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Neste trabalho são utilizadas técnicas hidroquímicas e isotrópicas (\'ANTPOT. 18 O\', \'ANTPOT.2 H\', \'ANTPOT.13 C\', \'ANTPOT.14 C\') para investigar os mecanismos da evolução da composição química, origem, idades aparentes e velocidades de circulação das águas subterrâneas do aqüífero Botucatu do Estado de São Paulo. Os resultados obtidos mostram que estas águas são originárias, principalmente, dainfiltração das precipitações na zona de afloramento do aqüífero, sendo sua evolução hidroquímica determinada pelas condições de confinamento do aqüífero, pelas direções e sentidos do fluxo subterrâneo e pelo tempo de residência das águas. Esses fatores implicam em um aumento da temperatura e dasalinidade das águas no sentido sudoeste, desde a zona aflorante até a região fortemente confinada do aqüífero. Neste sentido, as águas recentes bicarbonatadas magnesianas e calco-magnesianas evoluem para bicarbonatadas cálcicas, bicarbonatadas sódicas, quando chegam a atingir idades da ordem de 30.000 anos. A permeabilidade média aparente calculada a partir dos dados de \'ANTPOT.14 C\' e de gradiente hidráulico é cerca de 2,6 x 1 \'O POT.-5\' m/s. A variação dos teores dos isótopos estáveis \'ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.2 H\', E \'ANTPOT.13 C\' nas águas subterrâneas permitem supor possíveis oscilações climáticas nas diferentes épocas de recarga dessas águas. Há 30.000 anos reinava um clima quente e úmido que, por influência do último período glacial ocorrido no hemisfério norte, passa, entre 25.000 e 11.000 anos, a frio e seco, e, então, gradualmente, adquire as características atuais. / The processes controlling chemical composition of groundwater, its origin and apparent age as well as, the natural flow rate of the water in Botucatu aquifer in State of São Paulo-Brazil, have been investigated using hydrochemical and environmental isotopic (\'ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.2 H\', \'ANTPOT.13 C\', \'ANTPOT.14 C\') technics. The main recharge process is assumed to be the infiltration of rain water in the aquifer outcrop area. The progressive confining condition with the increasing depth of the top of aquifer layer makes the groundwater temperature slowly greater. Moreover, the residence time in creases the water salt content towards the natural flow direction (southwest). By this way, the recent magnesium and sodium bicarbonated waters changes first to sodium bicarbonate and then to sodium chloride-sulfated waters which are the oldest found out in the research area (around 30.000 years ago). The mean Darcy permeability estimated on basis of \'ANTPOT.14C\' and hydraulic gradient data is 2,6 x \'ANTIND.10 -5 \'m/s. Different amounts of stable isotopes \'ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.2 H\' and \'ANTPOT.13 C\' of the groundwater had allowed to suppose that the warm and humid climate of 30,000 years ago has changed, between 25,000 and 11,000 years ago, to cold and dry, by influence of the last glacial period of the northern hemisphere and then, gradually, has acquired the characteristics of nowadays climate of the region.

Este trabalho mostra a pesquisa hidrogeológica desenvolvida em terreno cristalino com manto de intemperismo, na área piloto de Atibaia a sudeste do Estado de São Paulo, tendo por objetivo caracterizar as condições de ocorrências das águas subterrâneas, avaliar as obras de captação e propor metodologia de estudo hidrogeológico para este meio. A metodologia de trabalho constou, basicamente, da pesquisa bibliográfica, interpretação fotogeológica e geologia de campo com cadastro de 79 poços tubulares, 157 poços escavados e 12 fontes, com medidas de pH, condutividade elétrica, nível estático, coleta de 19 amostras d\'água para análises físico-químicas e implantação de três piezômetros multiníveis. A região é composta predominantemente pelo Complexo Gnáissico-Migmatítico de Amparo (55,5%), maciços graníticos de Socorro (23%) e Atibaia (9%), aluviões (7,8%) e coberturas coluvionares (3,9%). Possui três fases de dobramentos (Fn + 1, Fn + 2 e Fn + 3) com sinformes e antiformes, e é bastante fraturada, com a principal falha seccionando a área de SW para NE, constituindo o prolongamento da falha de Extrema. Foram definidas duas zonas aquíferas: manto de intemperismo e meio fraturado. O manto de intemperismo recobre a área, com espessuras predominando no intervalo de 20-40m, alcançando até 60 metros. O nível estático das cacimbas é de 0,4 a 9,0 metros (81%), vazão média de 0,9 m³/h e capacidade específica de 0,225 (m³/h)/m. Os poços tubulares possuem vazão predominantemente abaixo de 10 m³/h (90%) e a capacidade específica média é de 6x\'10 POT.-2\' (m³/h)/m. As águas dos poços escavados são bicarbonatadas cálcicas e as dos tubulares são mistas, passando para sódicas e cálcicas. No geral não existe critério técnico para locação, perfuração e completação dos poços. A não aplicação das normas é visível em quase todos os casos, existindo negligência quanto aos poços desativados e abandonados, causando um risco potencial de poluição às águas subterrâneas. / This paper resulted from hydrogeological investigation developed on crystalline terrain weathering cover in the Atibaia area, southeastern São Paulo State. The goal was to determine occurrence conditions of ground-water, to evaluate capitation worles, and to propose a method of study for that hydrogeological environment. The work started by bibliographic research, followed by photointerpretation and field geology. A catalog of 79 