FONTENELE, Sávio de Brito. Trocas hídricas entre rio e aquífero em duas litologias distintas do semiárido brasileiro. 2015. 159 f. Tese (doutorado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-03-22T20:42:29Z
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Previous issue date: 2015 / The interaction between surface water and groundwater is a dynamic process in time and space influenced by factors such as soil moisture, hydrodynamic properties, geomorphology, storage and runoff. The quantification and modeling of the processes related to this dynamic constitute prerequisites for the effective water resources management, given that this interaction affects water availability, especially in semi-arid regions. Before this problem, this study aimed to simulate hydrological processes flow transmission between river and groundwater in basins characterized by distinct lithologies, inserted in the Brazilian semiarid region by generating a semi distributed and flexible hydrological model. Two distinct basins of Ceará semiarid region were monitored and used for application of the model developed. A watershed located in sedimentary structure with large underground water reserves (São Jose watershed in the sedimentary basin of Araripe - South of Ceará) and the other one inserted into the crystalline environment and characterized by water scarcity (Patos-Cariús-Iguatu subbasin - Jaguaribe river stretch in the Central-South region of Ceará). The monitoring of these areas between 2010 and 2014 enabled the generation of data and the choice of 10 events from each watershed monitored to evaluate the dynamic river-aquifer. In the evaluation of the data obtained by the monitoring observed aquifer recharges when large volumes precipitates occur in short periods of time. The high temporal spacing difficult the generation of large flows and the rising water levels of the alluvial aquifer. The proposed model was developed considering the three main processes of river-aquifer interaction: full wave propagation, vertical infiltration and groundwater flow. The simulations of the events showed that conductance of the riverbed and effective porosity are the most sensitive parameters of the model. Variations of these parameters allowed the reduction of flood peaks and consequently increases in the aquifer hydraulic loads. However, the simulations showed an underestimation of the hydraulic loads of the aquifer. For the surface discharges were obtained low efficiency ratios (-16.73 to -3.43) for short-term events and small magnitude. Already for long term events and high magnitude, the Nash and Sutcliffe efficiency coefficient performed between 0 and 1 (0.35 to 0.49), indicating a good behavior of the models used. However, for these events the average absolute error between the measured and the simulated loads remained high. The model needs to be adjusted to better define the dynamics of the river-aquifer interaction. A greater number of simulations in both watersheds, with the available events could indicate better where adjustments must be made. The possibility of application of MIRAS model in different lithological means and different spatial scales of semi-arid regions was not possible due to the inability to simulate the model for MHSJ. Thus, one must understands the failure to formulate an alternative and possibly improve the model. Because the use of this tool is the best option for resolving problems and decision making. / A interação entre água superficial e subterrânea é um processo dinâmico no tempo e no espaço influenciado por fatores como umidade do solo, propriedades hidrodinâmicas, geomorfologia, armazenamento e escoamento superficial. A quantificação e a modelagem dos processos relacionados a essa dinâmica constituem-se pré-requisitos para a gestão eficiente de bacias hidrográficas, haja vista que essa interação afeta a disponibilidade hídrica, principalmente em regiões semiáridas. Diante dessa problemática, este estudo objetivou simular processos hidrológicos de transmissão de fluxo entre rio e aquífero em bacias hidrográficas caracterizadas por litologias distintas, inseridas na região semiárida brasileira, através da geração de um modelo hidrológico semidistribuído e flexível. Duas bacias hidrográficas distintas da região semiárida cearense foram monitoradas e utilizadas para aplicação do modelo desenvolvido. Uma microbacia localizada em meio sedimentar com grandes reservas hídricas subterrâneas (microbacia hidrográfica do São José na bacia sedimentar do Araripe – Sul do Ceará) e a outra inserida no meio cristalino e caracterizada por escassez hídrica (bacia hidrográfica Patos-Cariús-Iguatu – trecho do rio Jaguaribe na região Centro-Sul do Ceará). O monitoramento dessas áreas entre 2010 e 2014 possibilitou a geração de dados e a escolha de 10 eventos de cada bacia monitorada para avaliação da dinâmica rio-aquífero. Na avaliação dos dados obtidos pelo monitoramento observou-se recargas aquíferas quando grandes volumes precipitados ocorrem em curtos espaços de tempo. O elevado espaçamento temporal dificultaram a geração de grandes vazões e a elevação dos níveis freáticos do aquífero aluvionar. O modelo proposto foi elaborado considerando os três principais processos da interação rio-aquífero: propagação de onda de cheia, infiltração vertical e fluxo subterrâneo. As simulações dos eventos mostraram que condutância do leito do rio e porosidade efetiva são os parâmetros mais sensíveis do modelo. Variações desses parâmetros possibilitaram a redução dos picos de cheia e consequentemente acréscimos nas cargas hidráulicas aquíferas. No entanto, as simulações realizadas apresentaram subestimativas das cargas hidráulicas do aquífero. Para as descargas superficiais obteve-se baixos coeficientes de eficiência (-16,73 a -3,43) para eventos de curta duração e pequena magnitude. Já para eventos de longa duração e elevada magnitude, o coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe apresentou-se entre 0 e 1 (0,35 a 0,49), indicando um bom comportamento dos modelos utilizados. No entanto, para esses eventos o erro médio absoluto entre as cargas medidas e as simuladas continuaram elevados. O modelo precisa de ajustes para definir melhor a dinâmica da interação rio-aquífero. Um número maior de simulações nas duas bacias hidrográficas, com os eventos disponíveis poderia indicar melhor onde devem ser feitos os ajustes. A possibilidade de aplicação do modelo MIRAS em diferentes meios litológicos e escalas espaciais distintas de regiões semiáridas não fora possível devido à impossibilidade de simular o modelo para a MHSJ. Dessa forma, precisa-se entender as falhas para formular uma alternativa e, possivelmente, melhorar o modelo. Pois, o uso dessa ferramenta é a melhor opção para a resolução de problemas e tomada de decisão.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/16874 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Fontenele, Sávio de Brito |
| Contributors | Araújo, Jose Carlos de, Sabiá, Rodolfo José, Mendonça, Luiz Alberto Ribeiro |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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