Metodologias utilizadas no estudo do escoamento em aquíferos cársicos e o caso prático da captação do Olho de Mira (Maciço Calcário Estremenho)

Tese de mestrado em Geologia Aplicada, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016

Contribuição do uso da terra e do manejo do solo para a recarga de aquíferos

2005

Caracterização hidrogeoquímica dos sistemas aquíferos Bauru e Guarani no município de Bauru

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Vulnerabilidade e perigo de contaminação dos aquíferos nas sub-bacias do Alto Aguapeí e Alto Peixe - SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bombeamento e tratamento de plumas de hidrocarbonetos em diferentes aquíferos contaminados por postos de combustíveis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Geofísica aplicada ao mapeamento de aquíferos da Região Metropolitana de Belém

Hoje, cerca de 46% da água potável consumida na região de Belém provém dos mananciais subterrâneos, o que mostra a grande importância desta fonte, mesmo em uma região rica em água superficial (rios, igarapés, furos e até mesmo uma baía). Isso decorre da falta de execução do planejamento previsto, além de que os custos de obras de captação de águas superficiais são muito elevados. A alternativa para Belém tem sido a água subterrânea, como um bom, saudável e econômico paliativo. A existência de uma enorme quantidade desses recursos nos sedimentos Barreiras e na Formação Pirabas contribui para esta alternativa. Os sedimentos Barreiras foram depositados em ambiente fluvial e estuarino, enquanto que a Formação Pirabas possui fácies de origem estearina, de mangue e marinha. No contexto apresentado, mostra-se então a necessidade de investigar tais recursos com o intuito de fazer ótimo proveito destes. Para tanto, foram usadas duas metodologias geofísicas de forma integrada: a Sondagem Elétrica Vertical (SEV) e a Perfilagem Geofísica de Poço, usando raios gama, potencial espontâneo e resistência elétrica. Pode-se discernir dois ambientes aquíferos. O primeiro até cerca de 160 m de profundidade, em que prevalecem corpos arenosos em formas de canal e lentes entrecortados ou não, imersos em uma matriz argilosa. O segundo é caracterizado por pacotes arenosos bastante extensos com lentes de argila, cuja profundidade é desde 160 m até 285 m, aproximadamente. O consumo de água da porção superior é adequado às residências e condomínios, visto o custo elevado de obras de captação a grandes profundidades. Já o abastecimento público deve utilizar a porção inferior, devido às vazões bastante elevadas (maiores que 100 m³/h) e devido à garantia de água de boa qualidade, protegida de ações antrópicas, como vem sendo feito.

Mapeamento de aquíferos na cidade de Manaus (AM) utilizando perfilagem geofísica de poço e sondagem elétrica vertical

