochemical characterization of the SGAS, recognizing the influence of tectonic lineaments on the hydrogeological potential and in the distribution of different hydrogeochemical facies. Through the database of tubular wells and the study of the morphotectonic lineaments present in the area, statistical tests were performed in order to find out structural relationships conditioning the aquifer system, The methodology used in the present study included the acquisition data of georeferenced tubular wells of the region, tracing of morphotectonic lineaments through satellite images, filtering in geographic information system (GIS) and statistical analysis using Principal Components Analysis and Cluster Analysis overall data. 1.981 lineaments were drawn and discriminated by length and direction patterns. Variations in the hydraulic capacity demonstrated the influence of regional tectonic structures. This is certified by the positive correlation between the lineament density and the water production of the wells. The small lineaments and directions NE-E and NW-W are dominant in the area and statistically are the most important factors for the potential production from the wells. The variation of hydrogeochemical facies showed the influence of regional tectonic structures, with a positive correlation between the lineaments density with the observed hydrochemical facies. The CaMg Facies and the Facies of Mixed Waters exhibit characteristics of low time residence, being related to recharge areas of SGAS, the first one mainly linked to NE-E and N-NW directions and the second one to the NW-W direction. The Na Facies is related to NE-E and NW-W lineaments, showing alkaline pH, low hardness and high Total Dissolved Solids, suggesting mixing with waters from the underlying Guarani Aquifer System (GAS). The FeK Facies and F are more related to areas of ascending recharge of GAS, the first one presenting relationship with the NE-E and NW-W directions and the second strongly related to N-NE lineaments.

Submitted by Ana Lúcia Coelho (ana.coelho@cprm.gov.br) on 2017-12-21T17:30:20Z No. of bitstreams: 1 tese_marcos_freitas.pdf: 12145593 bytes, checksum: af166c58eb5677657d6d36d2f36989a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-12-26T15:46:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_marcos_freitas.pdf: 12145593 bytes, checksum: af166c58eb5677657d6d36d2f36989a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-12-26T15:54:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_marcos_freitas.pdf: 12145593 bytes, checksum: af166c58eb5677657d6d36d2f36989a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-26T15:55:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_marcos_freitas.pdf: 12145593 bytes, checksum: af166c58eb5677657d6d36d2f36989a9 (MD5) Previous issue date: 2016 / CPRM / O presente estudo dedicou-se à análise da água subterrânea com alta salinidade no Sistema Aquífero Serra Geral na região do Alto Rio Uruguai, norte/noroeste do Rio Grande do Sul e oeste de Santa Catarina. O Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) é um aquífero fraturado que compreende rochas vulcânicas basálticas e riolíticas mesozoicas da Bacia do Paraná, recobrindo e confinando parcialmente o Sistema Aquífero Guarani (SAG), que se encontra sobreposto a aquíferos mais profundos (Pré-SAG). O objetivo principal desta pesquisa é aprimorar a compreensão dos fenômenos que regem a interação entre o SASG e os aquíferos sotopostos às rochas vulcânicas (SAG e Pré-SAG) e os seus reflexos na composição química do aquífero fraturado da região. Previamente foi realizada uma Análise Exploratória de Dados de um conjunto de 7.620 poços que continham informações de condutividade elétrica na área de ocorrência do SASG nos dois estados. Condutividades Elétricas superiores a 378,35µS/cm foram consideradas anômalas e são decorrentes de níveis de salinidade elevados nas águas do SASG, muitas vezes, inviabilizando-as para o consumo humano. Foram amostrados 39 poços do SASG na região em estudo que apresentavam anomalia na condutividade elétrica e 19 poços que captam águas do SAG. As águas foram quimicamente analisadas em relação aos elementos maiores, elementos-traço e isótopos estáveis (2H, 18O e 13C). Os dados físico- químicos obtidos foram processados através de Análise de Componentes Principais e posteriormente por Análise de Agrupamentos. A análise tectônica da área realizada através da interpretação de imagens de satélite permitiu constatar que o pacote vulcânico foi mais afetado nas direções N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW. A salinidade das águas mostrou-se mais elevada nos poços influenciados por lineamentos morfoestruturais de direções N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E e E-W. As águas termais no SASG ocorrem somente a oeste da zona de falha Lancinha-Cubatão e na zona de influência do lineamento do Rio Uruguai. O estudo estatístico de agrupamento discriminou quatro grupos de águas, que possuem clara evolução hidrogeoquímica. Nesta evolução, a condutividade elétrica, as concentrações de cloreto, potássio, sódio, sais dissolvidos, sulfato e estrôncio sofrem incremento, enquanto o pH e o carbonato diminuem. A tipologia química das águas aponta para tipos bicarbonatados e sulfatados sódicos nos grupos I e II, enquanto o grupo III mostra águas sulfatadas sódicas a cálcicas. O grupo IV exibe águas cloretadas sódicas e cálcicas. As águas do grupo I estão intimamente relacionadas com a recarga ascendente do SAG. No grupo II ocorrem processos de mistura de águas do SASG com as águas do Pré-SAG. Nos grupos III e IV torna-se evidente a recarga ascendente a partir das Unidades Hidroestratigráficas Rio do Rasto e Teresina. A aplicação do geotermômetro de sílica para as águas termais demonstraram a circulação da água nos poços estudados atinge profundidades máximas da ordem de 3,0 km e, em sua maioria, situa-se entre 1,1 e 1,5km. O gradiente geotérmico médio calculado para a área de estudo é de 23,5ºC/km. Os mecanismos e elementos apresentados auxiliam como guias para decisões de gerenciamento do SASG na região.

