Estudo comparativo entre o modelo analítico de Domenico (1987) e Wexler (1992) e suas implicações no gerenciamento de passivos ambientais

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Subsídios para implantação de trincheiras de infiltração na área urbana de Rio Claro - São Paulo

The purpose of this work is to study the theme “infiltration trenches” in some of its main aspects, in order to subsidize the installation of these structures in the urban area of Rio Claro/SP. For sizing, the “rain-envelope method” was used based on local characterization data and the IDF (intensity-duration-frequency) curve. Five locations were chosen in the urban area of Rio Claro for implementation of these devices, considering the soil type, hydraulic conductivity of each area and minimum lot size according to the Master Plan of Rio Claro. This work also presented an estimated reduction of the runoff in urban lots by using infiltration trenches.

Simulação numérica de fluxo de águas subterrâneas na bacia do Rio Corrente (BA)

The numeric simulation is an important tool applied in understanding the dynamics of groundwater flow. In a hydrogeological model the processes responsible for groundwater flow are described by numerical formulations that allow the simplification, representation and understanding of the dynamics of the Aquifer System. In this work, a steady state groundwater flow simulation of Urucuia Aquifer System (UAS) part of the Corrente river basin was conducted, using the finite element method through software FEFLOW, to understand the dynamics of groundwater flow and quantify the hydrologic balance. The aquifer system Urucuia lodges in the São Francisco hydrogeological province and corresponds to a set of interconnected aquifers that occur in rocks from Urucuia group in the Urucuia sub-basin described by Campos e Dardenne (1997). The system is a porous media one, in a shape of a thick table mountain, consisting essentially of sandstones. The Corrente river basin is located in UAS in Western State of Bahia and it's one of the main units to maintaining permanent flow (Q95) and average natural flow of the São Francisco river. The simulation performed in this work obtained the following results for the modelled region: horizontal hydraulic conductivity of 3 x 10-4 m/s and vertical one 6 x 10-5 m/s; maximum recharge of 345 mm and minimum of 85 mm/a. It was concluded that: (1) regional groundwater flow has eastbound; with an exception of the extreme northeast portion, where the flow has opposite direction; (2) there are smaller water side dividers with an approximate direction EW, that guide the flow of water to the drainage that cut the aquifer; and (3) the UAS at Corrente river basin can be understood as a free regional aquifer system, isotropic and homogeneous. Regionally, the small lithological variations present in the Urucuia group can be neglected and do not exhibit significant influences on the dynamics of ground water flow

Simulação numérica de fluxo de águas subterrâneas do aquífero Rio Claro, na região do campus da UNESP - Rio Claro, SP

The water management in any area is highly important to the success of many business and also of life and the understanding of your relationship with the environment brings better control to its demand. I.e. hydrogeological studies are needed under better understanding of the behavior of an aquifer, so that its management is done so as not to deplete or harm it. The objective of this work is the numerical modeling in transient regime of a portion of the Rio Claro aquifer formation in order to get answers about its hydrogeological parameters, its main flow direction and also its most sensitive parameters. A literature review and conceptual characterization of the aquifer, combined with field campaigns and monitoring of local water level (NA), enabled the subsequent construction of the mathematical model by finite elements method, using the FEFLOW 6.1 ® computational algorithm. The study site includes the campus of UNESP and residential and industrial areas of Rio Claro city. Its area of 9.73 km ² was divided into 318040 triangular elements spread over six layers, totaling a volume of 0.25 km³. The local topography and geological contacts were obtained from previous geological and geophysical studies as well as profiles of campus wells and SIAGAS / CPRM system. The seven monitoring wells on campus were set up as observation points for calibration and checking of the simulation results. Sampling and characterization of Rio Claro sandstones shows up a high hydrological and lithological heterogeneity for the aquifer formation. The simulation results indicate values of hydraulic conductivity between 10-6 and 10-4 m / s, getting the Recharge/Rainfall simulation in transient ratio at 13%. Even with the simplifications imposed on the model, it was able to represent the fluctuations of local NA over a year of monitoring. The result was the exit of 3774770 m³ of water and the consequently NA fall. The model is considered representative for the...

