Apresentacao - Eduardo e Gerson

Projeto de Estudo do Potencial Hídrico da Região Oeste da Bahia:
Quantificação e Monitoramento da Disponibilidade dos Recursos do
Aquífero Urucuia no Estado da Bahia.
Ação 2. Estudo Hidrogeológico e Modelagem Numérica de
Fluxo do Aquífero Cretáceo Urucuia: Balanço Hídrico e
Estimativa de Recursos Explotáveis.
Coordenação:
Eduardo Antônio Marques (UFV)
Gerson C. da Silva Jr. (UFRJ)

Ação 2. Estudo Hidrogeológico e Modelagem Numérica de Fluxo do Aquífero
Cretáceo Urucuia: Balanço Hídrico e Estimativa de Recursos Explotáveis.
o Coordenação:
o Eduardo Marques
o Gerson Cardoso da Silva Jr.
o Pesquisadores:
o Geól. Glauco Eger
o Geól. Archange Ilambwetsi
o Estagiários:
o Jeniffer Chiappini da Matta
o Jales Nepomuceno Júnior
Equipe técnica:

Objetivos:
o Modelo hidrogeológico conceitual (elementos):
o Estimativa da recarga
o Avaliação da Interação água superficial / subterrânea
o Simulações com a ferramenta Visual MODFLOW:
o previsão de comportamento futuro, teste de hipóteses conceituais e
subsídio ao gerenciamento do aquífero
o Simulações de cenários com implantação de novos poços de
bombeamento, variações de vazão, etc.

o Um dos principais sistemas aquíferos do Brasil;
o Estende-se por 6 estados: Piauí, Maranhão, Tocantins,
Goiás, Minas Gerais e Bahia (foco do estudo);
o O SAU ocupa uma área de 126 mil km2;
o A área de estudo compreende a porção oeste do estado
baiano com aproximadamente 82 mil km2.
o Os contornos da área de estudo além de coincidirem
com os limites estaduais, são representados por feições
naturais, como: divisores de fluxo e rios.
Ação 2. Estudo Hidrogeológico e Modelagem
Numérica de Fluxo do Aquífero Cretáceo Urucuia:
Balanço Hídrico e Estimativa de Recursos Explotáveis.
Sistema Aquífero Urucuia (SAU): Área de Estudo

o Subdivisão de acordo com as principais bacias hidrográficas
do oeste baiano;
o Disponibilidade variável de informações geológicas e
hidrogeológicas (quantitativa e qualitativamente);
o Melhora na resolução/detalhamento das simulações;
o Grande discrepância na qualidade e quantidade de dados
disponíveis em cada sub-bacia.

o dados secundários (Exemplo: CPRM/SIAGAS)
Levantamento de dados existentes

o Geologia:
o Grupo Urucuia
o Fm. Posse
o Fm. Serra das Araras
Modelo Conceitual

Comportamento do nível
potenciométrico:
rebaixamento acumulado
Numérica de Fluxo do Aquífero Cretáceo
Urucuia: Balanço Hídrico e Estimativa de
Recursos Explotáveis.

Hidroquímica
Indicação de pontos (cruzes pretas) de
medições hidroquímicas da base do
SIAGAS e outras fontes onde foram
obtidos os dados comentados e
utilizados no estudo AIBA.

Ca Mg Na Cl SO4 HCO3
Parameters
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
1.0
10.0
100.0
1000.0
Concentration(meq/l)
Crisop
Angical
Baianop
Barreiras
Brejol
Catol
Cocos
Correntina
Tab.Br.Velho
Form.R.Preto
Jaborandi
L.E.Mag
R.das Neves
S.Desiderio
S.M.Vitoria
Coribe
Crisop
Angical
Baianop
Barreiras
Brejol
Catol
Cocos
Correntina
Tab.Br.Velho
Form.R.Preto
Jaborandi
L.E.Mag
R.das Neves
S.Desiderio
S.M.Vitoria
Coribe
Diagrama logarítmico com a
representação de 490 dados
com análises não balanceadas
obtidas na área de estudo, a
partir da base de dados
SIAGAS.
Hidroquímica