O sistema de águas subterrâneas vigentes na cidade de Manaus (AM) é pertencente ao Aqüífero Alter do Chão, o qual é caracterizado por fácies sedimentares arenosa, argilosa, areno-argilosa e “Arenito Manaus” depositadas em ambiente fluvial e flúvio-deltáico. Estima-se que 32.500 km³ de água possam ser explorados, fornecendo poços confinados a semiconfinados com vazão de até 300 m³/h em poços de aproximadamente 220 m de profundidade. Grandes distorções, contudo, têm sido notadas, Manaus, em foco neste trabalho, tem poços com baixo rendimento (de 78 m³/h), devido à má colocação de filtros em conseqüência da falta de informações sobre os aqüíferos. Através do uso integrado de perfilagem geofísica de poço (perfis de raio gama, de potencial espontâneo e de resistência elétrica), sondagem elétrica vertical e informações litológicas de amostragem de calha, mapearam-se camadas litológicas permo-porosas com elevado potencial aqüífero nas zonas norte e leste da cidade de Manaus. Foram identificadas duas zonas aqüíferas. A primeira zona é marcada pelos 50 m iniciais de profundidade. Nesta zona distinguem-se três tipos de litologias: argilosa, arenosa e areno-argilosa com as mais variadas dimensões. Estas duas últimas litologias apresentam elevado potencial aqüífero. Mesmo assim, nesta zona não há tendência a conter um volume de água considerável, devido à limitada continuidade lateral dos corpos arenosos e estar sujeita aos estorvos antrópicos superficiais. Portanto, não indicada para explotação de água em grandes quantidades. A segunda zona se estende a partir dos 50 m até aproximadamente 290 m de profundidade. É caracterizada por dois tipos de litologias: arenosa e areno-argilosa. Ao contrário da primeira, a esta profundidade há propensão do armazenamento e exploração de água. Apresenta litologias com elevado potencial aqüífero, cujos corpos arenosos são mais espessos e possuem uma maior continuidade lateral que os da zona 1; e valores da veza o de quase 300 m³/h. Serve, então, para abastecimento público por causa das boas vazões, garantia de água de boa qualidade protegida de ações antrópicas. A análise feita quanto à variação lateral, em mapas, de resistência transversal e condutância longitudinal, revelou que nas porções inferiores a 50 m de profundidade os setores NE e SW correspondem às zonas permeáveis. Portanto, possuem menos faixas argilosas, sendo considerados os setores mais transmissivos do sistema aqüífero. Os poços com profundidade maiores que 50 m recomenda-se sua locações nas faixas NNW, SW e extremo sul, em virtude dos resultados obtidos através da perfilagens geofísicas de poços, as quais delineiam camadas permo-porosas de elevado potencial aquífero para a área estudada.

Síntese da hidrogeologia nas bacias sedimentares do Amazonas e do Solimões: Sistemas Aquíferos Içá-Solimões e Alter do Chão

Mapas geológicos e cartas estratigráficas das bacias sedimentares do Amazonas e do Solimões foram revisados, ¬enfatizando-se as formações Alter do Chão, Içá e Solimões, detentoras das maiores reservas de água doce subterrânea, nessas bacias. A carência de informações sobre essas formações foi minimizada pela utilização de amostras de sondagens estratigráficas e de perfis construtivos, litológicos e geofísicos de poços de captação de água e de petróleo obtidos na Base Operacional Geólogo Pedro de Moura, região de Urucu, cerca de 650 km a sudoeste de Manaus (AM). Na Bacia do Amazonas, o Sistema Aquífero Alter do Chão comporta aquíferos livres e confinados, com coeficiente de transmissividades entre 1,5 x 10^-3 e 9,1 x 10^-3 m²/s, indicados para abastecimento público; na Bacia do Solimões, esse Sistema é confinado pelo Aquiclude Solimões, ao qual se sobrepõe o Sistema Aquífero Içá-Solimões. A reserva de água estimada é de 33.000 km³. O Sistema Aquífero Içá-Solimões, em Urucu, é livre-confinado, com dois aquíferos hidraulicamente conectados: o mais superficial, com topo e base em profundidades próximas de 20 e 70 m, respectivamente, e o mais profundo, entre 50 e 120 m. Com área de afloramento na Bacia do Solimões de 948.600 km², a reserva estimada desse sistema foi calculada em 7.200 km³, menos expressiva que a do Sistema Aquífero Alter do Chão. Os parâmetros hidrodinâmicos médios foram: T = 3 x 10^-3 m²/s, S = 5 x 10^-4 e K = 1 x 10^-4m/s, de ordens de grandeza similares aos valores encontrados no Sistema Aquífero Alter do Chão. Avaliando-se as inter-relações regionais e potencialidades desses dois sistemas aquíferos procurou-se contribuir para o conhecimento hidrogeológico na Região Hidrográfica Amazônica, onde as pesquisas sobre águas subterrâneas ainda são incipientes.