Submitted by BRUNO TAMBELLINI SCALVI null (btscalvi@gmail.com) on 2016-05-04T17:17:29Z No. of bitstreams: 1 Tese Bruno Scalvicompleta.pdf: 4491142 bytes, checksum: 1ea0adf519153a342f43e57534c00817 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-05-06T18:56:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 scalvi_b_me_rcla.pdf: 4491142 bytes, checksum: 1ea0adf519153a342f43e57534c00817 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-06T18:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 scalvi_b_me_rcla.pdf: 4491142 bytes, checksum: 1ea0adf519153a342f43e57534c00817 (MD5) Previous issue date: 2016-03-15 / Pró-Reitoria de Pesquisa (PROPe UNESP) / O Sistema Aquífero Guarani (SAG) constitui uma das maiores unidades hidroestratigráficas do continente sul-americano e está entre os aquíferos mais explorados no estado de São Paulo. No município de Araraquara cumpre um importante papel no abastecimento de água, sendo responsável por mais de 65% de toda água distribuída à população. Nesse contexto o presente trabalho teve como objetivo a caracterização do arcabouço hidroestratigráfico do SAG na cidade de Araraquara, bem como a avaliação do rebaixamento dos níveis d’água no aquífero, decorrente da extração atual, por meio do monitoramento automatizado e contínuo dos níveis d’água em poço tubular abandonado situado na região central da cidade. Na área de estudo foram reconhecidas três formações geológicas: Formação Pirambóia; Formação Botucatu e a Formação Serra Geral. Foram caracterizadas quatro hidrofácies: A, B e C, que representam a Formação Piramboia e D constituída pela Formação Botucatu. As unidades estão separadas por descontinuidades geológicas, reconhecidas nos perfis, e foram diferenciadas em função do conteúdo argiloso presente nos arenitos, que condicionam as propriedades hidráulicas do reservatório. Ao longo de 435 dias de monitoramento contínuo, foi observado um rebaixamento total de 4,5 m no poço monitorado, decorrentes do bombeamento realizado na cidade. A contribuição de cada um dos poços, para o rebaixamento total, foi estimada utilizando-se a equação de Cooper-Jacob. Utilizando as vazões médias históricas para cada poço de bombeamento o rebaixamento calculado foi de 4,2 metros. Observou-se que poços mais próximos ao poço de observação, em um raio de 3000 metros, apresentaram contribuições significativas no rebaixamento observado. Com esses dados é possível avaliar e, com base em projeções de demanda futura do recurso hídrico e de crescimento populacional projetado, indicar locais para a perfuração de novos poços e seu impacto nos níveis d’água. / The Guarani Aquifer System (GAS) is one of the biggest hydrostatigraphic units of the sul-american continent and it is highly explored in the São Paulo State - Brazil. In the city of Araraquara the unit plays a very important role in water supply and it is responsible for over than 65% of all water distributed to the population. This current study aimed to characterize the hydrostatigraphic framework of GAS in the city of Araraquara, also to evaluate the lowering of water levels in the aquifer through the automated and continuous monitoring in an abandoned well located in the central region of the city. In the study area were recognized three geological formations : Pirambóia Formation, Botucatu Formation and Serra Geral Formation. Four Hydrofacies were characterized : A, B and C , representing the Piramboia Formation and D the Botucatu Formation. The units have been separated by the clay content in the sandstone and by the presence of discontinuities in the rock package, which determine hydraulic properties of the reservoir using geophysical wireline curves and tray sampling reports. Over 435 days, was observed a total drawdown of 4.5 m on the monitored well, resulting from the pumping to supply the city. The contribution of each well in the total observed drawdown was estimated using the Cooper-Jacob equation. When used the historical average flow rates for each pumping well, the calculated drawdown was 4.2 meters. It was observed that the wells at a distance of maximum 3000 meters had significant contributions in the observed drawdown. With this data is possible to evaluate future projections of water demand, based on the projected population growth, and to indicate potencial locals for drilling new wells and their impact on water levels. / PROPe: 006/2013

