Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-22Bitstream added on 2014-06-13T19:33:39Z : No. of bitstreams: 1 torres_m_me_rcla.pdf: 1805669 bytes, checksum: d973e91da82ae1928d863d8f021b62ab (MD5) / A área de ocorrência de rochas basálticas, objeto do estudo da presente dissertação, está localizada no noroeste do Estado de São Paulo, no Município de Araçatuba. Os estudos das rochas basáticas da Formação Serra Geral, da área em questão, abrangeram trabalhos de campo e de laboratório. Os trabalhos de campo compreenderam levantamentos de superfície e de subsuperfície, através da perfuração do poço profundo - PMA. As amostragens de superfície ocorreram em cavas de antigas pedreiras desativadas e em afloramentos do leito do Ribeirão Baguaçu. Em subsuperfície, foram coletadas 490 amostras de calha de rochas basálticas da Formação Serra Geral, em intervalos regulares de 2 metros, até a profundidade de 980 metros. Os estudos desenvolvidos, a partir das amostras de calha, permitiram a identificação de uma sucessão de 27 derrames, com espessuras que variam entre 10 e 84 metros, que edificaram o pacote vulcânico, atravessado pela perfuração do poço PMA. A classificação e nomenclatura, baseada em critérios químicos, revelaram, não somente, a natureza toleítica das rochas estudadas mas, também, que a maioria dessas rochas são representadas predominantemente por basaltos e andesi-basaltos. A partir das concentrações de elementos maiores, menores, dos teores de TiO2 e de elementos traços incompatíveis, bem como dos padrões de abundância de elementos terras raras, essas rochas vulcânicas foram divididas em dois grupos a saber: Paranapanema e Pitanga (Peate et al, 1992). / The area of occurrence of basaltic rocks, object of these studies, is located in the northwest of the State of São Paulo, in the Araçatuba City. The studies of the basaltic rocks of the Serra Geral Formation, of the area in question, has enclosed laboratory and field works. The field works had understood surveys surface and of subsurface, through the borehole s samplings, cutting through 980 m of basaltic rocks (deep well PMA). The samplings of surface had occurred on disabled stone pits of old quarries and outcrops of the of the Baguaçu s stream s bed . In subsurface, 490 samples of basaltic rocks of the Serra Geral Formation had been collected, in regular intervals of 2 meters, until the depth of 980 meters. The developed studies had allowed the identification of a succession of 27 basaltic flows, with thicknesses that vary between 10 and 84 meters, that had built the volcanic sequence, crossed for the drilling s deep well PMA. The classification and nomenclature, based on chemical criteria, had revelead, not only, the tholeiitic nature of the studied rocks but, also, that the majority of these rocks is predominantly represented by basalts and andesi-basalts. From the concentrations of larger and minors elements, of tenors of TiO2 and incompatible trace elements, as well as of the standards of abundance of REE, these volcanic rocks had been divided in two groups: Paranapanema and Pitanga.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.

A abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Eocretaceo está registrada na Plataforma Continental da América do Sul em derrames de basaltos continentais, enxames de diques máficos e bacias do tipo rift. Uma revisão do estado de conhecimento sobre os aspectos estruturais, tectônicos e geocronológicos dos enxames de diques máficos do Sul-Sudeste do Brasil foi tema de estudo desta dissertação. Análises estruturais realizadas em afloramentos nos enxames de diques Santos-Rio de Janeiro), Ponta Grossa e Florianópolis indicaram que a intrusão desses corpos ocorreu na crosta aproveitando sempre estruturas pré-existentes do embasamento rúptilmente deformado em eventos anteriores. Os Enxames de diques do Sul-Sudeste do Brasil marcam o início do processo de rifteamento e tendem a acompanhar as bordas ou truncar transversalmente o rift . Os diques podem ser utilizados como indicadores da direção do esforço principal mínimo (\'sigma\'3), bem como da direção de estiramento crustal. Estudos realizados no Enxame de Diques Santos-Rio de Janeiro, de direção geral NE-SW, indicaram que a intrusão na crosta ocorreu em condições rúpteis onde \'sigma\'3 era horizontal e orientado na direção geral NW-SE. No Enxame de Diques Florianópolis, com direção geral NNE-SSW, os estudos realizados indicaram que a intrusão também ocorreu em condições rúpteis da encaixante, onde \'sigma\'3 estava orientado na direção WNW-ESE, horizontal. O Enxame de Diques de Ponta Grossa de direção NW-SE, também se alojou na crosta em condições rúpteis, onde \'sigma\' 3 estava orientado na direção NE-SW, igualmente horizontal. Análises estatísticas de 367 datações radiométricas do Magmatismo Serra Geral (derrames e enxames de diques), envolvendo as sistemáticas isotópicas K-Ar, Ar-Ar e U-Pb indicaram que a sistemática U-Pb é a mais precisa e exata. Embora existam apenas 06 dados disponíveis na bibliografia (U-Pb 04 SHRIMP; 02 TIMS), estes definem uma idade mínima de ~134 Ma. No caso dos enxames de diques, as datações disponíveis não são precisas suficientes para estabelecer qualquer relação cronológica entre os enxames. Os resultados desta dissertação corroboram estudos anteriores realizados desde a década de 1940 por pioneiros da Geologia do Brasil, destacando Victor Leinz, Moraes Rego, Fernando Flávio Marques de Almeida, Eduardo Damasceno, José Moacyr Vianna Coutinho e Gilberto Amaral. A revisão bibliográfica feita sobre o tema demonstra a importância dos trabalhos destes autores no tema de estudo. / The opening of the South Atlantic Ocean during the Early Cretaceous is recorded on the continental shelf of South America in floods of continental basalts, mafic dyke swarms and rift basins. A review of the state of knowledge about the structural, tectonic and geochronological data of mafic dyke swarms of South-East Brazil was the subject of this dissertation. Structural analyzes performed on outcrops on the dyke swarms of Santos-Rio de Janeiro, Ponta Grossa and Florianopolis showed that these bodies intruded the crust through pre-existing brittle and ductile structures of the basement deformed in previous events. The dyke swarms of South-East Brazil, that marked the beginning of the rifting process, tend to follow the edges or truncate across the rift borders. Dykes can be used as indicators of the direction of least principal stress (\'sigma\'3) as well the direction of crustal stretching. Studies in NE-SW Santos-Rio de Janeiro Dyke Swarm, indicated that the intrusion occurred in brittle conditions was \'sigma\'3 horizontal and oriented in NW-SE direction. The NNE-SSW Florianopolis Dyke Swarm also indicated that the intrusion occurred under brittle conditions of the host rocks, where \'sigma\'3 was oriented in WNW-ESE direction and horizontal. The NW-SE Ponta Grossa Dyke Swarm also intruded the host rock under brittle conditions where \'sigma\'3 was oriented NE-SW direction also horizontal. Statistical analysis of 367 radiometric ages of the Serra Geral Magmatism (lavas, dike swarms and sills), involving the K-Ar, Ar-Ar and U-Pb systematics indicate that the U-Pb is the most precise and accurate. Although there are only 06 available data in the literature (04 U-Pb SHRIMP, TIMS 02), they define a minimum age of ~ 134 Ma. For the dike swarms, the available radiometric data are not precise enough to establish any chronological relation between the swarms. The results of this work confirm previous studies conducted since the 1940s by pioneers of brazilian Geology, highlighting Victor Leinz, Moraes Rego, Fernando Flavio Marques de Almeida, Eduardo Damasceno, José Vianna Moacyr Coutinho and Gilberto Amaral. The literature review that was done on the subject demonstrates the importance of these authors for this study.