Caracterização hidroquímica dos sistemas aquíferos Serra Geral e Guarani da sub-bacia do Rio Pardo e municípios adjacentes, no sudoeste do estado de São Paulo

The main purpose of this work is to evaluate the chemical composition of the groundwaters from Guarani Aquifer System and Serra Geral Aquifer System in the Rio Pardo basin, located at the southwestern of São Paulo state. To the hydrochemical characterization, physicalchemical analyses from 32 sampled wells were used. These results were plotted in Piper diagrams allowing the classification of groundwater as calcium or calcium-magnesium bicarbonate type and sodium bicarbonate type for both aquifer systems. Distribution of hydrochemical facies over the study area was obtained using Stiff diagrams. The groundwater can be classified, representing in this sequence its hydrochemical evolution. The recognized mechanisms responsible for groundwater evolution are dissolution of minerals magnesium, such as olivine, present in the basalt, dissolution of feldspars and removal of the carbonate cement of the sandstones mineral framework. Ionic exchange may represent an important processes in the groundwater evolution, responsible for the increase in the sodium concentration and decrease of calcium

Atualização do mapeamento de vulnerabilidade de aquíferos do estado de Minas Gerais à contaminação por metais pesados.

O presente trabalho objetivou atualizar o mapeamento de vulnerabilidade de aquíferos do estado de Minas Gerais à contaminação por metais pesados. Para tal, utilizou-se uma modificação de um dos métodos mais utilizados mundialmente, o DRASTIC.

Direito Internacional em matéria de água doce: conteúdo, formas e efetividade

Este trabalho objetiva analisar diversos aspectos do Direito Internacional Público em matéria de recursos hídricos de água doce superficiais e subterrâneos. Geração de energia, abastecimento, pesca, navegação, lazer, agricultura e indústria, são múltiplos os usos que os seres humanos fazem da água doce, mas antes disso a água é essencial para manutenção de todo e qualquer tipo de vida na Terra. São complexas e passíveis de várias análises as relações entre os Estados e as relações que se concretizam no interior dos Estados com objetivo de utilizar, controlar e preservar as fontes de água doce, a que se pretende fazer é uma análise jurídica, inserida no contexto político de expansão do capitalismo liberal. Pretende-se identificar e analisar normas jurídicas produzidas no âmbito internacional multilateral, considerando a sua forma, conteúdo e possíveis efeitos: na resolução de conflitos entre os Estados pelo controle e utilização da água doce, no estabelecimento de parâmetros para solução da crise ambiental e na superação dos problemas de acesso à água. Na primeira parte do trabalho, são identificadas as normas de Direito Internacional Público atinentes à matéria, descrevendo-se, primeiramente, a evolução histórica do Direito Internacional Fluvial até os estudos da doutrina de Direito Internacional e a Convenção de Nova York de 1997. O capítulo segundo objetiva apresentar o tema da água doce no contexto de surgimento do Direito Internacional do Meio Ambiente, de realização de conferências e criação de fóruns internacionais para a questão da água e do desenvolvimento de um direito humano à água. O capítulo terceiro propõe-se a ingressar na incipiente questão da regulamentação dos usos das águas subterrâneas, analisando os trabalhos da Comissão de Direito Internacional da Organização das Nações Unidas que culminaram com a adoção de uma Resolução sobre o Direito dos Aquíferos Transfronteiriços por parte da Assembleia Geral daquela organização. A segunda parte do trabalho objetiva analisar a aplicação das regras e princípios ensaiados nos textos de Direito Internacional aos casos concretos, confrontando-as com as soluções propostas em casos paradigmáticos de conflitos pela água, como o caso Gabcikovo-Nagymaros e o caso das Papeleras, envolvendo Argentina e Uruguai, ambos julgados pela Corte Internacional de Justiça. Na segunda parte do trabalho, também é analisado o caso do aquífero Guarani, um sistema de aquíferos interligados que se estende sob os subsolos de Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai, que em agosto de 2010 foi objeto de um tratado internacional assinado no âmbito do Mercosul. Por fim, a pesquisa objetiva desenvolver ideias e explicações para a existência (ou não) e a efetividade (ou a falta dela) das normas de Direito Internacional sobre recursos hídricos, considerando o conceito de soberania estatal que ora é o bode expiatório para a falta de assinaturas nos tratados ou de votos em declarações, ora é o próprio fundamento para a adoção de compromissos por parte dos Estados. Conclui-se tentando responder as seguintes questões: Existe Direito Internacional da água doce? São as normas de Direito Internacional efetivas? Para que servem essas normas de Direito Internacional, além da afirmação de sua própria existência como metas a serem atingidas?

