Nome do Projeto
Hidrogeologia aplicada: estudos de caso em bacias hidrográficas e sistemas aquíferos do Brasil.
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
19/04/2022 - 20/11/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra
Resumo
As águas subterrâneas exercem uma função indispensável para o abastecimento público, conforme dados da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico estima-se a existência de 2,4 milhões de poços no Brasil, embora o número real seja desconhecido. Esses poços são utilizados para suprir as demandas básicas de 15% da população brasileira. Apesar do expressivo número de poços e o aumento contínuo pela demanda de recuros hídricos subterrâneos, a sua não regulamentação e a carência de dados dos poços já regulamentados dificulta tomadas de decisão e gestão não apenas das águas subterrâneas, mas dos recursos hídricos em geral. Deste forma, o presente projeto tem como objetivo realizar estudos hidrogeológicos fundamentais para o combate de problemas socioambientais, bem como, auxiliar os tomadores de decisão quanto à gestão de recursos hídricos. A investigação sobre águas subterrâneas envolverá duas linhas de trabalho: a física, envolvendo a simulação numérica do fluxo em aquíferos e a modelagem química, envolvendo qualidade da água e vulnerabilidade de aquíferos. Diante do exposto, este projeto visa elaborar estudos de geoquímica e modelagem hidrogeológica, para regiões do Brasil onde a água subterrânea desempenha um papel estratégico no atendimento de diversas demandas e é amplamente utilizada para consumo humano.
Objetivo Geral
Esse projeto objetiva ampliar a compreensão do papel exercido pelas águas subterrâneas para a sociedade e o risco de impacto ambiental existente nesses sistemas. Dessa forma os objetivos específicos incluem a construção de bases cartográficas e de modelos conceituais e matemáticos de fluxo para cada área estudada e, modelagem hidrogeoquímica e elaboração de mapas de vulnerabilidade para zonas estratégicas de diferentes sistemas aquíferos no Brasil. Por fim, elaboração de novas ferramentas para estudos hidrogeológicos.
Justificativa
A água subterrânea desempenha um papel fundamental para a sociedade, no Brasil as informações sobre as reservas exportáveis dos aquíferos e a qualidade das suas águas ainda é restrita para a gestão (Tundisi, 2010). Desta forma existe um grande desafio relacionado ao conhecimento hidrogeológico nacional. Além disso as intervenções antrópicas em conjunto com fatores naturais colocam em risco o abastecimento de mananciais subterrâneos em termos de qualidade e quantidade.
No que diz respeito à quantidade de água subterrânea, de acordo com dados da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA, 2007), os aquíferos garantem 90% da perenidade de rios e lagos. Desse modo, a investigação da interação entre o escoamento superficial e subterrâneo, assim como a dinâmica do fluxo interno de água nesse sistema ganham destaque no intuito de assegurar a disponibilidade hídrica para gerações atuais, tendo como destaque períodos de estiagem prolongados e no atendimento das futuras gerações (Sophocleous, 2002).
Com o crescimento populacional e consequente aumento da demanda, a explotação em excesso de águas subterrâneas, pode conduzir a contaminação de aquíferos provenientes de lixiviados promovidos por atividades urbanas e agrícolas (Foster et al., 2006). As influências das atividades antrópicas agravam fatores naturais de poluição às águas subterrâneas, tais fatores correspondem a intrusão salina e a evolução química que alteram a qualidade das águas.
Esse projeto portanto se justifica em função da relevância dos sistemas aquíferos para o atendimento das diversas demandas hídricas no território brasileiro e da sua complexidade e variabilidade espacial. As informações geradas através dos estudos previstos nesse projeto, possuem devem contribuir para elaboração de estratégias de conservação das águas subterrâneas
No que diz respeito à quantidade de água subterrânea, de acordo com dados da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA, 2007), os aquíferos garantem 90% da perenidade de rios e lagos. Desse modo, a investigação da interação entre o escoamento superficial e subterrâneo, assim como a dinâmica do fluxo interno de água nesse sistema ganham destaque no intuito de assegurar a disponibilidade hídrica para gerações atuais, tendo como destaque períodos de estiagem prolongados e no atendimento das futuras gerações (Sophocleous, 2002).
Com o crescimento populacional e consequente aumento da demanda, a explotação em excesso de águas subterrâneas, pode conduzir a contaminação de aquíferos provenientes de lixiviados promovidos por atividades urbanas e agrícolas (Foster et al., 2006). As influências das atividades antrópicas agravam fatores naturais de poluição às águas subterrâneas, tais fatores correspondem a intrusão salina e a evolução química que alteram a qualidade das águas.
