Em regiões úmidas a relação entre os mananciais superficiais e subterrâneos se dá principalmente por meio da descarga dos aquíferos para os rios, essa dinâmica é “alimentada” principalmente pela recarga subterrânea. A área de estudo foi a Bacia do Paraná 3, localizada no Sistema Aquífero Serra Geral, no estado do Paraná. O presente trabalho estudou a recarga subterrânea em duas bacias monitoradas por estações fluviométricas a partir de três diferentes métodos, o balanço hídrico, a separação do escoamento de base usando três diferentes formas de obtenção do parâmetro BFImax (tabelado, curva de permanência e filtro inverso), e a modelagem hidrológica a partir da análise dos reservatórios subterrâneo e subsuperficial do modelo MGB-IPH. Para melhor entender as águas subterrâneas, também se utilizou o TWS do GRACE para avaliar as variações do armazenamento de água na área. Os resultados obtidos mostraram que a maioria dos métodos e suas variações convergiram em grandeza (resultados médio de 491,4±31,9mm para a bacia SFV e 270,1±39,4mm para a bacia SFF), com exceção dos resultados da aplicação da separação do escoamento de base usando o BFImax tabelado (212,0mm para a bacia SFV e 160,6mm para a bacia SFF), além disso, verificou-se que o uso do esvaziamento do reservatório subsuperficial e subterrâneo juntos (612,9±18,1mm para a bacia SFV e 372,8±25,2mm para a bacia SFF) apresenta resultados similares ao uso de filtros e ao balanço hídrico, entretanto, quando se utiliza somente o esvaziamento do reservatório subterrâneo (509,1±17,3mm para a bacia SFV e 53,5±9,7mm para a bacia SFF), somente uma estação converge em resultados, a outra apresenta valores bastante inferiores, esses resultados foram explicados pelas diferentes geomorfologias das bacias. Foi verificado que a aplicação dos filtros de separação do escoamento de base em dados simulados no modelo MGB-IPH não apresenta prejuízos em relação a aplicação dos mesmos em dados observados (<4%). A variação mensal da recarga subterrânea apresentou um comportamento concordante ao TWS do GRACE. Com os resultados obtidos um modelo hidrogeológico conceitual da área foi proposto com base nas características físicas (geomorfologia, solos, características hidráulicas e hidrológicas e dados dos poços) e com base nos resultados obtidos pela aplicação dos métodos de recarga subterrânea. O modelo mostrou que a existência de topos alongados e aplainados em regiões de baixa de declividade favorecem a recarga subterrânea frente a regiões sem topos aplainados e de maior declividade, além disso, a profundidade dos solos também explicou os resultados. / In humid regions, the relationship between groundwater sources and the rivers is mainly governed by the discharge of aquifers into rivers, this dynamics is fed mainly by groundwater recharge. The study area was the Paraná Basin 3, located in the Serra Geral Aquifer System, in the state of Paraná. The present work studied the groundwater recharge in two basins monitored by gauge stations using three different methods: the water-budget method, the hydrograph separation method using three different ways of obtaining the BFImax parameter (Eckhardt pre-defined values, Q90/Q50 ratio and backwards filter) and the hydrological modeling from the analysis of the groundwater and subsurface reservoirs of the MGB-IPH model. To better understand groundwater, TWS obtained from GRACE was also used to assess variations in water storage in the area. The results showed that most of the methods and their variations converged in magnitude (average of 491,4±31,9mm for SFV basin and 270,1±39,4mm for SFF basin), except for the results of the hydrograph separation using the Eckhardt pre-defined values of BFImax (212,0mm for SFV basin and 160,6mm for SFF basin), in addition, it was verified that the use of the emptying of the subsurface and groundwater reservoir together (612,9±18,1mm for SFV basin and 372,8±25,2mm for SFF basin) presents results similar to the use of hydrograph separation and to the water-budget method, however, when only the emptying of the groundwater reservoir is used (509,1±17,3mm for SFV basin and 53,5±9,7mm for SFF basin), only one station converged in results, the other presented lower values, these results were explained by the different geomorphologies of the basins. It was verified that the application of the hydrograph separation in simulated data does not present damages in relation to the application of the same in observed data (<4%). The monthly variation of the groundwater recharge presented a concordant behavior to the TWS. With the results obtained a conceptual hydrogeological model of the area was proposed based on the physical characteristics (geomorphology, soils, hydraulic and hydrological characteristics and hydrodynamic characteristics of the wells) and based on the results obtained by the application of groundwater recharge methods. The model showed that the existence of elongated and flattened tops in low declivity regions favors groundwater recharge compared to regions with no flattened tops and with greater declivity, in addition, soil depth also influenced the results.