tubular wells, 157 excavated wells, and 12 springs was organized, including measurements of pH, electric conductivity and static levels. Water samples were collected in 19 sources and had their physical - chemical quality analised, Also three multilevel piezometers were implanted. The region is mainly composed by the Amparo Gneissic - Migmatic Complex (55,5%), and by the granites of Socorro (23%) and Atibaia (9%), alluvium (7,8%), and colluvium. Three folding phases are present (Fn + 1, Fn + 2 and Fn + 3), showing synforms and antiforms. Fraturing is intensive, with The Extrema Fault cutting the area along SW-NE. Two aquifer zones were defined: regolith and fractures rock. The first covers the rock with thicknesses ranging from 20 to 40m and reaching a maximum of 60 m. Static levels in dug wells vary from 0,4 to 9 m, and yelds average 0,9 m³/h, with specific capacity of 0,225 (m³/h)/m. Tubular wells show yelds dominantly under 10 m³/h (90%), with average specific capacity of 6 x 10-² (m³/h)m. Waters from dug wells are calcic bicarbonatic, but in tubular wells are mixed, sodic or calcic. In general there have not been technical criteria for location, drilling, and completion of wells. There is negligency with abandoned or desactivated captations, posing a potential risk of pollution of ground-water.

A bacia do ribeirão Sobradinho se localiza na porção centro-norte do Distrito Federal e apresenta uma área de 144 km². A água subterrânea se tornou importante alternativa de abastecimento para uma significativa parcela da população. Os dados levantados indicam que pelo menos 22.500 pessoas dependem exclusivamente do recurso hídrico subterrâneo. A área estudada é representada geologicamente por metassedimentos de idade proterozóica deformados durante o Ciclo Brasiliano (650Ma), que encontram-se recobertos por espesso manto de intemperismo. Foram individualizados dentro do contexto hidrogeológico local, os domínios aqüíferos Poroso e Fraturado. O Domínio Fraturado foi classificado em dois sistemas denominados de Paranoá e Canastra. O Sistema Paranoá foi subdividido em quatro subsistemas aqüíferos: Metarritmito Arenoso (média de vazões de 26,7 m³/h), Quartzito (média de vazões de 8,7 m³/h), Metarrítmito Argiloso (média de vazões de 4,6 m³/h) e Psamo-Pelito Carbonatado (média de vazões de 15,7 m³/h). Como não foram cadastrados na área poços pertencentes ao Sistema Canastra ele foi considerado indiviso. As principais fraturas produtoras nos poços ocorrem próximas à superfície, concentrando-se em profundidades de até 100 m. O Domínio Poroso está associado, na região, ao manto de intemperismo (solo e saprolito), que chega até a mais de 100 m de espessura, sendo representado por aqüíferos livres, de grande continuidade lateral. A espessura e permeabilidade do manto de intemperismo apresentam grande controle em função do substrato geológico. O Domínio Poroso é explotado na região através de poços rasos. A precipitação média anual na área estudada é de 1442,5 mm. Cerca de 28% do volume precipitado participa da recarga dos aqúíferos. O principal uso da água subterrânea na região é o domiciliar. As águas dos aqüíferos poroso e fraturado são de boa qualidade fisico-química. A contaminação bacteriológica observada em amostras de água do manto de intemperismo está relacionada às deficiências construtivas dos poços rasos e à proximidade entre fossa e poço. Foram observadas deficiências técnicas construtivas em relação à proteção sanitária e aos processos de desativação e abandono dos poços profundos. / The Sobradinho river basin is located in the center-north portion of the Distrito Federal and comprises an area of 144 km². The groundwater has become an effective alternative of supply for an important part of the population. At least 22,500 persons depend on it. The studied area is geologically composed by metasedimentary rocks of Proterozoic age deformed during the Brasiliano Cycle (650 My) covered by a thick weathering mantle. Two aquifer domains were individualized in the hydrogeological context which are the Porous Domain and the Fractured Domain. The Fractured Domain was classified in two systems named Paranoá and Canastra. The Paranoá System was subdivided in four aquifer systems: Metarritmito Arenoso (mean yield 26.7 m³/h), Quartzito (mean yield 8.7 m³/h), Metarritmito Argiloso (mean yield 4.6 m³/h) e Psamo-Pelito Carbonatado (mean yield 15.7 m³/h). As there were no wells in the Canastra System it remained undivided. The main producing fractures in the wells occur near the surface and are concentrated until the 100 m deepnes. The Porous Domain is related in the area to the weathering mantle (soil and weathered rock) that achieves more than 100 m thickness, and is associated to unconfined aquifers of great lateral continuity. The thickness and permeability of the weathering mantle are strongly influenced by the geological basement. The Porous Domain is exploited in the study area by excavated wells. The mean annual precipitation in the area is of 1,442.5 mm. Approximately 28% of the volume precipitated takes part in the aquifer recharge. The main use of the groundwater is the domestic. The waters of the porous and fractured aquifers have good physical-chemical quality. The bacteriological contamination in water samples from the weathering mantle are related to the technical constructive deficiencies of the excavated wells and the nearness between cesspit and well. Technical constructive problems with sanitary protection and procedures of unactivation and abandonment of the deep groundwater wells were recognized.

