1,720,966 research outputs found
Abordagem multitécnica para avaliar os impactos da Mina de Vazante (MG) sobre a perda de vazão do Rio Santa Catarina pela superexplotação de um aquífero fissuro-cárstico e simulação de soluções de mitigação por modelagem numérica
No full textThe water loss in rivers and streams is one of the immediate effects of aquifer overexploitation. Particularly in the context of underground mining, notable changes in the natural groundwater flow regime are observed due to the pumping required to keep underground galleries drained. In the northwest region of the Brazilian state of Minas Gerais, in Vazante municipality, the Santa Catarina River (SCR) undergoes a drying up processes related to the Vazante underground mine dewatering. To properly understand this phenomenon, it is necessary to have a broad knowledge about the hydrogeological dynamics of the region, mainly in areas of complex geology with karst features and systems of faults and fractures. This study performed a multi-technical approach to spatialize and characterize the most hydraulically conductive brittle structures and karst conduits responsible for the hydraulic connections between the drying river and the underground mine. The methodology was based on field investigation, structural framework, remote sensing (Differential Interferometry DinSAR), geophysics (electrical resistivity), and fluorescent tracer tests. A transient numerical groundwater flow modeling was carried out to evaluate mitigation solutions for the SCR drying-up problem and predict the impacts that a possible extreme drought event in the region could cause on the river flow loss. The assessment of discontinuities mapped inside the mine identified that the most productive water-bearing brittle structures show a subvertical NW/SE structural trend. Fluorescent dye tracers indicated the existence of hydraulic connections between the SCR and the Vazante underground mine. The DinSAR imagery suggested that the terrain surface movements are being controlled by hydrogeologically conductive structures located in the shallow portion of the aquifer. The electrical resistivity survey revealed low resistivity zones between the SCR to the Vazante mine, indicating the presence of preferential flow-paths. The integrated multi-technical approach allowed classifying the brittle structures according to their potential (high or medium) to control the groundwater flow. The karst conduits that connect the drying river to the underground mine were also spatialized. All simulations (upstream water supply, riverbed-waterproofing, obstruction of sinkholes and extreme drought) showed a trend of increase in the SCR flow loss related to the advance of the underground mine galleries, followed by stabilization over the simulated period (2022-2030). The upstream water supply and sinkholes obstruction scenarios showed the highest and lowest river flow loss (35.1% increase and 47.7% decrease, respectively) and mine pumping rates (7.0% increase and 37,9% decrease, respectively). The riverbed-waterproofing scenario caused the largest expansion in the depression cone (513 m) towards the municipality of Vazante until 2030.A perda de água em rios e córregos é um dos efeitos imediatos da superexploração dos aquíferos. Particularmente no contexto da mineração subterrânea, mudanças notáveis no regime natural de fluxo dos aquíferos ocorrem devido à necessidade de manter as galerias subterrâneas drenadas por meio de bombeamento. Na região noroeste do estado de Minas Gerais, no município de Vazante, o Rio Santa Catarina (RSC) passa por um processo de secamento associado à operação da mina subterrânea de Vazante. Para compreender adequadamente este fenômeno, é necessário um amplo conhecimento sobre a dinâmica hidrogeológica da região, principalmente por se tratar de uma área de geologia complexa, com feições cársticas e sistemas de falhas e fraturas. Este estudo realizou uma abordagem multitécnica para espacializar e caracterizar as estruturas rúpteis hidraulicamente condutivas, bem como os condutos cársticos responsáveis pelas conexões hidráulicas entre o RSC e a mina subterrânea. A metodologia foi baseada em investigações de campo, avaliação estrutural, sensoriamento remoto (Interferometria Diferencial DinSAR), geofísica (resistividade elétrica) e testes com traçadores fluorescentes. Uma modelagem numérica de fluxo de água subterrânea em regime transiente foi realizada para avaliar soluções de mitigação para o problema de secamento do RSC, bem como para prever os impactos que um possível evento de seca extrema na região poderia causar sobre a perda de fluxo do rio. A avaliação das descontinuidades mapeadas no interior da mina identificou que as falhas e fraturas hidraulicamente mais produtivas apresentam uma tendência estrutural subvertical com orientação NW/SE. Os ensaios com traçadores fluorescentes indicaram a existência de conexões hidráulicas entre o RSC e a mina subterrânea de Vazante. Os imageamentos por DinSAR sugeriram que os deslocamentos superficiais do terreno estão sendo controlados por estruturas hidrogeologicamente condutoras localizadas na porção rasa do aquífero. O levantamento de resistividade elétrica revelou zonas de baixa resistividade entre o RSC e a mina de Vazante, indicando a presença de caminhos preferenciais de fluxo. A abordagem multitécnica integrada permitiu classificar as estruturas rúpteis de acordo com seu potencial (alto ou médio) para controlar o fluxo das águas subterrâneas. Os condutos cársticos que ligam o rio à mina subterrânea também foram espacializados. Todas as simulações (adução de água a montante, impermeabilização do leito do rio, tamponamentos dos condutos cársticos e evento de seca extrema) mostraram uma tendência de aumento da perda de vazão do RSC relacionada ao avanço das galerias subterrâneas da mina, seguida de estabilização ao longo do período simulado (2022-2030). Os cenários de adução de água a montante e tamponamento dos condutos cársticos apresentaram, respectivamente, a maior e menor perda de vazão do rio (aumento de 35,1% e redução de 47,7%, respectivamente) e taxa de bombeamento da mina (aumento de 7,0% e redução de 37,9%, respectivamente). O cenário de impermeabilização do leito do rio provocou a maior expansão no cone de rebaixamento (513 m) em direção ao município de Vazante até 2030
Geostatistics applied in the three-dimensional mapping of hydraulic conductivity values estimated by HPT probe
No full textUm dos maiores desafios em investigações de áreas contaminadas é o correto entendimento do arcabouço geológico do aquífero estudado. Dentre as diversas ferramentas disponíveis para auxiliar na caracterização de aquiferos inconsolidados, a geoestatística é indispensável para a compreensão da variabilidade espacial das propriedades hidrogeológicas. Neste trabalho, diferentes métodos de krigagem foram testados para a obtenção de mapas 3D de condutividade hidráulica (K) em um conjunto de amostras coletadas por sonda Hydraulic Profiling Tool (HPT). O conjunto de dados empregados neste trabalho consistiu em uma malha de 40 sondagens HPT realizadas no período entre novembro de 2016 e junho de 2017, em uma porção do Aquífero Boa Viagem, Região Metropolitana de Recife (RMR), com cerca de 21 mil amostras de K. Completam o banco de dados as descrições litológicas de 20 sondagens executadas por direct-push com amostradores macro core. Os valores obtidos de K foram tratados geostatisticamente e interpolados. Os dados de K também foram categorizados para a criação de mapas de probabilidade litológica, pelo uso da krigagem indicadora, avaliando-se a possibilidade da krigagem das descrições geológicas em conjunto com os dados de K obtidos pela sonda HPT. Os resultados avaliados sob o critério da validação cruzada e dos erros de estimativa indicaram que estes métodos de interpolação são adequados para dados de K HPT. Testes realizados com espaçamento da malha de amostragem indicaram que é possível utilizar ferramentas geoestatísticas, como os parâmetros de vizinhança, para planejamento de malhas mais espaçadas no mapeamento com sonda HPT. A krigagem indicadora apresentou mapas de probabilidade correlatos espacialmente aos mapas de K gerados pela krigagem ordinária, demonstrando que a transformação indicadora mantém a estrutura de K do aquífero. O uso das descrições geológicas em conjunto com os dados HPT para a construção de mapas litológicos probabilísticos mostrou-se um método hábil técnica e financeiramente no upscaling do mapeamento HPT.One of the challenges in contaminated site management is