Funciones de transferencia edafológica adaptadas a suelos de La Plata, Argentina

La información fácilmente obtenible para los suelos agrícolas son textura, contenido de materia orgánica y densidad aparente. Otras variables como la conductividad hidráulica saturada y la cantidad de agua almacenada en relación con el potencial agua del suelo son, en muchas ocasiones, difíciles de medir en el campo. Las funciones de transferencia edafológica (FTE) transforman datos asequibles en aquellos que necesitamos. Los objetivos de este trabajo fueron evaluar la aplicabilidad de FTE disponibles en la literatura a suelos de la zona de La Plata (Argentina) y desarrollar nuevas FTE para estos suelos. Se utilizaron datos obtenidos experimentalmente de retención hídrica, textura y materia orgánica. Las FTE seleccionadas para evaluar su eficacia estimativa en estos suelos fueron dos: una paramétrica (FTE de Saxton et al., 1986) y la otra de estimación puntual (FTE de Rawls et al., 1982). Para la FTE de Saxton et al. (7), en dos de las cuatro tensiones analizadas se encontraron diferencias significativas entre los valores medidos y los estimados. La FTE de Rawls et al. (6) para todas las tensiones estimó valores significativamente diferentes a los medidos. Se generó una FTE a partir de los datos generados de estimación puntual de retención hídrica a las tensiones estudiadas. La misma fue efectiva para las tensiones de 33, 100 y 1500 kPa.

Avaliação da interação entre o persulfato de potássio com solos brasileiros para a utilização da tecnologia de remediação por oxidação química in situ.

Recentemente, o uso de persulfato em processo de oxidação química in situ em áreas contaminadas por compostos orgânicos ganhou notoriedade. Contudo, a matriz sólida do solo pode interagir com o persulfato, favorecendo a formação de radicais livres, evitando o acesso do oxidante até o contaminante devido a oxidação de compostos reduzidos presentes no solo ou ainda pela alteração das propriedades hidráulicas do solo. Essa pesquisa teve como objetivos avaliar se as interações entre a solução de persulfato com três solos brasileiros poderiam eventualmente interferir sua capacidade de oxidação bem como se a interação entre eles poderia alterar as propriedades hidráulicas do solo. Para isso, foram realizados ensaios de oxidação do Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) e Neossolo Quartzarênico (NQ) com solução de persulfato (1g/L e 14g/L) por meio de ensaios de batelada, bem como a oxidação do LV por solução de persulfato (9g/L e 14g/L) em colunas indeformadas. Os resultados mostraram que o decaimento do persulfato seguiu modelo de primeira ordem e o consumo do oxidante não foi finito. A maior constante da taxa de reação (kobs) foi observada para o reator com LV. Essa maior interação foi decorrente da diferença na composição mineralógica e área específica. A caulinita, a gibbsita e os óxidos de ferro apresentaram maior interação com o persulfato. A redução do pH da solução dos reatores causou a lixiviação do alumínio e do ferro devido a dissolução dos minerais. O ferro mobilizado pode ter participado como catalisador da reação, favorecendo a formação de radicais livres, mas foi o principal responsável pelo consumo do oxidante. Parte do ferro oxidado pode ter sido precipitado como óxido cristalino favorecendo a obstrução dos poros. Devido à maior relação entre massa de persulfato e massa de solo, a constante kobs obtida no ensaio com coluna foi 23 vezes maior do que a obtida no ensaio de batelada, mesmo utilizando concentração 1,5 vezes menor no ensaio com coluna. Houve redução na condutividade hidráulica do solo e o fluxo da água mostrou-se heterogêneo após a oxidação devido a mudanças na estrutura dos minerais. Para a remediação de áreas com predomínio de solos tropicais, especialmente do LV, pode ocorrer a formação de radicais livres, mas pode haver um consumo acentuado e não finito do oxidante. Verifica-se que o pH da solução não deve ser inferior a 5 afim de evitar a mobilização de metais para a água subterrânea e eventual obstrução dos poros por meio da desagregação dos grãos de argila.

