Este trabalho teve como objetivo avaliar a vulnerabilidade natural à contaminação do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) no estado do Paraná, bem como realizar uma comparação dos métodos DRASTIC e GOD, visando estabelecer vantagens e desvantagens da aplicação cada método. A vulnerabilidade natural à contaminação indica a sensibilidade à poluição de um aquífero a partir de suas características intrínsecas. Para que fosse realizada a avaliação da vulnerabilidade pelo método DRASTIC, foi necessária a estimativa das taxas de recarga das águas subterrâneas na área de estudo. Para isso, foram aplicados e comparados dois métodos: balanço hídrico e separação do escoamento de base. No método DRASTIC, adaptações foram feitas nos parâmetros A (Meio Aquífero), em que foi utilizada a densidade de lineamentos; I (Impacto da Zona Vadosa), em que foi avaliada a aptidão dos solos para disposição de resíduos sólidos; e C (Condutividade Hidráulica), em que foram utilizados valores de transmissividade. Estas adaptações tiveram como objetivo adequar o método à avaliação da vulnerabilidade em aquíferos fraturados. Os mapas de vulnerabilidade pelos métodos DRASTIC e GOD foram comparados através da normalização dos índices, visando inseri-los em um mesmo intervalo. Para a estimativa de recarga, os resultados apresentaram taxas média por bacia variando de 156 a 489 mm/ano pelo método da separação do escoamento de base e de 179 a 365 mm/ano pelo método do balanço hídrico. As diferenças apresentadas podem ser consideradas como aceitáveis, se considerados as diversas incertezas envolvidas no processo de estimativa de recarga e o fato de que os métodos utilizam dados diferentes na análise. Quanto ao mapeamento da vulnerabilidade natural à contaminação, o método DRASTIC apresentou graus de vulnerabilidade baixa (5,01%), moderada (83,13%) e elevada (11,85%). Já o método GOD apresentou vulnerabilidades baixa (66,21%), moderada (0,67%), alta (14,32%) e extrema (18,81%). As principais diferenças relativas entre os dois métodos ocorreram em locais onde a vulnerabilidade é determinada por parâmetros que não são mútuos dos métodos. De maneira geral, o método DRASTIC se mostrou mais restritivo quanto ao uso e ocupação do solo que o método GOD, pois apresentou índices mais elevados de vulnerabilidade quando considerada a área de estudo como um todo. O método DRASTIC apresentou maior grau de detalhe na avaliação e mais valores intermediários. Já o método GOD apresentou variação brusca dos índices em muitas regiões. Isso se deve principalmente ao fato de que este utiliza apenas três parâmetros em sua avaliação, enquanto o DRASTIC utiliza sete. Apesar do método DRASTIC apresentar resultados mais satisfatórios, a escolha do método deve estar condicionada à disponibilidade de dados e de recursos humanos e financeiros. Ambos os métodos podem ser utilizados em estudos regionais, entretanto, os resultados aqui obtidos devem ser utilizados com cautela em estudos que requerem maior grau de detalhe. / This paper aimed to evaluate natural vulnerability to contamination on Serra Geral Aquifer System (SASG) in Paraná state, Brazil, as well as comparing DRASTIC and GOD methods, aiming to stablish advantages and disadvantages of each method. Natural vulnerability to contamination indicates the sensibility to pollution of an aquifer considering its intrinsic characteristics. In order to carry out the evaluation through DRASTIC method, it was necessary to estimate groundwater recharge rates in the study area. To do so, two methods were applied and compared: baseflow separation and water balance. Concerning the DRASTIC method, some adaptations were made in the following parameters: A (Aquifer Media), in which was used lineaments density; I (Impact of Vadose Zone), in which was considered the soil capacity to receive solid waste; and C (Hydraulic Conductivity), in which was used aquifer transmissivity. These adaptations aimed to adapt the method for vulnerability evaluation on fractured aquifers. Vulnerability maps by DRASTIC and GOD were compared through index normalization, inserting them at the same interval. For recharge estimation, results showed average values per basin of 156 to 489 mm/year by baseflow separation and 179 to 365 mm/year by water balance. The differences can be considered as acceptable when considered the various uncertainties involved and the fact that the methods uses different data on the analysis. Concerning the natural vulnerability to contamination mapping, DRASTIC method showed the following levels of vulnerability: low (5,01%), moderate (83,13%) and high (11,85%). GOD method showed the following levels: low (66,21%), moderate (0,67%), high (14,32%) and extreme (18,81%). The main differences related to both methods occurred in areas where the vulnerability is determined by mutual parameters. In general, DRASTIC method showed to be more restrictive in terms of land use than GOD, as it presented high indexes when considered all the study area. DRASTIC method showed a higher level of spatial detail and more intermediary values. The GOD method showed abrupt variation of indexes in many areas. This happens mainly because this method uses only three parameters on the evaluation, while DRASTIC uses seven. Although DRASTIC method presented more satisfactory results, the choice must be conditioned to data, human and financial resources availability. Both methods can be used in regional studies, but, the results showed in this paper must be used with caution in studies that requires higher levels of detail.

