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

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

Resumo: Os aqüíferos subterrâneos são reservas estratégicas de recursos hídricos, devendo haver um planejamento adequado para o seu uso e conservação. As zonas de recarga e de concentração de água subterrânea são de suma importância na dinâmica dos sistemas aqüíferos, sendo responsáveis, respectivamente, pelo reabastecimento e pelo armazenamento do recurso. Técnicas de fotointerpretação a partir de produtos de sensoriamento remoto podem ser muito úteis aos estudos hidrológicos, fornecendo informações relevantes a respeito do meio físico, principalmente em escala de reconhecimento. Assim, esta pesquisa tem como objetivo identificar e caracterizar as zonas de captura e concentração de águas subterrâneas em rochas cristalinas, a partir de técnicas de fotointerpretação em produtos de sensoriamento remoto. Para tal, foram estabelecidas unidades geoambientais, a partir da compartimentação do meio físico e posterior classificação de suas propriedades geotécnicas, e foi realizado também um mapeamento morfoestrutural de feições rúpteis e dúcteis. A combinação do Mapa de Unidades Geoambientais e do Mapa Morfoestrutural resultou no Mapa de Zonas de Captura e Concentração de Águas Subterrâneas, onde a convergência de evidências favoráveis à infiltração, percolação e concentração de águas indica as potenciais zonas de recarga, circulação e concentração de águas subterrâneas, colaborando com a prospecção e com o planejamento do uso deste recurso. As principais zonas de recarga e de concentração de recursos hídricos identificadas pelo mapeamento foram o Alto Estrutural de Natividade da Serra, potencialmente uma excelente zona de recarga, e o Baixo Estrutural de Lagoinha/São Luis do Paraitinga, com grande potencial à concentração de recursos hídricos. Estudos de maior detalhe nas áreas potenciais identificadas pelo mapeamento podem confirmar... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The fractured aquifers are strategic reserves of water resources, and there should be proper planning for its use and conservation. Areas of concentration and recharge of groundwater is of paramount importance in the dynamics of aquifer systems, responsible respectively for storage and replenishment of the resource. Photointerpretation techniques from remote sensing products can be very useful for hydrological studies, providing relevant information about the physical environment, especially in wide recognition. Thus, this research aims to identify and characterize areas of capture and concentration of groundwater in crystalline rocks, from photointerpretation techniques in remote sensing products. For such geoenvironmental units were established from the partitioning of the physical environment and subsequent classification of their geotechnical properties, and was also performed a morphostructural mapping of brittle and ductile features. The combination of the Geoenvironmental Units Map and the Morphostructural Map resulted in the Groundwater Capture and Concentration Map, where the convergence of evidence favorable to infiltration, percolation and water concentration indicates potential areas of recharge, movement and concentration of groundwater, collaborating with the prospecting and planning of the use of this resource. The main areas of recharge and concentration of water resources were identified by mapping the High Structural of Natividade Sierra, potentially an excellent recharge area, and the Lower Structural of Lagoinha/São Luis do Paraitinga, with great potential to the concentration of water resources. Studies in greater detail of the potential areas identified by the mapping can confirm whether or not the presence of water resource, directing the actions of environmental planning and exploitation of water / Orientador: Juércio Tavares de Mattos / Coorientador: Jairo Roberto Jiménez-Rueda / Banca: Sérgio dos Anjos Ferreira Pinto / Banca: Tomoyuki Ohara / Mestre