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a vulnerabilidade natural à contaminação do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) no estado do Paraná, bem como realizar uma comparação dos métodos DRASTIC e GOD, visando estabelecer vantagens e desvantagens da aplicação cada método. A vulnerabilidade natural à contaminação indica a sensibilidade à poluição de um aquífero a partir de suas características intrínsecas. Para que fosse realizada a avaliação da vulnerabilidade pelo método DRASTIC, foi necessária a estimativa das taxas de recarga das águas subterrâneas na área de estudo. Para isso, foram aplicados e comparados dois métodos: balanço hídrico e separação do escoamento de base. No método DRASTIC, adaptações foram feitas nos parâmetros A (Meio Aquífero), em que foi utilizada a densidade de lineamentos; I (Impacto da Zona Vadosa), em que foi avaliada a aptidão dos solos para disposição de resíduos sólidos; e C (Condutividade Hidráulica), em que foram utilizados valores de transmissividade. Estas adaptações tiveram como objetivo adequar o método à avaliação da vulnerabilidade em aquíferos fraturados. Os mapas de vulnerabilidade pelos métodos DRASTIC e GOD foram comparados através da normalização dos índices, visando inseri-los em um mesmo intervalo. Para a estimativa de recarga, os resultados apresentaram taxas média por bacia variando de 156 a 489 mm/ano pelo método da separação do escoamento de base e de 179 a 365 mm/ano pelo método do balanço hídrico. As diferenças apresentadas podem ser consideradas como aceitáveis, se considerados as diversas incertezas envolvidas no processo de estimativa de recarga e o fato de que os métodos utilizam dados diferentes na análise. Quanto ao mapeamento da vulnerabilidade natural à contaminação, o método DRASTIC apresentou graus de vulnerabilidade baixa (5,01%), moderada (83,13%) e elevada (11,85%). Já o método GOD apresentou vulnerabilidades baixa (66,21%), moderada (0,67%), alta (14,32%) e extrema (18,81%). As principais diferenças relativas entre os dois métodos ocorreram em locais onde a vulnerabilidade é determinada por parâmetros que não são mútuos dos métodos. De maneira geral, o método DRASTIC se mostrou mais restritivo quanto ao uso e ocupação do solo que o método GOD, pois apresentou índices mais elevados de vulnerabilidade quando considerada a área de estudo como um todo. O método DRASTIC apresentou maior grau de detalhe na avaliação e mais valores intermediários. Já o método GOD apresentou variação brusca dos índices em muitas regiões. Isso se deve principalmente ao fato de que este utiliza apenas três parâmetros em sua avaliação, enquanto o DRASTIC utiliza sete. Apesar do método DRASTIC apresentar resultados mais satisfatórios, a escolha do método deve estar condicionada à disponibilidade de dados e de recursos humanos e financeiros. Ambos os métodos podem ser utilizados em estudos regionais, entretanto, os resultados aqui obtidos devem ser utilizados com cautela em estudos que requerem maior grau de detalhe. / This paper aimed to evaluate natural vulnerability to contamination on Serra Geral Aquifer System (SASG) in Paraná state, Brazil, as well as comparing DRASTIC and GOD methods, aiming to stablish advantages and disadvantages of each method. Natural vulnerability to contamination indicates the sensibility to pollution of an aquifer considering its intrinsic characteristics. In order to carry out the evaluation through DRASTIC method, it was necessary to estimate groundwater recharge rates in the study area. To do so, two methods were applied and compared: baseflow separation and water balance. Concerning the DRASTIC method, some adaptations were made in the following parameters: A (Aquifer Media), in which was used lineaments density; I (Impact of Vadose Zone), in which was considered the soil capacity to receive solid waste; and C (Hydraulic Conductivity), in which was used aquifer transmissivity. These adaptations aimed to adapt the method for vulnerability evaluation on fractured aquifers. Vulnerability maps by DRASTIC and GOD were compared through index normalization, inserting them at the same interval. For recharge estimation, results showed average values per basin of 156 to 489 mm/year by baseflow separation and 179 to 365 mm/year by water balance. The differences can be considered as acceptable when considered the various uncertainties involved and the fact that the methods uses different data on the analysis. Concerning the natural vulnerability to contamination mapping, DRASTIC method showed the following levels of vulnerability: low (5,01%), moderate (83,13%) and high (11,85%). GOD method showed the following levels: low (66,21%), moderate (0,67%), high (14,32%) and extreme (18,81%). The main differences related to both methods occurred in areas where the vulnerability is determined by mutual parameters. In general, DRASTIC method showed to be more restrictive in terms of land use than GOD, as it presented high indexes when considered all the study area. DRASTIC method showed a higher level of spatial detail and more intermediary values. The GOD method showed abrupt variation of indexes in many areas. This happens mainly because this method uses only three parameters on the evaluation, while DRASTIC uses seven. Although DRASTIC method presented more satisfactory results, the choice must be conditioned to data, human and financial resources availability. Both methods can be used in regional studies, but, the results showed in this paper must be used with caution in studies that requires higher levels of detail.

