Orientador: Maria Rita Caetano Chang / Banca: André Celligoi / Banca: Carlos de Almeida Nóbrega / Resumo: Utilizando-se de dados hidrogeológicos em área selecionada na cidade de Londrina (PR), foi realizada avaliação da vulnerabilidade natural do aqüífero constituído pelo manto de alteração das rochas basálticas da Formação Serra Geral, através da aplicação do índice DRASTIC. Este método possui características de simplicidade, de baixo custo, de fácil aplicação e é amplamente utilizado em estudos de vulnerabilidade natural. A caracterização da susceptibilidade do meio à poluição fornece subsídios para tomada de decisões quanto ao uso e ocupação do solo e conseqüentemente ao planejamento sócio-econômico. Na zona não-saturada, através dos ensaios de infiltração, obteve-se baixa permeabilidade dos solos, com variações entre 10-3 cm/s e 10-5 cm/s. Os ensaios de slug, na zona saturada, por sua vez, indicaram condutividade hidráulica de 10-1 a 10-4 cm/s, apresentando média ao redor de 10-2 cm/s. Dessa forma, o poluente ao atingir a zona dos saprolitos, tende a se espalhar rapidamente através das linhas de fluxo subterrâneo. O fluxo preferencial subterrâneo apresenta-se orientado de sul para norte, seguindo grosso modo o declive do terreno. Em geral, na área de estudo predomina a vulnerabilidade moderada, enquanto que nas proximidades do ribeirão Lindóia e nos divisores d'água, as vulnerabilidades foram classificadas como alta e baixa, respectivamente. / Abstract: The DRASTIC index was used for the evaluation of the natural vulnerability of groundwater constituted by the mantle of weathering of the basaltic rocks of the Serra Geral Formation. DRASTIC method was used in this evaluation, for its simplicity, low cost, easy application and it has been widely used for analysis of the natural vulnerability. The characterization of the enviromental to the pollution supports the decisions about ground use and occupation for partner-economic planning. Hydraulic conductivities in the unsaturated and saturated zones, as well as the groundwater flow direction were determined. In the unsaturated zone, permeability of the soils is low, as reveled by infiltrations tests with ranging 10-3 cm/s to 10-5 cm/s. Hydraulic conductivity obtained from slug tests range from 10-1 to 10-4 cm/s, with average around 10-2 cm/s. The flow direction occurs from south to north, accompanying the general slope of the landscape. The pollutant when reaches the zone of the saprolite, tends to spread quickly through the groundwater flow lines. In general, the vulnerability of the studied area can be classified as moderate, while that in the water divide region and in the vicinity of ribeirão Lindóia, are ranked low and high, respectively. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-04-11Bitstream added on 2014-06-13T19:13:11Z : No. of bitstreams: 1 santos_mm_me_rcla.pdf: 3370944 bytes, checksum: 430e0a04e4974c12aeac911e17927ebb (MD5) / Utilizando-se de dados hidrogeológicos em área selecionada na cidade de Londrina (PR), foi realizada avaliação da vulnerabilidade natural do aqüífero constituído pelo manto de alteração das rochas basálticas da Formação Serra Geral, através da aplicação do índice DRASTIC. Este método possui características de simplicidade, de baixo custo, de fácil aplicação e é amplamente utilizado em estudos de vulnerabilidade natural. A caracterização da susceptibilidade do meio à poluição fornece subsídios para tomada de decisões quanto ao uso e ocupação do solo e conseqüentemente ao planejamento sócio-econômico. Na zona não-saturada, através dos ensaios de infiltração, obteve-se baixa permeabilidade dos solos, com variações entre 10-3 cm/s e 10-5 cm/s. Os ensaios de slug, na zona saturada, por sua vez, indicaram condutividade hidráulica de 10-1 a 10-4 cm/s, apresentando média ao redor de 10-2 cm/s. Dessa forma, o poluente ao atingir a zona dos saprolitos, tende a se espalhar rapidamente através das linhas de fluxo subterrâneo. O fluxo preferencial subterrâneo apresenta-se orientado de sul para norte, seguindo grosso modo o declive do terreno. Em geral, na área de estudo predomina a vulnerabilidade moderada, enquanto que nas proximidades do ribeirão Lindóia e nos divisores d'água, as vulnerabilidades foram classificadas como alta e baixa, respectivamente. / The DRASTIC index was used for the evaluation of the natural vulnerability of groundwater constituted by the mantle of weathering of the basaltic rocks of the Serra Geral Formation. DRASTIC method was used in this evaluation, for its simplicity, low cost, easy application and it has been widely used for analysis of the natural vulnerability. The characterization of the enviromental to the pollution supports the decisions about ground use and occupation for partner-economic planning. Hydraulic conductivities in the unsaturated and saturated zones, as well as the groundwater flow direction were determined. In the unsaturated zone, permeability of the soils is low, as reveled by infiltrations tests with ranging 10-3 cm/s to 10-5 cm/s. Hydraulic conductivity obtained from slug tests range from 10-1 to 10-4 cm/s, with average around 10-2 cm/s. The flow direction occurs from south to north, accompanying the general slope of the landscape. The pollutant when reaches the zone of the saprolite, tends to spread quickly through the groundwater flow lines. In general, the vulnerability of the studied area can be classified as moderate, while that in the water divide region and in the vicinity of ribeirão Lindóia, are ranked low and high, respectively.