A exploração acelerada das águas subterrâneas pode acarretar em problemas de disponibilidade de água. Esse problema tende a ser acentuado devido as mudanças no clima previstas para as próximas décadas. Nesse contexto, este trabalho buscou avaliar os possíveis impactos das mudanças climáticas e do uso do solo sobre níveis de água subterrânea em zona de afloramento do Sistema Aquífero Guarani. Foram utilizadas simulações de Modelos de Circulação Global (MCG) como dados de entrada para um modelo transiente de fluxo hídrico subterrâneo, visando avaliar o comportamento dos nveis de água sob diferentes condições climáticas. Este modelo foi calibrado utilizando dados de níveis freáticos em seis poços localizados na bacia do Ribeirão da Onça (BRO). A partir de dados climáticos observados, estimou-se a recarga, usada como input no modelo matematico, em diversos tipos de cultura por meio do balanço hídrico. As maiores alterações nas médias pluviométricas mensais foram projetadas, pela maioria dos modelos climáticos, para ocorrer no perodo seco. No perodo chuvoso, as previsões indicaram que essas médias devem diminuir em torno de 50%. Quase 70% dos cenários climáticos geraram, no modelo transiente, variações dos nveis freáticos abaixo daqueles medidos no monitoramento entre 2004 e 2011. Em setores da área de estudo, o rebaixamento da superfície potenciométrica, simulada sob condições climáticas mais extremas previstas por alguns modelos, ultrapassou 10 m. Os cenários mais otimistas, embora tenham resultado em elevações dos níveis de água em mais metade da BRO, também geraram rebaixamentos de até 5 m. Os resultados reforçam a necessidade do contínuo monitoramento hidrogeológico, principalmente em áreas de recarga do SAG, e do desenvolvimento de outros trabalhos que quantiquem os impactos das mudanças climáticas, aplicando diferentes métodos de estimativa de recarga e downscaling. / The unsustainable use groundwater in many countries might cause water availability restrictions. Such issues are likely to worsen due to changes in climate, predicted for the incoming decades. In this context, the objective of this work was to assess possible climate and land use changes impacts on groundwater levels in the Guarani Aquifer System\'s (GAS) outcrop zone. Global Climate Models\' (GCM) outputs were used as inputs in a transient ux groundwater model. Thus, groundwater table uctuation could be evaluated under distinct climatic conditions. Six monitoring wells, located in the Ribeir~ao da Onca basin (ROB), provided water table measurements to calibrate the groundwater model. Using observed climatic data, a water budget method was applied to estimate recharge in dierent types of land uses. Statistically downscaled future climate scenarios were used as inputs in that same recharge model, which provided the inputs for SPA. Most of the GCMs used here predict temperature arises over 2°C. Major monthly rainfall mean changes are projected by the GCM great majority to take place in the dry season. During wet seasons, the predictions indicate those means might experience around 50% decrease. Water table variations, derived from the transient model under almost 70% of the climate scenarios, were below of those measured between 2004 and 2011. Few GCM predicted more extreme climate scenarios. In some regions of the study area and under these conditions, groundwater surface would decline more than 10 m. Although more optimistic scenarios resulted in an increase of groundwater levels in more than half of ROB, these would cause up to 5 m water table decline. The results reinforce the need for a permanent hydrogeological monitoring, mainly in the GAS recharge areas, along with the development of other climate change impacts assessment works using dierent downscaling and recharge estimates methods.

O presente trabalho teve como principais objetivos testar a existência de drenança através do aquífero fraturado Serra Geral (ASG) para o Sistema Aquífero Guarani (SAG), estabelecer o modelo conceitual de fluxo destes aquíferos, e determinar seus parâmetros hidráulicos, em local onde o ASG possui ao redor de 100 m de espessura. O local escolhido fica aproximadamente 9 km a sul da cidade de Ribeirão Preto, SP. O estudo fez parte de um projeto de pesquisa mais amplo denominado FRATASG, do Instituto Geológico (Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo). Os métodos geofísicos de superfície caminhamento elétrico (CE), sondagem elétrica vertical (SEV) e levantamento áudio-magnetotelúrico de fonte controlada (CSAMT) foram usados com o intuito de localizar zonas hidraulicamente ativas no basalto, e determinar a espessura e profundidade das camadas geológicas, para a locação de três poços perfurados no ASG. Ao lado de um poço de produção já existente no SAG (Poço Esmeralda - PE), foram construídos dois piezômetros com aberturas no ASG e SAG. Descontinuidades planares verticais no basalto, associados a lineamentos, foram detectadas em metade dos CEs e das seções realizadas com o método CSAMT, sendo que uma destas seções indicou continuidade de duas fraturas entre SAG e ASG. Para realizar testes hidráulicos e coletar amostras em profundidades discretas no ASG, foram construídos obturadores pneumáticos, baseados em modelos produzidos pelo Serviço Geológico Americano (USGS), que foram adaptados a equipamentos existentes no Brasil. Neste trabalho é feita descrição dos equipamentos, de suas aplicações, dos levantamentos prévios necessários para seu uso, os procedimentos de campo e as interpretações de alguns tipos de ensaio e coletas de amostras. Com o intuito de calcular os parâmetros hidráulicos do SAG e do ASG, foram realizados um teste de bombeamento de 171 horas no poço de produção do SAG, com monitoramento nos piezômetros, e testes hidráulicos em intervalos discretos em um poço do ASG (Poço Limeira - PL), isolados com os obturadores pneumáticos. Durante todos os ensaios de bombeamento, e em mais dois poços já existentes, abertos no ASG, foram coletadas amostras para análise hidroquímicas e, em amostras selecionadas, dos isótopos ³H, ²H, \'ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.13 C\' e \'ANTPOT.14 C\'. No SAG, o rebaixamento registrado nos dois piezômetros permitiu identificar a existência de anisotropia neste aquífero, com relação entre transmissividade máxima (\'T IND.máx\' = \'T IND.x\' =160 m²/d) e mínima (\'T IND.mín.