Foi realizado um estudo comparativo do comportamento e qualidade dos aqüíferos do Embasamento Cristalino Précambriano nos Estados de Paraíba e São Paulo, Brasil e na Republica de Gana, África Ocidental. O sistema aqüífero cristalino, abrangendo as rochas ígneas e metamórficas ocorre em 97%, 23% e 54% das áreas dos estados da Paraíba, São Paulo e Gana respectivamente. Caracterizam-se como aqüíferos discontinuos, com ocorrência de água em zonas de rochas fraturadas e contatos litológicos, além de horizontes de rochas alteradas. Fornecem vazões moderadas, de ordem de 1 a 30 m³/h por poço em média. A compilação de dados de quase 2.000 poços tubulares perfurados para abastecimento de comunidades de pequeno porte, no período 1963-1985, permitiu o estudo comparativo das características e dos parâmetros destes aquíferos. Os resultados obtidos abrangem uma gama de informações técnicas, tais como: profundidade, nível estático, vazão, faixa de entrada d\'água, espessura da zona de alteração intempérica, espessura de zona saturada e dados de qualidade físico-química. A análise estatística mostrou que, em todas as áreas, os poços localizados nos vales e vertentes produzem três vezes mais do que aqueles localizados nas colinas e cumes. A vazão média de exploração obtida nos poços na Paraíba é de 2,16 m³/h e provem dos meios fissurados e fraturados, sendo que 93% das fraturas produtoras são interceptadas até profundidade de 40 metros. As águas dos poços em Gana provem, na maioria dos casos, dos contatos entre zonas das rochas alteradas e rochas sãs. As médias de profundidades e vazões são de 42.5 metros e 4.52 m³/h respectivamente. Os poços em São Paulo são mais profundos, alcançando até 150 metros na média. As águas exploradas provem dos meios fraturados e alterados. A vazão media é de 15,70 m³/h mas as vazões variam entre 0.15 e 50m³/h e excepcionalmente atinge-se 150m³/h. Existem diferenças marcantes entre as características físico-químicas das águas da Paraíba, de um lado, e as de São Paulo e Gana, de outro. A média de sólidos totais dissolvidos (STD) nas águas da Paraíba é de 4.000mg/l. Apenas 20% das águas analizadas da Paraíba mostram STD menor que 1.000 mg/l e 5% menor que 500mg/l, enquanto em São Paulo e Gana, mais de 90% das águas têm STD menor que 500 mg/l. / Evidences of similarities and diferences between Brazil and Africa, especially with respect to the behaviour and water quality of aquifers of the Precambrian Crystalline Basement of the States of Paraíba and São Paulo in Brazil and the Republic of Ghana in West Africa were investigated. The system of crystalline rock aquifers of igneous and metamorphic rocks occurs over 97%, 23%, and 54% of the areas of Paraíba, São Paulo and Ghana respectively. They are discontinuous in character with the occurrence of water in fractured rock zones, lithological contacts and horizons of weathered rock masses. Average well yields in them are moderate; of the order of 1 to 30m³/h. Data on about two thousand wells for water supply to small communities, drilled during the period of 1963-1985, in the crystalline basement rocks of these areas were used for the study and comparison of the characteristics and parameters of these aquifers. The result obtained consists of a wide range of technical informations including well depth, static water level, well yield, depth of entry of water into wells, thickness of weathered and saturated zones. In all the study areas wells located in valleys and on slopes yielded three times more than those located on top of hills. The average yield of wells in Paraíba is 2,16 m³/h and come mainly from fissured and fractured zones, with 93% of these water bearing zones being intercepted at depth of 40 meters. Water in wells of Ghana are tapped in most cases from the contacts between the weathered mantle and the fresh rock. The average well depth and yield here are 42.50 metres and 4.25 m³/h respectively. The wells of São Paulo are deeper and reach about 150 meters on the average. Water is produced from both the weathered zone and the fractured medium of rocks. Average yield is 15.70 m³/h or more. There are marked differences in the physic-chemical characteristics of the groundwater in Paraíba, on one side and those of São Paulo and Ghana on the other. The average total dissolved solids (TDS) in Paraíba water is 400 mg/l: only 20% of the water analysed in Paraíba has TDS less than 1000 mg/l and 5% less than 500 mg/l, while in São Paulo and Ghana, more than 90% of the waters have TDS less than 500 mg/l.

