O presente trabalho teve como principais objetivos testar a existência de drenança através do aquífero fraturado Serra Geral (ASG) para o Sistema Aquífero Guarani (SAG), estabelecer o modelo conceitual de fluxo destes aquíferos, e determinar seus parâmetros hidráulicos, em local onde o ASG possui ao redor de 100 m de espessura. O local escolhido fica aproximadamente 9 km a sul da cidade de Ribeirão Preto, SP. O estudo fez parte de um projeto de pesquisa mais amplo denominado FRATASG, do Instituto Geológico (Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo). Os métodos geofísicos de superfície caminhamento elétrico (CE), sondagem elétrica vertical (SEV) e levantamento áudio-magnetotelúrico de fonte controlada (CSAMT) foram usados com o intuito de localizar zonas hidraulicamente ativas no basalto, e determinar a espessura e profundidade das camadas geológicas, para a locação de três poços perfurados no ASG. Ao lado de um poço de produção já existente no SAG (Poço Esmeralda - PE), foram construídos dois piezômetros com aberturas no ASG e SAG. Descontinuidades planares verticais no basalto, associados a lineamentos, foram detectadas em metade dos CEs e das seções realizadas com o método CSAMT, sendo que uma destas seções indicou continuidade de duas fraturas entre SAG e ASG. Para realizar testes hidráulicos e coletar amostras em profundidades discretas no ASG, foram construídos obturadores pneumáticos, baseados em modelos produzidos pelo Serviço Geológico Americano (USGS), que foram adaptados a equipamentos existentes no Brasil. Neste trabalho é feita descrição dos equipamentos, de suas aplicações, dos levantamentos prévios necessários para seu uso, os procedimentos de campo e as interpretações de alguns tipos de ensaio e coletas de amostras. Com o intuito de calcular os parâmetros hidráulicos do SAG e do ASG, foram realizados um teste de bombeamento de 171 horas no poço de produção do SAG, com monitoramento nos piezômetros, e testes hidráulicos em intervalos discretos em um poço do ASG (Poço Limeira - PL), isolados com os obturadores pneumáticos. Durante todos os ensaios de bombeamento, e em mais dois poços já existentes, abertos no ASG, foram coletadas amostras para análise hidroquímicas e, em amostras selecionadas, dos isótopos ³H, ²H, \'ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.13 C\' e \'ANTPOT.14 C\'. No SAG, o rebaixamento registrado nos dois piezômetros permitiu identificar a existência de anisotropia neste aquífero, com relação entre transmissividade máxima (\'T IND.máx\' = \'T IND.x\' =160 m²/d) e mínima (\'T IND.mín.\' = \'T IND.y\' = 103 m²/d) é de 1,55, sua condutividade hidráulica (K = 4,6x\'10 POT.-1\' m/d e 7,0x\'10 POR.-1\' m/d), e armazenamento (S = 1,6x\'10 POT.-3\' e 8,4x\'10 POT.-4\', sempre para os piezômetros PPE-1G e PPE-2G respectivamente, localizados em direções distintas em relação ao PE). A anisotropia provavelmente é causada pelos planos de sedimentação das dunas eólicas da Formação Botucatu. Também foram realizados dois testes com traçadores no PE, com injeção no SAG e no ASG e coleta no SAG, que permitiu a obtenção da porosidade efetiva do SAG no local, entre 18,8 e 20,3%. No ASG, os testes hidráulicos permitiram a identificação das zonas mais transmissivas, sempre formadas por fraturas sub-horizontais. A transmissividade (T) de intervalos reduzidos variou entre 5x\'10 POT.-2\' a 3x\'10 POT.-1\' m2/d, e a existência de comportamento análogo ao de dupla porosidade no basalto, causado pela presença de vesículas e fraturas sub-verticais associadas às fraturas subhorizontais. As análises químicas mostram uma evolução com a profundidade, com o aumento de Na+K. Isto permitiu uma clara diferenciação entre as amostras coletadas em profundidades rasa, de 16 m, intermediária, de 25 m, e profunda, coletada a 55 m. O mesmo agrupamento é encontrado nos isótopos estáveis, e os radioativos indicam idade maior nas águas mais profundas do ASG. As amostras do SAG se assemelham mais às águas rasas do ASG, hidroquimica- e isotopicamente. Os resultados mostram pouca ou nenhuma conectividade entre SAG e ASG, e uma circulação preferencial rasa e horizontal dentro do ASG. / The main objectives of the present thesis were to test the existence of leakage through the fractured Serra Geral Aquifer (SGA) to the Guarani Aquifer System (GAS), create a conceptual flow model for both aquifers, and obtain their hydraulic parameters, at a location where the SGA-forming basalt has 100 m thickness. The chosen area is 9 km to the south of Ribeirão Preto, São Paulo State, Brazil. The study is part of a research project called FRATASG, from the Geological Institute (São Paulo Environmental Secretariat). Surface geophysical methods (vertical electrical sounding, electric resistivity survey and controlled source audiomagnetotelluric survey - CSAMT) were used to locate fractures in the basalt that are possibly hydraulically active, and also to determine the contact depths between overburden, basalt, and the eolian sandstones that form the GAS. Vertical low electric-resistivity planar features were identified in the basalt, at locations were lineaments were described, in half of the electric resistivity and CSAMT surveys, and one of the latter showed continuity of the feature down to the GAS. This was interpreted as possible water bearing fractures, and was used to define the location of three wells in the SGA. Two piezometers were also drilled, open to both SGA and GAS, close to an existing production well in the GAS (Esmeralda Well - PE). To collect discrete depth samples in the SGA, a pneumatic packer system was built, based on models used by the USGS, adapting equipment that is available in Brazil. The system, as well as other equipment used, the procedures and interpretation of the hydraulic tests and sample collection at discrete depths, are described. A 171 hour long pumping test was executed in the GAS, where anisotropy was identified, probably caused by the sedimentary layering present in the eolic dunes in the sandstone. The highest transmissivity, \'T IND.max\' = \'T IND.x\', is 160 m²/d, and the lowest transmissivity, \'T IND.min\' = \'T IND.y\', is 103 m²/d. The correlation between Tmax / Tmin is 1,55. Hydraulic conductivity (K) is 4,6x\'10 POT.