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

Este trabalho teve como objetivo avaliar a vulnerabilidade natural à contaminação do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) no estado do Paraná, bem como realizar uma comparação dos métodos DRASTIC e GOD, visando estabelecer vantagens e desvantagens da aplicação cada método. A vulnerabilidade natural à contaminação indica a sensibilidade à poluição de um aquífero a partir de suas características intrínsecas. Para que fosse realizada a avaliação da vulnerabilidade pelo método DRASTIC, foi necessária a estimativa das taxas de recarga das águas subterrâneas na área de estudo. Para isso, foram aplicados e comparados dois métodos: balanço hídrico e separação do escoamento de base. No método DRASTIC, adaptações foram feitas nos parâmetros A (Meio Aquífero), em que foi utilizada a densidade de lineamentos; I (Impacto da Zona Vadosa), em que foi avaliada a aptidão dos solos para disposição de resíduos sólidos; e C (Condutividade Hidráulica), em que foram utilizados valores de transmissividade. Estas adaptações tiveram como objetivo adequar o método à avaliação da vulnerabilidade em aquíferos fraturados. Os mapas de vulnerabilidade pelos métodos DRASTIC e GOD foram comparados através da normalização dos índices, visando inseri-los em um mesmo intervalo. Para a estimativa de recarga, os resultados apresentaram taxas média por bacia variando de 156 a 489 mm/ano pelo método da separação do escoamento de base e de 179 a 365 mm/ano pelo método do balanço hídrico. As diferenças apresentadas podem ser consideradas como aceitáveis, se considerados as diversas incertezas envolvidas no processo de estimativa de recarga e o fato de que os métodos utilizam dados diferentes na análise. Quanto ao mapeamento da vulnerabilidade natural à contaminação, o método DRASTIC apresentou graus de vulnerabilidade baixa (5,01%), moderada (83,13%) e elevada (11,85%). Já o método GOD apresentou vulnerabilidades baixa (66,21%), moderada (0,67%), alta (14,32%) e extrema (18,81%). As principais diferenças relativas entre os dois métodos ocorreram em locais onde a vulnerabilidade é determinada por parâmetros que não são mútuos dos métodos. De maneira geral, o método DRASTIC se mostrou mais restritivo quanto ao uso e ocupação do solo que o método GOD, pois apresentou índices mais elevados de vulnerabilidade quando considerada a área de estudo como um todo. O método DRASTIC apresentou maior grau de detalhe na avaliação e mais valores intermediários. Já o método GOD apresentou variação brusca dos índices em muitas regiões. Isso se deve principalmente ao fato de que este utiliza apenas três parâmetros em sua avaliação, enquanto o DRASTIC utiliza sete. Apesar do método DRASTIC apresentar resultados mais satisfatórios, a escolha do método deve estar condicionada à disponibilidade de dados e de recursos humanos e financeiros. Ambos os métodos podem ser utilizados em estudos regionais, entretanto, os resultados aqui obtidos devem ser utilizados com cautela em estudos que requerem maior grau de detalhe. / This paper aimed to evaluate natural vulnerability to contamination on Serra Geral Aquifer System (SASG) in Paraná state, Brazil, as well as comparing DRASTIC and GOD methods, aiming to stablish advantages and disadvantages of each method. Natural vulnerability to contamination indicates the sensibility to pollution of an aquifer considering its intrinsic characteristics. In order to carry out the evaluation through DRASTIC method, it was necessary to estimate groundwater recharge rates in the study area. To do so, two methods were applied and compared: baseflow separation and water balance. Concerning the DRASTIC method, some adaptations were made in the following parameters: A (Aquifer Media), in which was used lineaments density; I (Impact of Vadose Zone), in which was considered the soil capacity to receive solid waste; and C (Hydraulic Conductivity), in which was used aquifer transmissivity. These adaptations aimed to adapt the method for vulnerability evaluation on fractured aquifers. Vulnerability maps by DRASTIC and GOD were compared through index normalization, inserting them at the same interval. For recharge estimation, results showed average values per basin of 156 to 489 mm/year by baseflow separation and 179 to 365 mm/year by water balance. The differences can be considered as acceptable when considered the various uncertainties involved and the fact that the methods uses different data on the analysis. Concerning the natural vulnerability to contamination mapping, DRASTIC method showed the following levels of vulnerability: low (5,01%), moderate (83,13%) and high (11,85%). GOD method showed the following levels: low (66,21%), moderate (0,67%), high (14,32%) and extreme (18,81%). The main differences related to both methods occurred in areas where the vulnerability is determined by mutual parameters. In general, DRASTIC method showed to be more restrictive in terms of land use than GOD, as it presented high indexes when considered all the study area. DRASTIC method showed a higher level of spatial detail and more intermediary values. The GOD method showed abrupt variation of indexes in many areas. This happens mainly because this method uses only three parameters on the evaluation, while DRASTIC uses seven. Although DRASTIC method presented more satisfactory results, the choice must be conditioned to data, human and financial resources availability. Both methods can be used in regional studies, but, the results showed in this paper must be used with caution in studies that requires higher levels of detail.