Principal objetivo deste estudo é identificar a inter-relação entre os fatores litológicos e estruturais que interferem no comportamento do aquífero fraturado existente em uma área de 169 Km², situada a NW da região Metropolitana da Grande São Paulo. Todo o sistema público e industrial da região é alimentado principalmente por poços profundos e, secundariamente, poços cacimba, de uso doméstico. Geologicamente a área é representada por rochas metassedimentares de médio grau metamórfico, pertencentes ao Grupo São Roque, de idade do Proterozóico Superior, cortadas por corpos graníticos. Sucessivos eventos deformativos afetaram estas rochas, resultando em intensos dobramentos e fraturamentos. A grande variação litológica e os intensos fraturamentos, aliados a um manto intemperismo, com 10 a 30m em média, caracterizam os aquíferos da área. Os dados de 51 poços profundos mostram que as principais entradas d\'água ocorrem entre 50 a 100m. As produtividades são extremamente variáveis, com vazões entre 1,7 e 150m³/h e capacidade específica entre 0,02 e 66,7 m³/hm. Cerca de 61% possuem vazões acima de 10m³/h, que é a média regional; 13% apresentam vazões excepcionais, acima de 80m³/h, sendo que a metade destes foram locados de acordo com estudos hidrogeológicos. Isto mostra a importância do uso de critérios hidrogeológicos para se obter sucesso na produção de poços profundos. Foi verificada a influência dos tipos litológicos e dos sistemas de lineamento sobre a produtividade dos poços profundos, correlacionando estes condicionantes hidrogeológicos e os parâmetros hidráulicos vazão e capacidade específica. Baseado nessas correlações, foi proposto um mapa de lineamentos com indicação das zonas mais promissoras à perfuração de poços profundos, correspondentes, principalmente, ao cruzamento dos sistemas longitudinal e transversal. Consta também neste mapa as áreas favoráveis à recarga, as quais estão normalmente cobertas por densa vegetação. O grau de mineralização das águas amostradas é baixo, com valores de STD entre 30 e 118mg/l. Os teores dos íons principais estão dentro dos limites de potabilidade, proporcionando águas de boa qualidade, nestes parâmetros. O grande número de poços com boa produtividade, normalmente com vazões acima de 10m³/h, denotam a alta potencialidade aquífera da área. Os fatores determinantes deste quadro são as excelentes condições de recarga, resultantes do fator climático favorável, e da grande cobertura vegetal nas áreas de recarga, aliados à presença de denso faturamento e de constante variação dos termos litológicos. / The main purpose of this work is to identify the interrelationship between lithological and structural factors which influence the behaviour of fractured aquifers existing in na area of 169 square kilometers in the northwestern part of the Metropolitan Region of Greater São Paulo. The public and industrial water supply systems are obtained mainly from drilled deep-wells and secondarily hand dug wells. Geologically the area is represented by medium grade metassedimentary rocks cut by granitic bodies, belonging to the São Roque Group, of the Upper Proterozoic Age. Successive deformative events affected these rocks, resulting in intensive folding and fracturing patterns. The wide variation of the lithology and intensive fracturing, allied to the thick weathering mantle, averaging between 10 to 30m, characterizes zones. The principal water production zones are situated between the depth of 50 and 100m below ground surface. The data of 51 drilled deep-wells shows that the yields and specific capacities are extremely variable, with discharges ranging from 1,7 to 150m³/h and specific capacities ranging from 0,02 to 66,7m³/h.m. About 61% of the wells have flow rates above 10m³/h, which is the regional average: 13% show exceptional high production, above 80m³/h, half of these have been located based on hidrogeologic studies. This demonstrate the importance of the use of hydrogeological techniques to obtain success in drilling deep-wells in such geological condictions. It was show, by correlating well, yields and specific capacities, with the hydrogeologic features, the influence of the lineaments and lithological types on the productivity of wells. Based on these correlations a map was drawn showing the lineaments, the more favorable zones to drill deep-wells and the recharge areas, which are normally covered by dense vegetation. The mineralization content of the sampled water is low, with TDS values ranging between 30 and 118mg/l. The major ionic contents are within the potability limits, providing good drinking water quality. The great number of wells with good yields, normally above 10m³/h in this area, reveals the high potentiality of the aquifer, due to the excelent climatic and recharge conditions, allied to the presence of fractures and lithologic contacts.

