LANDIM, Rafael Bezerra Tavares Vasques. Uso do modelo Dryrios na simulação de trocas hídricas entre um trecho do Rio Jaguaribe e o Aquífero Aluvionar na Bacia Hidrográfica Patos / Cariús / Iguatu - Ceará. 2014. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Vitor Campos (vitband@gmail.com) on 2016-10-14T23:07:38Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rbtvlandim.pdf: 3778257 bytes, checksum: f93151a4dd261906bdba7716249fe2cc (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-18T18:50:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rbtvlandim.pdf: 3778257 bytes, checksum: f93151a4dd261906bdba7716249fe2cc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T18:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rbtvlandim.pdf: 3778257 bytes, checksum: f93151a4dd261906bdba7716249fe2cc (MD5) Previous issue date: 2014 / The hydrology of semiarid region is quite different from the hydrology of humid and arid regions. Understanding the hydrology under current and future climate, as well as under the influence of the use and occupation of land, is essential for the management and planning of water resources. The interaction mechanism river-aquifer indirectly reflects the knowledge of the groundwater recharge, thus being a prerequisite for the efficient and sustainable management of the groundwater resource. The Dryrios model was developed to simulate the dynamics of river-aquifer in arid and semiarid regions. In this context, the aim of this study was to evaluate the dynamics of river-aquifer flow in the Basin Patos / Carius / Iguatu, located in the South Central region of the state of Ceará, using Dryrios model. In this work we carried out the three monitoring wells located in the study area in the period 2010-2013. Flows River were monitored by CPRM. With information on hydrological variables obtained three parameterizations were performed. Considering seven observed hydrological events, we carried out a sensitivity analysis using the Error (E) as a parameter for analysis. Simultaneously there was the calibration of the model, considering the most sensitive parameters, using the analysis the coefficient of efficiency NASH (COE), reducing the uncertainties of the model parameterization process. Then took place the seven hydrological simulations events aiming to validate the model using E and the COE in the analysis of the results of flow of the river and the aquifer hydraulic loads. The analysis also compared the calculated and observed values of the volumes transported by the event and the maximum peak flows. The results showed that only two parameters had sensitivity saturated hydraulic conductivity and wetting front suction. To calibrate the model, it was found not acceptable improvements. After the calibration of the model, the COE for better flow rates was 36%, an acceptable value. In all calibrations hydraulic loads of the aquifer showed no COE's acceptable. Thus, the use of Dryrios civil society and water resources management institutions did not represent reality, preventing decisionmaking, especially when it comes to groundwater. / A hidrologia do semiárido é bastante diferente da hidrologia de regiões úmidas e áridas. Compreender a hidrologia sob o clima atual e futuro, bem como sob a influência do uso e ocupação da terra, é essencial para a gestão e planejamento dos recursos hídricos. O mecanismo de interação rio-aquífero reflete indiretamente no conhecimento da recarga das águas subterrâneas, sendo, portanto, um pré-requisito para uma gestão eficiente e sustentável do recurso hídrico subterrâneo. O modelo Dryrios foi desenvolvido para simular a dinâmica rio-aquífero em regiões áridas e semiáridas. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a dinâmica de fluxo rio-aquífero na Bacia Hidrográfica Patos/ Cariús/ Iguatu, localizada na Região Centro-Sul do Estado do Ceará, utilizando o modelo Dryrios. Nesse trabalho realizou-se o monitoramento de três poços localizados na área de estudo, no período de 2010 a 2013. As vazões do rio foram monitoradas pela CPRM. Com informações de variáveis hidrológicas obtidas foram realizadas três parametrizações. Considerando sete eventos hidrológicos observados, realizou-se uma análise de sensibilidade, utilizando o Erro (E) como parâmetro de análise. Simultaneamente realizou-se a calibração do modelo, considerando os parâmetros mais sensíveis, utilizando na análise o coeficiente de eficiência NASH (COE), reduzindo incertezas do processo de parametrização do modelo. Em seguida realizou-se simulações dos sete eventos hidrológicos buscando a validação do modelo, utilizando o E e o COE na análise dos resultados obtidos de vazões do rio e cargas hidráulicas do aquífero. Na análise também comparou-se os valores calculados e observados dos volumes transportados por evento e dos picos máximos de vazão. Os resultados mostraram que apenas dois parâmetros apresentaram sensibilidade, condutividade hidráulica saturada e sucção na frente de molhamento. Na calibração do modelo, não constatou-se melhoras aceitáveis. Após as calibrações do modelo, o melhor COE para as vazões foi de 36%, um valor aceitável. Em todas as calibrações as cargas hidráulicas do aquífero não apresentaram COE's aceitáveis. Assim, a utilização do Dryrios pela sociedade civil e instituições gestoras de recursos hídricos não representa bem a realidade, inviabilizando a tomada de decisões, especialmente em se tratando de águas subterrâneas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A hidrologia do semiÃrido à bastante diferente da hidrologia de regiÃes Ãmidas e Ãridas. Compreender a hidrologia sob o clima atual e futuro, bem como sob a influÃncia do uso e ocupaÃÃo da terra, à essencial para a gestÃo e planejamento dos recursos hÃdricos. O mecanismo de interaÃÃo rio-aquÃfero reflete indiretamente no conhecimento da recarga das Ãguas subterrÃneas, sendo, portanto, um prÃ-requisito para uma gestÃo eficiente e sustentÃvel do recurso hÃdrico subterrÃneo. O modelo Dryrios foi desenvolvido para simular a dinÃmica rio-aquÃfero em regiÃes Ãridas e semiÃridas. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a dinÃmica de fluxo rio-aquÃfero na Bacia HidrogrÃfica Patos/ CariÃs/ Iguatu, localizada na RegiÃo Centro-Sul do Estado do CearÃ, utilizando o modelo Dryrios. Nesse trabalho realizou-se o monitoramento de trÃs poÃos localizados na Ãrea de estudo, no perÃodo de 2010 a 2013. As vazÃes do rio foram monitoradas pela CPRM. Com informaÃÃes de variÃveis hidrolÃgicas obtidas foram realizadas trÃs parametrizaÃÃes. Considerando sete eventos hidrolÃgicos observados, realizou-se uma anÃlise de sensibilidade, utilizando o Erro (E) como parÃmetro de anÃlise. Simultaneamente realizou-se a calibraÃÃo do modelo, considerando os parÃmetros mais sensÃveis, utilizando na anÃlise o coeficiente de eficiÃncia NASH (COE), reduzindo incertezas do processo de parametrizaÃÃo do modelo. Em seguida realizou-se simulaÃÃes dos sete eventos hidrolÃgicos buscando a validaÃÃo do modelo, utilizando o E e o COE na anÃlise dos resultados obtidos de vazÃes do rio e cargas hidrÃulicas do aquÃfero. Na anÃlise tambÃm comparou-se os valores calculados e observados dos volumes transportados por evento e dos picos mÃximos de vazÃo. Os resultados mostraram que apenas dois parÃmetros apresentaram sensibilidade, condutividade hidrÃulica saturada e sucÃÃo na frente de molhamento. Na calibraÃÃo do modelo, nÃo constatou-se melhoras aceitÃveis. ApÃs as calibraÃÃes do modelo, o melhor COE para as vazÃes foi de 36%, um valor aceitÃvel. Em todas as calibraÃÃes as cargas hidrÃulicas do aquÃfero nÃo apresentaram COE's aceitÃveis. Assim, a utilizaÃÃo do Dryrios pela sociedade civil e instituiÃÃes gestoras de recursos hÃdricos nÃo representa bem a realidade, inviabilizando a tomada de decisÃes, especialmente em se tratando de Ãguas subterrÃneas. / The hydrology of semiarid region is quite different from the hydrology of humid and arid regions. Understanding the hydrology under current and future climate, as well as under the influence of the use and occupation of land, is essential for the management and planning of water resources. The interaction