-1\' m/d and 7,0x\'10 POT.-1\' m/d, and storativity (S) is 1,6x\'10 POT.-3\' and 8,4x\'10 POT.-4\', determined respectively at piezometers PPE-1G and PPE-2G, located at different directions from PE. Dye-tracer tests were also conducted, with injection in GAS and SGA, and collection in the GAS. The effective porosity was determined, ranging from 18,8 to 20,3%. Several hydraulic tests were done in discrete depths in the SGA, in one well. The transmissivity (T) of small intervals ranges between 5x\'10 POT.-2\' and 3x\'10 POT.-1\' m²/d. The highest T of individual features is always associated to sub-horizontal fractures. The drawdown curve showed double porosity behavior in the basalt, caused by vesicules and sub-vertical fractures connected to the sub-horizontal ones. Water samples were collected during all pumping tests, in the GAS, in two open wells in the SGA and in discrete zones in this aquifer, for hydrochemical analysis. Stable and radioactive isotope analysis (³H, ²H, \' ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.13 C\' and \' ANTPOT.14 C\') were done with selected samples, both from GAS and ASG. The fractured aquifer shows and hydrochemical evolution with depth, with Na+K increase. Samples can thus be grouped as shallow (around 16 m depth), intermediate (around 25 m) and deep (around 55 m). The same groups are found in the stable isotope results, whereas the radioactive show an age increase with depth. Samples from GAS are isotopically and hydrochemically closer to the shallow waters from the SGA. It can thus be concluded that the connection between both aquifers is very limited, or not present, and water flow in the SGA is mostly horizontal and shallow.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-09-27T17:56:05Z No. of bitstreams: 1 Ingrid_Dias_Dissertacao_2016.pdf: 5728921 bytes, checksum: 2dfdfccf03dc2610f225c77cfbfd84d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T17:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ingrid_Dias_Dissertacao_2016.pdf: 5728921 bytes, checksum: 2dfdfccf03dc2610f225c77cfbfd84d5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / As águas minerais do Parque Salutaris no município de Paraíba do Sul, região centro-sul do estado do Rio de Janeiro, consistem em um recurso explorado para consumo humano desde 1887. Essas águas são provenientes de aquíferos fissurais com litologias variadas, tais como gnaisse, granulito e diabásio que lhes conferem características hidroquímicas excepcionais. O objetivo desse trabalho foi compreender os processos geoquímicos responsáveis pela mineralização das águas subterrâneas do Parque Salutaris e identificar possíveis riscos quanto ao consumo dessa água pela população. Para tanto, dentro do parque, foi realizado um monitoramento das águas minerais durante 10 meses, a partir de 3 poços tubulares que captam as águas, nas fontes de distribuição dessas águas e em uma cava que acumula água subterrânea dentro de uma gruta. Também foram realizadas amostragens no rio Paraíba do Sul e em uma nascente a montante do parque, como medidas de background. Foram realizadas medidas físico-químicas “in situ” e análises laboratoriais dos íons maiores Na, K, Mg, Ca, Cl, SO4, HCO3, constituintes menores e traços Al, Mn, Fe, e F, dos nutrientes, SiO2, N-NO2, N-NO3 e P-PO4, de coliformes totais e termotolerantes. Para os materiais geológicos considerados produtos do intemperismo na região foram realizadas análises mineralógicas por DRX da fração argila e comparadas com a modelagem das espécies minerais, disponíveis em água através do PHREEQC. Os tipos hidroquímicos das águas foram: águas bicarbonatada sódica na gruta, bicarbonatada sódica a mista para o poço Nilo Peçanha, bicarbonatada mista no poço Alexandre Abraão e bicarbonatada magnesiana a mista no poço Maria Rita. Verificou-se que as concentrações dos íons dissolvidos teriam origens principais a partir do intemperismo químico de minerais como micas, feldspatos, piroxênio e plagioclásio, presentes no embasamento gnáissico e granulítico. A modelagem hidrogeoquímica permitiu identificar que as espécies minerais carbonáticas tendem ao equilíbrio, enquanto os argilominerais e óxidos de ferro tendem a saturação. Os minerais secundários, identificados através do DRX, estão de acordo com a modelagem no PHREEQC, sendo encontrados principalmente a caulinita, gibbsita, goethita, calcita e clorita no material geológico. Também foram confirmadas que concentrações dissolvidas do flúor e manganês possuem origens naturais. Não foi identificado contaminação por efluentes nos poços de captação das águas minerais. A pesquisa considerou a ingestão de flúor e manganês das águas minerais por receptores residenciais na avaliação de risco a saúde humana, sendo constatado que bebês e infantes podem estar submetidos a riscos crônicos no que tange o desenvolvimento de fluorose dentária. / The mineral waters of Salutaris Park, located at the south-central part of Rio de Janeiro State, are exploited for human consumption since 1887. Those waters come from fractured aquifers as gneiss, granulite and diabase, yielding a variety of hydrogeochemical features. The aim of this study was to understand the geochemical processes responsible for the groundwater mineralization of Salutaris Park and identify the possible risks for human health through the population consumption of those waters. The monitoring of mineral waters was carried out in 3 wells and their respective sources of distribution, besides an ancient pit lake located in cave, inside the park. In order to considerate background measures for the mineral waters, were also collected samples from the Paraíba do Sul River and a spring in upstream of the park. The physicochemical parameters were directly measured in the field. In laboratory, were carried out the measures of major ions Na, K, Mg, Ca, Cl, SO4, HCO3, minor and traces constituents as Al, Mn, Fe and F, nutrients, SiO2, N- NO2, N-NO3, P-PO4 and total and fecal coliforms. The mineralogical characterization of the geological materials were performed by DRX of the clay fraction, which was posterior compared to the mineral species indicated by the PHREEQC hydrogeochemical modeling, through the measure of