Carlos Barbosa é um município abastecido exclusivamente por recursos hídricos subterrâneos captados do Sistema Aquífero Serra Geral, sendo o abastecimento de responsabilidade da Companhia Riograndense de Saneamento – CORSAN. Devido a este panorama, o município foi selecionado para instalação do SIGAS que é um sistema de monitoramento totalmente automatizado e com envio de dados por telemetria. O SIGAS foi instalado em 12 dos 15 poços atualmente utilizados para o abastecimento do munícipio e monitora volume e corrente de 15 em 15 minutos e nível de água de 1 em 1 minuto. Este trabalho se propôs a avaliar as condições de explotação em 8 dos 12 poços monitorados por este sistema, os quais abastecem, juntamente com outros 4 poços 3 dos 4 reservatórios existentes no município. Logo, foram comparados os dados diários de volume, vazão e tempo de bombeamento coletados pelo SIGAS com os valores definidos quando da elaboração dos projetos de bombeamento. Para verificação dos dados coletados pelo SIGAS foi realizada uma comparação com os dados coletados pela CORSAN e com os dados obtidos em levantamentos de campo. Os poços CBA 3A, 5A, 9, 11 e 12, na maior parte do tempo, operaram com vazão inferior a projetada, sendo que o oposto ocorreu nos poços CBA 18, 26 e 34. O tempo de bombeamento operado se manteve acima do projetado, na maior parte do tempo, nos poços CBA 3A, 9, 12 e 18, sendo que o inverso ocorreu nos poços CBA 5A, 11, 26 e 34. O volume médio de água explotado ficou acima do previsto em projeto, na maior parte do tempo, apenas nos poços CBA 18 e 26. Os resultados demostraram que há falhas na gestão e no planejamento da operação dos poços, sendo que há poços explotando volumes de água acima do permitido, enquanto em outros o volume explotado está abaixo do projetado. Foi identificado também a influência da demanda na operação dos poços, as quais tornam o tempo de descanso descontínuo dificultando a recuperação do nível de água no poço. Os dados coletados pelo SIGAS se demostraram confiáveis e coerentes com os valores operados nos poços, sendo assim os mesmos poderão ser utilizados na gestão e planejamento da operação dos poços no município de Carlos Barbosa. / Carlos Barbosa is a city supplied exclusively by groundwater resources obtained from the Serra Geral Aquifer System, and the supplying responsibility is from the Companhia Riograndense de Saneamento - CORSAN. Because of this panorama, the city was selected for the installation of SIGAS, which is a fully automated monitoring system and sending data by telemetry. The SIGAS was installed in 12 of the 15 wells currently used to supply the city and it monitors volume and current 15 in 15 minutes and water level 1 in 1 minute. This study aimed to evaluate the exploitation conditions in 8 of the 12 wells that the system has, which supply, along with other 4 wells, 3 of the 4 existing reservoirs in the city. Then, were compared the daily volume of data, flow and pumping time collected by SIGAS with the values defined during the preparation of pumping projects. For verification of the data collected by SIGAS a comparison with the data collected by CORSAN and with data from field surveys were fulfilled. The wells CBA 3A, 5A, 9, 11 and 12, at the most part of the time, operated at a flow below of projected, being that the opposite was observed in the wells CBA 18, 26 and 34. The operated pumping time is kept above the projected, at the most part of the time, in the wells CBA 3A, 9, 12 and 18, being that the converse occurred in the wells CBA 5A, 11, 26 and 34. The average volume of exploited water was above the provided in project, at the most part of the time, only in the wells CBA 18 and 26. The results showed that there are flaws in the management and planning of the operation of the wells, being that there are wells exploring volumes above the allowed, while in others the exploited volume is below the projected. It was also identified the influence demand in the operation of wells, which make the discontinuous rest time hindering the recovery of the water level in the well. The data collected by SIGAS been shown reliable and coherent with the values operated in the wells, so the same might be used in the management and planning of the operation of the wells in the city of Carlos Barbosa.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.