\' = \'T IND.y\' = 103 m²/d) é de 1,55, sua condutividade hidráulica (K = 4,6x\'10 POT.-1\' m/d e 7,0x\'10 POR.-1\' m/d), e armazenamento (S = 1,6x\'10 POT.-3\' e 8,4x\'10 POT.-4\', sempre para os piezômetros PPE-1G e PPE-2G respectivamente, localizados em direções distintas em relação ao PE). A anisotropia provavelmente é causada pelos planos de sedimentação das dunas eólicas da Formação Botucatu. Também foram realizados dois testes com traçadores no PE, com injeção no SAG e no ASG e coleta no SAG, que permitiu a obtenção da porosidade efetiva do SAG no local, entre 18,8 e 20,3%. No ASG, os testes hidráulicos permitiram a identificação das zonas mais transmissivas, sempre formadas por fraturas sub-horizontais. A transmissividade (T) de intervalos reduzidos variou entre 5x\'10 POT.-2\' a 3x\'10 POT.-1\' m2/d, e a existência de comportamento análogo ao de dupla porosidade no basalto, causado pela presença de vesículas e fraturas sub-verticais associadas às fraturas subhorizontais. As análises químicas mostram uma evolução com a profundidade, com o aumento de Na+K. Isto permitiu uma clara diferenciação entre as amostras coletadas em profundidades rasa, de 16 m, intermediária, de 25 m, e profunda, coletada a 55 m. O mesmo agrupamento é encontrado nos isótopos estáveis, e os radioativos indicam idade maior nas águas mais profundas do ASG. As amostras do SAG se assemelham mais às águas rasas do ASG, hidroquimica- e isotopicamente. Os resultados mostram pouca ou nenhuma conectividade entre SAG e ASG, e uma circulação preferencial rasa e horizontal dentro do ASG. / The main objectives of the present thesis were to test the existence of leakage through the fractured Serra Geral Aquifer (SGA) to the Guarani Aquifer System (GAS), create a conceptual flow model for both aquifers, and obtain their hydraulic parameters, at a location where the SGA-forming basalt has 100 m thickness. The chosen area is 9 km to the south of Ribeirão Preto, São Paulo State, Brazil. The study is part of a research project called FRATASG, from the Geological Institute (São Paulo Environmental Secretariat). Surface geophysical methods (vertical electrical sounding, electric resistivity survey and controlled source audiomagnetotelluric survey - CSAMT) were used to locate fractures in the basalt that are possibly hydraulically active, and also to determine the contact depths between overburden, basalt, and the eolian sandstones that form the GAS. Vertical low electric-resistivity planar features were identified in the basalt, at locations were lineaments were described, in half of the electric resistivity and CSAMT surveys, and one of the latter showed continuity of the feature down to the GAS. This was interpreted as possible water bearing fractures, and was used to define the location of three wells in the SGA. Two piezometers were also drilled, open to both SGA and GAS, close to an existing production well in the GAS (Esmeralda Well - PE). To collect discrete depth samples in the SGA, a pneumatic packer system was built, based on models used by the USGS, adapting equipment that is available in Brazil. The system, as well as other equipment used, the procedures and interpretation of the hydraulic tests and sample collection at discrete depths, are described. A 171 hour long pumping test was executed in the GAS, where anisotropy was identified, probably caused by the sedimentary layering present in the eolic dunes in the sandstone. The highest transmissivity, \'T IND.max\' = \'T IND.x\', is 160 m²/d, and the lowest transmissivity, \'T IND.min\' = \'T IND.y\', is 103 m²/d. The correlation between Tmax / Tmin is 1,55. Hydraulic conductivity (K) is 4,6x\'10 POT.-1\' m/d and 7,0x\'10 POT.-1\' m/d, and storativity (S) is 1,6x\'10 POT.-3\' and 8,4x\'10 POT.-4\', determined respectively at piezometers PPE-1G and PPE-2G, located at different directions from PE. Dye-tracer tests were also conducted, with injection in GAS and SGA, and collection in the GAS. The effective porosity was determined, ranging from 18,8 to 20,3%. Several hydraulic tests were done in discrete depths in the SGA, in one well. The transmissivity (T) of small intervals ranges between 5x\'10 POT.-2\' and 3x\'10 POT.-1\' m²/d. The highest T of individual features is always associated to sub-horizontal fractures. The drawdown curve showed double porosity behavior in the basalt, caused by vesicules and sub-vertical fractures connected to the sub-horizontal ones. Water samples were collected during all pumping tests, in the GAS, in two open wells in the SGA and in discrete zones in this aquifer, for hydrochemical analysis. Stable and radioactive isotope analysis (³H, ²H, \' ANTPOT.18 O\', \'ANTPOT.13 C\' and \' ANTPOT.14 C\') were done with selected samples, both from GAS and ASG. The fractured aquifer shows and hydrochemical evolution with depth, with Na+K increase. Samples can thus be grouped as shallow (around 16 m depth), intermediate (around 25 m) and deep (around 55 m). The same groups are found in the stable isotope results, whereas the radioactive show an age increase with depth. Samples from GAS are isotopically and hydrochemically closer to the shallow waters from the SGA. It can thus be concluded that the connection between both aquifers is very limited, or not present, and water flow in the SGA is mostly horizontal and shallow.