the minerals saturation indexes. Three different hydrochemical water types were identified in the studied area, namely: 1) sodium bicarbonate type from the pit lake; 2) sodium and mixed bicarbonate types from the Nilo Peçanha well; 3) mixed bicarbonate type from Alexandre Abraão well and 4) magnesium bicarbonate and mixed types from Maria Rita well. It is noticed that the increase of the dissolved concentrations is due to the weathering processes of primary minerals, mainly micaceous minerals, K-feldspar, pyroxene and plagioclase, which are the main constituents of the regional rocks (gneisses and granulites). The hydrogeochemical modeling identified the carbonate species are in equilibrium with those waters, while the clay minerals and iron oxides trend to be supersaturated. The secondary minerals, estimated by the DRX, are in according to the PHREEQC modeling, identifying mainly kaolinite, gibbsite, goethite, calcite and chlorite. Based on the results, there was no identification of anthropogenic impacts by effluents in the minerals waters wells. The fluoride and manganese have natural sources, although they present concentrations above of the standard potability. For that reason, in order to the accomplishment of a risk assessment for the mineral waters consumption, considering the fluoride and manganese intake by human beings, it was found that the babies and infants may be subjected to chronic risks of dental fluorosis development.

Casos de contaminação de aquíferos fraturados são bastante complexos, tendo em vista a heterogeneidade das redes de fraturas, e no geral, sua investigação demanda a utilização de técnicas pouco usuais, como por exemplo o imageamento acústico e a perfilagem de velocidade de fluxo de água. Na área de estudo, localizada em Valinhos/SP, o uso inadequado de solventes organoclorados no passado ocasionou a contaminação do aquífero raso em duas áreas, e o aparecimento de concentrações no aquifero profundo levaram a condução do atual trabalho, que teve como principal objetivo a elaboração de um modelo conceitual de fluxo de água e transporte de contaminantes no aquífero cristalino. Previamente à investigação do aquífero fraturado, foi realizada uma análise de trabalhos existentes, incluindo a interpretação de lineamentos, levantamentos geológicos além de perfilagens geofísicas de superfície. Em cada área investigada, foi realizada a perfuração de um poço profundo e aplicadas as técnicas de perfilagens de raios gama, cáliper, flowmeter, imageamento acústico, além da filmagem do poço e realização de ensaios hidráulicos nos dois pontos perfurados. Para caracterização química do aquífero fraturado, foram realizadas coletas de água subterrânea em intervalos selecionados com a utilização de obturadores pneumáticos. As cargas hidráulicas medidas durante a amostragem também auxiliaram no entendimento da direção do fluxo de água. O aquífero cristalino é formado por rochas gnáissicas e se encontra bastante fraturado e intemperizado, principalmente na porção superficial da rocha (até aproximadamente 65,0 m) onde as maiores velocidades de fluxo de água também foram observadas. A rocha sã possui uma menor densidade de fraturas e predominância de minerais mais claros. As fraturas de baixo a médio angulo de mergulho (Grupo 1) são as mais frequentes em ambas as perfurações e possuem direção principal N-S a NE-SW. São observadas, no geral, exercendo grande influência sobre o fluxo de água, principalmente na porção alterada do gnaisse. Fraturas com ângulo elevado de mergulho, classificadas como Grupo 2 (paralelas à foliação) e Grupo 3 (direção NW à W), são também observadas ao longo de toda a perfuração estabelecendo a conexão hidráulica entre as fraturas do Grupo 1. Em menor proporção, são ainda verificadas fraturas com ângulos de mergulho >40 ° pertencente aos Grupos 4 (NE-SW), 5 (E-W), 6 (NW-SE) e 7 (E-W). O fluxo de água subterrânea se mostrou descendente na porção superior da rocha alterada e ascendente na porção mais profunda, possivelmente direcionando a água subterrânea para a região de transição da rocha mais alterada para a rocha sã (entre 61 a 65 m de profundidade). Apesar do fluxo ascendente em profundidade, o bombeamento de poços tubulares existentes no entorno ao longo dos anos, favoreceu a migração dos contaminantes para porções mais profundas. Os contaminantes observados no poço tubular P6 possuem maior semelhança com os contaminantes observados na Área 2, e ambos estão localizados entre lineamentos NW-SE, indicando uma possível influência dos lineamentos no controle sobre o fluxo de água. No entanto, para entendimento do transporte dos contaminantes em área, é necessário um adensamento da rede de monitoramento, levando em consideração a heterogeneidade do meio e as incertezas relacionadas à extrapolação dos dados para áreas não investigadas. / Cases of contamination in fracture aquifers are complex, given the heterogeneity of the fractures network and the common requirement of unusual techniques for investigation, such as the acoustic imaging and water flow velocity profile. In the study area, located in Valinhos / SP, the inappropriate use of organochlorine solvents in the past caused the contamination of the shallow aquifer in two areas, and the appearance of concentrations in the deep aquifer, lead to the current work, whose main goal was the development of a conceptual model of groundwater flow and contaminants transport in the crystalline aquifer. An analysis of pre-existing works, including the interpretation of lineaments, geological surveys as well as surface geophysical profiling, was conducted previously the investigation of fractured aquifer. A deep well was drilled in each area and applied the profiling methods gamma ray, caliper, flowmeter and acoustic imaging, as well as filming the wells and conducting hydraulic tests in two drillings. For chemical characterization of the fractured aquifer, groundwater sampling were collected at selected intervals with the use of pneumatic packers. Hydraulic heads measured during sampling also helped in understanding the direction of water flow. The crystalline aquifer is consisted by a fractured and weathered gneissic rock, especially in the upper portion of the