the correct understanding of the studied aquifer geological framework. Among the tools available to assist in the characterization of unconsolidated aquifers, geostatistics is indispensable to understanding the spatial variability of hydrogeological properties. In this work, different kriging methods were tested to obtain 3D maps of hydraulic conductivity (K) in a set of samples collected by a Hydraulic Profiling Tool (HPT) probe. The data set used in this work consisted of a grid of 40 HPT boring logs carried out in the period between November 2016 and June 2017, in a portion of the Boa Viagem Aquifer, Metropolitan Region of Recife (RMR), with about 21 thousand samples of K. The lithological descriptions of 20 boring logs performed by direct-push with macro core samplers complete the database. K values were treated geostatistically and interpolated for the elaboration of 3D maps. Indicator kriging was tested to create lithological probability maps and to evaluate the possibility of geological descriptions kriging along with K HPT data. Results evaluated by cross validation and estimative errors indicated that these interpolation methods are suitable for K HPT data. Tests performed with sampling grid spacing indicated that it is possible to use geostatistical tools, such as neighborhood parameters, for planning sampling grid in HPT mapping. Indicator kriging presented probability maps spatially correlated to K maps generated by ordinary kriging, demonstrating that indicator transformation maintains aquifer\'s K structure and that it is possible to lithologically map the aquifer from the HPT data. The use of geological descriptions along with HPT data for probabilistic lithological mapping proved to be a technically and financially fitted method in the HPT mapping upscaling
not available
No full textThe feasibility to achieve a water table drawdown is one of realities of Quadrilátero Ferrífero District. In general, iron ore reserves are located in Cauê Formation, same geological unit of main aquifer of the region, that increasing complexity to acess ore reserve below piezometric level. Alegria Mine, located in east of Quadrilátero Ferrífero, is an example of a mining operation that, in order to be deepened, will need to be dewatering, which should occur gradually over the years. This study has the objective to perform conceptual and numerical groundwater flow models to simulate flow rate and number of pumping wells to achieve the drawdown necessary to acess the ore reserve, according an hyphotetical Samarco\'s mine planning schedule. Simulated model indicates that 98 pumping wells should be installed to access the ore reserve, which will be distributed in Alegria North, Alegria Center and Alegria South. The peak flow will be in order of 11,400 m³/h. It was also simulated the efficiency of cut-off walls system in reducing leakage from Piracicaba River flow-rate to aquifer, under an extensive cone of depression. Eventual reduction of base-flow was calculated in the model that allowed planning the flow-rate to be returned to Piracicaba River and tributaries in order to preserve historical flows. The proposed structures for dewatering program will be jointly evaluated in the hydrogeological model in order to maintain sustainability of project with minimum environmental impact of the Piracicaba river.A viabilidade das estratégias para se alcançar o rebaixamento do nível d\'água é uma das realidades das minas do Quadrilátero Ferrífero. Nesta região, em geral, as reservas de minério de ferro localizam-se na Formação Cauê, mesma unidade geológica do principal aquífero da região, aumentando a complexidade de viabilizar a operação da lavra abaixo do nível piezométrico. A Mina de Alegria, leste do Quadrilátero Ferrífero, é um exemplo de operação de lavra que para ser aprofundada necessitará do rebaixamento de nível d\'água, o que deverá ocorrer gradativamente ao longo dos anos. Diante dessa realidade, este projeto tem por objetivo realizar os modelos hidrogeológicos conceitual e numérico de fluxo de águas subterrâneas, para testar de forma acurada a vazão requerida e o número de poços para se atingir o rebaixamento indicado pelos cenários hipotéticos de topografias sequenciadas das futuras cavas da Samarco Mineração. O modelo numérico indica