Os aquíferos da região do Canal do Jurubatuba são importantes no abastecimento industrial, comercial e residencial. Em 2001, foi detectada contaminação por solventes organoclorados nos solos e nas águas subterrâneas da região, atingindo o aquífero fraturado profundo, caracterizando risco para a população local e acarretando na paralisação de diversos poços de produção. Tratando-se de um aquífero fraturado, a contaminação apresentou-se complexa, devido a dificuldades na previsão de fluxos nesses sistemas. Este trabalho, inserido no projeto \"Bases técnicas para a gestão de áreas contaminadas por solventes clorados\" (GESOL), objetiva estimar a recarga dos aquíferos na região do Canal do Jurubatuba, por meio dos métodos de balanço hídrico, da variação do nível d\'água do aquífero e isotópico; realizar as caracterizações hidroquímica e isotópica (O, H, e Sr) das águas subterrâneas e das potenciais fontes de recarga (água da chuva rede de abastecimento de água e de esgoto); e integrar os resultados para avaliar a atuação dos processos naturais e das possíveis influências antrópica e da dinâmica das águas subterrâneas na sua composição. Os trabalhos incluíram o monitoramento de dados meteorológicos e da variação do nível d\'água subterrânea; e coleta de amostras de água para análises químicas e isotópicas. O acumulado de chuvas mensal e a respectiva variação do nível d\'água dos poços monitorados, evidenciaram que a recarga dos aquíferos está sendo efetiva sob pluviometria média acima de 100 mm, confirmada pelo monitoramento da zona não saturada. As análises isotópicas da chuva permitiram elaborar a reta meteórica local, que apresentou boa correlação com a reta meteórica global, além de evidenciarem haver relação entre a quantidade de precipitação mensal e a variação no enriquecimento de isótopos estáveis. O enriquecimento isotópico nos resultados das amostras e água e de fontes, observado durante o período prolongado de seca de 2013/2014, apresentou correlação com poços com maior contribuição de fonte antrópica na recarga naquele período, indicando influência de diferentes comportamentos do clima na composição das fontes de recarga e das águas subterrâneas. Os isótopos de Sr apresentaram razoável eficácia na identificação de fontes antrópicas da recarga, mas não permitiram a distinção entre essas fontes. As caracterizações hidroquímica e isotópica mostraram que os aquíferos avaliados apresentaram alteração na qualidade de suas águas, em maior ou menor grau, em diferentes níveis, em decorrência de contribuição de fontes de recarga antrópica. O amônio se mostrou o indicador mais eficaz na determinação de contribuição antrópica na recarga por esgoto, e a presença de nitrato reflete a potencial atuação de processos de nitrificação nas águas subterrâneas. Os resultados dos métodos físicos utilizados para o cálculo de recarga, considerando-se as limitações de cada método, indicaram valores muito próximos. A recarga potencial pelo método do balanço hídrico apresentou média anual de 18,84% e a estimativa de recarga média pelo método da variação do nível d\'água de 16,27% do total de precipitação. O método isotópico indicou média geral de 51,7% de contribuição antrópica na mistura das águas subterrâneas. A influência de fluxos ascendentes, identificada pelas cargas hidráulicas dos poços monitorados e pelas semelhanças hidroquímica e isotópica entre as águas dos poços profundos e rasos, está contribuindo para a mistura das águas subterrâneas dos aquíferos de porosidade intergranular. / The aquifers in the Jurubatuba Canal region are important for the industrial, commercial and residential supply. In 2001, a contamination by organochlorine solvents was detected in the soils and groundwater in the region, reaching the deep fractured aquifer, posing risk for the local population and causing the interruption in several production wells. As the aquifer is fractured, the contamination was found to be complex, due to the difficulty to predict the flows in these systems. This study, part of the project called \"Technical base for the management of areas contaminated by chlorine solventes (1)\", aims at estimating the recharge of the aquifers in the Jurubatuba Canal region using water balance, water table flutuation and isotopic methods; developing the hydrochemical and (O, H and Sr) isotopic studies about the groundwater and the potential recharge sources (rainwater, water and sewage supply networks); and integrating the results in order to assess the action of natural processes and possible anthropic and dynamic influences in the groundwater composition. The studies have included monitoring meteorological data and groundwater level variation; and also collecting water samples for chemical and isotopic analyses. The total monthly rainfall and the correspondent variation of the water levels in the monitored wells have shown that the aquifers recharge has been effective, with an average rainfall above 100 mm, confirmed by the monitoring of the unsaturated zone. The isotopic analyses of the rainfall have enabled the elaboration of the local meteoric water line, which has presented a good correlation with the global meteoric water line, and they have also pointed out a relation between the monthly precipitation quantity and the variation in the enrichment of stable isotopes. The isotopic enrichment in the results of water and recharge sources samples, observed during the long dry period in 2013/2014, has presented a correlation with the wells that have a bigger contribution of anthropic source in the recharge of that period, indicating an influence of climate changes in the composition of the recharge sources and the groundwater. The Sr isotopes have presented a reasonable efficacy in the identification of anthropic recharge sources, but they have not allowed the distinction between these sources. The hydrochemical and isotopic characterizations have shown that the evaluated aquifers have presented a bigger or smaler alteration in their water quality in different levels, due to the contribution of anthropic recharge sources. Ammonium was found to be the most efficient index to determine the anthropic contribution for the sewage recharge and the presence of nitrate reflects the potential action of nitrification processes in the groundwaters. The results of the physical methods used for the recharge calculation, considering the limitations of each method, indicated very close values. The potential recharge by the water balance method has presented an annual average of 18.84% and the average recharge estimate of the water table flutuation was 16.27% of the total precipitation. The isotopic method has shown a general average of 51.7% of anthropic contribution in the groundwater mixing. The influence of upward flows, identified by the hydraulic charges in the monitored wells and by the hydrochemical and isotopic similarities between the waters in the deep and shallow wells, is contributing for the mixing of the groundwaters of the intergranular porosity aquifers.