Estudo da quantificação de incertezas para o problema de contaminação de meios porosos heterogêneos

As técnicas de injeção de traçadores têm sido amplamente utilizadas na investigação de escoamentos em meios porosos, principalmente em problemas envolvendo a simulação numérica de escoamentos miscíveis em reservatórios de petróleo e o transporte de contaminantes em aquíferos. Reservatórios subterrâneos são em geral heterogêneos e podem apresentar variações significativas das suas propriedades em várias escalas de comprimento. Estas variações espaciais são incorporadas às equações que governam o escoamento no interior do meio poroso por meio de campos aleatórios. Estes campos podem prover uma descrição das heterogeneidades da formação subterrânea nos casos onde o conhecimento geológico não fornece o detalhamento necessário para a predição determinística do escoamento através do meio poroso. Nesta tese é empregado um modelo lognormal para o campo de permeabilidades a fim de reproduzir-se a distribuição de permeabilidades do meio real, e a geração numérica destes campos aleatórios é feita pelo método da Soma Sucessiva de Campos Gaussianos Independentes (SSCGI). O objetivo principal deste trabalho é o estudo da quantificação de incertezas para o problema inverso do transporte de um traçador em um meio poroso heterogêneo empregando uma abordagem Bayesiana para a atualização dos campos de permeabilidades, baseada na medição dos valores da concentração espacial do traçador em tempos específicos. Um método do tipo Markov Chain Monte Carlo a dois estágios é utilizado na amostragem da distribuição de probabilidade a posteriori e a cadeia de Markov é construída a partir da reconstrução aleatória dos campos de permeabilidades. Na resolução do problema de pressão-velocidade que governa o escoamento empregase um método do tipo Elementos Finitos Mistos adequado para o cálculo acurado dos fluxos em campos de permeabilidades heterogêneos e uma abordagem Lagrangiana, o método Forward Integral Tracking (FIT), é utilizada na simulação numérica do problema do transporte do traçador. Resultados numéricos são obtidos e apresentados para um conjunto de realizações amostrais dos campos de permeabilidades.

Cartografia geoquímica da ilha de Santiago com uma densidade de amostragem média/baixa