que para acessar a reserva de minério deverão ser instalados 98 poços, os quais serão distribuídos nas minas de Alegria Norte, Alegria Centro e Alegria Sul. A vazão de pico será na ordem de 11,400 m³/h para viabilizar a reserva de minério neste cenário. Em conjunto com os poços, métodos de contenção do fluxo de água subterrânea (cut-off walls) foram testados nas simulações de rebaixamento, com vistas a reduzir os impactos na vazão do rio Piracicaba. Além de prever o comportamento hidráulico, sob as condições de um rebaixamento, por períodos prolongados, o modelo hidrogeológico pode simular os possíveis impactos hídricos e prever ações mitigadoras na sub-bacia do rio Piracicaba. A eventual redução do fluxo de base calculado no modelo possibilitou quantificar o volume de água que deverá ser restituído ao rio Piracicaba e afluentes de forma a preservar suas vazões históricas. As estruturas simuladas para o programa de rebaixamento do nível d\'água foram avaliadas conjuntamente no modelo hidrogeológico, de forma a manter a sustentabilidade do empreendimento, com o mínimo impacto ambiental da sub-bacia do rio Piracicaba
Assessment of changes in groundwater storage in the Amazon River basin through downscaling of GRACE/GRACE-FO data with Machine Learning models
No full textAs alterações no armazenamento de águas subterrâneas (GWS) na bacia do rio Amazonas (ARB) desempenham um papel importante no comportamento hidrológico da região, com uma influência significativa sobre os ecossistemas da floresta tropical, bem como no abastecimento de água potável para as comunidades locais. As missões satelitais GRACE e GRACE-FO fornecem dados gravimétricos a partir das quais é possível monitorar as mudanças no armazenamento de água terrestre (TWS), embora com baixa resolução espacial (1° ou 3°). Este estudo realizou uma redução de escala dos dados do GRACE/GRACE-FO a partir de modelos de aprendizado de máquina de 1° (aproximadamente 110 km) para 0.25° (aproximadamente 27.5 km). Paralelamente, foram comparados e analisados os algoritmos Random Forest e AdaBoost, obtendo magnitudes de erro menores e maior precisão nas previsões do AdaBoost. Foi fornecida uma estimativa da variabilidade espaço-temporal das anomalias de armazenamento de água terrestre e subterrânea a 0.25° entre 2002 e 2021 para a bacia do rio Amazonas. Foram identificados padrões espaciais e temporais associados aos efeitos do clima e das atividades antrópicas, para a bacia em geral, com ênfase no Sistema Aquífero Amazonas (SAA) e em alguns aquíferos menores (Parecis, Ronuro e Boa Vista). As séries temporais mostraram uma alta susceptibilidade aos fenômenos El Niño e La Niña nas GWS dos aquíferos confinados ou livres. Além disso, a expansão da fronteira agrícola, o desmatamento e queimadas prolongadas ao longo do tempo têm levado à redução das GWS com tendências lineares de aproximadamente 7mm/ano em áreas de 0.25° nos aquíferos de Parecies e Ronuro. O comportamento regional da ARB apresenta uma tendência positiva de longo prazo no armazenamento terrestre e subterrâneo de 14.26 ± 1.18 km³/ano e +22.24 ± 1.18 km³/ano, respectivamente. A validação entre as séries temporais das GWS e os níveis de água em poços de monitoramento obteve coeficientes de correlação máximos de 0,85 com níveis de confiança de 0.01. Esses resultados são promissores para o uso de informações satelitais na gestão da água, especialmente no monitoramento regional de aquíferos não confinados.Changes in groundwater storage (GWS) in the Amazon River Basin (ARB) play an important role in the hydrological behavior of the region, with a significant influence on rainforest ecosystems as well as on the supply of drinking water to local communities. GRACE and GRACE-FO satellite missions provide gravimetric anomalies from which it is possible to monitor changes in terrestrial water storage (TWS), albeit at a low spatial resolution (1° or 3°). This study downscaled GRACE/GRACE-FO data from 1° machine learning models (approx. 110 km) to 0.25° (approx. 