O Aeroporto Internacional Governador André Franco Montoro (GRU), São Paulo, depende inteiramente da água subterrânea para suprir sua demanda. Entretanto, a prática de extração excessiva, que aumenta continuamente para atender à demanda de um número cada vez maior de passageiros e às dificuldades envolvidas com a recarga natural do aqüífero, levou a Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária (Infraero) a procurar outras fontes de abastecimento. Embora a busca de solução para o problema da escassez da água, passe pela opção de recarga gerenciada do aqüífero, a falta da experiência nacional nessa área restringe a tomada da decisão na adoção dessa prática no país. Objetivando contribuir com estudos de viabilidade técnica da recarga gerenciada de aqüíferos em geral e, em particular, do Aeroporto Internacional Governador André Franco Montoro, este trabalho tem o objetivo de verificar, em escala piloto, a capacidade do solo-aqüífero do aeroporto em tratar adequadamente o esgoto gerado localmente. Para atingir esse objetivo, uma área adequada foi selecionada entre as diversas avaliadas, para a construção de uma unidade piloto de recarga de aqüífero. No local selecionado, amostras indeformadas da camada não saturada foram coletadas, caracterizadas e, posteriormente, montadas em colunas experimentais especiais, pelas quais o esgoto foi infiltrado de maneira controlada. Como os resultados desta primeira fase experimental não foram adequadamente atendidos, foi decidido efetuar coletas de amostras indeformadas em uma segunda área do aeroporto, que indicou a existência de uma camada vadosa mais profunda, mas perfil de solo semelhante ao perfil anterior. Os ensaios de colunas foram efetuados com amostras de ambas as áreas, indicando que o solo superficial do aeroporto deverá ser eliminado, ou substituído por uma camada de areia grossa para permitir uma recarga gerenciada que permita a produção de águas com qualidade adequada para os usos preconizados. Os diferentes cenários utilizados nesta pesquisa envolveram a infiltração nas colunas de recarga com esgotos secundários produzidos no aeroporto, após passagem por duas lagoas de retenção, a infiltração do mesmo efluente tratado por um processo físico-químico de coagulação/floculação/sedimentação e pelo mesmo efluente das lagoas de retenção após tratamento por um sistema de membranas de ultrafiltração. Os resultados obtidos são considerados como resultados parciais, uma vez que toda a profundidade do aqüífero não foi utilizada e pelo fato de que, face às restrições acadêmicas vigentes o tempo disponível para a realização da pesquisa foi extremamente restringido. Entretanto, considera-se este trabalho como pioneiro, pelo fato dele se constituir na primeira pesquisa sobre recarga gerenciada no Brasil e, ainda, por fornecer subsídios teóricos e práticos para suportar outros estudos semelhantes que se farão necessários para compreender e promover a prática de recarga gerenciada de aqüíferos no Brasil. / The Governor André Franco Montoro International Airport, São Paulo, entirely depends on groundwater to meet its demand. However, excessive extraction practice which increase continuously in order to attend the demand of increasing number of passengers and the difficulty involved with natural recharge of its aquifer led the Federal Airport Administration Agency (Infraero) to search for other sources of water supply. Although the search for solution for water scarcity problem goes through managed aquifer recharge, lack of national experience in this area restricts decision making in adopting this practice in the country. Contributing to the technical feasibility studies of managed aquifer recharge in general and the Governor André Franco Montoro International Airport in particular, this research has the objective of verifying at the pilot scale level, the capacity of airport soil-aquifer in adequately treating wastewater generated locally. In order to reach this objective, an adequate location was selected within the alternatives evaluated for the construction of a pilot unit for aquifer recharge. Undeformed samples were collected from the unsaturated layer of the selected place, characterized and afterwards, recharged through special experimental columns with wastewater which was filtered in a controlled form. As the results of the first experimental phase were not adequately met, a decision was made to collect undeformed samples from a second location in the airport. The collection indicated the existence of deep unsaturated layer with the soil profile being similar to the profile of the soil layer from which the first samples were collected. The soil column tests were carried out with samples from both areas, indicating that superficial part of airport soil will be eliminated or substituted with a coarse sandy layer in order to permit a managed aquifer recharge which allows production of water that meets the quality of its required uses. Of the different scenarios verified in this research was infiltration of secondary wastewater produced at the airport through soil columns. Another was infiltration of wastewater after its pre-treatment by physicalchemical processes of coagulation/flocculation/sedimentation and still a third scenario, through pre-treatment of secondary effluent by ultrafiltration membrane. The results obtained are considered partial since the total aquifer depth was not used and the fact that academic restrictions limited excessively the time period of the research. However, considering this as a pioneer work, and the fact that it constitutes the first research about managed aquifer recharge in Brazil, and with it, bringing theoretical and practical contributions to support other similar studies which would be necessary in understanding and promoting managed aquifer recharge practice in Brazil.