Diagrama logarítmico com a
representação de 490 dados
com análises não balanceadas
obtidas na área de estudo, a
partir da base de dados
SIAGAS.
Hidroquímica

Condutividade Elétrica Sólidos Totais
Dissolvidos

pH Ferro Total

Sódio Cloreto

Alcalinidade

Modelo Numérico (Matemático)
Para as simulações → SAU baiano subdividido em 4 bacias:
✓ Bacias do Rio Grande Alto e Rio Grande Médio,
✓ Bacia do Rio Corrente, e
✓ Bacia do Rio Carinhanha;
✓ Simulações iniciadas com o rio Corrente: homogeneidade, disponibilidade de informações →
avaliação de dificuldades e do comportamento geral do aquífero;
✓ Simulações:
✓ Estado estacionário para todas as bacias, e
✓ Estado transiente nas bacias do rio Grande Alto e rio Corrente, devido a disponibilidade
de informações de monitoramento.
Preparação dos dados para entrada no Visual MODFLOW

Topografia do SAU
- Extraída de imagens SRTM (30 m x30 m)
Preparação dos dados para entrada no Visual MODFLOW

Definição da base do SAU:
- Informações divergentes quanto a profundidade
máxima do SAU (Gaspar, 2008; ANA, 2018 e
CPRM);
- Adotou-se como limite inferior máximo para o
modelo as maiores profundidades dos poços de
bombeamento na região.
Resultado da interpolação da base do
SAU (B. do Alto Grande).
Preparação dos dados para entrada no
Visual MODFLOW

Elaboração do modelo com base nas campanhas de campo e no levantamento
de dados.
✓ Modelo Hidrogeológico Numérico (Visual MODFLOW);
✓ Modelagem numérica inicial: Estado Estacionário;
✓ Modelagem Numérica: Estado Transiente (quando houver dados disponíveis)
Premissas adotadas para a construção dos modelos:
✓ Aquífero livre, homogêneo (ocorrência de aquitardos – Gaspar, 2006);
✓ Drenagens superficiais conectadas ao aquífero;
✓ Limites do aquífero: limites “no flow” (tipo 2) (base e laterais) ou dreno; e
✓ MALHA: ~200.000 células ativas, duas ou três camadas (aquífero mais raso,
ativamente conectada aos rios; aquífero livre mais profundo).
Modelo conceitual → Numérico

• Condições de contorno:
• River (azuis)
• No flow (vermelho)
• Recarga (distribuído em
cada bacia)
• Dreno (pontual)
Modelo Hidrogeológico Conceitual → Numérico

o Distribuição da recarga: realizada com base nas estações pluviométricas do
HIDROWEB/ANA.
o Modelo no estado estacionário:
o % recarga → 17,3% do total precipitado sobre a área de estudo (princípio da
parcimônia). Recarga simulada correspondendo ao valor real da chuva mensal
ponderada das estações da bacia distribuída em sua área.
o Modelo transiente:
o Realizado com o intervalo de tempo entre 2008 e 2018;
o Calibração: dados da Rede RIMAS – CPRM (bacia do rio Corrente):
o Bacia do Carinhanha: 11 poços de monitoramento (desde 2015 até 2018)
o Bacia do Alto Grande: 38 poços de monitoramento (desde 2011 até 2018).

o Vazões de bombeamento: vazões diárias máximas de outorga (INEMA e
ANA(CNARH)):
o Modelo no estado estacionário: vazões constantes;
o Modelo transiente: % de demanda sobre as vazões máximas de outorga,
calculados com base nos projetos agronômicos e cálculos fornecidos pela
equipe da Ação 3 (Rec. Hídricos superficiais).
o A distribuição dos parâmetros hidráulicos foi a mesma da simulação em
estado estacionário.

◼ Bacia do Alto Grande
Modelo Numérico: Visual MODFLOW

Modelo Numérico
Visual MODFLOW
Domínio da Simulação da Bacia do
Alto Grande.