A Cidade Universitária, no oeste do Município de São Paulo, com uma demanda mensal de 240.000 m³ de água, procurou meios alternativos à rede pública de abastecimento, optando pela exploração dos recursos hídricos subterrâneos como fonte complementar. Aproveitando a oportunidade, foi feito este estudo visando caracterizar o potencial hídrico do aquífero sedimentar, composto por areias e conglomerados intercalados por lentes de lamito, pertencentes à Bacia Sedimentar de São Paulo. Para tanto, instalou-se uma rede de poços de monitoração e multiníveis para a observação de comportamento do aquífero, que mostra um fluxo da água subterrânea em sentido ao Rio Pinheiros. Os perfis geológicos dos poços, associados às informações geofísicas, permitiram definir a geometria do aquífero sedimentar que se espessa na porção norte da Cidade Universitária. As maiores espessuras são encontradas numa faixa E-W passando pela Raia Olímpica e a Escola Politécnica. O teste hidrodinâmico realizado no poço produtor PP1 evidenciou um comportamento com tendência ao semi-confinamento, com valores de transmissividade entre \'10 POT.-4\' e \'10 POT.-3\' M²/s e de condutividade hidraulica entre \'10 POT.-6\' e \'10 POT.-4\' M/s. O coeficiente de armazenamento mostrou menores valores a maiores profundidades, variando de\'10 POT.-4\' e \'10 POT.-1. Estes dados permitiram avaliar as reservas permanente e reguladoras que mostraram altos valores. A reserva permanente é da ordem de 11 milhões de m³, enquanto a reserva reguladora ultrapassa os 900 mil m³/ano, volume este duas vezes superior ao volume produzido pelos poços produtores no aquífero sedimentar. Estes resultados evidenciam o potencial produtivo favorável do aquífero na área de estudo, sendo que as análises de água realizadas mostraram-se dentro dos padrões de potabilidade. Entretanto, devido à má qualidade da água do Rio Pinheiros, um estudo mais aprofundado sobre a relação com a água superficial deve ser realizado para evitar a contaminação do aquífero. / The São Paulo University Campus, in the west of São Paulo Municipality, which consumes 240.000 m³ of water per month, has tried other water supply alternatives, such as groundwater. This study aims the characterization of the sedimentary aquifer hydric potential, which is composed by sands and conglomerates interlayed by mudstone lenses of the São Paulo Sedimentary Basin. A net of monitoring wells and multilevels was installed in order to study the aquifer behavior. Well monitoring made evaluation of ground water flux towards Pinheiros River possible. The association of geologic sections with geophysical information enabled the definitions of the sedimentary aquifer geometry, which thickens in the northern part of the University Campus. Maximum thickness were found in a E-W belt passing through Raia Olímpica and Escola Politécnica. A hydrodynamic test performed in the productive well PP1 showed a semi-confinement tendency, with transmissivity and hydraulic conductivity values between \'10 POT.-4\' and 10 POT. -3\' m²/s and \'10 POT.-6\' and \'10 POT.-4\' m/s respectively. The storage coeficients decrease with greater depths, varying between \'10 POT.-4\' and \'10 POT.-1\'. With these data, permanent and regulating reserves were estimated, the former of 11 million m³ and the latter over 900 thousand m³/year, twice as much as the volume produced by the productive wells in the sedimentary aquifer. These results put in evidence the favorable productive potential of the aquifer in the study area. Water analysis proved it to be within potability standards. It is important to point out that, due to the bad quality of the Pinheiros River water, a more detailed study on surface water flow should be carried out to avoid aquifer contamination.

Como uma resposta a necessidade de gerar campos de condutividade mais complexos, foram desenvolvidos métodos que condicionados tanto a carga hidráulica quanto aos dados de condutividade são capazes de produzir soluções equiprováveis. Estas técnicas utilizam-se não somente da informação estrutural, mas também física (fluxo), permitindo modificações de uma simulação original para um melhor ajuste da solução inversa. Isto permite uma visualização da incerteza do modelo através do espaço dos parâmetros, uma vez que centenas de simulações equiprováveis (um conjunto), todas condicionadas aos dados disponíveis respondem satisfatoriamente ao problema inverso. Procurando uma maneira mais fácil de visualizar esta incerteza, procurou-se métodos que fossem capazes de trabalhar com as principais características do conjunto. Assim fez-se uma Análise de Componentes de Processo (ACPP) que constrói uma decomposição ortogonal da matriz de covariância empírica. Neste caso determinar o sub-domínio onde a primeira função própria tem maior influência é equivalente a encontrar a localização espacial da maior incerteza do conjunto como um todo. Esta localização esta relacionada as características hidráulicas do problema, assim como a distribuição espacial dos dados. Alternativamente, para fins de comparação, fez-se uma análise Q-fatorial, que é menos restrita à necessidade da linearidade da relação entre os parâmetros do modelo. Ambas as metodologias foram usadas sobre dados de 6 métodos inversos geoestatísticos em dois problemas sintéticos, e para um destes métodos num problema real. Os resultados mostram que com poucas exceções, ambas as metodologias acessam a mesma região como a mais incerta. Além do mais, a ACPP pode ser utilizada para comparar qualitativamente diferentes modelos através da energia, ou do espalhamento do conjunto no espaço de parâmetros. A ACPP também permite, como um subproduto, a geração de novas simulações de maneira mais rápida. Elas mantém a principal característica estrutural do conjunto inicial pois são calculadas por uma composição aleatória limitada pela variância dos autovalores. Elas foram utilizadas sem problemas para explorar novas regiões do espaço de parâmetros