La Recàrrega Artificial d'aqüífers és una tècnica extremadamente poderosa per optimitzar la gestió dels recursos hídrics. De cara a eliminar actituds escèptiques respecte a la seva aplicabilitat en nombroses situacions, és essencial adquirir més coneixements sobre els conceptes quantitatius més importants. Un tema crític és el de la minimització de la colmatació en dispositius de recàrrega. Atesa la extraòrdinaria importància d'aquest problema, es va efectuar una intensa recerca bibliogràfica que permetés determinar els processos bàsics que tenen lloc en la colmatació de plantes de recàrrega. Això, juntament amb la informació de tipus tecnológic subministrada per gestors de plantes de recàrrega, ha permès proposar un model matemàtic conceptual que integra els processos principals: retenció de partícules en suspensió portades per l'aigua de recàrrega, precipitació de minerals, creixement bacterià, generació de gas y compactació. Amb l'ajuda dels codis ja existents, l'esmentat model fou posteriorment incorporat a un programa d'elements finits tridimensionals que és capaç de tractar els cinc processos citats. El programa ha estat aplicat a tres casos de laboratori i a un experiment de camp amb el fi d'establir la validesa del marc conceptual adoptat.Aquesta tesi descriu els aspectes principals del model, els seus fonaments teòrics, la implementació numèrica i l'aplicació als exemples citats. La varietat de condicions simulades i els resultats aconseguits confirmen que el programa pot reproduir de forma satisfactòria una ampli ventall de problemes de colmatació, entre les quals s'inclouen sistemes superficials (bassas) i profunds (pous), flux radial i vertical, transport reactiu multicomponent, i d'altres. Això demostra la utilitat del programa per integrar dades de naturalesa completament diferente. A pesar de les limitacions inherents a tota formulació matemàtica, la modelació integrada proporciona estimacions quantitatives del potencial colmatant. Consegüentment, pot ser considerada com a una eina bàsica per al disseny i gestió de plantes de recàrrega i, eventualment, amb un fi predictiu. / La Recarga Artificial de acuíferos es una técnica extremadamente poderosa para optimizar la gestión de los recursos hídricos. De cara a eliminar actitudes escépticas respecto a su aplicabilidad en numerosas situaciones, es esencial adquirir más conocimientos sobre los conceptos cuantitativos más importantes. Un tema crítico es el de la minimización de la colmatación en dispositivos de recarga. Dada la extraordinaria importancia de este problema, se efectuó una intensa búsqueda bibliográfica que permitiera determinar los procesos básicos que tienen lugar en la colmatación de plantas de recarga. Esto, junto con la información de tipo tecnológico suministrada por gestores de plantas de recarga, ha permitido proponer un modelo matemático conceptual que integra los procesos principales: retención de partículas en suspensión en el agua de recarga, precipitación de minerales, crecimiento bacteriano, generación de gas y compactación. Con la ayuda de códigos ya existentes, dicho modelo fue posteriormente incorporado en un programa de elementos finitos tridimensional que es capaz de tratar los cinco procesos citados. El programa ha sido aplicado a tres casos de laboratorio y a un experimento de campo con el fin de establecer la validez del marco conceptual adoptado.Esta tesis describe los aspectos principales del modelo, sus fundamentos teóricos, la implementación numérica y la aplicación a los ejemplos citados. La variedad de condiciones simuladas y los resultados logrados confirman que el programa puede reproducir de forma satisfactoria una amplia gama de problemas de colmatación, entre las que se incluyen sistemas superficiales (balsas) y profundos (pozos), flujo radial y vertical, transporte reactivo multicomponente, y otros. Esto demuestra la utilidad del programa para integrar datos de naturaleza completamente diferente. A pesar de las limitaciones inherentes a toda formulación matemática, la modelación integrada proporciona estimaciones cuantitativas del potencial colmatante. Por consiguiente, puede ser considerada como una herramienta básica de cara al diseño y gestión de plantas de recarga y, eventualmente, de cara a la predicción. / Artificial Recharge of groundwater is an extremely powerful technique to optimise the management of water resources. In order to eliminate sceptical misconceptions concerning its applicability to numerous situations, it is essential to gain insight into the fundamental quantitative concepts. A critical point is the minimisation of clogging of the recharge device. Given the extraordinary importance of this problem, an intensive bibliographic research was conducted to determine the basic processes underlying the clogging of recharge plants. This, in combination with technological information supplied by Artificial Recharge operators, allowed to propose a conceptual mathematical model that could integrate the main processes. Attachment of suspended solids carried by recharge water, mineral precipitation, bacterial growth, gas binding and compaction of the upper soil layer were found to be determinant in clogging development. Based on existing investigation codes, such model was implemented into a three-dimensional finite element code that is able to cope with the referred mechanisms. The code was applied to three laboratory cases and to one field experiment in order to assess the validity of the adopted framework.This thesis includes the main concepts of the model, its theoretical background, numerical implementation and the application to the referred cases. The variety of simulated conditions and the results achieved with the model confirm that the code can reproduce successfully a wide range of clogging problems, including surface (basins) and deep (wells) systems, vertical and radial flow, multiphase transport and other options. This demonstrates the usefulness of the code to integrate data which are completely different in nature. In spite of the limitations inherent to all mathematical formulations, integrated modelling provides quantitative estimates of the clogging potential. Consequently, can be considered as a basic tool for design and management of recharge plants, and, eventually, for predictive purposes.