Modelo Numérico - Visual MODFLOW: Bacia do Alto Grande
Distribuição dos poços de observação (A), poço de bombeamento (B) e condições de contorno
(C) na bacia do Alto Grande.
A B C

Distribuição dos parâmetros hidráulicos.
Kx Layer1 Kx Layer2 Kx Layer3

Simulação em estado
transiente

Simulações transientes:
• RMS normalizado de aproximadamente
9,5% no período de monitoramento temporal
• Residual absoluto máximo de -5,05m.
• Variação de RMS → necessidade de ajustes
hmodelado < hreal
• Ajustes em elaboração.

Modelo Numérico:
Visual MODFLOW
Bom ajuste a curva de calibração. Queda no nível potenciométrico das observações no campo
é detectada na simulação computacional

Modelo Numérico:
Visual MODFLOW
Bombeamento nas condições atuais: a vazão de uma pequena parcela dos poços instalados
na região foi computada e não é a principal “consumidor” das vazões do SAU.
Entradas (m3):
Recarga 8,72 x 1010
Rios 8,70 x 109
Saídas (m3):
Rios 9,41 x 1010
Poços de bombeamento 1,81 x 109

Modelo Numérico:
Visual MODFLOW
Simulação transiente: o armazenamento é o principal mantenedor do fluxo de base. A taxa de
recarga e bombeamento variam no tempo, porém as vazões dos rios são mantidas constantes.
Entradas (m3):
Armazenamento 34,9 x 109
Recarga 3,28 x 109
Rios 6,17 x 109
Saídas (m3):
Rios 43,8 x 109

◼ Bacia do Médio Grande
Modelo Numérico: Visual MODFLOW

- Potenciometria
Modelo Numérico - Visual MODFLOW:
Bacia do Médio Grande

- Calibração

- Balanço de Massas
Entradas (m3):
Recarga 2,97x 1010
Rios 2,49 x 1010
Saídas (m3):
Rios 5,46 x 1010

Figura 1 – Desenho em 3D mostrando a posição da superfície potenciométrica (em verde) em relação à
superfície do terreno, na bacia do rio Corrente.
 Bacia do Corrente
Modelo Numérico - Visual MODFLOW: Bacia do Corrente

- Resultados
Modelo Numérico: V-MODFLOW
Bacia do Corrente
Modpath

- Calibração

- Calibração temporal

- Balanço de Massas
Bacia do Corrente
Entradas (m3):
Rios (drenança) 2,81 x 109
Recarga 5,67 x 109
Saídas (m3):
Rios (drenança) 8,25 x 109
Drenos 1,14 x 108

◼ Bacia do Carinhanha
Modelo Numérico - Visual MODFLOW: Bacia do Carinhanha

◼ Domínio da simulação

◼ Calibração

◼ Resultados - Potenciometria
(Simulação de Fluxo)

◼ Resultados:
◼ Balanço de Massas
Entradas (m3):
Recarga 17,9 x 109
Rios 2,08 x 109
Saídas (m3):
Rios 19,8 x 109
Poços de bombeamento 1.68 x 108

Sistema Aquífero Urucuia (SAU): Detalhamentos
• As simulações podem fornecer, além de estimativas do
balanço de entradas e saídas de água subterrânea dos
aquíferos espacial e temporalmente, “insights” sobre o
comportamento do aquífero em outros aspectos como a
interferência entre poços, relação água superficial x
água subterrânea, etc.
ZoneBudget

Sistema Aquífero Urucuia (SAU):
- Volumes de Recarga X Volume de Água Subterrânea Consumida
ZoneBudget
Bacia
Volume de recarga
(m3/dia)
Volume de
bombeamento em
poços (m3/dia)
Percentual
consumido
Médio Rio Grande 8.141.896 5.037,7 0,06%
Alto Rio Grande 23.912.320 498.310,1 2%
Rio Corrente 15.540.460 350.025 2%
Rio Carinhanha 4.917.058 46.142 0.93%