27.5 km). Concurrently, the Random Forest and AdaBoost algorithms were compared and analyzed, with AdaBoost demonstrating lower error magnitudes and superior prediction accuracy. An estimation of the space-time variability of terrestrial and groundwater storage anomalies at 0.25° between 2002 and 2021 for the Amazon River basin is provided. Spatial and temporal patterns associated with climate effects and anthropogenic activities were identified, focusing on the Amazon Aquifer System (SAA) and some smaller aquifers (Parecis, Ronuro, and Boa Vista). Time series data show a high susceptibility to El Niño and La Niña phenomena in the GWS of unconfined or free aquifers. Additionally, the expansion of the agricultural frontier, deforestation, and prolonged burning have led to a decline in GWS, with linear trends of approximately 7mm/year in the Parecis and Ronuro aquifers. The regional behavior of the ARB presents a long-term positive trend in terrestrial and groundwater storage of 14.26 ± 1.18 km³/year and +22.24 ± 1.18 km³/year, respectively. Validation between GWS time series and water levels in monitoring wells achieved maximum correlation coefficients of 0.85 with confidence levels of 0.01. These results hold promise for the use of satellite information in water management, particularly in the regional monitoring of unconfined aquifers
Application of geostatistical methods in the study of spatial distribution of hydraulic conductivity at areas of Guarani Aquifer System (GAS) and Bauru Aquifer System (BAS) in state of São Paulo, Brazil
No full textA condutividade hidráulica (K) é um dos parâmetros controladores da magnitude da velocidade da água subterrânea, e consequentemente, é um dos mais importantes parâmetros que afetam o fluxo subterrâneo e o transporte de solutos, sendo de suma importância o conhecimento da distribuição de K. Esse trabalho visa estimar valores de condutividade hidráulica em duas áreas distintas, uma no Sistema Aquífero Guarani (SAG) e outra no Sistema Aquífero Bauru (SAB) por meio de três técnicas geoestatísticas: krigagem ordinária, cokrigagem e simulação condicional por bandas rotativas. Para aumentar a base de dados de valores de K, há um tratamento estatístico dos dados conhecidos. O método de interpolação matemática (krigagem ordinária) e o estocástico (simulação condicional por bandas rotativas) são aplicados para estimar os valores de K diretamente, enquanto que os métodos de krigagem ordinária combinada com regressão linear e cokrigagem permitem incorporar valores de capacidade específica (Q/s) como variável secundária. Adicionalmente, a cada método geoestatístico foi aplicada a técnica de desagrupamento por célula para comparar a sua capacidade de melhorar a performance dos métodos, o que pode ser avaliado por meio da validação cruzada. Os resultados dessas abordagens geoestatísticas indicam que os métodos de simulação condicional por bandas rotativas com a técnica de desagrupamento e de krigagem ordinária combinada com regressão linear sem a técnica de desagrupamento são os mais adequados para as áreas do SAG (rho=0.55) e do SAB (rho=0.44), respectivamente. O tratamento estatístico e a técnica de desagrupamento usados nesse trabalho revelaram-se úteis ferramentas auxiliares para os métodos geoestatísticos.Hydraulic conductivity (K) is one of the parameters controlling magnitude of the groundwater velocity, and consequently, is one of the most important parameters affecting groundwater flow and solute transport. This study aims to estimate hydraulic conductivity values for two distinct areas, one in the Guarani Aquifer System (GAS) and the other in Bauru Aquifer System (BAS) through three geostatistical methods: ordinary kriging, cokriging and conditional simulation by turning bands. Carrying out statistic treatment of the available data in order to increase the database. The mathematical interpolation method (ordinary kriging) and the stochastic one (conditional simulation by turning bands) are applied to estimate directly the K values, while the methods of ordinary kriging combined with linear regression and cokriging allow to incorporate specific capacity (Q/s) values as a secondary variable. Moreover, the declustering by cells technique is applied for each geostatistical method to evaluate if there is improvement in their performance, which can be accessed by cross validation. The results of these geostatistical approaches indicate that the method of conditional simulation by turning bands with declustering technique is more suitable for GAS area (rho=0.55), whereas the ordinary kriging combined with linear regression method without this technique is for BAS area (rho=0.44). The statistical treatment and declustering technique undertaken in this study revealed to be useful tools for the application of geostatistical methods