rock (up to approximately 65.0 m) where higher water flow rates were observed. The fresh rock has a lower fracture density and predominantly lighter minerals. Fractures of low to medium dip angle (Group 1) are the most frequent in both boreholes. Their main direction is N-S to NE-SW, and they are in general, exerting great influence on the water flow, especially in the weathered portion of the gneiss. Fractures with high dip angle classified as Group 2 (parallel to foliation) and Group 3 (direction NW to W) are also observed throughout the drillings, establishing the hydraulic connection between the fractures from Group 1. At a lower frequency, fractures with dip angles >40 °, classified as groups 4 (direction NE-SW), 5 (E-W), 6 (NW-SE) and 7 (E-W), are verified. The water flow was downgradient in the surficial weathered portion of the rock, and upgradient in the deepest portion, probably directing the water flow to the transition portion of altered rock for the fresh rock (between 61 to 65 m in depth). Despite the upward flow in higher depth, pumping existing wells in the vicinity over the years favored the migration of contaminants into deeper portions of que aquifer. The compounds observed in the tubular well P6 have a greater resemblance to the contaminants observed in Area 2, and both are located between NW-SE lineaments, indicating a possible influence on control over the water flow and contaminant transport. However, a dense of monitoring network is necessary to understand the transport of contaminants in the study area, for which should be considered the proposed objectives, and taken into account the heterogeneity of the environment and the uncertainties related to extrapolation of data to non-investigated areas.

Na última década foram encontradas concentrações anômalas de bário em poços de abastecimento do Sistema Aquífero Bauru (SAB), com casos de ocorrências de teores acima do limite de potabilidade (0,7 mg/L). Estas concentrações foram encontradas pelo monitoramento da CETESB e por estudos anteriores. Tavares (2013) e Crespi (2013) indicam que a contaminação nesta área tem origem natural, advinda da lixiviação da cimentação carbonática da Formação Marília. Utilizando dados bibliográficos e expandindo o estudo para toda a região do Espigão de Marília, este trabalho visou aprofundar o conhecimento sobre esta anomalia e tentar compreender o seu comportamento com auxílio de dados isotópicos (O e H) de chuva e água subterrânea. Para o entendimento da anomalia foi construído um banco de dados com os Autos de Outorga de poços do DAAEE, CETESB e CPRM. Após o cadastro destes dados, foram confeccionadas as seções geológicas, o modelo conceitual de fluxo da área, e um modelo hidrogeológico. Após esta etapa foram selecionados 21 poços para as duas primeiras campanhas de amostragem ao longo do ano hidrológico e 8 poços para uma terceira campanha de amostragens ao longo do ano hidrológico. Simultaneamente foi instalado no DAAEE de Marília um coletor de chuva para coletar amostras desde junho de 2014 até dezembro de 2015 para a confecção da reta meteórica local. Os resultados analíticos dos poços foram tratados agrupando-os de acordo com sua geologia, observando-se padrões de distribuição dos parâmetros químicos analisados, bem como dos isótopos. Foi possível notar que há contaminação por cloreto e nitrato em alguns poços. A contaminação de bário ocorre em diferentes pontos, não estando restrita a apenas uma formação. Sem nenhuma relação com os demais componentes antrópicos, esta anomalia se confirma natural. Os altos teores de bário também aparecem em locais com uma maior variedade geológica. A análise dos isótopos de hidrogênio e oxigênio das amostras mostrou que as águas amostradas são mais empobrecidas que as de chuva, até mesmo as mais rasas. Em teste de bombeamento foi possível acompanhar a evolução da assinatura com a profundidade. O que pode ser concluído é que a anomalia de bário ocorre em todo o Espigão, em geral em poços com filtros nas Formações Marília e Adamantina, que possuam um teor mais elevado de magnésio, não necessariamente tendo uma influência antrópica. / In the last decade, anomalous concentrations of barium were found in supply wells of Bauru Aquifer System (BAS), with occurrences of levels above the drinking limit (0.7 mg/L). These concentrations were found by CETESB monitoring and some previous studies. Tavares (2013) and Crespi (2013) indicate that contamination in this area has natural origin, from the leaching of carbonate cementation of Marília Formation. Using bibliographic data and expanding the study to the entire region of the Espigão de Marília this study aimed to increase knowledge about this anomaly and try to understand their behavior with aid of isotopic data (O and H) of rain and groundwater. For the understanding of the anomaly, a database was built with information from DAAEE, CETESB and CPRM wells. After the register of this database, some geological sections were made, the groundwater flow conceptual model for the area, and a geological model. After this step, 22 wells were selected for the three sampling campaigns. At the same time was installed in DAAEE of Marília a rain collector that operated from middle of 2014 by the end of 2015, to construct a Local Meteoric Water Line. The wells have been grouped according to the geology, and some patterns were discovered. It was possible to notice that there is a problem about chloride and nitrate contamination. Barium contamination appeared at various points, not being restricted to just one Formation. Without any relation with man-made components, according to the bibliography, this anomaly confirms natural. High levels of barium also appear in places with greater geological variety. The analysis of the isotopes of hydrogen and oxygen of the samples showed that the waters sampled are isotopic depleted compared to the rain. In pumping test was possible to monitor the evolution of the signature with the depth. It is possible to conclude that the barium anomaly is spread all over the Espigão de Marília, in general in wells with filters in Marília and Adamantina Formations, which have a higher content of magnesium, not necessarily having a human influence.