A ilha de Santiago é a maior do arquipélago de Cabo Verde, apresenta uma área de 991 km2, com um comprimento e largura máximos de 54,9 km e 29 km, respectivamente, e 1392 m de maior altitude. As condições climáticas e a erosão são alguns dos problemas naturais do arquipélago de Cabo Verde. Além disso, a intervenção humana no ambiente superficial revela-se muitas vezes inadequada e com forte impacto. A construção em solos com aptidão agrícola ou florestal, as actividades industriais, a deposição de materiais sólidos ou líquidos de forma inadequada, as práticas agrícolas incorrectas e intensivas, o uso abusivo de pesticidas e fertilizantes, a rega com água contaminada, a sobreexploração de aquíferos que levam muitas vezes à salinização, etc. têm enorme impacto em termos de contaminação de solos, águas superficiais e subterrâneas nas áreas envolventes. Por conseguinte, o conhecimento da variabilidade geoquímica natural é fundamental para a resolução de questões de índole económica, ambiental e de ordenamento do território, médica, e jurídica. A necessidade de construir uma base de dados de geoquímica georeferenciada que caracterize o ambiente superficial da ilha de Santiago foi a principal motivação para a realização deste estudo. Realizou-se um levantamento geoquímico de 337 amostras de sedimentos de corrente e 249 amostras de solos na ilha de Santiago, tendo sido seguidas as recomendações do Projecto Internacional IGCP 259 não só na fase de amostragem, mas também nas fases seguintes de preparação, análise, tratamento dos dados e elaboração de mapas. Determinaram-se os teores, na fracção < 2 mm, para 36 elementos – 9 elementos maiores (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Ti) e 27 elementos vestigiais (Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Hg, La, Mo, Ni, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, U, V, W, Zn). Efectuou-se ainda a análise textural e estudou-se a composição mineralógica de cerca de 25% das amostras. Analisaram-se, também, 103 amostras de rochas, colhidas nas várias formações da ilha de Santiago, tendo sido determinados os teores de K2O, Na2O, Fe2O3(T), MnO, Sc, Cr, Co, Zn, Ga, As, Br, Rb, Zr, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Th e U e REE, a fim de se fazer uma comparação com os teores destes elementos encontrados nos solos e sedimentos de corrente, averiguando se a sua variação é ou não essencialmente condicionada pela geoquímica da rocha-mãe. Os padrões geoquímicos obtidos através dos mapas de distribuição espacial foram correlacionados com a natureza da rocha mãe, o tipo de solo, e ainda com algumas fontes de contaminação. A interpretação dos resultados foi realizada não só pela observação dos mapas geoquímicos, mas também após análise estatística dos conjuntos de dados obtidos, e apoiada em informação diversa disponível. A utilização da Análise de Componentes Principais permitiu distinguir associações entre elementos químicos, quer de origem geogénica quer antropogénica. Foram ainda elaborados mapas de distribuição espacial de vários índices multielementares de importância ambiental, como o Índice de Acidificação Al/(Ca+Mg+K), Índice de Combi, Índice de Avaliação de Risco Ambiental e Índices de Enriquecimento/Contaminação para vários grupos de elementos considerados como “primary pollutant metals”.

Hidroquímica e qualidade das águas subterrâneas da Ilha de Santiago - Cabo Verde

A ilha de Santiago, Cabo Verde é uma ilha de origem vulcânica, constituída basicamente por lavas e piroclastos, localizada no Oceano Atlântico ao lado da costa ocidental de África. A ilha é caracterizada por três unidades hidrogeológicas, sendo estas a Formação de Base (semi-confinada), a Formação Intermédia (freática) e a Formação Recente (freática), que apresentam características geológicas e comportamentos hidráulicos que as diferenciam, recebendo recarga directa e/ ou diferida por infiltração das águas de chuva e descarregam ao mar, na rede hidrográfica ou, ainda, em outros níveis aquíferos subjacentes, desde que induzidos por gradientes hidráulicos favoráveis. O clima de Santiago é árido a semi-árido, com precipitações muito escassas e irregulares, condicionadas na sua distribuição pela altitude, ventos e orientação das vertentes, dando por vezes origem a períodos de seca prolongados. Em anos de ‘boa’ chuva, as precipitações propiciam a existência temporária de recursos hídricos superficiais e a recarga dos recursos de água subterrânea. Foi realizado um estudo hidrogeoquímico detalhado da ilha que incluiu a recolha de amostras em 133 pontos de água, entre furos, poços e nascentes. A composição química das águas analisadas na ilha de Santiago apresenta significativas variações em função da geologia e do tempo de residência. Na ausência de episódios de contaminação, as águas subterrâneas têm uma composição do tipo bicarbonatada-sódica (HCO3-Na) nas zonas mais altas da ilha, onde afloram as formações da Unidade Aquífera Intermédia. Nas zonas mais próximas da costa ocorrem águas de composição cloretada-magnesiana (Cl-Mg) ou cloretada-sódica (Cl-Na). Estas últimas predominam nas partes terminais das ribeiras, onde afloram materiais de elevada permeabilidade, e o excesso de bombagem para irrigação tem conduzido a um avanço da cunha de intrusão marinha. A ocorrência da fácies Cl-Na é neste caso o resultado de processos de intercâmbio catiónico que ocorrem durante o processo de intrusão e é concordante com os elevados teores de cloretos e de condutividade eléctrica observados. Os resultados das análises de isótopos estáveis de oxigénio-18 e deutério, realizadas em amostras recolhidas a distintas altitudes, revelam um gradiente negativo com a altitude, que já tinha sido verificado em outras ilhas com declives acentuados, permitindo assim determinar altitudes de recarga de água subterrânea. Os estudos hidrogeoquímicos até agora realizados permitiram caracterizar os principais níveis aquíferos da ilha de Santiago, colocando em evidência a limitada recarga do aquífero e o risco de gradual degradação dos recursos de água subterrânea por fenómenos de intrusão salina e contaminação agrícola. Estes resultados revelam a importância da gestão integrada da qualidade e quantidade dos parcos recursos de água subterrânea na ilha de Santiago.