Non-Darcian flow in a finite fractured aquifer is studied in this thesis. A stream bounds the aquifer at one side and an impervious stratum at the other. The aquifer consists of fractures capable of transmitting water rapidly and porous blocks which mainly store water. Unsteady flow in the aquifer due to a sudden or a gradual rise in the stream level is analysed by the double-porosity conceptual model. Governing equations for the flow in fractures and blocks are developed using the continuity equation. The fluid velocity in fractures is often too high for the linear Darcian flow so that the governing equation for fracture flow is modified by Forcheimer&rsquo / s equation which incorporates a nonlinear term. Governing equations are coupled by an interaction term that controls the quasi-steady state fracture-block interflow. Governing equations are solved numerically by the Crank-Nicolson implicit scheme. The numerical results are compared to the analytical results for the same problem which assumes Darcian flow both in fractures and blocks. Numerical and analytical solutions give same results when Reynold&rsquo / s number is less than 0.1. The effect of non-linearity on the flow appears when Reynold&rsquo / s number is greater than 0.1. The larger the piezometric head gradient, the higher the flow rate and, thus, higher the non-linearity is. The effect of aquifer parameters on the flow is also investigated. The proposed model and its numerical solution is a unique application of non-linear flow models to the fractured aquifers. It can be used in predicting water levels in fractured aquifers and evaluating time dependent flow rates in the analysis of recession hydrographs.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / A Bacia HidrogrÃfica Experimental de Aiuaba (BEA), està situada dentro da EstaÃÃo EcolÃgica de Aiuaba, no municÃpio de Aiuaba, Estado do CearÃ, portanto, livre da aÃÃo antrÃpica (fertilizantes, fontes de poluiÃÃo, impactos, etc). O fluxo subterrÃneo em meio poroso e fraturado à pouco conhecido na regiÃo. Para o seu estudo, foi realizado um levantamento geofÃsico utilizando o mÃtodo âVery Low Frequencyâ (VLF), para identificar os tipos de fraturas existentes nas rochas da regiÃo, como tambÃm permitir visualizaÃÃo das suas profundidades e extensÃes. Este levantamento foi utilizado tambÃm para localizar os poÃos perfurados na regiÃo e mostrar as caracterÃsticas geolÃgicas das rochas pesquisadas. VÃrios poÃos foram perfurados pela SuperintendÃncia de Obras HidrÃulicas (SOHIDRA), com o apoio tÃcnico da Companhia de Recursos Minerais â ServiÃos GeolÃgicos do Brasil (CPRM). As Ãguas destes poÃos, na maioria das vezes, apresentam salinidade elevada, com exceÃÃo de alguns deles, situados na Bacia da Gameleira, nas proximidades da BEA. As Ãguas salinas sÃo utilizadas para irrigaÃÃo e para consumo de animais, enquanto que as Ãguas de boa qualidade, sÃo para o consumo humano. Para o cÃlculo do balanÃo hÃdrico da BEA foi realizada uma anÃlise criteriosa do comportamento do aqÃÃfero fraturado. A direÃÃo e sentido da parcela relativa ao fluxo subterrÃneo foram determinados a partir de dados dos poÃos coletados, associados aos estudos topogrÃficos no mesmo local dos perfis do VLF. O solo sobreposto Ãs rochas possui caracterÃsticas semelhantes ao material que preenche as fraturas. Foram realizados alguns ensaios, tais como: ensaio petrogrÃfico na rocha, de permeabilidade e de granulometria no solo e fÃsico-quÃmicos nas Ãguas dos poÃos da regiÃo, comprovando as hipÃteses levantadas. O valor da condutividade hidrÃulica dos aqÃÃferos, em mÃdia, à de aproximadamente 1,61 x 10-2 m/h / Experimental Hydrografic Basin of Aiuaba (BEA) is located inside of the Aiuaba Ecological Station, in Aiuaba city, State of CearÃ, therefore, without antropic action (fertilizing, pollution sources, impacts, etc). The underground flow in porous and fractured medium is unknown in the region. For its study, a geophysical study was executed using the âVery Low Frequencyâ (VLF) method to identify the types of existing rocks fractures in the region, as well to allow to visualization of its depths and extensions. This study was also used to locate the wells in the region to show the geologic characteristics of the rocks. Some wells had been perforateed by the SuperintendÃncia de Obras HidrÃulicas (SOHIDRA), with the technician support of the Companhia de Recursos Minerais â ServiÃos GeolÃgicos do Brasil (CPRM). The water of these wells, most of the time, presents high salinity, with exception of some of them, situated in the Gameleira Basin in neighborhoods of BEA. The saline water is used for irrigation and animals consumption, whereas good quality water is for the human consumption. For the calculation of BEA water balance was made a multicriteria analysis of the fractured aquifer behavior. The direction and course of underground flow had been determined from data of the wells, associated to the topographical studies, in the same local, of the VLF profiles. The soil overlapping to the rocks has similar characteristics to the material that fills the fractures, It was made some tests, such as: petrografic in the rock, permeability and granulometric in the soil and physicist-chemistries in wells water of the region, proving the raised hypotheses. The value of the aquifers hydraulic conductivity, on average, is approximately 1.61 x 10-2 m/h