A bacia do Ribeirão do Meio é uma área com sérios problemas associados ao processo de erosão hídrica. A carta de susceptibilidade à erosão foi obtida a partir do uso combinado de um conjunto de ferramentas de trabalhos como: mapeamento geológico-geotécnico e o geoprocessamento; fundamentais para a definição das potencialidades e limitações do meio físico. Os procedimentos adotados durante o mapeamento geológico-geotécnico permitiram obter informações de caráter qualitativo e quantitativo dos materiais inconsolidados, os quais foram submetidos a um processo de análise para a sua caracterização. Dentre as técnicas de trabalho merece destaque o ensaio de infiltração in situ tanto pela qualidade e importância das informações obtidas, quanto pelo baixo custo financeiro. Os critérios estabelecidos para avaliação dos principais fatores associados ao fenômeno de erosão, foram: índice de erodibilidade, declividade do terreno, espessura dos materiais inconsolidados, textura do material, condutividade hidráulica, origem do material, presença ou não da cobertura vegetal e processo de ocupação das terras. Durante o processo de análise das informações as características hidráulicas e os índices de erodibilidade foram correlacionados a todas outras propriedades dos materiais inconsolidados, e revelaram-se fortes parâmetros de avaliação frente aos processos erosivos. Todas essas informações, foram introduzidas no sistema de tratamento de dados do geoprocessamento para a apresentação em forma de documentos cartográficos e cruzamento das informações que culminaram no reconhecimento de cinco classes susceptíveis à erosão por escoamento concentrado. / This research proposes the elaboration of the Ribeirão do Meio river\'s basin erosion susceptibility map. This area was chosen due to serious problems related to the gully erosion observed on the site. This cartographic document was obtained using tools such as the Geological-Geotechnical Mapping and Geoprocessament; essential to define the physical environment\'s potentialities and limitations. The procedures adopted during the geological-geotechnical mapping made it possible to obtain qualitative and quantitative information of the unconsolidated material, which were analyzed and characterized. The in situ infiltration test must be emphasized among the other work techniques due to its quality, low cost and importance of the obtained information. The criteria established to evaluate the main factors were: erodibility index, declivity, the unconsolidated material\'s thickness, material texture, hydraulic conductivity, the material\'s source, possible presence of vegetable covering and antropic activity process. During the information analysis process, the hydraulic characteristics and the erodibility indexes were correlated to all other properties of the unconsolidated materials, and among the parameters used to evaluate the erosive process the hydraulic characteristics and erodibility indexes provided the most consistent results. Cartographic documents and the other information were crossing culminating on the recognition of five susceptibility classes of erosion for concentrated drainage.