The growing demand for life quality due, mainly, by consumerism, has created a greater exploitation of natural resources, increasing deforestation, urban occupations in inappropriate areas, the expansion of consumption of surface water but also groundwater, to meet the many different uses, with a consequent increase in indiscriminate pollution. This work, realized in Faxinal do Soturno city, situated in the central region of Rio Grande do Sul state, has as objectives identify the suitable areas for the use and occupancy, vulnerable areas to contamination and identify some potential contaminants human activities that can affect the groundwater quality, as they are used in large-scale by Faxinal do Soturno population. In this study we used primary data, obtained in the field, and pre-existing data, obtained from SIAGAS (Sistema de Informação de Águas Subterrâneas) and spatializated in ArcGIS 9.2 and Surfer 8.0 applications, which generated the basic thematic mapping. The research was based on the type of geoprocessing environmental assessment based on SAGA (Sistema de Análise Geo-Ambiental) application, which could be performed the planimetry interaction with the maps of slope, geology, soil and static level, to get the map of natural vulnerability of aquifers contamination, which was faced with a map of potentially contaminating activities. The analysis showed one area of 3,950.95 hectares as of low vulnerability, this able to use and occupation, and 25.85 hectares as of extreme vulnerability, which suggests immediate mitigating measures. In SAGA evaluations, we found that the Faxinal of Soturno is located in an average vulnerability area, where there are potentially contaminating activities such as the cemetery, the hospital and fuel stations, which were georeferenced. The suitable and unsuitable areas for the use and occupation were found by the evaluation of the complex map of natural vulnerability, collate before the map of environmental risk, which was found an area of 1,440.85 ha without restriction on the use and occupation, and area of 2,666.82 ha for unsuitable areas for use. So, with those results obtained by the environmental analysis, one can say that the area without restriction must be a priority for the occupation, and demand the fulfillment of measures limiting the free use to the allocation of potentially contaminating activities, which will be installed in the municipality of Faxinal do Soturno. / A crescente demanda por qualidade de vida ocasionada, sobretudo, pelo consumismo, tem gerado uma maior exploração dos recursos naturais, aumentando os desmatamentos, ocupações urbanas em áreas inadequadas, a expansão do consumo das águas superficiais como também das águas subterrâneas, para suprir os mais diversos usos, com consequente aumento indiscriminado de poluições. O presente estudo, realizado no Município de Faxinal do Soturno, localizado na região central do Estado do Rio Grande do Sul RS, com área total de 169,9 Km2, como parte de convênio entre a Universidade Federal de Santa Maria e o consórcio de municípios que formam a Quarta Colônia do RS, tem, por objetivos, enriquecer e oferecer modelo para os fundamentos cartográficos e analíticos a subsidiar o plano diretor municipal, e, para tal, identificar as áreas propícias ao uso e ocupação, áreas vulneráveis à contaminação de lençóis aqüíferos subterrâneos e identificar algumas atividades antrópicas potencialmente contaminantes que podem afetar a qualidade das águas subterrâneas da região, parte do Sistema Aquífero Guarani, visto que estas são utilizadas em grande escala pela população faxinalense. Neste estudo foram utilizados dados primários, obtidos em campo, e dados pré-existentes, obtidos do Sistema de Informação de Águas Subterrâneas e, espacializados nos aplicativos ArcGIS 9.2 e Surfer 8.0, onde se gerou a cartografia temática básica. A pesquisa baseou-se no modelo de avaliação ambiental por geoprocessamento embasado no aplicativo Sistema de Análise Geo-Ambiental, pelo qual pode-se realizar a interação das planimetrias, com os mapas de declividade, geologia, nível estático e solos, para obter o mapa de vulnerabilidade natural a contaminação dos aquíferos, o qual foi confrontado com o mapa das atividades potencialmente contaminantes. As análises mostraram área de 3.950,95 hectares como de baixa vulnerabilidade, esta apta a uso e ocupação sem grandes restrições, e 25,85 hectares como de vulnerabilidade extrema, a qual sugere medidas mitigadoras imediatas. Nas avaliações realizadas no SAGA, constatou-se que a cidade de Faxinal do Soturno situa-se em uma área de vulnerabilidade média, onde encontram-se atividades potencialmente contaminantes, como hospital, postos de saúde, os cemitérios, e postos de combustíveis, as quais foram georreferenciadas. As áreas propícias e também as inadequadas ao uso e ocupação foram encontradas pela avaliação complexa do mapa de vulnerabilidade natural, cotejado frente ao mapa de risco ambiental, pela qual foi encontrada área de 1.440,85 ha sem restrição ao uso e ocupação, e 2.666,82 ha de áreas inadequadas ao uso. Assim, com esses resultados obtidos pela análise ambiental, pode-se afirmar que a área sem restrição deve ser prioritária para a ocupação, e exigir-se o cumprimento de medidas limitantes ao livre uso à alocação de atividades potencialmente contaminantes, que vierem a ser instaladas no município de Faxinal do Soturno.