Orientador: Alexandre Campane Vidal

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: A presente tese utilizou técnicas quantitativas, descritas em três artigos, que visaram à análise de incerteza de dados hidrogeológicos, a partir de informações de campo como: (i) descrições litológicas; (ii) vazão; (iii) nível estático; (iv) nível dinâmico; (v) mapeamento estrutural; (vi)...

Resumo: A presente tese utilizou técnicas quantitativas, descritas em três artigos, que visaram à análise de incerteza de dados hidrogeológicos, a partir de informações de campo como: (i) descrições litológicas; (ii) vazão; (iii) nível estático; (iv) nível dinâmico; (v) mapeamento estrutural; (vi) concentrações de contaminantes e (vii) condutividade hidráulica. O primeiro artigo avaliou a favorabilidade hidrogeológica de uma região demandante de água e com poucas informações de litologia, mapeando as zonas mais favoráveis para a exploração de água subterrânea com base na incerteza litológica das principais unidades de fluxo, sendo que as áreas com valores de capacidade específica maiores que 1 m3/h/m foram consideradas produtivas. O segundo artigo integrou o modelo de redes de fraturas discretas (DFN) com o simulador de fluxo subterrâneo (MODFLOW). A técnica utilizada foi desenvolvida a partir da caracterização estatística e da simulação de cinquenta cenários de distribuição espacial dos tamanhos, direções e aberturas/preenchimento das fraturas mapeadas em campo. O objetivo foi avaliar a incerteza relacionada ao mapeamento estrutural de uma mina a céu aberto e o que esta incerteza influencia no possível desaguamento para o fundo de cava ao longo de dez anos de operação da mina. No terceiro artigo foi apresentada a simulação de fluxo e o transporte de contaminantes realizadas por simulador de fluxo (MODFLOW) e redes neurais artificias (RNA) em cem cenários estocásticos de condutividade hidráulica. O propósito foi avaliar a incerteza referente a este parâmetro hidrogeológico frente ao deslocamento de uma pluma de contaminação em 3 anos de simulação. Além disso, foi possível comprovar a eficiência das redes neurais artificiais em relação à velocidade da simulação para a estimativa do transporte de contaminantes, quando comparado com o MODFLOW. Dessa maneira, por meio de estudos de casos, esta tese demonstra a hipótese de que as técnicas geoestatísticas podem ser utilizadas para a análise de incerteza em estudos práticos de hidrogeologia honrando os dados de campo na geração de modelos e simulações robustos e realistas. Portanto, os métodos geoestatísticos podem ser utilizados como subsídio à tomada de decisão no gerenciamento dos recursos hídricos subterrâneos

Abstract: This thesis proposes the use of quantitative techniques, described in three articles, for the analysis of hydrogeological data uncertainty, based on field information such as: (i) lithology; (ii) flow rate; (iii) static level; (iv) dynamic level; (v) structural mapping; (vi) concentrations...

Abstract: This thesis proposes the use of quantitative techniques, described in three articles, for the analysis of hydrogeological data uncertainty, based on field information such as: (i) lithology; (ii) flow rate; (iii) static level; (iv) dynamic level; (v) structural mapping; (vi) concentrations of contaminants and (vii) hydraulic conductivity. The 1º article evaluated the hydrogeological favorability of a water demanding region with scarce lithology information, mapping the favorable zones for the groundwater exploitation based on the lithological uncertainty of the main flow units; areas with specific capacity greater than 1m3/h/m were considered productive. The 2º article integrated the model of discrete fracture networks with the underground flow simulator. The technique used was developed based on the statistical characterization and on the simulation of fifty scenarios of spatial distribution of sizes, directions and openings obtained from field information. The main purpose was to evaluate the uncertainty related to the structural mapping of an open pit mine and what this uncertainty influences in the dewatering to the bottom of the pit during ten years of operation. In the third article, the model of flow and the contaminants transport were carried out by MODFLOW and artificial neural networks (ANN), and 100 stochastic hydraulic conductivity scenarios were done. The purpose was to evaluate the uncertainty regarding this hydrogeological parameter against the displacement of a plume in 3 years of simulation. In addition, it was possible to prove the efficiency of the artificial neural networks related to the speed of the simulation to estimate the transport of contaminants when compared to MODFLOW. Thus, by means of case studies, this thesis demonstrate the hypothesis that geostatistical techniques can be used for the analysis of uncertainty in practical studies, honoring the field data with the generation of robust and realistic models. Therefore, geostatistical methods can be used as input for decision-making in the management of groundwater resources

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