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Evaluation of a Bioelectrochemical System (MFC - Microbial Fuel Cell) as an alternative for the removal of nitrate in groundwater
No full textO nitrato nas águas subterrâneas é considerado um dos principais problemas com relação aos padrões de potabilidade estabelecidos pela Portaria MS nº 2914/2011, o limite é de 10 mg NNO3-/L, tendo em vista que a ingestão de altas concentrações de nitrato está associada a doenças como câncer e a metahemoglobinemia. As preocupações com o nitrato devem-se as concentrações insidiosas e persistentes deste íon registradas pela CETESB desde o início do monitoramento das águas subterrâneas em 1990. O presente trabalho propôs a avaliação de um processo alternativo para remoção de nitrato, trata-se de um sistema bioeletroquímico, também conhecido como MFC (Microbial Fuel Cells), que utiliza microrganismos para desnitrificação. Esse tratamento consiste no uso de processos biológicos potencializados pelo processo de eletrólise, aproveitando desta forma, os principais pontos característicos de cada processo de maneira combinada. O sistema foi testado em escala de bancada, e consiste basicamente em uma câmara anódica onde ocorre a oxidação da matéria orgânica e uma câmara catódica onde ocorre o processo de redução do nitrato a N2. Entre as câmaras é utilizada uma membrana de troca iônica de forma a permitir somente a passagem de prótons da câmara anódica para a catódica, além de impedir a difusão de oxigênio para a câmara catódica. O experimento realizou 8 testes variando a taxa de aplicação total de 2,88 a 11,52 L/dia com uma concentração 15 mg N-NO3-/L. Nos últimos dois testes ainda foi aplicada uma tensão externa. O sistema atingiu uma eficiência média de remoção de nitrato de 80,84 ± 16,73 %. As concentrações finais de nitrato permaneceram dentro dos padrões de potabilidade, com valor médio de 1,88 ± 2,03 mg N-NO3-/L, obtendo-se uma taxa de desnitrificação de 0,0498 ± 0,03 kg/m³.dia. O acúmulo de nitrito no sistema teve valor médio de 0,36 ± 0,37 mg N-NO2-/L.Nitrate in groundwater is considered to be one of the main problems with regard to the potability standards established by Ordinance MS nº 2914/2011, the limit is 10 mg N-NO3-/L, considering that the intake of high concentrations of nitrate Is associated with diseases such as cancer and methemoglobinemia. Concerns with nitrate are due to the insidious and persistent concentrations of this ion recorded by CETESB since the beginning of groundwater monitoring in 1990. The present work proposed the evaluation of an alternative process for nitrate removal. This is a bioelectrochemical system, also known as MFC (Microbial Fuel Cells), which uses microorganisms for denitrification. This treatment consists in the use of biological processes potentiated by the electrolysis process, thus taking advantage of the main characteristic points of each process in a combined manner. The system was tested on a bench scale, and basically consists of an anodic chamber where the oxidation of organic matter occurs and a cathodic chamber where the process of nitrate reduction to N2 occurs. Between the chambers an ion exchange membrane is used in order to allow only the passage of protons from the anode chamber to the cathodic, in addition to preventing the diffusion of oxygen to the cathodic chamber. The experiment performed 8 tests varying the total application rate from 2.88 to 11.52 L/d with a concentration of 15 mg N-NO3-/L. In the last two tests an external voltage was still applied. The system achieved an average nitrate removal efficiency of 80.84 ± 16.73%. The final concentrations of nitrate remained within the potability standards, with an average value of 1.88 ± 2.03 mg N-NO3-/L, obtaining a denitrification rate of 0.0498 ± 0.03 kg/m³.d. The accumulation of nitrite in the system had an average value of 0.36 ± 0.37 mg N-NO2-/L
Markov chains applied to definite groundwater flow models lithological layers