Submitted by Igoor Morro Mello (igoor.mello@unesp.br) on 2018-09-03T21:44:57Z No. of bitstreams: 1 dissertação de mestrado 2018 - Igoor Morro Mello.pdf: 10593338 bytes, checksum: 0253d1ce16d1ea2f863390cd1d68fd1e (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-09-04T17:09:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mello_im_me_ilha.pdf: 10593338 bytes, checksum: 0253d1ce16d1ea2f863390cd1d68fd1e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-04T17:09:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mello_im_me_ilha.pdf: 10593338 bytes, checksum: 0253d1ce16d1ea2f863390cd1d68fd1e (MD5) Previous issue date: 2018-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos últimos anos, o uso dos veículos elétricos nas zonas urbanas tem se intensificado. Como política para o aumento na penetração de veículos elétricos e reduzir a poluição do ar, os táxis elétricos vem sendo introduzidos nos sistemas de transporte. Eles necessitam de atenção especial devido aos seus diferentes padrões de condução. Em contraste com os veículos elétricos privados, que podem ser recarregados por um longo período, táxis elétricos necessitam de recarga em um curto período de tempo devido a sua constante operação. Portanto, estações de recarga rápida são necessárias para receber a demanda de recarga dos táxis elétricos e devem estar localizadas em locais estratégicos. Além disso, uma análise deve ser realizada para a conexão destas estações com a rede elétrica. Para melhorar sua alocação e conectividade, este trabalho apresenta uma metodologia para auxiliar na tomada de decisão da instalação de estações de recarga rápida considerando como critérios: locais com maior fluxo de táxis elétricos e baixo nível de carga nas baterias, espaço físico disponível para realizar o carregamento e funções de custo para a conexão das estações de recarga. Os resultados da proposta são mapas com a localização das estações de recarga rápida e análise dos locais de menor custo para a conexão com a rede elétrica. A metodologia é testada em uma cidade de médio porte no Brasil, mostrando a importância dos mapas e funções de custo na tomada de decisão. A proposta é comparada com outras metodologias, mostrando que esta metodologia proposta considera diferentes critérios e cria uma melhor distribuição espacial para as estações de recarga, dando melhores opções aos donos dos táxis elétricos. / In recent years, the use of electric vehicles in urban zones has been intensified. As a policy of increasing the penetration of electric vehicles and reducing air pollution, electric taxis have been introduced into transportation systems. They need special attention because of its different driving patterns. In contrast to private electric vehicles, which can be recharged for a long period, electric taxis need to recharge only for a short time due to their constant operation. Therefore, fast charging stations are required to meet the demand for recharging electric taxis and should be located at strategic places. In addition, an analysis must be performed to connect these stations in the electric network. To improve their allocation and connectivity, this work presents a methodology to help in decision making for installing fast charging stations, considering as criteria: locations with greater flow of electric taxis and low level of state of charge, the available physical space to carry out their recharge and cost functions for the connection of charging stations. The result of the proposal is a map with the location of fast charging stations and analysis of the lowest cost places for connection to the network. The methodology is tested in a medium-sized city in Brazil, showing the importance of this map and cost functions in decision making. The proposal is compared with another methodology, showing that the proposed method considers different criteria and creates a better spatial distribution of charging stations giving better options to the owners of electric taxis. / CAPES: 1667419

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Abstract: In recent years, the use of electric vehicles in urban zones has been intensified. As a policy of increasing the penetration of electric vehicles and reducing air pollution, electric taxis have been introduced into transportation systems. They need special attention because of its different driving patterns. In contrast to private electric vehicles, which can be recharged for a long period, electric taxis need to recharge only for a short time due to their constant operation. Therefore, fast charging stations are required to meet the demand for recharging electric taxis and should be located at strategic places. In addition, an analysis must be performed to connect these stations in the electric network. To improve their allocation and connectivity, this work presents a methodology to help in decision making for installing fast charging stations, considering as criteria: locations with greater flow of electric taxis and low level of state of charge, the available physical space to carry out their recharge and cost functions for the connection of charging stations. The result of the proposal is a map with the location of fast charging stations and analysis of the lowest cost places for connection to the network. The methodology is tested in a medium-sized city in Brazil, showing the importance of this map and cost functions in decision making. The proposal is compared with another methodology, showing that the proposed method considers different criteria and creates a better s... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Nos últimos anos, o uso dos veículos elétricos nas zonas urbanas tem se intensificado. Como política para o aumento na penetração de veículos elétricos e reduzir a poluição do ar, os táxis elétricos vem sendo introduzidos nos sistemas de transporte. Eles necessitam de atenção especial devido aos seus diferentes padrões de condução. Em contraste com os veículos elétricos privados, que podem ser recarregados por um longo período, táxis elétricos necessitam de recarga em um curto período de tempo devido a sua constante operação. Portanto, estações de recarga rápida são necessárias para receber a demanda de recarga dos táxis elétricos e devem estar localizadas em locais estratégicos. Além disso, uma análise deve ser realizada para a conexão destas estações com a rede elétrica. Para melhorar sua alocação e conectividade, este trabalho apresenta uma metodologia para auxiliar na tomada de decisão da instalação de estações de recarga rápida considerando como critérios: locais com maior fluxo de táxis elétricos e baixo nível de carga nas baterias, espaço físico disponível para realizar o carregamento e funções de custo para a conexão das estações de recarga. Os resultados da proposta são mapas com a localização das estações de recarga rápida e análise dos locais de menor custo para a conexão com a rede elétrica. A metodologia é testada em uma cidade de médio porte no Brasil, mostrando a importância dos mapas e funções de custo na tomada de decisão. A proposta é comparada com outras me... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5728.pdf: 4886967 bytes, checksum: 9a66021bc6eec94037ca58204cb8fb84 (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / Stormwater flooding in urban centers today is the direct result of ground impermeabilization and the ineffective dimensioning of stormwater drainage systems. In order to control these events, innovative low impact stormwater drainage facilities are used in Brazil, which are efficient in controlling sharp peak flows in urban watersheds without, however, affecting the aesthetic appearance of the landscape in these environments. The purpose of this study is to model and estimate the volume of water infiltrated into the soil where a compensatory stormwater drainage system is inserted, which can contribute to groundwater recharge. Modeling was performed by means of a physical storage method and storage variation in soil using a tensiometer, and in digital form using the Hydrus 2D/3D software package. The monitored drainage system and the digitally designed system consist of a water retention basin, a ditch or filter, and an infiltration trench. Groundwater recharge was estimated based on soil analyses, geophysical investigations, flow measurements, and rainfall data, in addition to data collected during 454 days of continuous monitoring of the system by means of tensiometers installed on-site, rain gauges, and the construction of bimodal soil water retention curves using the filter paper method. The moisture content at different depths, the zero water flow plane, and the volumes moving in the soil matrix were calculated based on the identification of the soil water content and matric potential, the hydraulic conductivity in saturated conditions at the monitored depths, and the soil s characteristic curves. The results of the Soil Water Retention Curves (SWRC) and soil moisture content were negligible starting from a depth of 80cm. However, the groundwater recharge rate estimated by the tensiometer method and by the Hydrus digital model was about 45% of the total volume of rainfall. / Atualmente, eventuais problemas de enchentes e inundações, são causas diretas da impermeabilização de áreas nos centros urbanos e do ineficaz dimensionamento da drenagem pluvial nas cidades. No intuito de se controlar estes eventos, equipamentos de drenagem de baixo impacto são inovadoras no Brasil e eficientes no controle de vazões de pico acentuadas em bacias urbanas, sem sobretudo, renunciar à estética e à paisagem nestes ambientes. Neste trabalho objetivou-se modelar e estimar o volume de água infiltrado no solo, onde um sistema de drenagem pluvial compensatória está inserido, que é capaz de contribuir com a recarga freática. A modelagem foi realizada por meio do método de armazenamento e variação da armazenagem no solo com utilização de tensiômetro e de forma digital utilizando-se do software Hydrus 2D/3D. O sistema de drenagem monitorado e o diagramado digitalmente são constituídos de uma bacia de retenção de água, uma vala ou filtro gramado e uma trincheira de infiltração. Na tentativa de estimar a recarga freática realizaram-se, conjuntamente, análises de solo, investigações geofísicas, medidas de vazão, coleta de dados de chuva, além do monitoramento contínuo em 454 dias do sistema através da instalação de tensiômetros no local, pluviógrafos, além da construção de curvas bimodais de retenção de água nos solos por meio do método do papel filtro. A partir da identificação dos potenciais mátricos do solo, da condutividade hidráulica em condições saturadas para as profundidades monitoradas e da obtenção das curvas características do solo, foi possível calcular o teor de umidade em diferentes profundidades, identificar o plano de fluxo zero e calcular os volumes em movimento na matriz do solo. Os resultados obtidos pela verificação das Curvas de Retenção de Água no Solo (CRAs) e umidades de campo foram pouco expressivos a partir de 80cm de profundidade, entretanto, a recarga estimada obtida pelo método dos tensiômetros e pelo modelo digital Hydrus ficou em torno de um valor médio de 45% do volume total precipitado.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-19T18:29:26Z No. of bitstreams: 1 DissRBL.pdf: 2233937 bytes, checksum: 7a73fb1e4ba8f340cb8d4bdf4e8153d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:01:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRBL.pdf: 2233937 bytes, checksum: 7a73fb1e4ba8f340cb8d4bdf4e8153d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:05:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRBL.pdf: 2233937 bytes, checksum: 7a73fb1e4ba8f340cb8d4bdf4e8153d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-20T18:05:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRBL.pdf: 2233937 bytes, checksum: 7a73fb1e4ba8f340cb8d4bdf4e8153d4 (MD5) Previous issue date: 2015-12-14 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The Brazilian market for dairy products is highly competitive and is still dominated by multinationals. Thus, it's essential that the national companies to invest in operational efficiency in order to compete successfully. Therefore, this research focuses in a small dairy company of the state of Pará, whose distribution system requires periodic stops for battery recharging. Moreover, the system is characterized by multiple periods and multiple time windows. To our knowledge, so far the literature hasn't presented a directly applicable methodology for the treatmeant of the application with similar characteristics. Therefore, aiming to provide more effective solutions than the ones in practice, a mixed integer linear model was developed to describe (and solve) the problem as a vehicle routing problem with time window constraints, multi-period and periodic stops for recharging. The results showed that the model adequately describes the distribution of the company, and the obtained solutions are better than those currently practiced. Furthermore, the model shows good performance within 3600 seconds of computational time for instances of 40 customers, 1 vehicle and 1 and 2 recharging stations. Aiming to tackle with larger examples, we developed a mathematical programming heuristic Relax-and-Fix to solve the model. It was also tested adapting a similar model present in the literature in order to analyze if the relaxation of some restrictions have a positive impact on the quality of the solutions. Finally, we propose a location-distribution model for recharging stations in order to examine whether the addition of new stations produce significant improvements in the solutions. / O mercado brasileiro de laticínios é altamente competitivo, sendo ainda dominado por multinacionais. Desta forma, é indispensável que as empresas nacionais invistam na eficiência operacional de forma a concorrer satisfatoriamente neste mercado. À vista disso, o foco desta pesquisa é uma pequena empresa de laticínios do Estado do Pará, cujo o sistema de distribuição a pontos de venda possui a particularidade de necessitar de paradas periódicas para recarga da bateria. Ainda, esse sistema tem como característica múltiplos períodos e múltiplas janelas de tempo. Nota-se que o levantamento bibliográfico realizado não apontou nenhuma metodologia diretamente aplicável para solução da aplicação real tratada. Portanto, objetivando provar soluções mais efetivas que as correntemente aplicadas na prática, foi desenvolvido um modelo linear inteiro misto para descrever (e resolver) o problema como um problema de roteamento de veículos com restrições janela de tempo, multi-períodos e paradas periódicas para recarga. Os resultados mostraram que o modelo proposto descreve adequadamente o processo distribuição da empresa, e as soluções obtidas são melhores que as praticadas atualmente. Além disso, verificou-se que o modelo tem um desempenho satisfatório em até 3600 segundos de processamento para instâncias de até 40 clientes, 1 veículo e até 2 postos de recarga. Com vistas ao tratamento de problemas de maior porte, foi desenvolvida uma heurística de programação matemática do tipo Relax-and-Fix para resolução do modelo. Também foi testada a adaptação de um modelo similar presente na literatura, visando analisar se a relaxação de algumas restrições impacta positivamente na qualidade das soluções. Finalmente, é proposto um modelo de localização-distribuição de postos de recarga, de forma a se examinar se a inclusão de novos postos produz melhorias significativas nas soluções atuais. / FAPESP: 14/10330-0