Sistema Aquífero Urucuia (SAU): Simulações preditivas
• Série de simulações de possíveis cenários futuros;
• Nas bacias do rio Carinhanha e Médio Grande esse trabalho será
dificultado pela escassez ou ausência de dados → sem dados para
calibração temporal;
• Os dados de precipitação do modelo de projeção futura (HadGEM2);
• Foram extraídos para os períodos de 2020-2040 e 2050-2070;
• Dois cenários de projeção (RCP - Representative Concentration
Pathways), um otimista (2.6) e um pessimista (8.5), que representam
diferentes trajetórias de concentração dos gases de efeito estufa no
clima futuro (VAN VUUREN et al., 2011a, 2011b).

600
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Cargahidráulica(m)
Dias
2020 - 2040 (RCP 2.6)
B. rio Carinhanha B. do rio Corrente
B. Alto Rio Grande B. Médio Rio Grande
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
CargaHidráulica(m)
Dias
2020 - 2040 (RCP 8.5)

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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
CargaHidráulica(m)
Dias
2050 - 2070 (RCP 2.6)
580
590
600
610
620
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650
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740
750
760
770
780
790
800
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
cargahidráulica(m)
Dias
2050 - 2070 (RCP 8.5)
B. do rio Corrente B. rio Carinhanha
B. Médio Rio Grande B. Alto Rio Grande

SAU: Simulações preditivas
Cretáceo Urucuia: Balanço Hídrico e Estimativa de Recursos Explotávei
Rebaixamentos
do NP entre 2020-
2040 no cenário
climático pessimista.
Rebaixamentos
do NP entre 2050-
2070 no cenário
climático otimista.
Rebaixamentos
do NP entre 2050-
2070 no cenário
climático pessimista.
Maior tendência a rebaixar Menor tendência a rebaixar

• Modelo hidrogeológico conceitual com base nas informações disponíveis
no SEIA, RIMAS, CERB, ANA e SIAGAS e dados primários coletados em
campo;
• Espessura do aquífero do estudo AIBA definida com base nos dados dos
poços utilizados no modelo;
• Não foram incorporadas estruturas geológicas no limite inferior do
aquífero;
• As águas do Urucuia são pouco mineralizadas, com leve predomínio de
águas bicarbonatadas sódicas e cálcicas, mas em geral com caráter
geoquímico de natureza mistas.
• Desenvolveu-se um modelo de diferenças finitas de três camadas em cada
uma das subbacias para o Sistema Aquífero Urucuia no Estado da Bahia;
Conclusões

• Os principais fluxos de água de entrada ao aquífero vem da recarga da chuva
e, em áreas restritas, perdas dos rios e irrigação, enquanto perdas pelos
canais fluviais são a principal saída do aquífero;
• O modelo calibrado tem um RMS normalizado inferior a 10% em cada uma
das subbacias, tanto no estado estacionário quanto no transiente, com valor
de RMSE variando entre 5 e 20 m aproximadamente;
• O modelo é bastante sensível a variações de condutividade hidráulica e à
recarga;
• Tendo-se obtido um erro médio quadrático aceitável nas simulações, em
seguida serão realizadas simulações preditivas em consonância com as
demais Ações do projeto e AIBA.
Conclusões

• Necessidade de melhor definição da espessura do aquífero – Uso de
dados da CPRM (perfilagem de poços profundos);
• Necessidade de definição do tipo de bacia – importante para o
conhecimento do fluxo;
• Necessidade de um maior conjunto de testes de aquífero que permita
aumentar a base de dados de parâmetros hidrodinâmicos;
• Influência de estruturas geológicas sobre o fluxo subterrâneo.
Indefinições / Pendências

83
Perguntas??
Eduardo Marques – emarques@ufv.br / (31) 3899-3096 / (31) 99890-2812
Gerson Cardoso da Silva Júnior – gerson@acd.ufrj.br / (21) 99746-6863
OBRIGADO!

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