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Previous issue date: 2012-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Increasing groundwater extraction for domestic, agricultural, and industrial supply frequently
makes exploitation exceed the natural recharge rate. This results in decreasing volumes,
deteriorating water quality, and soil degradation. The goal of this study is to assess water
availability in the Texas State (USA) portion of the Ogallala aquifer, where extraction has
reached levels that are above the recharge values. Fifty three years of water level data from
wells between 1960 and 2012 were used. Fifty three surfaces each were created using both
(kriging and spline techniques) of spatial interpolation, and cross-validation methods (leaveone-
out, and holdout) were used to compare the predicted water level surfaces with the well
data. The predictions were similar and the results were satisfactory, however we found spline
technique simpler, and easier for automatic processing of multiple surfaces, and we
recommend it. However, kriging technique presents higher accuracy. After processing the
water level surfaces; the saturated thickness and volume (pixel by pixel), for the whole time
series were estimated. This allowed temporal analysis to be performed from the results. A set
of 492 water level variation time series (to analyze trends using the Mann-Kendall test) were
selected and grouped by cluster analysis (using both hierarchical and k-means methods). From
the temporal analyses, the spatial distribution of the results was verified, and it was observed
that the clusters most likely to decrease converge with the critical areas identified.
Furthermore, the influence of agricultural activities on water level variance was established,
showing a strong relationship between the two. Finally, the results showed that over 53 years,
the total water volume had been reduced by 33.9%. A full 74.39% of the time series analyzed
also showed a decreasing trend in water levels, and it was observed that the saturated
thickness is gradually being reduced as well / O crescimento da exploração de águas subterrâneas para suprir demandas de abastecimento,
agricultura e indústria faz com que a extração frequentemente exceda a recarga natural,
resultando num declínio de seu volume, deterioração do solo e qualidade da água. O objetivo
geral deste trabalho é avaliar a disponibilidade de água na porção do aquífero Ogallala
contido no Estado do Texas (EUA), onde a explotação tem alcançado níveis acima dos
valores de recarga. Para isto, inicialmente, foram utilizados dados de nível da água de poços
com uma série de 53 anos (1960 a 2012), criando-se 53 superfícies por cada método de
interpolação espacial (krigagem e spline). Em seguida, foi realizada uma comparação entre as
técnicas de interpolação pelos métodos leave-one-out e holdout de validação cruzada, além de
verificar as diferenças nas estimativas do volume total do aquífero. Os dois métodos de
interpolação produziram resultados semelhantes e desempenhos satisfatórios; entretanto,
recomenda-se o spline para processar múltiplas superfícies de nível da água de modo
automatizado e a krigagem para quando se demandar maior acurácia dos resultados. De posse
das superfícies de nível da água, foi estimada a camada saturada do aquífero e o volume pixel
a pixel, para toda a série histórica, o que permitiu a partir dos resultados espaciais, realizar
análises temporais. Em paralelo, foi selecionado um conjunto de 492 séries temporais de
variação do nível da água para se analisar tendências (teste de Mann-Kendall) e agrupá-las
por meio de análise de cluster (método hierárquico e k-means). A partir destas análises
temporais, foi verificada a distribuição espacial dos resultados, constatando que o grupo de
clusters com a maior tendência de decrescimento converge com áreas críticas identificadas.
Além disso, foi verificada a influência de áreas cultivadas na variação do nível da água,
mostrando que existe uma forte relação entre os dois fenômenos. Por fim, os resultados
mostram que houve uma redução de 33,9% do volume total em 53 anos, 74,39% das séries
analisadas indicaram tendência decrescente e observou-se que o nível da camada saturada
vem reduzindo gradativamente
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5531 |
| Date | 21 December 2012 |
| Creators | Brito Neto, Romildo Toscano de |
| Contributors | Santos, Celso Augusto Guimarâes |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana e Ambiental, UFPB, BR, Engenharia Cívil e Ambiental |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -8546755868633584958, 600, 600, 600, 600, -6802672734029945274, -6274833215046395772, 3590462550136975366 |
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