O Sistema Nacional de Informações de Recursos Hídricos (SNIRH) ainda não monitora todos os rios brasileiros. Esta carência de informações reflete em falhas na estimativa da disponibilidade hídrica para os usos múltiplos da água. Nesse contexto, os modelos hidrológicos destacaram-se por tentar suprir essa insuficiência de dados. Entretanto, nota-se que muitos modelos não geram bons resultados quando executados fora da área de estudo onde foram criados. Por isso, devido à flexibilidade na escolha dos processos hidrológicos a serem simulados, este trabalho utilizou o framework JAMS (Jena Adaptable Modelling System) na construção de um modelo chuva-vazão específico para a bacia piloto do Ribeirão da Onça, a qual está inserida em zona de afloramento de um dos mais importantes aquíferos do mundo, o Sistema Aquífero Guarani (SAG). O JAMS apresentou-se como um sistema simplificado e flexível diante das adaptações necessárias para tratar e gerar dados compatíveis com as características climatológicas e hidrológicas da área de estudo. O modelo construído mostrou-se eficiente na predição da resposta hidrológica da bacia avaliada, apresentando um coeficiente de Nash-Sutcliffe de 0,76 e 0,81, para os períodos de calibração e validação do modelo, respectivamente. Foi ainda satisfatória a predição do volume escoado, apresentando uma porcentagem de viés de -1.13 e -1.03% para os dois períodos. A reconstituição da série histórica de vazão mostrou que o escoamento de base representa de 79 a 89% do escoamento total anual da bacia do Ribeirão da Onça. Portanto, o modelo construído torna-se uma importante ferramenta para a reconstituição da série histórica dos dados fluviométricos da bacia do Ribeirão da Onça, importante para o aperfeiçoamento dos estudos de recarga e proteção do SAG. / The National System of Information Resources (SNIRH) has not monitored all Brazilian rivers. This lack of information reflects in the fault estimation of water availability for the multiple uses. In this context, the hydrological models stood out for trying to address this lack of data. However, it is noted that many models do not generate good results when performed outside of the study area where they were created. Therefore, due to flexibility in the choice of hydrological processes to be simulated, this study used the framework JAMS (Jena Adaptable Modelling System) in the construction of a specific rainfall-runoff model to the basin of the Ribeirão da Onça monitored watershed, which is embedded in an outcrop area of one of the most important aquifers in the world, the Guarani Aquifer System (SAG). The JAMS presented as a simplified and flexible for use on the necessary adaptations to process and generate consistent data with the climatological and hydrological characteristics of the study area. The constructed model was effective in predicting the hydrological response of the basin evaluated, with a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.76 and 0.81, for periods of calibration and validation of the model, respectively. It was also satisfactory prediction of runoff volume, with a bias of -1.3 and -1.03% for the two periods. The runoff time series reproduction showed that the baseflow represents from 79 to 89% of the annual total runoff in the Ribeirão da Onça watershed. Therefore, the constructed model becomes an important tool for reconstruting the time series fluviometric data from Ribeirão da Onça basin, important for the improvement of the recharge studies and SAG protection.

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

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

When we consider the nature of the scientific community in conjunction with a sense of typical economic circumstances we find that there are two distinct paths for development. One path involves hypothesis testing and evolution of strategies that are linked with iterations in equipment advances. A second, more complicated scenario, can involve external influences whether economic, political, or otherwise, such as the government closure of NASA's space program in 2011 which will no doubt influence research in associated fields. The following chapters are an account of examples of two statistical techniques and the importance of both on the two relatively unrelated geological fields of coastal geomorphology and ground water hydrology. The first technique applies a multi-dimensional approach to defining groundwater water table response based on precipitation in areas where it can reasonably be assumed to be the only recharge. The second technique applies a high resolution multi-scalar approach to a geologic setting most often restricted to either high resolution locally, or low resolution regionally. This technique uses time-frequency analysis to characterize cuspate patterns in LIDAR data are introduced using examples from the Atlantic coast of Florida, United States. These techniques permit the efficient study of beachface landforms over many kilometers of coastline at multiple spatial scales. From a LIDAR image, a beach-parallel spatial series is generated. Here, this series is the shore-normal position of a specific elevation (contour line). Well-established time-frequency analysis techniques, wavelet transforms, and S-Transforms, are then applied to the spatial series. These methods yield results compatible with traditional methods and show that it is useful for capturing transitions in cuspate shapes. To apply this new method, a land-based LIDAR study allowing for rapid high-resolution surveying is conducted on Melbourne Beach, Florida and Tairua Beach, New Zealand. Comparisons and testing of two different terrestrial scanning stations are evaluated during the course of the field investigation. Significant cusp activity is observed at Melbourne Beach. Morphological observations and sediment analysis are used to study beach cusp morphodynamics at the site. Surveys at Melbourne were run ~500 m alongshore and sediment samples were collected intertidally over a five-day period. Beach cusp location within larger scale beach morphology is shown to directly influence cusp growth as either predominantly erosional or accretional. Sediment characteristics within the beach cusp morphology are reported coincident with cusp evolution. Variations in pthesis size distribution kurtosis are exhibited as the cusps evolve; however, no significant correlation is seen between grain size and position between horn and embayment. During the end of the study, a storm resulted in beach cusp destruction and increased sediment sorting. In the former technique using multi-dimensional studies, a test of a new method for improving forecasting of surficial aquifer system water level changes with rainfall is conducted. The results provide a more rigorous analysis of common predictive techniques and compare them with the results of the tested model. These results show that linear interpretations of response-to-rainfall data require a clarification of how large events distort prediction and how the binning of data can change the interpretation. Analyses show that the binning ground water recharge data as is typically done in daily format may be useful for quick interpretation but only describes how fast the system responds to an event, not the frequency of return of such a response. Without a secure grasp on the nonlinear nature of water table and rainfall data alike, any binning or isolation of specific data carries the potential for aliasing that must be accounted for in an interpretation. The new model is proven capable of supplanting any current linear regression analysis as a more accurate means of prediction through the application of a multivariate technique. Furthermore, results show that in the Florida surficial aquifer system response-to-rainfall ratios exhibit a maxima most often linked with modal stage.

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

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

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

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

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

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.