Estudo da remediação de um aquífero contaminado com sulfato e metais através de barreira reativa permeável orgânica.

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP.

Dinámica superficial del agua en planicies semiáridas : el papel de las precipitaciones y de la cobertura vegetal

El balance de agua de ecosistemas situados sobre planicies áridas y semiáridas se encuentra determinado por la precipitación (principal entrada de agua) y la evapotranspiración (principal salida de agua). La fracción de la precipitación que ingresa en el suelo y su redistribución espacial son los principales controles del funcionamiento de dichos ecosistemas, como por ejemplo de su productividad primaria neta. En esta tesis se exploró la dinámica superficial del agua en planicies semiáridas dedicadas a la ganadería extensiva, evaluando el papel de las precipitaciones y de la cobertura vegetal a distintas escalas espaciales. En el centro de Argentina, la distribución relativa de tamaño de eventos de precipitación resultó constante en el espacio (sitios dispuestos a lo largo de un gradiente de precipitación de ~1000 mm/año) y en el tiempo (50 años); encontrándose que el 10 por ciento de los eventos de precipitación de mayor tamaño explicó casi la mitad de la precipitación anual. El reemplazo de bosques secos nativos por pasturas en el Chaco Árido, por un lado, aumentó la evaporación potencial del suelo y el escurrimiento superficial a escala de parcela (~1 ha); por otro lado, redujo a la mitad la conductividad hidráulica saturada y generó una reducción de la variabilidad espacial del agua del suelo a escala de parche (0,25 m2). La intensidad de los eventos de precipitación resultó el factor determinante para explicar los procesos de redistribución de agua del suelo de los bosques secos nativos; parches menos vegetados capturaron más agua en eventos de precipitación poco intensos (mayor a 10 mm/h), mientras que parches más vegetados capturaron más agua en eventos más intensos ((menor a 20 mm/h). La cosecha de agua de lluvia en represas o tajamares representó menos del 1 por ciento de la precipitación anual, desempeñando un papel menor en el balance de agua regional (~20000 km2); sin embargo, a escala de parcela o lote (1-100 ha) puede afectar profundamente la partición de flujos de agua, por ejemplo generando recarga inducida como resultado de las pérdidas por infiltración de las represas. Los resultados obtenidos en esta tesis aportan nuevas perspectivas para entender la dinámica superficial del agua en sistemas ganaderos semiáridos, y por lo tanto, para mejorar la producción primaria y secundaria de los mismos.

Projeto e construção de um permeâmetro de parede flexível e carga constante

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

Contribución al estudio de las propiedades físicas de suelos ándicos de las Islas Canarias

En este trabajo se han estudiado las propiedades físicas más relevantes de una selección de Andisoles y suelos ándicos naturales y cultivados de las Islas Canarias: curvas características de retención de agua, conductividad hidráulica saturada, cambios de volumen asociados a variaciones de humedad (hinchamiento/retracción), comportamiento frente a los agentes dispersantes y efecto de las condiciones de salinidad/sodicidad en la permeabilidad de los suelos. Se han realizado tanto ensayos de laboratorio como de campo. Las propiedades ándicas están determinadas por silicatos de aluminio y oxihidróxidos de Fe y Al no cristalinos. Los resultados reflejan la influencia relativa de las propiedades ándicas frente a los minerales de arcilla en las propiedades físicas de los suelos, así como su respuesta particular a las prácticas de manejo. Se han evaluado los mecanismos implicados en la pérdida de estabilidad estructural y permeabilidad en relación a la sodificación y contenido en materiales amorfos. Se han obtenido relaciones destacadas entre los parámetros indicadores de los componentes amorfos y las características de retención de agua, permeabilidad y resistencia a la dispersión y se ha puesto de manifiesto el efecto estabilizante de las propiedades ándicas frente a la sodificación, por lo que se sugiere la utilización de las propiedades ándicas o indicadoras de las mismas, en los análisis de rutina y en los sistemas de capacidad de uso y aprovechamiento del suelo.

Desenvolvimento de funções de pedotransferência para regiões do nordeste brasileiro.

