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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41207
Tipo: Tese
Título: Modelos geoestatísticos para a gestão sustentável de recursos hídricos em Regiões Cársticas.
Título(s) alternativo(s): Geostatistical models for the sustainable management of water resources in Karst Regions.
Autor(es): Gonçalves, Thiago dos Santos
Primeiro Orientador: Leal, Luiz Rogério Bastos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Klammer, Harold Rene
metadata.dc.contributor.referee1: Leal, Luiz Rogério Bastos
metadata.dc.contributor.referee2: Santos, Cristovaldo Bispo dos
metadata.dc.contributor.referee3: Silva Junior, Gerson Cardoso da
metadata.dc.contributor.referee4: Gomes, Maria da Conceição Rabelo
metadata.dc.contributor.referee5: Galvão, Paulo Henrique Ferreira
Resumo: Os aquíferos cársticos são fontes hídricas essenciais, responsáveis pelo abastecimento de cerca de 7% da população mundial. No Estado da Bahia, esses aquíferos cobrem uma vasta área, sendo particularmente relevantes na região semiárida, onde constituem o principal reservatório de água. Devido à sua complexa evolução morfológica, esses reservatórios apresentam uma grande heterogeneidade na distribuição de seus parâmetros hidrodinâmicos. Dentre esses, a transmissividade (T) é um dos mais importantes, representando a capacidade de um aquífero de transmitir água através de uma seção transversal. A transmissividade é fundamental para a compreensão do fluxo subterrâneo e do transporte de contaminantes. Sua medição é feita através de ensaios de bombeamento, que demandam técnicas específicas e investimentos financeiros, o que dificulta sua obtenção em estudos mais simples. Por outro lado, a capacidade específica (Sc) é um parâmetro mais facilmente adquirido, geralmente durante a perfuração de poços, e pode ser utilizada como dado auxiliar para estimar a transmissividade, ampliando a base de dados disponíveis para análise. Esta tese tem como objetivo preencher uma lacuna no conhecimento sobre a variabilidade espacial dos parâmetros hidrodinâmicos no Aquífero Cárstico Salitre, localizado na Chapada Diamantina, região central da Bahia. Para isso, foram estabelecidas hipóteses, tais como: quais parâmetros hidrodinâmicos e geomorfológicos se correlacionam com a transmissividade? É possível espacializar valores de T usando modelos geoestatísticos? E, é possível reduzir as incertezas das estimativas de T? A fim de responder essas perguntas, dois artigos científicos foram desenvolvidos e publicados na revista Water: o primeiro, intitulado "Geospatial analysis of transmissivity and uncertainty in a semi-arid karst region", e o segundo, "Multivariate geostatistics in the spatialization of transmissivity in karst aquifers". A tese está organizada em quatro capítulos: o Capítulo I traz uma introdução, enquanto os Capítulos II e III correspondem aos dois artigos. O Capítulo IV apresenta as conclusões. A pesquisa utilizou dados de 2.728 testes de bombeamento fornecidos pela Companhia de Engenharia Hídrica e Saneamento da Bahia (CERB), pelo Serviço Geológico do Brasil (SGB) e pelo Instituto do Meio Ambiente e Recursos Hídricos (INEMA). Esses dados cobrem os municípios de Iraquara, Irecê e a área próxima ao rio São Francisco, no Aquífero Cárstico Salitre. A partir desses dados, foram realizadas modelagens lineares e espaciais dos valores de transmissividade (T) e capacidade específica (Sc), calculados com base em modelos analíticos da literatura. No primeiro artigo, com 269 valores de Sc e 51 valores de T, foi estabelecido um modelo linear empírico para logT a partir de logSc. Esse modelo permitiu ampliar a base de dados para a aplicação da krigagem ordinária (KO) e da simulação sequencial gaussiana condicional (SGS). Este estudo focou na porção sul do aquífero, nos arredores de Iraquara, abrangendo a bacia do rio Paraguaçu. No segundo artigo, foram construídos modelos geoestatísticos multivariados usando co-krigagem ordinária (COK) e co-simulação sequencial gaussiana condicional (Co-SGS), com 174 dados primários de logT e 2.728 dados secundários de logSc. Ambos os estudos estimaram valores de logT em áreas não amostradas e avaliaram as incertezas associadas às modelagens. A CKO apresentou menores incertezas em comparação à KO, e a Co-SGS se mostrou mais precisa que a SGS. Apesar de sua maior complexidade e esforço computacional, os modelos geoestatísticos multivariados se destacaram pela melhor espacialização da transmissividade e das incertezas no Aquífero Cárstico Salitre. Os resultados desta tese podem auxiliar significativamente na gestão dos recursos hídricos, permitindo a inserção dos valores de transmissividade e suas incertezas em modelos numéricos de fluxo subterrâneo, como os baseados em elementos finitos ou diferenças finitas. Isso facilitará a estimativa do balanço hídrico e o estudo dos impactos da exploração do aquífero ou do transporte de contaminantes.