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

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

<p>Owing to the lack of knowledge pertaining to the fate and transport of microorganisms in fractured aquifers, the research presented in this thesis was designed to improve the mechanistic understanding of particulate transport in fractures by conducting tracer experiments in natural and epoxy replica fractures. This research demonstrated that particulate retention within fractures is heavily dependent on the equivalent mass balance aperture, followed by the coefficient of variation of the aperture field, and then by the flow conditions. It was also shown that the fracture aperture field alone, not the flow rate or the matrix properties, determines the number of fracture volume flushes required to achieve a 2-3 log decrease in effluent concentration. Moreover, a statistical model was developed that identifies the most important factors affecting particulate retention as the ratio of the ionic strength of solution to the charge of the collector, the ratio of the particle to collector charges, and the Peclet number. The model is able to reasonably predict particulate retention. Finally, tracer experiments conducted in a natural fracture and an epoxy replica of that fracture isolated the effects of matrix properties on attachment, and hence, retention. The transparent nature of the replica fracture was exploited to capture images of <em>E. coli</em> RS2-GFP transport. These images reveal preferential transport within the fracture, and also show that the preferential pathway broadens slightly under increasing flow conditions. This broadening is likely due to higher fluid pressures associated with larger specific discharges. In the groundwater field, there is so little fracture-specific information available that coupling the understanding of a critical environmental setting (fractures) with high-quality particulate tracer experiments and associated modeling represents a significant contribution to the body of science.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-01Bitstream added on 2014-06-13T19:54:12Z : No. of bitstreams: 1 coelho_jom_me_rcla.pdf: 20177455 bytes, checksum: 64e50fac6a92d2bdb635716d559dac70 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os aqüíferos subterrâneos são reservas estratégicas de recursos hídricos, devendo haver um planejamento adequado para o seu uso e conservação. As zonas de recarga e de concentração de água subterrânea são de suma importância na dinâmica dos sistemas aqüíferos, sendo responsáveis, respectivamente, pelo reabastecimento e pelo armazenamento do recurso. Técnicas de fotointerpretação a partir de produtos de sensoriamento remoto podem ser muito úteis aos estudos hidrológicos, fornecendo informações relevantes a respeito do meio físico, principalmente em escala de reconhecimento. Assim, esta pesquisa tem como objetivo identificar e caracterizar as zonas de captura e concentração de águas subterrâneas em rochas cristalinas, a partir de técnicas de fotointerpretação em produtos de sensoriamento remoto. Para tal, foram estabelecidas unidades geoambientais, a partir da compartimentação do meio físico e posterior classificação de suas propriedades geotécnicas, e foi realizado também um mapeamento morfoestrutural de feições rúpteis e dúcteis. A combinação do Mapa de Unidades Geoambientais e do Mapa Morfoestrutural resultou no Mapa de Zonas de Captura e Concentração de Águas Subterrâneas, onde a convergência de evidências favoráveis à infiltração, percolação e concentração de águas indica as potenciais zonas de recarga, circulação e concentração de águas subterrâneas, colaborando com a prospecção e com o planejamento do uso deste recurso. As principais zonas de recarga e de concentração de recursos hídricos identificadas pelo mapeamento foram o Alto Estrutural de Natividade da Serra, potencialmente uma excelente zona de recarga, e o Baixo Estrutural de Lagoinha/São Luis do Paraitinga, com grande potencial à concentração de recursos hídricos. Estudos de maior detalhe nas áreas potenciais identificadas pelo mapeamento podem confirmar... / The fractured aquifers are strategic reserves of water resources, and there should be proper planning for its use and conservation. Areas of concentration and recharge of groundwater is of paramount importance in the dynamics of aquifer systems, responsible respectively for storage and replenishment of the resource. Photointerpretation techniques from remote sensing products can be very useful for hydrological studies, providing relevant information about the physical environment, especially in wide recognition. Thus, this research aims to identify and characterize areas of capture and concentration of groundwater in crystalline rocks, from photointerpretation techniques in remote sensing products. For such geoenvironmental units were established from the partitioning of the physical environment and subsequent classification of their geotechnical properties, and was also performed a morphostructural mapping of brittle and ductile features. The combination of the Geoenvironmental Units Map and the Morphostructural Map resulted in the Groundwater Capture and Concentration Map, where the convergence of evidence favorable to infiltration, percolation and water concentration indicates potential areas of recharge, movement and concentration of groundwater, collaborating with the prospecting and planning of the use of this resource. The main areas of recharge and concentration of water resources were identified by mapping the High Structural of Natividade Sierra, potentially an excellent recharge area, and the Lower Structural of Lagoinha/São Luis do Paraitinga, with great potential to the concentration of water resources. Studies in greater detail of the potential areas identified by the mapping can confirm whether or not the presence of water resource, directing the actions of environmental planning and exploitation of water