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 Mata Atlântica é um dos ecossistemas mais ameaçados do planeta, estando hoje reduzida a menos de 8% de sua extensão original, segundo dados desenvolvidos pela Fundação SOS Mata Atlântica e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Este bioma, considerado um dos ecossistemas com maior biodiversidade do mundo, está parcialmente protegido em algumas unidades de conservação ao longo da costa brasileira. Este trabalho visa discutir alguns dos conflitos existentes entre a política de conservação e a preservação da Mata Atlântica no entorno de três unidades de conservação estaduais no Rio Grande do Sul: Reserva Biológica Estadual da Serra Geral, Estação Ecológica Estadual Aratinga e Parque Estadual do Tainhas. Através de ferramentas do sensoriamento remoto e geoprocessamento, foi elaborada uma classificação da cobertura vegetal e dos diferentes tipos de uso da terra, utilizando imagens de satélite, fotografias aéreas de pequeno formato, trabalhos de campo e análises espaciais. O mapeamento de uso e cobertura da terra abrangeu uma área total de 350.137,68 ha, gerando 36 classes divididas em três categorias: cobertura vegetal, uso da terra e hidrografia. A cobertura vegetal totalizou 259.197,71 ha., representando 74,03% da área de estudo, o uso da terra 75.661,35 ha, com 21,61% e a hidrografia 15.278,61 ha com 4,38%. Nas análises foram geradas informações de distância e densidade dos fragmentos, além de classes de declividade e características do entorno das unidades de conservação. Foi elaborada então uma análise de multicritérios, que indicou as áreas com maiores conflitos socioambientais, e áreas com potencial de conservação. Os resultados permitiram analisar e sugerir alterações na política de conservação das unidades existentes. As áreas estudadas mostraram um alto potencial para práticas de uso associadas à conservação dos recursos naturais. O extrativismo da samambaiapreta (Rumohra adiantiformis) e o turismo ecológico são bons exemplos desta potencialidade. Neste sentido a estratégia de planejamento e a gestão biorregional seria fundamental para contemplar os interesses das populações locais, de uma forma mais sustentável e organizada. / The Atlantic rainforest is one of the most endangered ecosystems of the world, with only 8% of its original area remaining today, according to data from the SOS Mata Atlântica Foundation and the National Institute for Space Research (INPE). This biome, one of the world’s richest in biodiversity, is partially protected in a few conservation units along the Brazilian coast. The objective of the present work is to discuss some of the conflicts between conservation policy and the preservation of the Atlantic Forest around three conservation units in the State of Rio Grande do Sul: Serra Geral Biological Reserve, Aratinga Ecological Station e State Park of Tainhas. Using remote sensing and geoprocessing tools, a vegetation cover and land use map classification was produced using satellite imagery, aerial photographs, field work and spatial analysis. The total extent of the land use map was 350.137,68 ha, with 36 classes divided in three categories: vegetation cover, land use, and hydrography. Total vegetation cover was 259.197,71 ha (74,03% of the studied area), total land use area was 75.661,35 ha (21,61%) and hidrography was 15.278,61 ha (4,38% of the total area). The spatial analyses produced data on distance and density of forest fragments, slope classes, and characteristics around the conservation units. A multicriteria analysis indicated the area with the highest degree of socio-environmental conflicts and the areas that are potentially interesting for conservation. The results provided the basis for the suggestion of shifts in the present policy for protected areas. The studied region presents a high potential for land use practices associated with natural resource conservation. Extractivism of a native fern, called samambaia-preta (Rumohra adiantiformis), and ecoturism are examples of such potential activities. Bioregional planning and management would be a fundamental approach for taking into account the interests of the local populations in a more sustainable and organized way.