Modelos para simulação do fluxo de água no solo e previsão de produtividade de culturas requerem informações sobre parâmetros das curvas de retenção e condutividade hidráulica do solo. Funções de pedotransferência (PTFs) se constituem numa alternativa para obtenção dessas informações, a partir de dados de textura e estrutura disponíveis em levantamentos de solos. Neste trabalho, foram ajustadas PTFs para os parâmetros do modelo de van Genuchten (vG), utilizando dados de 838 curvas de retenção de diferentes locais do Nordeste. As PTFs apresentaram boa qualidade de ajuste para os parâmetros θr e θs em contraste com a baixa capacidade preditiva para logα e n. Tais resultados sugerem a viabilidade do seu uso em modelos de simulação do balanço hídrico simplificado e para algumas aplicações práticas de irrigação. No entanto, para uso em modelos complexos de fluxo de água é importante avaliar a sensibilidade das variáveis prognósticas (produtividade agrícola, concentração de solutos) a variações nos parâmetros de vG. A alta variabilidade observada tanto nas propriedades morfológicas como nos parâmetros de vG para a região de estudo sugere o agrupamento dos dados em classes texturais ou tipos de solos.

Spatial variability of satured soil hydraulic conductivity in the region of Araguaia River - Brazil.

This study evaluates the spatial variability of saturated hydraulic conductivity in the soil in an area of 51,850 ha at the headwaters of the Araguaia River MT/GO. This area is highly vulnerable because it is a location of recharging through natural water infiltration of the Guarani Aquifer System and an area of intense increases in agriculture since its adoption by growers in the last 30 years. Soil samples were collected at 383 points, geographically located by GPS. The samples were collected from depths of 0 - 20 cm and 60 - 80 cm. Exploratory statistics and box-plot were used in the descriptive analysis and semivariogram were constructed to determine the spatial model. The exploratory analysis showed that the mean hydraulic conductivity in the superficial layer was less than at the level of 60-80 cm; however, the greatest variability evaluated with a coefficient of variation also was from this layer. Data tended towards a normal distribution. These results can be explained by the greater soil compaction in the superficial layer. The semivariogram models, adjusted for the two layers, were exponential and demonstrated moderate and strong dependence, with ranges of 5000 and 3000 utm respectively. It was concluded that soil use is influencing the spatial distribution model of the hydraulic conductivity in the region.

Mapeamento do potencial de infiltração e escoamento superficial da água para a microbacia do Córrego Espraiado - Ribeirão Preto, SP.

Este trabalho apresenta o procedimento adotado para a geração de um mapa descrevendo o potencial de infiltração e escoamento superficial da água a partir de informações de solo e declividade do terreno, utilizando um Sistema de Informação Geográfica - SIG. Este mapa e um passo intermediário de um método que vem sendo desenvolvido para a definição de áreas de risco de contaminação por agroquímicos, levando em consideração as propriedades dos produtos, características físicas locais e climáticas.

Caracterização da adequação de usos agrícolas em solos coesos na microbacia do Brejo da Cobiça - Município de São Francisco de Itabapoana - RJ.

Este trabalho deriva da caracterização da microbacia do Brejo da Cobiça, localizada no município de São Francisco de Itabapoana, pelo Projeto Manejo Sustentável de Recursos Naturais em Microbacias do Norte-Noroeste Fluminense em solos do Período do Terciário abordando a questão do adequação dos usos em solos coesos. A coesão é consequência de modificações das características físicas do solo devido a processos pedogenéticos que produzem condições desfavoráveis ao desenvolvimento das plantas; consequência da baixa estabilidade dos agregados em virtude dos baixos teores de óxidos de ferro e alumínio, como material cimentante e de baixa superfície específica; resultado de processos que envolvem atributos físicos, como densidade global, macro, microporosidade e condutividade hidráulica. Os resultados indicam sérias restrições ao desenvolvimento da cultura de cana-de-açúcar e, em menor intensidade, as culturas de abacaxi e pastagens.

Caracterização ambiental da microbacia do Córrego Espraiado.