Os materiais geológicos no entorno dos túneis são efetivamente os materiais de construção, pois toda obra subterrânea interage permanentemente com o material geológico adjacente, sendo necessário um amplo conhecimento da geologia do meio, de modo a dimensionar como ocorrerá essa interação, tanto na etapa de projeto, como na etapa de execução. O sucesso de uma obra subterrânea depende obrigatoriamente do conhecimento das características das rochas e de suas descontinuidades. Na área de estudo está se desenvolvendo o projeto de construção de uma nova linha de metrô cuja escavação terá importante interação com o maciço de rochas graníticas e gnáissicas situado próximo de uma importante zona de falhamentos geológicos, que influenciam significativamente na distribuição e ocorrências de fraturas. Um dos aspectos mais relacionados aos maciços fraturados é o comportamento hidrogeológico de suas descontinuidades, que pode intensificar processos de alteração do maciço, provocando a perda de condições geomecânicas. Este estudo teve início com a realização de sondagens, ensaios geofísicos e petrografia. O maciço tem topo rochoso bastante irregular e condicionado por falhamentos geológicos. A rocha predominante é um granito gnaisse, com ocorrências gnáisses milonitizado próximo às falhas. Em seguida foi avaliada a aplicação da perfilagem óptica para a análise estrutural do maciço, com a caracterização dos grupos de fraturas de maior ocorrência, bem como na identificação das descontinuidades com potencial para ocorrência de fluxo de água subterrânea por meio da observação sistemática das imagens das sondagens e consulta a testemunhos, procurando feições como abertura, oxidação de superfícies e alteração no maciço. A avaliação permitiu a seleção de intervalos visando a realização de ensaio de perda de água sob pressão. A análise estrutural identificou 8 grupos de fraturas no maciço. As fraturas de baixo ângulo de mergulho (grupo 1) e as fraturas NESW de mergulho alto a médio (grupos 2 e 3) são as de maior ocorrência. Fraturas NW-SE, com mergulho alto a médio (grupos 4 e 4a) possuem também significativa ocorrência. As fraturas N-S de baixo a médio mergulho (grupo 5) e estruturas de alto ângulo E-W e N-S (grupos 6 e 7) foram observadas em menor quantidade. O grupo 8 é representado por fraturas NE, com mergulho baixo a médio. Os ensaios hidráulicos mostraram que os grupos 5 e 3 são os que possuem maiores permeabilidades, seguido das fraturas de baixo mergulho (grupo 1). O grupo 2, que ocorre paralelo à foliação regional, apresentou os menores valores proporcionalmente. Posteriormente foi perfurado e instalado um poço de bombeamento no maciço fraturado, interceptando estruturas do grupo 4a. O ensaio de bombeamento foi realizado procurando avaliar a conexão entre os aquíferos fraturado e residual. Esta conexão se confirmou com o rebaixamento médio de 20 cm observado nos piezômetros instalados no contato solo/rocha. Por interceptar fraturas de baixa produtividade, o poço apresentou vazão de cerca de 30 l/h. Por fim foi avaliada a condutividade hidráulica nos horizontes de solo residual por meio da execução de ensaios de infiltração em piezômetros instalados ao longo do traçado. Os resultados indicam que os solos residuais maduro e jovem apresentam maiores valores de condutividade (\'10 POT.-4\' cm/s a \'10 POT.-5\' cm/s) seguidos pelo saprólito (\'10 POT.-4\' cm/s a \'10 POT.-6\' cm/s). Os valores mais baixos foram obtidos para os solos eluviais. Estes valores contribuem significativamente com o meio técnico-acadêmico pois há poucos resultados de condutividade hidráulica para estes solos. / The geological materials surrounding the tunnels are effectively building materials, because all underground excavations interacts permanently with the adjacent geological material, requiring extensive knowledge of the geology in order to scale how take place this interaction, both in the design stage as in the execution phase. The success of an underground work must depend on the knowledge of the characteristics of the rocks and their discontinuities. In the study area is developing the project of building a new subway line whose excavation will have significant interaction with the massive granitic rocks and gneiss located near an important area of geological faulting, which significantly influence the distribution and fracture events. One of the aspects related to fractured bedrock is the hydrogeological behaviour of its discontinuities, which can intensify the weathering processes, causing the loss of geomechanical conditions. This study began with the conducting probing, geophysical tests and petrography. The bedrock has very irregular and conditioned by geological faulting. The predominant rock is granite gneiss with mylonitic gneisses occurrences close to fault. Then we evaluated the application of optic televiewer for structural mass analysis with the characterization of the groups most at risk of fracture, as well as the identification of discontinuities with the potential for the occurrence of groundwater flow through the systematic observation of images of OTV and rock samples, looking for features such as opening, oxidation surfaces and weathering. Structural analysis identified eight groups of fractures in the bedrock. The low angle dip fractures (group 1) and NE-SW fracture high to medium (groups 2 and 3) are the most frequent. NW-SE fractures with high to medium dip (groups 4 and 4a) are also significant occurrence. The low DK fracture dip medium (group 5) and angle NS and EW structures (groups 6 and 7) were found in smaller quantity. The group is represented by 8 NE fractures, with the average low dip. The hydraulic experiments showed that the groups 5 and 3 are those that have larger permeabilities, followed by low dip fractures (group 1). Group 2, which takes place parallel to the regional foliation, presented the smallest proportion. Later was drilled and installed a pumping well in fractured massive, intercepting fourth group structures. The pump test was conducted order to evaluate the connection between the fracture and the residual aquifers. This connection is confirmed with the average drawdown of 20 cm observed in piezometers installed in contact soil / rock. By intercepting low productivity fractures, the well introduced flow of about 30 l / h. Finally we evaluated the hydraulic conductivity in the horizons of residual soil by running infiltration tests in piezometers installed along the route. The results indicate that mature young residual soils have higher conductivity values (\'10 POT.-4\' cm / sec to \'10 POT. -5\' cm / s) followed by saprolite (\'10 POT.-4\' cm / s to \'10 POT.-6\' cm / s). The lowest values were obtained for the eluvial soils. These values contribute significantly to the technical and academic as there are few results of hydraulic conductivity for these soils.