mechanism river-aquifer indirectly reflects the knowledge of the groundwater recharge, thus being a prerequisite for the efficient and sustainable management of the groundwater resource. The Dryrios model was developed to simulate the dynamics of river-aquifer in arid and semiarid regions. In this context, the aim of this study was to evaluate the dynamics of river-aquifer flow in the Basin Patos / Carius / Iguatu, located in the South Central region of the state of CearÃ, using Dryrios model. In this work we carried out the three monitoring wells located in the study area in the period 2010-2013. Flows River were monitored by CPRM. With information on hydrological variables obtained three parameterizations were performed. Considering seven observed hydrological events, we carried out a sensitivity analysis using the Error (E) as a parameter for analysis. Simultaneously there was the calibration of the model, considering the most sensitive parameters, using the analysis the coefficient of efficiency NASH (COE), reducing the uncertainties of the model parameterization process. Then took place the seven hydrological simulations events aiming to validate the model using E and the COE in the analysis of the results of flow of the river and the aquifer hydraulic loads. The analysis also compared the calculated and observed values of the volumes transported by the event and the maximum peak flows. The results showed that only two parameters had sensitivity saturated hydraulic conductivity and wetting front suction. To calibrate the model, it was found not acceptable improvements. After the calibration of the model, the COE for better flow rates was 36%, an acceptable value. In all calibrations hydraulic loads of the aquifer showed no COE's acceptable. Thus, the use of Dryrios civil society and water resources management institutions did not represent reality, preventing decisionmaking, especially when it comes to groundwater.

O presente trabalho visa a quantificação do escoamento de água na interação entre rio e aqüífero subterrâneo em uma bacia, através da utilização de infiltrômetros e de poços de observação de lençol freático na proximidade do rio. O Ribeirão da Onça, um afluente do rio Jacaré-Guaçú localizado no município de Brotas no estado de São Paulo, foi escolhido para a realização deste estudo sendo a sua bacia hidrográfica pertencente a importante área de recarga do aqüífero Guarani. O estudo da interação rio aqüífero foi realizado através de infiltrômetros colocados em três seções deste rio. Analisando-se o comportamento da interação ao longo de um período de 7 meses, verificou-se que a taxa média de surgimento foi de 300 mm/dia na área de afloramento do lençol freático. Ainda, observou-se a influência da chuva e da pressão atmosférica nos valores do surgimento, sendo a última de forma inversa. Tendo em vista os resultados satisfatórios dos experimentos, a utilização de infiltrômetros para determinação da taxa de troca entre rio e aqüífero representa um procedimento simples e adequado, mas requer cuidados contínuos para obter-se resultados consistentes. / The purpose of this work is to quantify the river-aquifer interaction in a river basin through the use of infiltrometers and observation wells located on the banks. Onça Creek, a tributary of the Jacaré-Guaçú river in the state of São Paulo, was chosen for this study being located in the recharge area of the regional Guarani aquifer. Infiltrometers were placed at three sections in the bed of Onça Creek. Analyzing the behavior of the river-aquifer interaction during 7 months, it is found that the average exfiltration rate is of the order of 300 mm/day in the seepage area. Further, the seepage rate is found to be influenced by rainfall events, atmospheric pressure and rate of rise or fall of river stage. In view of the satisfactory experimental results obtained in this study, the use of infiltrometers for the determination of the river-aquifer interaction is recommended as a simple and sound procedure if due care is taken in their installation in the river bed.

