CORDEIRO, V.F. Modelamento numérico do fluxo subterrâneo atual e simulações de cenários futuros da mina de Morro Agudo, Paracatu-MG. 2012. 103 f. Dissertação (Mestrado em Geologia) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Aline Nascimento (vieiraaline@yahoo.com.br) on 2013-05-15T20:14:09Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_vfcordeito.pdf: 5255601 bytes, checksum: 0e64c8515c70aeb706fe8d965ff329e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2013-05-15T20:32:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_vfcordeito.pdf: 5255601 bytes, checksum: 0e64c8515c70aeb706fe8d965ff329e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-15T20:32:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_vfcordeito.pdf: 5255601 bytes, checksum: 0e64c8515c70aeb706fe8d965ff329e0 (MD5) Previous issue date: 2012 / The numerical modeling of underground flow of Morro Agudos´ mine, property of Votorantim Metais Zinco (VMZ), Paracatu-MG, used data from hydrometeorological monitoring campaigns to calibrate the actual scenario and simulate future pumping scenarios of this mine, using Visual MODFLOW 3.1 software. The study area is located in Paracatu-MG and in external portion of Brasília Fold Belt at west margin of São Francisco Craton, the mine is inside metasedimentary sequence of Vazante Group, composed by dolarenite, dolarenitics and dolomitics breccias of Morro do Calcário Formation. In June of 2011 was registered 255m³/h of water springs inside underground mine, this value is nearly the maximum capacity, 270m³/h, of Wastewater Treatment Plant. So, it was necessary make some simulations to predict the increase of this pumping rate until the year of 2017, following expansion plans, purposing take effective actions in the water treatment. Was used monitoring data given by technical team of VMZ to update the concept hydrogeological model and make a new calibration of numerical model. After calibration, those scenarios were simulated from 2012 until 2017. From those scenarios were obtained an increased pumping rate that will achieve to 530m³/h. Of this value was subtracted the pumping rate of "Projeto Água Limpa" (Clean Water Project) and added the inside flow, reaching the final pumping value of 504m³/h. This pumping rate will be considered in the planning of the new Wastewater Treatment Plant to supply necessities until 2017. This value can be decreased with rising of "Projeto Água Limpa", but depends of mutual efforts from Hydrogeology, Geology, Environmental and Operations sectors. Mine´s dewatering it´s not interfering in stream flows around the mine, because all water is pumped to surface and returns to original stream, without being prejudicial or causing environmental impacts. As is a fissural aquifer it´s impossible to affirm if galleries will cross an expressive fractural zone, increasing in a large way the pumping rate simulated by this work. / O modelamento numérico do fluxo subterrâneo da Mina de Morro Agudo, de propriedade da Votorantim Metais Zinco (VMZ), Paracatu-MG, utilizou os dados do monitoramento hidrometeorológico para calibrar o cenário atual e realizar simulações de cenários futuros do bombeamento realizado na mina, utilizando o software Visual MODFLOW 3.1. A área de estudo localiza-se em Paracatu-MG e encontra-se na parte externa da Faixa de Dobramentos Brasília na margem oeste do Cráton do São Francisco, a mina está inserida na sequência metassedimentar do Grupo Vazante, composta por dolarenitos, brechas dolareníticas e dolomíticas pertencentes à Formação Morro do Calcário. Em Junho de 2011 foi registrado 255m³/h em surgências de água na mina subterrânea, valor próximo à capacidade máxima, 270m³/h, da Estação de Tratamento de Efluentes. Assim, se fez necessário realizar simulações do acréscimo desta vazão até o ano 2017, seguindo o plano de expansão da mina, com objetivo de subsidiar ações efetivas no tratamento de água da unidade. Foram utilizados os dados de monitoramento disponibilizados pela equipe técnica da VMZ para atualizar o modelo hidrogeológico conceitual e realizar nova calibração do modelo numérico. Após a calibração foram realizadas simulações a partir do ano 2012 até 2017. A partir dos cenários simulados foi obtido um acréscimo constante nas vazões atingindo patamares de 530m³/h. Deste valor foi subtraída a vazão bombeada pelo Projeto Água Limpa e somada a vazão aduzida para a mina, chegando ao valor final de bombeamento de 504m³/h. Esta é a vazão que será considerada no planejamento da construção da nova Estação de Tratamento de Efluentes para atender as necessidades até o ano 2017. Essa vazão pode ser reduzida com a ampliação do Projeto Água Limpa, dependendo de um esforço conjunto entre os setores de Hidrogeologia, Meio Ambiente, Geologia e Lavra. O desaguamento da mina não está interferindo na vazão dos vertedouros situados no Córrego Morro Agudo de maneira definitiva, pois a água que infiltra na mina subterrânea é bombeada para a superfície, tratada e devolvida ao Ribeirão Traíras, sem provocar prejuízo ou impactos ambientais. Por se tratar de um aquífero fissural, não se pode precisar se a lavra irá atingir uma zona aquífera fraturada de maior expressão, aumentando consideravelmente as vazões simuladas.

[pt] A relação entre os processos hidrológicos de escoamento superficial e subterrâneo apresenta uma grande variabilidade espacial e temporal. Podendo ser representado de forma qualitativa como parte sequêncial do ciclo hidrológico, estes processos, demostram sua grande dependência e importância nos estudos de balanços hídricos. Visando uma representação quantitativa, este trabalho faz o acoplamento, entre os modelos numéricos de escoamento superficial e de fluxo em meios porosos. Para o meio poroso adotou-se o modelo numérico SWMS_3D (Simunek et al, 1995), o qual resolve a equação de Richards, para fluxo em meios porosos saturados e não saturados nas três dimensões. Na simulação da dinâmica superficial, foram desenvolvidos dois modelos derivados das equações de Saint- Venant: o modelo da Onda Cinemática e o modelo de Difusão. Para a solução numérica foi empregado o método dos elementos finitos através da formulaçao de Galerkin, adotando uma malha tridimensional de elementos tetraédricos, formando uma sub-malha de elementos triangulares na superfície. O modelo de escoamento superficial emprega a malha triangular e interage com o programa SWMS_3D modificado (que utiliza a malha de tetraédros) através das imposições das condições de contorno transientes. Este, responderá com uma parcela de fluxo correspondente à recarga ou descarga no contorno a cada passo de tempo. Com isso, o modelo gerado é capaz de quantificar espacialmente e temporalmente as cargas de pressão em todos os pontos do domínio de estudo. / [en] While analyzing the interaction between the hydrological processes of surface and groundwater flow, it is seen that there is a big difference in its interaction in the space and time. These processes can be represented in a qualitative form as part of the hydrological cycle, demonstrating its dependences and importance in the hydrological balance. This work does the numerical coupling of the surface and groundwater flow. This work adopted the SWMS_3D numerical model (Simunek et. al., 1995), which resolves the Richards equation for saturated and non saturated porous media flow in 3D. In order to simulate the superficial dynamic flow, two models from Saint-Vennat equation were developed, these models are: the cinematic wave model and the diffusion model. These two models consider the average outflow in sections in a 2D scenario. For the numerical solution the finite element method was adopted through the Galerkin formulation. Adopting a 3D domain mesh of tetrahedral elements, seen from above, in 2D, we can see a triangular element mesh. The superficial flow model uses the triangular mesh and iterates with the SWMS_3D modified software, which uses the tetrahedral elements mesh. This was done by changes in the boundary conditions to the models. The SWMS_3D will answer with a flow portion corresponding to a sink or source action in the surface, in each time step. Finally the generated model is able to quantify in space and in time the pressure head in the study domain.