Abstract: Karst aquifers are essential water sources, supplying around 7% of the global population. In the State of Bahia, these aquifers cover a vast area and are particularly relevant in the semi-arid region, where they constitute the main water reservoir. Due to their complex morphological evolution, these reservoirs exhibit significant heterogeneity in the distribution of their hydrodynamic parameters. Among these, transmissivity (T) is one of the most important, representing an aquifer's capacity to transmit water through a cross-sectional area. Transmissivity is crucial for understanding groundwater flow and contaminant transport. Its measurement is carried out through pumping tests, which require specific techniques and financial investment, making it difficult to obtain in simpler studies. On the other hand, specific capacity (Sc) is a more easily acquired parameter, usually obtained during well drilling, and can be used as auxiliary data to estimate transmissivity, thus expanding the available dataset for analysis. This thesis aims to fill a gap in the knowledge regarding the spatial variability of hydrodynamic parameters in the Salitre Karst Aquifer, located in the Chapada Diamantina region, in central Bahia. To achieve this, hypotheses were established, such as: which hydrodynamic and geomorphological parameters correlate with transmissivity? Is it possible to spatially estimate T values using geostatistical models? And can uncertainties in T estimates be reduced? To address these questions, two scientific articles were developed and published in the journal Water: the first, titled "Geospatial analysis of transmissivity and uncertainty in a semi-arid karst region," and the second, "Multivariate geostatistics in the spatialization of transmissivity in karst aquifers." The thesis is organized into four chapters: Chapter I provides an introduction, while Chapters II and III correspond to the two articles. Chapter IV presents the conclusions. The research used data from 2,728 pumping tests, provided by the Bahia Water Engineering and Sanitation Company (CERB), the Geological Survey of Brazil (SGB), and the Institute for the Environment and Water Resources (INEMA). These data cover the municipalities of Iraquara, Irecê, and the area near the São Francisco River in the Salitre Karst Aquifer. From this data, linear and spatial modeling of transmissivity (T) and specific capacity (Sc) values were performed, based on analytical models from the literature. In the first article, with 269 Sc values and 51 T values, an empirical linear model for logT based on logSc was established. This model allowed for an expanded dataset for the application of Ordinary Kriging (OK) and Conditional Gaussian Sequential Simulation (SGS). This study focused on the southern portion of the aquifer, around Iraquara, covering the Paraguaçu River basin. In the second article, multivariate geostatistical models were constructed using Ordinary Co-Kriging (COK) and Conditional Gaussian Sequential Co-Simulation (Co-SGS), with 174 primary logT data and 2,728 secondary logSc data. Both studies estimated logT values in unsampled areas and assessed the uncertainties associated with the modeling. COK showed lower uncertainties compared to OK, and Co-SGS proved to be more accurate than SGS. Despite their greater complexity and computational effort, the multivariate geostatistical models stood out for better spatialization of transmissivity and uncertainties in the Salitre Karst Aquifer. The results of this thesis can significantly assist in water resource management by enabling the incorporation of transmissivity values and their uncertainties into numerical groundwater flow models, such as those based on finite elements or finite differences. This will facilitate the estimation of water balance and the study of the impacts of aquifer exploitation or contaminant transport.
Palavras-chave: Aquífero Cárstico
Transmissividade
Geoestatística
Geoestatística multivariada
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA::HIDROGEOLOGIA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Geociências
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Geologia (PGGEOLOGIA) 
Citação: GONÇALVES, Thiago dos Santos. Modelos geoestatísticos para a gestão sustentável de recursos hídricos em Regiões Cársticas. 2024. 73 f. Tese (Doutorado em Geologia) - Instituto de Geociências, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41207
Data do documento: 3-Set-2024
Aparece nas coleções:Tese (PGGEOLOGIA)

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