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A demanda das populaÃÃes por mais Ãgua tem forÃado o desenvolvimento de tÃcnicas para melhorar o aproveitamento de todas as formas de recursos hÃdricos. Em algumas partes dos Estados Unidos da AmÃrica, o fraturamento hidrÃulico tem sido utilizado para estimular poÃos perfurados no embasamento cristalino a aumentarem suas vazÃes. Na regiÃo Nordeste do Brasil, os poÃos perfurados neste tipo de formaÃÃo geolÃgica frequentemente exibem baixas vazÃes, o que os leva à posterior desativaÃÃo ou ao simples abandono. O objetivo principal desta pesquisa à estudar, analisar e quantificar os efeitos que o fraturamento hidrÃulico imprime sobre a transmissividade, a conectividade e as vazÃes de um aqÃÃfero fissural. Para tanto se desenvolveu um modelo de propagaÃÃo de fraturas em formaÃÃes rasas e de matriz impermeÃvel. AlÃm disso, fez-se uso de modelos de hidrÃulica de poÃos para a determinaÃÃo dos parÃmetros hidrodinÃmicos do aqÃÃfero. Para testar a metodologia, dados coletados em dois poÃos de bombeamento perfurados na Fazenda de Horticultura da University of New Hampshire, Durham, NH, foram utilizados. Estes dados incluem testes de bombeamento prÃ-fraturamento e pÃs-fraturamento, ensaio geofÃsicos, alÃm dos registros da operaÃÃo de fraturamento. Uma anÃlise conjunta dos resultados dos testes de bombeamento e do modelo de propagaÃÃo de fratura permitiu concluir que, o fraturamento hidrÃulico aumentou a transmissividade das fraturas em 46 vezes em um poÃo e 285 vezes em outro. A conectividade do sistema de fraturas experimentou acrÃscimos entre 11 e 20 vezes. O dado prÃtico foi que um poÃo passou a fornecer vazÃes 10 vezes maiores e no outro este aumento foi de 18 vezes. Estes melhoramentos foram possÃveis porque o fraturamento hidrÃulico alargou a abertura das fraturas e fez seu raio propagar por dezenas de metros. A distÃncia que a fratura propagou a partir do poÃo juntamente com o aumento na interconexÃo das fraturas conectou o poÃo a regiÃes mais favorÃveis à recarga.