No full textUm modelo numérico de fluxo de águas subterrâneas adquire reconhecimento como ferramenta de trabalho, ou simplesmente como uma ferramenta que ajuda a estruturar o raciocínio, na mesma medida de sua desenvoltura em lidar com o grande número de variáveis que se julgue partes complementares de um problema complexo, tais como todas aquelas relacionadas à gestão de passivos ambientais identificados em determinada porção de um aquífero. Esta pesquisa procura discutir as premissas utilizadas na definição do arcabouço geológico de uma simulação de fluxo, tendo como linha mestra de orientação a aptidão das cadeias de Markov como uma técnica estocástica ou probabilística de interpolação com superiores resultados em relação às abordagens tradicionais, das inferências geológicas manuais às técnicas determinísticas baseadas na variância espacial. O modelo numérico desenvolvido simula a retenção de partículas por uma barreira hidráulica nos contextos determinístico e estocástico-markoviano, para dados de uma área localizada no município de Guarulhos, São Paulo, região formada por depósitos sedimentares de reconhecidas altas taxas de heterogeneidade e anisotropia deposicional. Acredita-se que foram alcançados bons resultados para as realizações equiprováveis de blocos-diagrama advindas do entendimento e aplicação prática do algoritmo Tprogs, cujo funcionamento é calcado em uma análise dual de princípios tanto matemáticos, da geoestatística, quanto geológicos, da sedimentologia. De um mesmo modelo numérico de fluxo colocado sob iguais premissas de funcionamento, porém com a exclusiva variação da distribuição espacial, tridimensional, de suas camadas litológicas nas abordagens determinística (MBDD) e estocástica (MBDE), observou-se uma marcada diferença na componente vertical do traçado das partículas. Ao contrário da primeira abordagem determinística, a tendência de maior horizontalidade ou mais forte suporte das partículas no modelo estocástico-markoviano demonstrou, neste contexto, ser a melhor, senão a única opção para o dimensionamento da barreira hidráulica. Cômputos finais dentre as respostas equiprováveis de 20 simulações MBDE, à crescentes incrementos de vazões de bombeamento, indicaram incrementos na eficácia da captação das partículas. De uma curva de probabilidades, de 56% para 72 m3 /dia, 69% para 78 m3/dia e 94% para 84 m3/dia, estimou-se que 100% das partículas devam ser captadas por uma barreira hidráulica mínima, mais eficaz, com vazão total de 96 m3 /dia.A numerical groundwater flow model acquires its recognition as an important working device, or just an \"instrument of thinking\", by the same measure which it shows some ability to deal with the large number of complementary variables interacting as parts of a complex problem, such as all related elements of a water management plan dealing with an environmental liability eventually present at a given portion of an aquifer. This research seeks to discuss the premises of the mathematical and geological framework developed by the Markov Chains\' approach for a modflow simulation, as a supposed better stochastic interpolation approach in filling the model block-diagram when in comparison with the traditional interpolation techniques, as the manually made geological inferences for transections or related ones, based on the deterministic spatial variance. For a database of a brownfield at the city of Guarulhos, São Paulo state, Brazil, a region formed by sedimentary deposits of recognized high rates of heterogeneity and depositional anisotropy variations, the flow model simulates the retention of particles by a hydraulic containment barrier in the deterministic and stochastic-markovian contexts. Through the understanding and practical application of the Tprogs algorithm, whose operation is based on a dual analysis of both geostatistics and sedimentology principles, it is believed that reasonable better results have been achieved in the design of the block-diagrams required by the numerical simulation. Under the same operating premises of a unique numerical model, varying exclusively the three-dimensional distribution of these lithologies on the deterministic (MBDD) and stochastic (MBDE) approaches, a marked difference of the vertical component of those particle tracks was observed. Given the greater tendency or stronger horizontal support of particles in the stochastic-markovian model, this was the better, if not the unique, reliable approach in dimensioning the needed hydraulic containment system for a somewhat demanding calibration context. Among 20 equiprobable realizations MBDE, increasing increments of pumping flows rates allowed the computation of increasing probabilities of efficiency in capturing all the particles. The final result is a probability curve of 56% (72 m3 /day), 69% (78 m3/day), 94% (84 m3 /day), and 100% of the particles captured by a minimum, more effective hydraulic barrier total flow of 96 m3/da