e para agregar novas informações como novos pontos de condicionamentos. No exemplo real tratado, estas simulações foram satisfatoriamente utilizadas com um campo inicial na solução do problema inverso pelo método inverso geoestatístico dos Pontos Pilotos. São discutidas também algumas dificuldades relativas a limitada quantidade de dados para a obtenção de uma amostragem satisfatória da matriz de covariância e são propostas alternativas como a amostragem dos dados e a Krigagem dos autovetores. Outros métodos como a entropia bivariada para o cálculo da energia e o Mínimo Volume do Elipsóide para a detecção de simulações extremas são apresentados. / As an answer to the needs for the generation of more complex simulated conductivity fields, inverse geostatistical methods can now be constrained by head and conductivity data to generate equiprobable solutions. These techniques use not only the structural characteristics of the data, but also the physical information (flux), that allows the modifications of the original simulation for a better adjustment of the inverse problem solution. This gives an insight to the uncertainty of the model since hundreds of equiprobable simulations (an ensemble), all conditioned by the available data, answer satisfyingly to the inverse problem. Searching for an easier way to visualize this uncertainty we have looked for a method able to work with the main characteristics of the ensemble. Therefore we have made an analysis by Empirical Orthogonal Functions EOF1 which builds an orthogonal decomposition of the empirical covariance matrix. Determining the sub-domain where the first eigenfunction is of larger influence is equivalent to finding the specific hydraulic characteristics of the problem, and to the distribution of the available data. Alternatively, for comparison, we have made a Q-factorial decomposition, which is less restricted by linear relations between the parameters of the model. Both methodologies were used on the data of 6 ensembles of inverse geostatistical methods, on two synthetic test problem, and one real problem. The results shows that with few exceptions both methodologies access the same zone as the more uncertain. Moreover the EOF can be used to compare in a qualitative way the different models through their energy of the spreading of the ensemble in the parameters space. The EOF also permits, as by-product, the generation of more and faster new simulations. The latter are calculated by a random compositions of the weight of each eigenfunction given by the EOF. These new simulations keep the main structural characteristics of the initial ensemble. They were successfully used to explore new regions of the parameters space and to aggregate new conditioning information in the simulations. In the real field problem these simulations were successfully used as a new initial field in the inverse solution by the Pilot Point inverse method. We discuss also some difficulties due t the relative limited amount of data for the analysis and propose some alternatives as sampling the data, and kriging the eigenfunctions. Other methods as the bivariate entropy for the calculation of the energy or the Minimum Volume Elipsoide for the outlier detection, were also presented.

A importância da água subterrânea reside no fato de ser a água essencial à vida e, muitas vezes, ser esta a única fonte de água, ou representar uma porção significante da água total utilizada por uma cidade. A maioria dos habitantes e dos subúrbios, 90% das indústrias e quase 50% dos habitantes urbanos do Brasil usam água subterrânea (Rebouças, 1988). Nos Estados Unidos aproximadamente metade da população serve-se de água subterrânea para beber e cerca de 95% da população rural depende de água subterrânea. A água subterrânea constitui então uma reserva estratégica. Ela representa 95% do volume de água doce do globo e apesar da abundância em quantidade é extremamente susceptível à degradação de sua qualidade por focos de poluição. Mais grave ainda é o fato de que uma vez poluída, a descontaminação do aqüífero até um nível de zero de concentração não pode ser obtida, ou então, a um custo financeiro muito elevado, consegue-se remediar esta poluição a um nível aceitável acima de zero. O desafio, então, que enfrentam as municipalidades empenhadas no fornecimento de água de boa qualidade aos seus cidadãos é duplo: a) proteção de seus poços municipais (o ponto de suprimento mais comumente usado) para prevenir que sejam contaminados e b) remediação dos aqüíferos que, acidentalmente ou por negligência, acabaram sofrendo contaminação. Tendo em mente a importância deste assunto o governo americano estabeleceu em 1987 o Wellhead Protection Program (Programa de Proteção de Poços (PPP)), inspirado em programas similares europeus, para a delineação de Wellhead Protection Areas (Áreas de Proteção de Poços (APP)) para todos os poços municipais. Devido ao quase total desconhecimento do assunto pelos órgãos brasileiros, e à importância do assunto, esta dissertação de tese de mestrado aplica modelação matemática para investigar os efeitos dos principais parâmetros hidrogeológicos e processos envolvidos tanto em prevenção (APP) de contaminantes como em remediação. Embora prevenção e remediação usem modelos matemáticos similares estes são assuntos claramente distintos, que merecem tratamento individual. Esta tese, então, foi dividida em duas partes: Parte I: investiga os efeitos dos principais parâmetros hidrogeológicos na fase de prevenção de contaminação de água subterrânea para poços municipais, quando as APPs são delineadas; Parte II: investiga os efeitos de heterogeneidade geológica, parâmetros hidráulicos e processos atenuantes de transporte sobre o tempo e os esquemas de remediação, quando, apesar dos PPPs, ocorre contaminação e os níveis de concentração dos contaminantes precisam ser reduzidos a níveis aceitáveis para proteger a saúde pública e o meio ambiente natural. Na parte I os efeitos