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Currently with the increase of demand for water, we find that groundwater has, in most aquifers, the desired quality for domestic, industrial and agricultural supply. Thus, the most effective way to protect this water sources of possible pollution and guarantee quality recharge is by following the laws that deal with the protection of aquifer recharge areas, these must have restriction in soil use and occupation. We highlight the Special Area of Conservation of Natural Sandstone Aquifer Basal Santa Maria or Natural Conservation Area AC8, in Santa Maria, RS, as an area to be protected. Since according to the Law of Soil Use and Occupation of Santa Maria, the recharge area has to be protected from its possible pollution. Among the research aims are the estate and federal law verification regarding the protection of groundwater resources and, at the municipal level, what are the restrictions of soil use for the Natural Conservation Area AC8. The definition, identification and spatialization of potentially polluting soil uses and occupation in this area are also aims of this research, as well as generating a map of legal conflict of Natural Conservation Area AC8. For this, we obtained data from the network of sewage collection CORSAN and information about land ordering of the study area in Santa Maria's City Hall. As results we have the analysis of how the protection of groundwater resources occur in the law, the definition of potentially water polluting sources and the diagnose of areas with use of potentially water polluting in the recharge area of the Sandstone Aquifer Basal Santa Maria, for instance food and drink industries, concrete industries, metallurgical, gas stations, repair shops and lake of a network sewage collection. Through this law identification and analysis and implementation dates of activities of potentially polluting the recharge aquifer area, we determined the areas of legal conflict existent in the Natural Conservation Area AC8 / Atualmente com o crescimento da demanda por água verifica-se que a água subterrânea possui, na maioria dos aquíferos, a qualidade desejada para o abastecimento doméstico, industrial e agrícola. Assim, a forma mais eficaz de proteger esses mananciais hídricos da possível poluição e garantir a recarga com qualidade é através do cumprimento das legislações que dispõem sobre a proteção das áreas de recargas dos aquíferos, áreas estas que devem possuir restrições de uso e ocupação do solo. Destaca-se assim a Área Especial de Conservação Natural do Aquífero Arenito Basal Santa Maria ou Área de Conservação Natural AC8, localizada em Santa Maria/RS, como uma área a ser protegida. Visto que, conforme o disposto na Lei de Uso e Ocupação do Solo de Santa Maria, a área de recarga deve ser protegida quanto a sua possível poluição. Dentre os objetivos da pesquisa estão a verificação nas legislações estadual e federal a proteção dos recursos hídricos subterrâneos e, em âmbito municipal, quais as restrições de uso do solo para a Área de Conservação Natural AC8. A definição, identificação e espacialização dos usos e ocupações do solo potencialmente poluidores existentes na área também são objetivos da pesquisa, bem como a geração de um mapa de incompatibilidade legal da Área de Conservação Natural AC8. Para isto, foram obtidos dados referentes à rede de coleta de esgoto na CORSAN e informações sobre ordenamento territorial da área de estudo na Prefeitura Municipal de Santa Maria. Como resultados têm-se a análise de como ocorre a proteção dos recursos hídricos subterrâneos nas legislações, a definição das fontes potenciais de poluição da água e o diagnóstico das áreas com usos potenciais de poluição da água na área de recarga do aquífero Arenito Basal Santa Maria, como indústrias alimentícias e de bebidas, indústria de concreto, metalúrgicas, posto de combustível, oficinas mecânicas e falta de rede coletora de esgoto na área. Através desta identificação e da análise das legislações e datas de implantação das atividades potenciais de poluição na área de recarga do aquífero, definiu-se as áreas de incompatibilidade legal existentes na Área de Conservação Natural AC8.