O município de São José do Rio Preto (SJRP), localizado na porção noroeste do estado de São Paulo, é extremamente dependente da água subterrânea, tanto para abastecimento público quanto privado, justificando-se o grande número de poços existentes, que excede a mais de dois mil, sobretudo no Sistema Aquífero Bauru (SAB). Embora este recurso seja fundamental para o abastecimento da cidade, 79% dos poços não possuem outorga. O aumento do número de poços, sem o devido controle, explotando o aquífero, pode justificar e intensificar os problemas de forte abatimento da superfície potenciométrica na região central da área urbana do município. Nesse sentido, esta pesquisa objetivou desenvolver um aplicativo computacional, na forma de modelagem numérica de simulação de fluxos subterrâneos, para subsidiar a explotação sustentável do SAB. Para o sucesso do modelo numérico, foi realizada toda a caracterização hidrogeológica e definido o modelo conceitual de fluxo das águas subterrâneas. O modelo numérico foi calibrado em regime estacionário para duas situações: pré-explotação e bombeamento atual; e, posteriormente, foram gerados três diferentes cenários futuros de bombeamento: a) explotação duas vezes maior do que a atual (Q = 133.206 m³/dia); b) explotação três vezes maior do que a atual (Q = 199.809 m³/dia); c) explotação apenas dos poços públicos (Q = 39.662 m³/dia). Houve médias de rebaixamento na área urbana de 15 m, 42 m e 8 m, respectivamente. Rebaixamentos mais proeminentes do nível freático ocorrem na área central do município, onde se concentra 80% dos poços. Dessa forma, recomendam-se algumas ações direcionadas ao poço, à proteção do aquífero e ao usuário. / The city of São José do Rio Preto (SJRP), located in the northwestern portion of the state of São Paulo, is highly dependent of groundwater for both public and private supply, that justifies the large number of existing wells, which exceeds more than 2000, especially in the Bauru Aquifer System (BAS). Although this resource is essential for the city supply, 79% of the wells do not have grants. The increase of wells, without the correct control, exploring the aquifer can justify and intensify the problems of strong relief in the central region of the urban area by city. Then, this research aimed to develop a computational application how numerical simulation modeling of groundwater flow, to support the rational exploitation of the BAS. For the success of the numerical model, the entire hydrogeological characterization was performed and defined the conceptual model of groundwater flow. The numerical model was calibrated in steady state for two situations: pre-exploitation and current pumping, and then were generated three different future scenarios of pumping: a) exploitation twice larger than the current (Q = 133,206 m³/day); b) exploitation three times larger than the current (Q = 199 809 m³/day); and c) exploitation of only public wells (Q = 39,662 m³/day). There were averages of debasement in the urban area of 15 m, 42 m and 8 m, respectively. Most prominent debasements of groundwater level occurred in the central area of the city, which the concentrates is 80 % of the wells. Therefore, some actions are recommended directed to the well, to protect the aquifer and the user.

Ao redor do canal de Jurubatuba, no município de São Paulo, a água subterrânea do Aquífero Cristalino apresentou elevadas concentrações de Compostos Orgânicos Voláteis (VOC), levando à proibição do seu uso nessa região. No Brasil, são raros os estudos sobre áreas intensamente contaminadas, principalmente, em meios heterogêneos como os aquíferos fraturados. Nesse contexto, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de elaborar um modelo conceitual da rede de fraturas, indicando os caminhos preferênciaisda água subterrânea.Uma detalhada investigação da geologia estrutural foi realizada, a partir dos seguintes métodos: 1) análise de lineamentos traçados em escala local e regional; 2) levantamento de fraturas, segundo scanlinese pontos, em afloramentos; 3) aplicação conjunta de diferentes perfilagens geofísicas (cáliper, radiação gama, temperatura, condutividade elétrica, imageamento óptico e acústico - OTV e ATV - e flowmeter) em quatro poços profundos;. Os resultados estruturais obtidos, levaram à caracterização dos principais grupos de fraturas, quanto às suas direções, mergulhos, comprimentos e espaçamentos. Foi verificado que os principais grupos de fraturas identificados nos poços, podem ser correlacionados com os grupos identificados nos afloramentos. Foram eles: (1) NW a NNW, subvertical;(2) E-W a ENE, subvertical; (3) NE, subvertical; (4) E-W a WNW, com mergulho entre 30° e 60°; (5) NNE e NE, com mergulho entre 10° e 40°. As fraturas NW, bastante frequentes nos afloramentos, foram subamostradas nos poços, onde, por sua vez, predominam as fraturas NNW. Outra diferença foi observada com relação ao grupo NNE e NE de baixo ângulo de mergulho, que enquanto nos poços as fraturas estão muitas vezes associado à foliação, nos afloramentos esta associação não ocorre. Os espaçamentos obtidos nos afloramentos para os grupos subverticais e de médio ângulo são mais representativos do que aqueles obtidos através das perfilagens. No entanto, o oposto ocorre para o grupo de baixo ângulo.Os grupos foram ordenados em ordem decrescente de espaçamento daseguinte forma: NNE a NE/ baixo ângulo, E-W a ENE/vertical, NW a NNW/vertical, E-W a WNW/médio e NE/vertical. Os grupos também foram classificados de acordo com a sua importância para o fluxo, sendo que: o grupo E-W a WNW e mergulho médio, apresentou menor importância; os três grupos subverticais (E-W a ENE, NE e NW a NNW) apresentaram importância intermediária, não sendo possível identificar a hierarquia entre eles; e o grupo de direção NNE a NE e baixo ou médio ângulo, com a maior importância. As de baixo