dos seguintes parâmetros em APPs foram investigados, através de modelos de fluxo analíticos e numéricos: 1-gradiente regional; 2-transmissividade; 3-anisotropia; 4-falhamento; 5-pososidade efetiva. Na parte II foram investigados, através de modelos de transporte advectivo e dispersivo, os seguintes parâmetros: 1-dispersividade; 2-retardamento; 3-heterogeneidade. Entre os muitos resultados mostrados nesta tese pode-se citar: 1- Para um poço único, bombeando em aqüífero homogêneo e isotrópico, e usando o Modelo Analítico de Fluxo Uniforme, a largura da APP desenvolvida é inversamente afetada pelo aumento da condutividade hidráulica, da espessura e do gradiente do aqüífero onde se encontra o poço a ser protegido, e diretamente afetados pelo aumento da taxa de bombeamento deste poço; 2- O desenvolvimento da APP não ocorre na direção perpendicular a linhas eqüipotenciais perfeitamente eqüidistantes e paralelas, se a anisotropia deste aqüífero for levada em consideração; 3- A condição assintótica da concentração de contaminantes em água subterrânea sujeita a bombeamento e tratamento mostrou estar sujeita a ter como causa heterogeneidades do aqüífero, que envolve meios de baixa e de alta condutividade hidráulica onde ocorre o desenvolvimento da zona que contribui água para o poço. Em poços de remediação esta condição pode representar um aumento significativo do tempo necessário de bombeamento até que uma concentração menor pré-estabelecida seja obtida; 4- A heterogeneidade é, de todos os parâmetros investigados, aquele que causa os efeitos mais dramáticos em APPs e em esquemas de remediação. / The importance of groundwater resides in the fact that it is essential to life and, many times, it is the only source of water, or it represents a significant portion of the total water used in a city. The majority of the inhabitants living in rural and suburban areas, 90% of the industries and almost 50% of the urban inhabitants in Brazil use groundwater (Rebouças, 1988). In the United States, approximately half of the population utilizes groundwater for drinking and about 95% of the rural population depends on groundwater. Groundwater is, then, a strategic resource. It represents 95% of the volume of the fresh water of the globe, and, despite its abundancy in quantity, it is extremely susceptible to degradation of its quality by pollution sources. Even worse is the fact that once pollution occurs, the complete cleanup of the aquifer (levels of zero concentration) likely will not be possible. Even to remediate to non-zero acceptable levels will have high financial costs (the average cleanup cost for superfund sites in the U.S. is 20 million dollars) The challenge, then, that the municipalities face to supply good quality water to their citizens is double: a)protection of municipal wellheads (the most common supply) to prevent their being contaminated and b)remediation of the aquifers that, by accident or by negligence, end up being contaminated. With the importance of this subject in mind, the American government established in 1987 the Wellhead Protection Program (Programa de Protecao de Pocos PPP)), inspired by similar European programs, for the delineation of the Wellhead Protection Area (Area de Protecao de Pocos (APP)) for each municipal wellhead. Due to the almost total lack of knowledge of this subject by Brazilian organizations, and to its critical importance, this master\'s thesis applies mathematical modeling to investigate the effects of the principal hydrogeologic parameters and processes involved in prevention (APP) of contamination as well as in its remediation. Although prevention and remediation use similar mathematical models, they are clearly distinct subjects, and they deserve individual treatment. The thesis, then, is divided into two parts: Part I: Investigate the effects of the principal hydrogeologic parameters on the delineation of APPs (to prevent groundwater contamination). Part II: Investigate the effects of geologic heterogeneity, hydraulic parameters and transport attenuation processes on the total time for remediation, when, despite the PPPs, contamination occurs and the concentration levels of the contaminants need to be reduced to acceptable levels to protect the public health and the natural environment. In part I the effects of the following parameters on APPs were investigated through analytical and numerical flow models: 1- regional gradient; 2- transmissivity; 3- anisotropy; 4- faults; 5- effective porosity. In part II the following parameters were investigated through the use of advective and dispersive transport models: 1- dispersivity; 2- retardation; 3- heterogeneity. The following are some of the results found in this thesis: 1- For a single well, pumping in a homogeneous isotropic aquifer, and using the Uniform Flow Analytical Model, the boundary limit of the developed APP is inversely proportional to the hydraulic conductivity, the thickness and the gradient of the aquifer and directly proportional to the pumping rate of the well. 2- The development of the APP in isotropic, homogeneous, sloping aquifers produces elipsoidal-shaped drawdown and equipotential curves. The simulation of the above situation, however, produces perfect circular drawdown curves because the available mathematical models for microcomputers do not account for the slope of the aquifer base, as suggested by Hantush (1964). If anisotropy is present, the simulated drawdown curves are elipsoidal (like the theoretical drawdown curves). 3- The asymptotic condition of the concentration of the contaminants in groundwater, subject to pump and treat, is shown to be able to be caused by heterogeneities of the aquifer, which involve areas of low and high hydraulic conductivity located throughout the contribution zone of the aquifer. 4- Of all the parameters investigated, hydraulic conductivity heterogeneity is the one that causes the most dramatic effects on APPs and remediation schemes.