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No. of bitstreams: 1 francisco_rf_dr_rcla.pdf: 14719670 bytes, checksum: ef86656d898eb92e8d48fd2cc0fdef35 (MD5) Previous issue date: 2018-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Diante da importância das águas subterrâneas para os diversos usos, particularmente o abastecimento público, e considerando os crescentes impactos nas reservas subterrâneas decorrentes de superexplotação, bem como a degradação da qualidade da água por atividades antrópicas, torna-se imprescindível o estabelecimento de instrumentos de planejamento, gestão do uso e proteção dos recursos hídricos subterrâneos. Por esta razão, o objetivo principal desta pesquisa foi apresentar uma proposta metodológica para avaliar a vulnerabilidade natural e perigo de contaminação de aquíferos livres granulares, a partir de uma abordagem centrada na integração entre o parâmetro de Dar Zarrouk denominado condutância longitudinal unitária e demais fatores que interferem na estimativa destes processos. Para tanto, os métodos SDR e SDR-PERIGO foram desenvolvidos e aplicados experimentalmente no Aquífero Rio Claro, no município de Rio Claro/SP, a fim de estimar a vulnerabilidade natural e perigo de contaminação, respectivamente. A espessura e a resistividade elétrica da zona não saturada, utilizadas para o cálculo da condutância longitudinal unitária, foram obtidas através do processamento e análise de sondagens elétricas verticais. Os demais fatores empregados foram a declividade, taxa anual de recarga do aquífero e uso e cobertura do solo. Os pesos de influência dos fatores foram determinados com o auxílio da Análise Hierárquica de Processos, a fim de reduzir a subjetividade e eventuais erros inerentes à tomada de decisão. Em seguida, os mapas de fator foram integrados em ambiente SIG, com base na Análise Multicritério, por meio da aplicação do método da Combinação Linear Ponderada. No que se refere ao método SDR, toda a área de estudo apresentou vulnerabilidade natural alta, resultado compatível com aqueles reportados em trabalhos anteriores e conforme o esperado, considerando as características dos sedimentos areno- argilosos da Formação Rio Claro. Com relação ao método SDR-PERIGO, o perigo é alto em aproximadamente 72% da área de estudo, devido à associação entre a alta vulnerabilidade natural e atividades potencialmente poluidoras. De modo geral, locais com alto perigo de contaminação foram relacionados, principalmente, à área urbano- industrial e aos cultivos de cana-de-açúcar e de cítricos. Áreas com perigo de contaminação baixo ou nulo foram encontradas onde ocorrem tipos de uso e cobertura da terra com potencial de contaminação insignificante, como vegetação natural e áreas úmidas. No que se refere aos métodos SDR e SDR-PERIGO, a análise integrada da condutância longitudinal unitária e demais parâmetros forneceu resultados robustos, sendo vantajosos sob o ponto de vista da praticidade na utilização e do número reduzido de parâmetros requeridos. Assim, estes métodos poderão ser empregados como alternativas àqueles considerados tradicionais e já consagrados na literatura pertinente, podendo constituir, futuramente, importantes ferramentas para a proteção de aquíferos livres granulares. / Considering the importance of groundwater for several uses, particularly the public supply, and considering the increasing impacts on groundwater reserves due to overexploitation, as well as the degradation of water quality by anthropogenic activities, it becomes essential to establish tools for planning, management of the use and protection of groundwater resources. For this reason, the aim of this research was to present a methodological proposal to assess the natural vulnerability and hazard to contamination of the granular unconfined aquifers, by means of an approach focused on the integration between the Dar Zarrouk parameter denominated Longitudinal Unit Conductance and other factors that interfere in the estimation of these processes. In order to evaluate the natural vulnerability and hazard to contamination, the SDR and SDR-HAZARD methods were developed and experimentally applied in the Rio Claro Aquifer, in the Rio Claro municipality, São Paulo State, Brazil. The longitudinal unit conductance results from the ratio between the thickness of the unsaturated zone and its electrical resistivity, which were obtained by processing and analysis of vertical electrical soundings. Other factors were used, such as slope, annual rate of aquifer recharge and land use. Factor weights were determined with the aid of the Analytic Hierarchy Process, in order to reduce the subjectivity and eventual inconsistencies