ângulo são compatíveis com um dos camposde esforços atuais proposto pela literatura, tendo \'sigma\'1 de direção NE em regime compressivo, ou seja, com \'sigma\'3 vertical. / In the surroundings of the Jurubatuba channel, São Paulo, the ground water of the Crystalline Aquifer has elevated concentrations of VolatileOrganic Compounds (VOC), which led to its prohibition to usage. In Brazil, the studies about highly contaminated areas are scarce, and especially in heterogeneous environments like the fractured aquifers. Therefore, in this context, this work\'s main purpose is to elaborate a conceptual model of the fracture net in the Crystalline Aquifer, indicating the preferential ways of ground water flow and, consequently, of its contaminants. A detailed investigation of the structural geologyof the area was conducted, using the following methods: 1)analysis of lineaments in local and regional scale; 2) measurements of fractures in outcrops utilizing scanlinesand observation points; 3) integrated geophysical logging (calipers, gamma radiation, temperature, electrical conductivity, optical and acoustic imaging - OTV and ATV - and flowmeter) in four deep wells. The results obtained led to the characterization of strike, dip, length and spacing of all fractures and its subsequent division in groups. The main fracture groups identified in the wells can be correlated to the ones observed in the outcrops. The groups are: (1) NW to NNW, subvertical; (2) E-W to ENE, subvertical; (3) NE, subvertical; (4) E-W to WNW, with dips between 30º and 60º; (5) NNE and NE, with dips between 10ºand 40º. The fractures with direction NW, which are very common in outcrops, were subsampled in the wells - dominated by fractures NNW. Another difference observed was related to the low dip NNE and NE fractures; in the wells it is clear thatthey are associated with the rock foliation, but they don\'t occur in outcrops. The spacing obtained for the subvertical and medium angle groups in outcrops are more representative than the ones obtained through logging. However, the opposite is observed for the low angle group. The groups were then ordered following the spacing criteria. They are, in a decrescent order: NNE to NE/low angle, E-W to ENE/vertical, NW to NNW/vertical,E-W to WNW/medium angle and NE/vertical. The groups were also classified according to its importance of flow path, being: group E-W to WNW/medium dip was the least importance; the three subvertical groups had intermediate importance - not being possible to hierarchize between them; the most important group is NNE to NE and low to medium dip angle. This result is in agreement with one of the stress fields proposedin the literature, \'sigma\'1 with NE direction and in a compressive regimen, where the fractures that favor the flow are of low angle.

No Estado de São Paulo, o Sistema Aquífero Guarani (SAG) tem uma extensão de 155.800 km2 , dos qual 90% encontram-se sob condições de confinamento. Somente os poços de São Paulo representam mais de 80% da vazão explotada de todo o SAG. As porções confinadas do SAG são caracterizadas por águas antigas (>10 mil anos), resultado da restrita recarga vertical através dos basaltos da Formação Serra Geral e longos tempos de trânsito das águas desde as zonas de afloramento. Com isso, a explotação na zona confinada implica na utilização de água subterrânea não renovável em escala de tempo humano, resultando em um caráter de extração de \"lavra\" em um modelo que se aproxima ao de Theis (água provinda do armazenamento). Para avaliar se cidades abastecidas pelo SAG poderiam ter restrições na sua explotação, uma modelação numérica preliminar foi conduzida no aquífero em São José do Rio Preto (SP) permitindo concluir que: a) o nível atual de extração de 68.700 m3 /dia, a partir de 8 poços de abastecimento público, poderá ser mantido por mais de 500 anos; b) seria possível incrementar a vazão dos poços em mais de cinco vezes, sem que o mesmo apresente exaustão. Embora os resultados sejam bastante promissores, notou-se que a modelação é bastante sensível às incertezas dos dados hidráulicos do SAG. Variações de uma ordem de magnitude da condutividade hidráulica e/ou no coeficiente de armazenamento mostraram que as vazões atuais poderiam ser mantidas por longo tempo, entretanto não permitiriam produções nos cenários de aumento de extração como simulados. / In São Paulo, the Guarani Aquifer System (GAS) has an area of 155,800 km2 , of which 90% are under confined conditions. Only the wells of São Paulo represent over 80% of the exploited output of the entire SAG. The confined portions of the SAG are characterized by ancient waters (> 10,000 years), resulting from restricted vertical recharge through the basalts of the Serra Geral Formation and long transit times of the waters from the outcrop zones. Thus, the exploitation in the confined zones implies the use of non-renewable groundwater in human time scale, resulting in an extraction mode of \"mining\" in a model that is similar to Theis (water from the storage). To evaluate if cities supplied by GAS might have restrictions on their exploitation, a preliminary numerical modeling was conducted in the aquifer in São Jose do Rio Preto (SP) allowing to conclude that: a) the current level of extraction of 68,700 m3 /day, through 8 wells of public supply, can be maintained for over 500 years; b) it would be possible to increase the exploited volume of water over the wells five times without it presents exhaustion. Although the results are promising, it was noted that the modeling is very sensitive to the uncertainties of hydraulic data of the GAS. Variations in an order of magnitude of the hydraulic conductivity and/or storage coefficient showed that the current output could be maintained for a long time, although not allow the extraction yields increase as simulated scenarios.