O presente trabalho visa a quantificação do escoamento de água na interação entre rio e aqüífero subterrâneo em uma bacia, através da utilização de infiltrômetros e de poços de observação de lençol freático na proximidade do rio. O Ribeirão da Onça, um afluente do rio Jacaré-Guaçú localizado no município de Brotas no estado de São Paulo, foi escolhido para a realização deste estudo sendo a sua bacia hidrográfica pertencente a importante área de recarga do aqüífero Guarani. O estudo da interação rio aqüífero foi realizado através de infiltrômetros colocados em três seções deste rio. Analisando-se o comportamento da interação ao longo de um período de 7 meses, verificou-se que a taxa média de surgimento foi de 300 mm/dia na área de afloramento do lençol freático. Ainda, observou-se a influência da chuva e da pressão atmosférica nos valores do surgimento, sendo a última de forma inversa. Tendo em vista os resultados satisfatórios dos experimentos, a utilização de infiltrômetros para determinação da taxa de troca entre rio e aqüífero representa um procedimento simples e adequado, mas requer cuidados contínuos para obter-se resultados consistentes. / The purpose of this work is to quantify the river-aquifer interaction in a river basin through the use of infiltrometers and observation wells located on the banks. Onça Creek, a tributary of the Jacaré-Guaçú river in the state of São Paulo, was chosen for this study being located in the recharge area of the regional Guarani aquifer. Infiltrometers were placed at three sections in the bed of Onça Creek. Analyzing the behavior of the river-aquifer interaction during 7 months, it is found that the average exfiltration rate is of the order of 300 mm/day in the seepage area. Further, the seepage rate is found to be influenced by rainfall events, atmospheric pressure and rate of rise or fall of river stage. In view of the satisfactory experimental results obtained in this study, the use of infiltrometers for the determination of the river-aquifer interaction is recommended as a simple and sound procedure if due care is taken in their installation in the river bed.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The interaction between surface water and groundwater is a dynamic process in time and space influenced by factors such as soil moisture, hydrodynamic properties, geomorphology, storage and runoff. The quantification and modeling of the processes related to this dynamic constitute prerequisites for the effective water resources management, given that this interaction affects water availability, especially in semi-arid regions. Before this problem, this study aimed to simulate hydrological processes flow transmission between river and groundwater in basins characterized by distinct lithologies, inserted in the Brazilian semiarid region by generating a semi distributed and flexible hydrological model. Two distinct basins of Cearà semiarid region were monitored and used for application of the model developed. A watershed located in sedimentary structure with large underground water reserves (SÃo Jose watershed in the sedimentary basin of Araripe - South of CearÃ) and the other one inserted into the crystalline environment and characterized by water scarcity (Patos-CariÃs-Iguatu subbasin - Jaguaribe river stretch in the Central-South region of CearÃ). The monitoring of these areas between 2010 and 2014 enabled the generation of data and the choice of 10 events from each watershed monitored to evaluate the dynamic river-aquifer. In the evaluation of the data obtained by the monitoring observed aquifer recharges when large volumes precipitates occur in short periods of time. The high temporal spacing difficult the generation of large flows and the rising water levels of the alluvial aquifer. The proposed model was developed considering the three main processes of river-aquifer interaction: full wave propagation, vertical infiltration and groundwater flow. The simulations of the events showed that conductance of the riverbed and effective porosity are the most sensitive parameters of the model. Variations of these parameters allowed the reduction of flood peaks and consequently increases in the aquifer hydraulic loads. However, the simulations showed an underestimation of the hydraulic loads of the aquifer. For the surface discharges were