in the decision-making process. Posteriorly, the factor maps were integrated into GIS based on Multicriteria Analysis, through the application of the Weighted Linear Combination method. Regarding the SDR method, the entire study area presented high natural vulnerability, a result compatible with those reported in previous studies and as expected, considering the characteristics of sandy-clay sediments of the Rio Claro Formation. With respect to the SDR-HAZARD method, the hazard is high in approximately 72% of the study area, due to the association between high natural vulnerability and potentially polluting activities. Generally, places with high contamination hazard were mainly related to industrial and urban areas, including sugarcane and citrus crops. Areas with low or null contamination hazard were found where there are types of land use with negligible potential contamination, such as natural vegetation and wetlands. As regards the SDR and SDR-HAZARD methods, the integrated analysis of the longitudinal unit conductance and other parameters provided robust results, whose advantages are the practicality use and reduced number of required parameters. Thus, these methods may be employed as alternatives to those considered traditional and already established in the related literature, providing, in the future, important tools for the protection of granular unconfined aquifers.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study discusses the mathematical modeling of groundwater flows, and the bases for the development of a numerical model that simulates the flow in unconfined aquifers, affected by singularities like wells and interconnected streams. The main application of the model is directed to urban areas with water wells. Numerical approximations are used to estimate changes of the piezometric levels, groundwater drawdowns and water flow rates in the aquifer caused by simultaneous pumping from multiple wells. In this study, we used the finite differences method for the numerical treatment of the differential governing equation. In this context, all spatial derivatives were discretized by central differences of the second order. Two explicit schemes were used for the treatment of the temporal derivative: the first order Euler scheme, and the fourth order Adams-Bashforth scheme. Two schemes were also used to model the sinks, that is the extraction of water by the wells. The results of these two schemes are compared with a hybrid model that uses analytical solutions in small areas within the radius of influence of the wells, a numerical solution in the remaining area. As a case study, the model is applied to our area situated in the urban fabric of the city of Araguari (MG), in the area of the Bauru aquifer. The model has the potential to help future guidelines for the management of the free aquifers underlying urban areas, intending its best use, and indicating possible saturation places of exploitation. / O presente trabalho aborda a modelagem matemática do escoamento de águas subterrâneas. E os fundamentos para elaboração de um modelo numérico que simule o escoamento em aquíferos não confinados, submetidos a singularidades como poços e córregos interconectados. O modelo visa à aplicação preferencial em zonas urbanas que apresentam poços tubulares distribuídos na sua área. São utilizadas aproximações numéricas com o objetivo de estimar as mudanças nas cotas piezométricas, os rebaixamentos do lençol freático e as velocidades de escoamento da água no aquífero, ocasionadas pelo bombeamento simultâneo de múltiplos poços. Neste trabalho, utilizou-se o método de diferenças finitas para tratamento numérico da equação diferencial governante. Neste contexto, todas as derivadas espaciais foram discretizadas por diferenças centrais de segunda ordem. Dois esquemas explícitos foram utilizados para o tratamento da derivada temporal: o esquema de Euler, de primeira ordem, e o esquema de Adams- Bashforth, de quarta ordem. Também foram utilizadas duas alternativas para modelação do termo sumidouro, que representa a extração de água pelos poços. Os resultados desses dois esquemas são comparados com um modelo híbrido que utiliza soluções analíticas em áreas pequenas, dentro do raio de influência dos poços e, nas outras áreas, uma solução numérica por diferenças finitas. A área de aplicação do modelo situa-se sob a malha urbana da cidade de Araguari (MG), nos domínios do aquífero Bauru. O modelo tem potencial de auxiliar as futuras diretrizes para a gestão de aquíferos livres sotopostos a zonas urbanas, para seu melhor aproveitamento, indicando possíveis lugares de saturação de explotação. / Mestre em Engenharia Civil