A ocupação do espaço subterrâneo tem assumido importância crescente na sociedade atual; destaca-se no Sul do Brasil o uso de escavações subterrâneas em empreendimentos hidrelétricos, executadas nas rochas efusivas da Formação Serra Geral (FSG). Algumas destas obras registraram tensões elevadas nos maciços rochosos, as quais ocasionaram grandes prejuízos por não terem sido previstas em projetos e não terem solução adequada quando são utilizadas correlações empíricas. Tendo em vista estas dificuldades no desenvolvimento dos projetos, esta tese teve o objetivo de estudar o comportamento das rochas efusivas da FSG e utilizar os dados na simulação numérica de túneis. Foi feito o acompanhamento da execução de cerca de 650m do túnel de adução da UHE Castro Alves, tendo sido coletados os dados de geologia, resultados da instrumentação da obra e coletadas amostras das rochas encontradas no túnel. Foram realizados ensaios de laboratório em corpos de prova para determinar o comportamento tensão versus deformação destes materiais e suas envoltórias de ruptura. Foram obtidas correlações entre alguns dos parâmetros. Os parâmetros determinados nos ensaios (rocha intacta) foram extrapolados para o maciço rochoso. Diversos dados da obra, bem como o cruzamento entre eles e os parâmetros geomecânicos obtidos foram colocados em uma plataforma SIG, a qual se mostrou uma ferramenta bastante útil e de grande potencialidade para uso nestes projetos. Com os parâmetros geomecânicos determinados para o maciço foi realizada uma análise numérica 3D do túnel escavado, a partir da qual foi feita uma retro-análise dos deslocamentos medidos em campo, sendo possível estimar o valor de K0 de campo de cerca de 1,3. Foram também realizadas análises paramétricas para estudar a importância da correta estratigrafia dos derrames basálticos (especialmente a presença das brechas) e a simulação de tensões horizontais elevadas, tendo se demonstrado a necessidade de análises deste tipo para verificação de soluções adequadas em túneis em maciços com estas condicionantes. / In the present society the underground occupation has become increasingly relevant. In Southern Brazil it is possible to observe the use of underground excavation applied to tunneling for hydro electric power plants, as carried out in the Serra Geral Formation (FSG) effusive rocks. Some of these tunnels showed high stresses in the rock mass, which resulted in time and money wasted as it was not expected in the project development and also because there was not a suitable solution found when empirical correlations were applied. Considering these difficulties during the project development, this thesis studies the FSG effusive rocks behavior and the utilization of tunnel data for numerical simulations. About 650m of tunnel excavation has been monitored at the UHE Castro Alves. Geology data, instrumentation results and rock samples have been obtained. To determine the shear stress versus strain behavior, laboratory tests were carried out. The correlation between some parameters was obtained and test parameters of the intact rock were extrapolated to the rock mass. A SIG platform has been used with the field data and the geomechanical parameters; it appears to be a useful tool with great potential for this kind of work. Since the geomechanical parameters have been determined, a FEM 3D analysis was carried out; field displacements back-analysis from the 3D analysis made possible the estimation of a K0 value approximately equal to 1,3. Parametrical analyses were also carried out to study the relevance of considering the correct rock strata and the effects of high horizontal stresses on the numerical simulation results, which showed the need for this kind of analysis in tunnels excavated under these conditions.