not available
No full textThe feasibility to achieve a water table drawdown is one of realities of Quadrilátero Ferrífero District. In general, iron ore reserves are located in Cauê Formation, same geological unit of main aquifer of the region, that increasing complexity to acess ore reserve below piezometric level. Alegria Mine, located in east of Quadrilátero Ferrífero, is an example of a mining operation that, in order to be deepened, will need to be dewatering, which should occur gradually over the years. This study has the objective to perform conceptual and numerical groundwater flow models to simulate flow rate and number of pumping wells to achieve the drawdown necessary to acess the ore reserve, according an hyphotetical Samarco\'s mine planning schedule. Simulated model indicates that 98 pumping wells should be installed to access the ore reserve, which will be distributed in Alegria North, Alegria Center and Alegria South. The peak flow will be in order of 11,400 m³/h. It was also simulated the efficiency of cut-off walls system in reducing leakage from Piracicaba River flow-rate to aquifer, under an extensive cone of depression. Eventual reduction of base-flow was calculated in the model that allowed planning the flow-rate to be returned to Piracicaba River and tributaries in order to preserve historical flows. The proposed structures for dewatering program will be jointly evaluated in the hydrogeological model in order to maintain sustainability of project with minimum environmental impact of the Piracicaba river.A viabilidade das estratégias para se alcançar o rebaixamento do nível d\'água é uma das realidades das minas do Quadrilátero Ferrífero. Nesta região, em geral, as reservas de minério de ferro localizam-se na Formação Cauê, mesma unidade geológica do principal aquífero da região, aumentando a complexidade de viabilizar a operação da lavra abaixo do nível piezométrico. A Mina de Alegria, leste do Quadrilátero Ferrífero, é um exemplo de operação de lavra que para ser aprofundada necessitará do rebaixamento de nível d\'água, o que deverá ocorrer gradativamente ao longo dos anos. Diante dessa realidade, este projeto tem por objetivo realizar os modelos hidrogeológicos conceitual e numérico de fluxo de águas subterrâneas, para testar de forma acurada a vazão requerida e o número de poços para se atingir o rebaixamento indicado pelos cenários hipotéticos de topografias sequenciadas das futuras cavas da Samarco Mineração. O modelo numérico indica que para acessar a reserva de minério deverão ser instalados 98 poços, os quais serão distribuídos nas minas de Alegria Norte, Alegria Centro e Alegria Sul. A vazão de pico será na ordem de 11,400 m³/h para viabilizar a reserva de minério neste cenário. Em conjunto com os poços, métodos de contenção do fluxo de água subterrânea (cut-off walls) foram testados nas simulações de rebaixamento, com vistas a reduzir os impactos na vazão do rio Piracicaba. Além de prever o comportamento hidráulico, sob as condições de um rebaixamento, por períodos prolongados, o modelo hidrogeológico pode simular os possíveis impactos hídricos e prever ações mitigadoras na sub-bacia do rio Piracicaba. A eventual redução do fluxo de base calculado no modelo possibilitou quantificar o volume de água que deverá ser restituído ao rio Piracicaba e afluentes de forma a preservar suas vazões históricas. As estruturas simuladas para o programa de rebaixamento do nível d\'água foram avaliadas conjuntamente no modelo hidrogeológico, de forma a manter a sustentabilidade do empreendimento, com o mínimo impacto ambiental da sub-bacia do rio Piracicaba
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