Carlos Barbosa é um município abastecido exclusivamente por recursos hídricos subterrâneos captados do Sistema Aquífero Serra Geral, sendo o abastecimento de responsabilidade da Companhia Riograndense de Saneamento – CORSAN. Devido a este panorama, o município foi selecionado para instalação do SIGAS que é um sistema de monitoramento totalmente automatizado e com envio de dados por telemetria. O SIGAS foi instalado em 12 dos 15 poços atualmente utilizados para o abastecimento do munícipio e monitora volume e corrente de 15 em 15 minutos e nível de água de 1 em 1 minuto. Este trabalho se propôs a avaliar as condições de explotação em 8 dos 12 poços monitorados por este sistema, os quais abastecem, juntamente com outros 4 poços 3 dos 4 reservatórios existentes no município. Logo, foram comparados os dados diários de volume, vazão e tempo de bombeamento coletados pelo SIGAS com os valores definidos quando da elaboração dos projetos de bombeamento. Para verificação dos dados coletados pelo SIGAS foi realizada uma comparação com os dados coletados pela CORSAN e com os dados obtidos em levantamentos de campo. Os poços CBA 3A, 5A, 9, 11 e 12, na maior parte do tempo, operaram com vazão inferior a projetada, sendo que o oposto ocorreu nos poços CBA 18, 26 e 34. O tempo de bombeamento operado se manteve acima do projetado, na maior parte do tempo, nos poços CBA 3A, 9, 12 e 18, sendo que o inverso ocorreu nos poços CBA 5A, 11, 26 e 34. O volume médio de água explotado ficou acima do previsto em projeto, na maior parte do tempo, apenas nos poços CBA 18 e 26. Os resultados demostraram que há falhas na gestão e no planejamento da operação dos poços, sendo que há poços explotando volumes de água acima do permitido, enquanto em outros o volume explotado está abaixo do projetado. Foi identificado também a influência da demanda na operação dos poços, as quais tornam o tempo de descanso descontínuo dificultando a recuperação do nível de água no poço. Os dados coletados pelo SIGAS se demostraram confiáveis e coerentes com os valores operados nos poços, sendo assim os mesmos poderão ser utilizados na gestão e planejamento da operação dos poços no município de Carlos Barbosa. / Carlos Barbosa is a city supplied exclusively by groundwater resources obtained from the Serra Geral Aquifer System, and the supplying responsibility is from the Companhia Riograndense de Saneamento - CORSAN. Because of this panorama, the city was selected for the installation of SIGAS, which is a fully automated monitoring system and sending data by telemetry. The SIGAS was installed in 12 of the 15 wells currently used to supply the city and it monitors volume and current 15 in 15 minutes and water level 1 in 1 minute. This study aimed to evaluate the exploitation conditions in 8 of the 12 wells that the system has, which supply, along with other 4 wells, 3 of the 4 existing reservoirs in the city. Then, were compared the daily volume of data, flow and pumping time collected by SIGAS with the values defined during the preparation of pumping projects. For verification of the data collected by SIGAS a comparison with the data collected by CORSAN and with data from field surveys were fulfilled. The wells CBA 3A, 5A, 9, 11 and 12, at the most part of the time, operated at a flow below of projected, being that the opposite was observed in the wells CBA 18, 26 and 34. The operated pumping time is kept above the projected, at the most part of the time, in the wells CBA 3A, 9, 12 and 18, being that the converse occurred in the wells CBA 5A, 11, 26 and 34. The average volume of exploited water was above the provided in project, at the most part of the time, only in the wells CBA 18 and 26. The results showed that there are flaws in the management and planning of the operation of the wells, being that there are wells exploring volumes above the allowed, while in others the exploited volume is below the projected. It was also identified the influence demand in the operation of wells, which make the discontinuous rest time hindering the recovery of the water level in the well. The data collected by SIGAS been shown reliable and coherent with the values operated in the wells, so the same might be used in the management and planning of the operation of the wells in the city of Carlos Barbosa.

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

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.

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.

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.