A bacia do Médio Tietê engloba vários municípios que utilizam-se de água subterrânea para seu abastecimento. Como vários poços apresentaram águas com teores anormalmente altos, de fluoreto, procurou-se através deste trabalho, definir a distribuição de fluoreto nas águas dos poços localizados ao longo da bacia. Para tanto, desenvolveu-se um sistema de monitoramento na região onde feitas 216 análises específicas de água para detectar o fluoreto e 56 análises de água do tipo físico-química e bacteriológicas completas. As análises de água foram listadas e separou-se os elementos que apresentaram teores acima dos limites de portabilidade estabelecidos pela Organização mundial de Saúde(1978) e conselho Nacional de Meio Ambiente (1986), através de histogramas. Através dos dados obtidos nos histogramas, que foram distribuídos num dendograma, estabeleceu-se as correlações de excesso existentes entre os íons sódio e fluoreto. As correlações encontradas foram devidamente evidenciadas quando encontrou-se águas bicarbonatadas sódicas na maioria dos casos, comprovando que as águas portadoras de fluoreto são pobres em cálcio. Os teores de íon fluoreto encontrados nas águas subterrâneas variaram de 1,5 a 5,2 ppm em média (chegando a atingir 10,8 em pontos isolados), em águas que circulam através das formações do grupo Passa-Dois e do Grupo Tubarão, neste último, quando há a presença de sills de diabásio. Como a água subterrânea destina-se ao abastecimento público, houve priorização no estudo dos métodos de tratamento para se tornar a água potável. Métodos estes que foram adequados a realidade da região, Os métodos pesquisados foram: a) adsorção com carvão de ossos - \"descartado\" devido à sua complexidade na operação e manutenção, alto custo e grande quantidade de efluentes. b) filtração com resina de osmose reversa- não foi utilizado devido ao altíssimo consumo de energia. c) adsorção com alumina ativada- baixo custo pois em nosso país a alumina é barata, abundante e apresenta a \"vantagem\" de ocupar uma área reduzida, porém é um método demorado. d) simples mistura- seria o melhor dos métodos se existissem outros mananciais com água sem excesso de fluoretos. O método que mais se adequou à região foi a adsorção em alumina ativada que foi implantado para tratar a água subterrânea que serve como abastecimento do Município de Pereiras e até o \"´presente\" momento tem apresentado bons resultados. / The Middle Tietê basin includes several counties which use ground water for their supply. As several wells present waters with anomaly high contents of fluorine , the aims of this work are to determine the distribution of the íon along the basin. For this reason, a monitoral system was developed in the region 216 fluorine analyses were made, besides 56 complete physical-chemical and bacteriological analyses. These analyses were put on a list in order to separate the sample that have fluorine content above the potability limits indicated by means of the world organization for health (1978), National council of Environment and by histograms. The obtained data were distributed on a dendogram through which it is possible to define the relationships between fluorine and sodium íons. Those relationships became evident in the case of bicarbonated waters in almost all of the analyses, which prove that the fluorine waters have low concentration in calcium .The fluorine ion concentration of the ground waters range from 1,5 to 5,2 ppm in average, but could reach 10,8 ppm in isolated points in waters which circulate through the geological formations of the \"passa-Dois\" and \"Tubarão\" Groups, especially in the last ones when there are sills of diabase rock. Taking in account that the ground waters are used for urban supply, it was given priority in this study to the methods of treatment in order to turn potable the waters. The following methods were tested: a) adsorption with bone-coal was considered not suitable for the region because of its complex operation and main tenance , high cost and great quantities of effluent production. b) filtration through reverse osmotic resin was not used due to high power consumption. c) adsorption with activated alumina is of low cost, since in Brazil alumina is abundant and the method requires small area. However , it is a very slow procedure. d) simple blending - this would be the best process if there would be other sources of water without excess of fluorine. The best method for the region is the adsorption with activated alumina, which was established in order to treat the ground water used in the urban supply of the \"Municipio de Pereiras\" with good results until to-day.