Esse projeto portanto se justifica em função da relevância dos sistemas aquíferos para o atendimento das diversas demandas hídricas no território brasileiro e da sua complexidade e variabilidade espacial. As informações geradas através dos estudos previstos nesse projeto, possuem devem contribuir para elaboração de estratégias de conservação das águas subterrâneas
Metodologia
As etapas metodológicas previstas nesse projeto são:
1) Levantamento bibliográfico;
2) coleta de dados hidrológicos e hidrogeológicos disponibilizados em plataformas públicas;
3) definição dos sistemas aquíferos;
4) construção das bases cartográficas utilizando o software ArcGIS Pro;
5) construção do modelo conceitual, com dados de precipitação, fluviometria, clima, pedologia, litologia e capacidade de produção dos estratos aquíferos;
6) modelagem hidrológica utilizando o pacote computacional SWAT+ utilizando o plugin ArcSWAT;
7) modelagem hidrogeológica utilizando o pacote computacional MODFLOW e a interface gráfica Visual Modflow Flex;
8) modelagem integrada utilizando o pacote computacional SWAT-MODFLOW e interface gráfica SWATMOD-Prep;
9) calibração dos modelos;
10) simulação numérica do transporte utilizando o pacote computacional MT3D-USGS;
11) estatística multivariada com variáveis físicas e hidrológicas;
12) elaboração de diagramas no Qualigraf;
13) cálculo de índices GOD, POSH, DRASTIC de vulnerabilidade a contaminação de aquíferos.
14) utilização de scripts escritos nas linguagens de programação Python e R.
1) Levantamento bibliográfico;
2) coleta de dados hidrológicos e hidrogeológicos disponibilizados em plataformas públicas;
3) definição dos sistemas aquíferos;
4) construção das bases cartográficas utilizando o software ArcGIS Pro;
5) construção do modelo conceitual, com dados de precipitação, fluviometria, clima, pedologia, litologia e capacidade de produção dos estratos aquíferos;
6) modelagem hidrológica utilizando o pacote computacional SWAT+ utilizando o plugin ArcSWAT;
7) modelagem hidrogeológica utilizando o pacote computacional MODFLOW e a interface gráfica Visual Modflow Flex;
8) modelagem integrada utilizando o pacote computacional SWAT-MODFLOW e interface gráfica SWATMOD-Prep;
9) calibração dos modelos;
10) simulação numérica do transporte utilizando o pacote computacional MT3D-USGS;
11) estatística multivariada com variáveis físicas e hidrológicas;
12) elaboração de diagramas no Qualigraf;
13) cálculo de índices GOD, POSH, DRASTIC de vulnerabilidade a contaminação de aquíferos.
14) utilização de scripts escritos nas linguagens de programação Python e R.
Indicadores, Metas e Resultados
Os indicadores incluem a publicação de artigos em revistas internacionais de alto fator de impacto, apresentação de trabalhos em eventos científicos e a realização de palestras e workshops com viés educacional para profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação.
A partir das metodologias aplicadas, espera-se compilar informações do meio físico, unindo a caracterização hidrológica e hidrogeológica local, a partir do alcance de diversas metas.
● mapas potenciométricos;
● mapas hidroquímicos;
● confecção de software de leitura e extração de dados geológicos;
● mapas de evapotranspiração gerados pelo algoritmo SEBAL para zonas de alta vulnerabilidade
● parâmetros hidrogeológicos calibrados
● classificação hidroquímica das águas subterrâneas desses aquíferos por métodos gráficos;
● hidrograma chuva-vazão e curvas permanência dos cenários simulados
● análise hierárquica de cluster para representar a associação entre as variáveis físicas e hidrológicas.
● balanço hídrico subterrâneo, a recarga do aquífero, o hidrograma de fluxo de base e o nível do lençol freático.
● mapas de vulnerabilidade;
O conjunto dos resultados esperados compreendem a determinação das restrições quanto ao uso, métodos de tratamento de águas subterrâneas, bem como, e ações de educação ambiental. De modo a assegurar a disponibilidade de água para presentes e futuras gerações, de modo a contribuir com o desenvolvimento sustentável.
A partir das metodologias aplicadas, espera-se compilar informações do meio físico, unindo a caracterização hidrológica e hidrogeológica local, a partir do alcance de diversas metas.
● mapas potenciométricos;
● mapas hidroquímicos;
● confecção de software de leitura e extração de dados geológicos;
● mapas de evapotranspiração gerados pelo algoritmo SEBAL para zonas de alta vulnerabilidade
● parâmetros hidrogeológicos calibrados
● classificação hidroquímica das águas subterrâneas desses aquíferos por métodos gráficos;
● hidrograma chuva-vazão e curvas permanência dos cenários simulados
● análise hierárquica de cluster para representar a associação entre as variáveis físicas e hidrológicas.
● balanço hídrico subterrâneo, a recarga do aquífero, o hidrograma de fluxo de base e o nível do lençol freático.
● mapas de vulnerabilidade;
O conjunto dos resultados esperados compreendem a determinação das restrições quanto ao uso, métodos de tratamento de águas subterrâneas, bem como, e ações de educação ambiental. De modo a assegurar a disponibilidade de água para presentes e futuras gerações, de modo a contribuir com o desenvolvimento sustentável.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| HENRIQUE SANCHEZ FRANZ | |||
| JULIANA PERTILLE DA SILVA | 2 | ||
| PAULA JOSYANE DOS SANTOS FRANCISCO | |||
| Rui Sérgio Saraiva Duarte Junior |