A área de estudo deste trabalho, localizada no Município de Cubatão, abrange um terreno industrial desativado onde no passado foram descartados resíduos, bem como, manipulados e estocados materiais com elevados teores de substâncias orgânicas e iônicas. Por esse motivo constitui-se num sistema bastante complexo para disponibilidade iônica ao meio ambiente. Foram definidas quatro Áreas (A, B, C e D) para amostragens de solo e água subterrânea e efetuadas análises texturais , mineralógicas e químicas. Os resultados analíticos das águas subterrânea e superficial dos outros setores da área de estudo, bem como os dados utilizados para elaboração do modelo matemático e interpretação dos testes de permeabilidade foram cedidos por uma empresa de consultoria ambiental. Nas Áreas B, C e D as águas subterrâneas apresentam-se contaminadas com íons Pb e Ni ultrapassando os valores orientadores da CETESB. A presença de Al e Fe na água subterrânea, apesar dos valores de pH incompatíveis, encontram-se na forma aquosa de \'Al(OH) IND.3\' e \'Fe(OH) IND.3\' e iônica devido o elevado conteúdo iônico graças ás atividades industriais. A amônia foi identificada na água subterrânea em concentrações acima do limite estabelecido pela Portaria 518 do Ministério da Saúde em boa parte da área de estudo. Quando dissolvida na água subterrânea a amônia forma íons amônio, que sofrem adsorção junto às partículas do solo. Além de ser solúvel em água o \'NH4 POT.+\' é envolvido no processo biológico de fixação do nitrogênio, assim como na sua mineralização e nitrificação. O nitrato apresentou valores acima do limite de intervenção da CETESB em poços localizados nas Áreas B e C, a concentração de nitrito, por sua vez, foi insignificante, por ser um ânion bastante instável oxidando-se a nitrato. A condutividade hidráulica média na área de estudo é de 4,7 x \'10 POT.-4\' cm/s. Elaborou-se um modelo matemático interpolando dados de condutividade hidráulica e de análise químicas permitindo definir que o fluxo subterrâneo principal segue no sentido oeste, em direção ao Rio Perequê. Os resultados do modelo sugerem que o aporte de água com concentrações acima dos padrões adotados para amônia do aqüífero para o rio tende a sofrer declínio até extinção num período de 10 anos. Em função da dimensão atual da pluma e dos níveis de concentrações observados, a modelagem indicou que a pluma com concentrações acima do limite de intervenção não é extinta ao passar de 20 anos (final do período simulado), porém deixando de atingir o Rio Perequê antes de passados 15 anos. Como resultado deste trabalho é recomendado que a remediação do impacto causado pelos íons metálicos na água subterrânea podem ser obtida pela fixação de Pb e Ni nas formas de sulfato e óxidos/hidróxidos de chumbo e hidróxidos de níquel. No caso dos compostos nitrogenados em especial o amônio, é recomendada a biorremediação para induzir a nitrificação e posterior denitrificação, através de técnicas tais como biosparging (injeção de oxigênio), MRZ (Zona de Reação Microbial), fitoremediação e barreira reativa. / The study area of this work, located in the Cubatão city, is an industrial deactivated land where in the past were undergrounded residuals, as well as were manipulated and kept high percentage of organic and ionic substance materials. It became, for that reason, a very complex system for ionic availability to environment. Four areas (A, B, C, and D) were defined for soil and groundwater sampling, and were made textural, mineralogical, and chemical analysis. Analytical results of ground and superficial water, as well as data used for elaboration of a mathematical model and for interpretation of permeability tests of the remaining part of the study area, were facilitated by a private company of environment consultancy. Groundwater in Areas B, C, and D shows contamination with Pb and Ni ions overtaking CETESB standard values. The presence of Al and Fe in groundwater, despite of incompatible pH values, are found in a liquid form of \'Al(OH) IND.3\' and \'Fe(OH) IND.3\', and ionic, due to high content owing to the industrial activities. Ammonia was indentified in groundwater in larger concentrations than the limit established by Portaria 518 do Ministério da Saúde in a larger portion of the study area. Ammonia forms ions ammonium when dissolved in groundwater that suffers adsorption with the soil particles. Besides being soluble in water the \'NH4 POT.+\' is involved into biological processes of nitrogen fixation, as well as in its mineralization and nitrification. In wells localized in Areas B and C, nitrate presented higher values them than the limit established by CETESB. Nitrite concentration is insignificant, by being quite instable oxidizing to nitrate. Mean hydraulic conductivity in the study area is 4,7 x \'10 POT.-4\' cm/s. A mathematical model was elaborated by hydraulic conductivity dates interpolations and by chemical analyses defining the mean underground flow follows to the west, towards the Perequê River. The model results suggest that the water flow with ammonia concentration larger than the allowed standard, from the aquifer to the river tends to decline until extinction in a 10 years period. By considerer the present plum dimension and the observed concentration levels the modeling indicated that plum with the concentrations larger than the allowed limit is not extinct in 20 years (the end of the simulated period), however, without reaching the Perequê River before 15 years. As a result of this work it is recommended that the remediation of impact provoked in groundwater by the metallic ions could be obtained by fixing Pb and Ni in the sulfate and oxides/hydroxides form of lead and nickel hydroxides. In the case of nitrogen compounds, especially ammonia, it is recommended the bioremediation for inducing the nitrification, and later denitrification, through to techniques such as biosparging (oxygen injection), MRZ (Microbial Reaction Zone), Fitoremediation and reactive barrier.

Orientador: Noemia Bohn. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.