obtained low efficiency ratios (-16.73 to -3.43) for short-term events and small magnitude. Already for long term events and high magnitude, the Nash and Sutcliffe efficiency coefficient performed between 0 and 1 (0.35 to 0.49), indicating a good behavior of the models used. However, for these events the average absolute error between the measured and the simulated loads remained high. The model needs to be adjusted to better define the dynamics of the river-aquifer interaction. A greater number of simulations in both watersheds, with the available events could indicate better where adjustments must be made. The possibility of application of MIRAS model in different lithological means and different spatial scales of semi-arid regions was not possible due to the inability to simulate the model for MHSJ. Thus, one must understands the failure to formulate an alternative and possibly improve the model. Because the use of this tool is the best option for resolving problems and decision making. / A interaÃÃo entre Ãgua superficial e subterrÃnea à um processo dinÃmico no tempo e no espaÃo influenciado por fatores como umidade do solo, propriedades hidrodinÃmicas, geomorfologia, armazenamento e escoamento superficial. A quantificaÃÃo e a modelagem dos processos relacionados a essa dinÃmica constituem-se prÃ-requisitos para a gestÃo eficiente de bacias hidrogrÃficas, haja vista que essa interaÃÃo afeta a disponibilidade hÃdrica, principalmente em regiÃes semiÃridas. Diante dessa problemÃtica, este estudo objetivou simular processos hidrolÃgicos de transmissÃo de fluxo entre rio e aquÃfero em bacias hidrogrÃficas caracterizadas por litologias distintas, inseridas na regiÃo semiÃrida brasileira, atravÃs da geraÃÃo de um modelo hidrolÃgico semidistribuÃdo e flexÃvel. Duas bacias hidrogrÃficas distintas da regiÃo semiÃrida cearense foram monitoradas e utilizadas para aplicaÃÃo do modelo desenvolvido. Uma microbacia localizada em meio sedimentar com grandes reservas hÃdricas subterrÃneas (microbacia hidrogrÃfica do SÃo Josà na bacia sedimentar do Araripe â Sul do CearÃ) e a outra inserida no meio cristalino e caracterizada por escassez hÃdrica (bacia hidrogrÃfica Patos-CariÃs-Iguatu â trecho do rio Jaguaribe na regiÃo Centro-Sul do CearÃ). O monitoramento dessas Ãreas entre 2010 e 2014 possibilitou a geraÃÃo de dados e a escolha de 10 eventos de cada bacia monitorada para avaliaÃÃo da dinÃmica rio-aquÃfero. Na avaliaÃÃo dos dados obtidos pelo monitoramento observou-se recargas aquÃferas quando grandes volumes precipitados ocorrem em curtos espaÃos de tempo. O elevado espaÃamento temporal dificultaram a geraÃÃo de grandes vazÃes e a elevaÃÃo dos nÃveis freÃticos do aquÃfero aluvionar. O modelo proposto foi elaborado considerando os trÃs principais processos da interaÃÃo rio-aquÃfero: propagaÃÃo de onda de cheia, infiltraÃÃo vertical e fluxo subterrÃneo. As simulaÃÃes dos eventos mostraram que condutÃncia do leito do rio e porosidade efetiva sÃo os parÃmetros mais sensÃveis do modelo. VariaÃÃes desses parÃmetros possibilitaram a reduÃÃo dos picos de cheia e consequentemente acrÃscimos nas cargas hidrÃulicas aquÃferas. No entanto, as simulaÃÃes realizadas apresentaram subestimativas das cargas hidrÃulicas do aquÃfero. Para as descargas superficiais obteve-se baixos coeficientes de eficiÃncia (-16,73 a -3,43) para eventos de curta duraÃÃo e pequena magnitude. Jà para eventos de longa duraÃÃo e elevada magnitude, o coeficiente de eficiÃncia de Nash e Sutcliffe apresentou-se entre 0 e 1 (0,35 a 0,49), indicando um bom comportamento dos modelos utilizados. No entanto, para esses eventos o erro mÃdio absoluto entre as cargas medidas e as simuladas continuaram elevados. O modelo precisa de ajustes para definir melhor a dinÃmica da interaÃÃo rio-aquÃfero. Um nÃmero maior de simulaÃÃes nas duas bacias hidrogrÃficas, com os eventos disponÃveis poderia indicar melhor onde devem ser feitos os ajustes. A possibilidade de aplicaÃÃo do modelo MIRAS em diferentes meios litolÃgicos e escalas espaciais distintas de regiÃes semiÃridas nÃo fora possÃvel devido à impossibilidade de simular o modelo para a MHSJ. Dessa forma, precisa-se entender as falhas para formular uma alternativa e, possivelmente, melhorar o modelo. Pois, o uso dessa ferramenta à a melhor opÃÃo para a resoluÃÃo de problemas e tomada de decisÃo.