A Mata Atlântica é um dos ecossistemas mais ameaçados do planeta, estando hoje reduzida a menos de 8% de sua extensão original, segundo dados desenvolvidos pela Fundação SOS Mata Atlântica e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Este bioma, considerado um dos ecossistemas com maior biodiversidade do mundo, está parcialmente protegido em algumas unidades de conservação ao longo da costa brasileira. Este trabalho visa discutir alguns dos conflitos existentes entre a política de conservação e a preservação da Mata Atlântica no entorno de três unidades de conservação estaduais no Rio Grande do Sul: Reserva Biológica Estadual da Serra Geral, Estação Ecológica Estadual Aratinga e Parque Estadual do Tainhas. Através de ferramentas do sensoriamento remoto e geoprocessamento, foi elaborada uma classificação da cobertura vegetal e dos diferentes tipos de uso da terra, utilizando imagens de satélite, fotografias aéreas de pequeno formato, trabalhos de campo e análises espaciais. O mapeamento de uso e cobertura da terra abrangeu uma área total de 350.137,68 ha, gerando 36 classes divididas em três categorias: cobertura vegetal, uso da terra e hidrografia. A cobertura vegetal totalizou 259.197,71 ha., representando 74,03% da área de estudo, o uso da terra 75.661,35 ha, com 21,61% e a hidrografia 15.278,61 ha com 4,38%. Nas análises foram geradas informações de distância e densidade dos fragmentos, além de classes de declividade e características do entorno das unidades de conservação. Foi elaborada então uma análise de multicritérios, que indicou as áreas com maiores conflitos socioambientais, e áreas com potencial de conservação. Os resultados permitiram analisar e sugerir alterações na política de conservação das unidades existentes. As áreas estudadas mostraram um alto potencial para práticas de uso associadas à conservação dos recursos naturais. O extrativismo da samambaiapreta (Rumohra adiantiformis) e o turismo ecológico são bons exemplos desta potencialidade. Neste sentido a estratégia de planejamento e a gestão biorregional seria fundamental para contemplar os interesses das populações locais, de uma forma mais sustentável e organizada. / The Atlantic rainforest is one of the most endangered ecosystems of the world, with only 8% of its original area remaining today, according to data from the SOS Mata Atlântica Foundation and the National Institute for Space Research (INPE). This biome, one of the world’s richest in biodiversity, is partially protected in a few conservation units along the Brazilian coast. The objective of the present work is to discuss some of the conflicts between conservation policy and the preservation of the Atlantic Forest around three conservation units in the State of Rio Grande do Sul: Serra Geral Biological Reserve, Aratinga Ecological Station e State Park of Tainhas. Using remote sensing and geoprocessing tools, a vegetation cover and land use map classification was produced using satellite imagery, aerial photographs, field work and spatial analysis. The total extent of the land use map was 350.137,68 ha, with 36 classes divided in three categories: vegetation cover, land use, and hydrography. Total vegetation cover was 259.197,71 ha (74,03% of the studied area), total land use area was 75.661,35 ha (21,61%) and hidrography was 15.278,61 ha (4,38% of the total area). The spatial analyses produced data on distance and density of forest fragments, slope classes, and characteristics around the conservation units. A multicriteria analysis indicated the area with the highest degree of socio-environmental conflicts and the areas that are potentially interesting for conservation. The results provided the basis for the suggestion of shifts in the present policy for protected areas. The studied region presents a high potential for land use practices associated with natural resource conservation. Extractivism of a native fern, called samambaia-preta (Rumohra adiantiformis), and ecoturism are examples of such potential activities. Bioregional planning and management would be a fundamental approach for taking into account the interests of the local populations in a more sustainable and organized way.