A caracterização ambiental da microbacia estudada foi realizada com o objetivo de criar um conjunto de planos de informação (PI's), de modo a permitir um conhecimento apropriado do local pela equipe do projeto, o planejamento de atividades de pesquisa e a identificação de áreas de risco. A microbacia do Córrego Espraiado está localizada entre os municípios de Ribeirão Preto e Cravinhos. As informações básicas utilizadas na caracterização ambiental foram: I) conjunto de cartas planialtimétricas, escala 1:10.000 (IGC, 1992); II) mapa de solos, escala 1:25.000 (MIKLOS, 1996); III) imagem de satélite LANDSAT TM 5, passagem 01/09/93, bandas 3, 4 e 5. A partir destas informações foram gerados os planos: limite da microbacia, redes de drenagem e viária, modelo numérico de terreno (MNT), classes de declive, uso da terra (1995) e solos. Outros planos foram gerados a partir do cruzamento dos anteriores: potencial de infiltração e escoamento superficial da água, potencial natural de erosão, perdas de solo e expectativa de erosão. A versão do IDRISI utilizada foi a 4.1 (DOS). Para a entrada de dados vetoriais foi utilizado o TOSCA 2.12. Na geração dos mapas foi utilizado o COREL DRAW 4. Os planos foram exportados do IDRISI para o COREL DRAW no formato TIF. O limite da microbacia foi traçado sobre as cartas planialtimétricas e posteriormente digitalizado. Com este PI foi construída uma máscara, utilizada para extrair as células que não pertenciam à microbacia em vários procedimentos posteriores. As redes de drenagem e viária foram digitalizadas a partir das informações contidas nas cartas planialtimétricas e rasterizadas pelo módulo LINERAS, gerando os PI's correspondentes. As informações de altimetria passaram por processo semelhante ao anterior, porém na rasterização foi também usado o módulo POINTRAS. Posteriormente as informações de altimetria, já rasterizadas foram interpoladas de modo a preencher todas as células (módulo INTERCON), gerando o MNT da microbacia. Para eliminar os defeitos nas bordas da microbacia, foram também digitalizadas algumas informações de altitude fora do limite da microbacia. Finalmente, para excluir os resultados da interpolação, fora da área de interesse, foi utilizada a máscara realizando-se uma multiplicação entre planos, função presente no módulo OVERLAY. As classes de declive foram obtidas após o calculo da declividade por meio de função presente no módulo SURFECE e o MNT, resultando em um PI intermediário com os valores de declividade em cada célula. Então, utilizou-se o módulo RECLASS para agrupar as células em 7 classes. A imagem em "falsa cor" (composição colorida) foi obtida usando-se o módulo COMPOSIT e posteriormente registrada por meio do módulo RESAMPLE. As coordenadas UTM dos pontos de controle foram extraídos das cartas planialtimetricas. O PI-Uso Atual, foi obtido das informações também retiradas das cartas planialtimetricas, análise da imagem de satélite e de visitas ao campo, realizadas no ano de 1995. O arquivo vetorial produzido foi editado no TOSCA e os polígonos gerados, com o uso do módulo CYCLE. Finalmente o arquivo com os polígonos foi rasterizado (POLYRAS). O PI-Solos foi gerado da digitalização do mapa de solos semidetalhado produzido por MIKLOS (1996). Novamente foi utilizado o TOSCA, seguido dos módulos CYCLE e POLYRAS para produzir o arquivo matricial correspondente. O PI-Potencial de infiltração e Escoamento Superficial da Água foi obtido pelo cruzamento das informações de condutividade hidráulica dos solos e da declividade do terreno. Este PI e um passo intermediário de um método proposto para a identificação das áreas de risco de contaminação por agrotóxicos, apresentado em LUIS (1996) e GOMES (1996). Foram também gerados alguns PI's relacionados com o estudo de erosão na microbacia, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solo - EUPS. O IDRISI forneceu os recursos necessários aos objetivos do trabalho. As principais deficiências encontradas são a interface homem/máquina e a criação dos polígonos com a TOSCA, onde há necessidade de informar para cada arco digitado os identificadores dos polígonos por ele dividido. Esta operação consome um esforço considerável e está sujeita a freqüentes erros.