Hidrogeomorfologia e sustentabilidade de recursos hídricos subterrâneos

A água subterrânea de rochas duras é uma fonte importante para fins domésticos, industriais e agrícolas e mesmo para o consumo humano. A geologia, a tectónica, a geomorfologia e as características hidrológicas controlam o fluxo, ocorrência e armazenamento das águas subterrâneas. A disponibilidade da água subterrânea no meio geológico está totalmente dependente das áreas de recarga e de descarga numa determinada bacia. A precipitação é a principal fonte de recarga em aquíferos descontínuos, enquanto que a descarga depende dos declives do terreno e dos gradientes do nível hidrostático e ainda das condições hidrogeológicas do solo. A hidrogeomorfologia é um domínio interdisciplinar emergente, que estuda as relações entre as unidades geomorfológicas e o regime das águas superficiais e subterrâneas de uma determinada área. A compreensão do papel da geomorfologia é essencial para avaliar de forma rigorosa os sistemas hidrogeológicos e os recursos hídricos. Os dados de detecção remota providenciam uma informação espacial valiosa e actualizada da superfície terrestre e dos recursos naturais. Os recentes avanços tecnológicos colocaram as técnicas de detecção remota e os sistemas de informação geográfica (SIG) numa posição cimeira como ferramentas de gestão metodológica. Foi criada, em ambiente SIG, uma base de geo-dados, essencialmente derivada da detecção remota, da cartografia e do trabalho de campo. Esta base de dados, organizada em diferentes níveis de informação, inclui uma avaliação principalmente focalizada no uso do solo, climatologia, declives, geologia, geomorfologia e hidrogeologia. No presente estudo foram cruzados diversos níveis de informação, com a geração de múltiplos mapas temáticos para atingir um quadro integrado dos diversos sectores no Norte e Centro de Portugal. Os sectores em estudo (Caldas da Cavaca, Termas de Entre-os-Rios, Águas de Arouca e Águas do Alardo) estão localizados em sistemas hidrogeológicos predominantemente constituídos por rochas graníticas, por vezes intersectadas por filões de quartzo, aplito-pegmatíticos e doleríticos. Para apoiar a elaboração dos mapas hidrogeomorfológicos foi criada uma base SIG, contendo diversa informação, nomeadamente topografia, hidrografia, litologia, tectónica, morfoestrutura, hidrogeologia, geofísica e uso do solo. Além disso, foram realizadas várias campanhas de campo, as quais permitiram: o estabelecimento dum mapeamento geológico, geomorfológico e hidrogeológico; a caracterização in situ do grau de alteração, resistência e grau de fracturação dos maciços rochosos; o desenvolvimento de um inventário hidrogeológico em conjunto com alguns ensaios expeditos in situ. A interligação entre os parâmetros geomorfológicos, hidrológicos e hidrogeológicos dos sistemas de água subterrânea “normal” e hidromineral destaca a importância de uma cartografia e duma modelação conceptual hidrogeomorfológica. Além disso, contribuirá para um melhor apoio à decisão na gestão sustentável dos recursos hídricos.