[pt] A determinação dos parâmetros hidráulicos não saturados em laboratório nem sempre representa efetivamente as situações observadas em campo, principalmente devido ao erro causado pelo efeito de escala. Nesse sentido, inúmeros ensaios de campo vêm sendo desenvolvidos, fazendo o uso de medidas de carga de pressão no tempo, para a determinação das propriedades hidráulicas não saturadas. No presente estudo, foi utilizado o ensaio de campo proposto por Velloso (2000), denominado Ensaio de Infiltração Monitorada (EIM). Neste ensaio é mantida uma carga constante, utilizando um permeâmetro tipo Gueplh, sendo monitorada, com o auxílio de um tensiômetro, a variação da sucção ocasionada pela frente de infiltração. Quando a variação da sucção no solo torna-se constante e próxima a zero, o ensaio atingiu, portanto, a condição de fluxo permanente, podendo-se assim finalizar o teste. Os parâmetros do solo e os respectivos parâmetros do modelo de Van Genuchten (1980), os quais descrevem a curva de saturação versus o potencial mátrico, são obtidos matematicamente, através da resolução do problema inverso. Nesse sentido, o objetivo principal do presente trabalho é realizar uma avaliação detalhada dos procedimentos numéricos e experimentais para uso no Ensaio de Infiltração Monitorada (EIM), seguindo as diretrizes e recomendações apontadas nos estudos anteriormente realizados. Desta forma, buscou-se um melhor entendimento do EIM, e para isto, foram realizadas: análises comparativas com resultados de ensaio de laboratório do tipo papel filtro; foi adicionado o monitoramento de umidade de solo durante o EIM; e foram utilizados diferentes métodos de estimativa de parâmetros. Os ensaios apresentados no presente estudo foram realizados em cinco áreas do Estado do Rio de Janeiro. / [en] The determination of unsaturated hydraulic parameters in laboratory tests is not always represents as observed on the field, especially because of the presence of errors caused by the scale factor. So, several field tests have been developed using suction measures with time for a determination of the unsaturated hydraulic properties. This research aims to use the field test proposed by Velloso (2000), called Monitored Infiltration Test (EIM) to determine the Soil Water Characteristic Curve. In this test the constant head is maintained, using a constant head permeameter and, at the same time, monitoring a variation of the suction caused by the infiltration front with a tensiometer. When a variation of the suction in the soil becomes constant and close to zero, then, the test reached a condition of permanent flow, being possible to finalize the procedure. In addition, the soil water characteristic curve (SWCC) and the respective Van Genuchten parameters, that describes a saturation curve versus the matric potential, are obtained mathematically by solving the inverse problem. In this context, the main objective of this research is to develop a detailed evaluation of the numerical and experimental procedures to use it in the Monitored Infiltration Test (EIM), following the guidelines and recommendations pointed out in previous studies in the area. Moreover, was sought a better understanding of EIM, and for this, comparative analyzes were performed with laboratory test results of the filter paper type. In addition, it was added the soil moisture monitoring during the EIM. Finally, was used many optimization methods for parameter estimation. The tests developed and presented in this research, were performed in five areas around the State of Rio de Janeiro.

A bacia do Ribeirão do Meio é uma área com sérios problemas associados ao processo de erosão hídrica. A carta de susceptibilidade à erosão foi obtida a partir do uso combinado de um conjunto de ferramentas de trabalhos como: mapeamento geológico-geotécnico e o geoprocessamento; fundamentais para a definição das potencialidades e limitações do meio físico. Os procedimentos adotados durante o mapeamento geológico-geotécnico permitiram obter informações de caráter qualitativo e quantitativo dos materiais inconsolidados, os quais foram submetidos a um processo de análise para a sua caracterização. Dentre as técnicas de trabalho merece destaque o ensaio de infiltração in situ tanto pela qualidade e importância das informações obtidas, quanto pelo baixo custo financeiro. Os critérios estabelecidos para avaliação dos principais fatores associados ao fenômeno de erosão, foram: índice de erodibilidade, declividade do terreno, espessura dos materiais inconsolidados, textura do material, condutividade hidráulica, origem do material, presença ou não da cobertura vegetal e processo de ocupação das terras. Durante o processo de análise das informações as características hidráulicas e os índices de erodibilidade foram correlacionados a todas outras propriedades dos materiais inconsolidados, e revelaram-se fortes parâmetros de avaliação frente aos processos erosivos. Todas essas informações, foram introduzidas no sistema de tratamento de dados do geoprocessamento para a apresentação em forma de documentos cartográficos e cruzamento das informações que culminaram no reconhecimento de cinco classes susceptíveis à erosão por escoamento concentrado. / This research proposes the elaboration of the Ribeirão do Meio river\'s basin erosion susceptibility map. This area was chosen due to serious problems related to the gully erosion observed on the site. This cartographic document was obtained using tools such as the Geological-Geotechnical Mapping and Geoprocessament; essential to define the physical environment\'s potentialities and limitations. The procedures adopted during the geological-geotechnical mapping made it possible to obtain qualitative and quantitative information of the unconsolidated material, which were analyzed and characterized. The in situ infiltration test must be emphasized among the other work techniques due to its quality, low cost and importance of the obtained information. The criteria established to evaluate the main factors were: erodibility index, declivity, the unconsolidated material\'s thickness, material texture, hydraulic conductivity, the material\'s source, possible presence of vegetable covering and antropic activity process. During the information analysis process, the hydraulic characteristics and the erodibility indexes were correlated to all other properties of the unconsolidated materials, and among the parameters used to evaluate the erosive process the hydraulic characteristics and erodibility indexes provided the most consistent results. Cartographic documents and the other information were crossing culminating on the recognition of five susceptibility classes of erosion for concentrated drainage.