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In urban areas, groundwater contamination is linked to high pression of urban use land; for this, applied restrictive politics of use land that promote groundwater conservation are necessary. The present article aims to evaluate the risk of water qua-lity contamination, developing a risk Index to Groundwater Contamination (IRCAS) applied to aquifers in urban environ-ment in the municipality of Fortaleza, Ceará, Brazil. The construction of the IRCAS was carried out from the GOD aquifer vulnerability methodology, adding the Environmental Sanitation Index (ISA), calculated by census sector based on 2010 census data of the Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). The data were managed in the Information System Geographic (GIS), and validated from groundwater samples analyzed for nitrate (N-NO3-) concentrations. The IRCAS sho-wed that areas near to the coast presented a higher risk due to the high vulnerability of the aquifer represented by the Dunes Aquifer Systems, associated with areas of low sanitary quality. The main risk factor was the sanitary sewage. Highest concentrations of nitrate (24.4 – 40 mg/L) in 83% of these wells are associated to high risk zones. Nas áreas urbanas, a contaminação da água subterrânea está ligada à forte pressão de ocupação e uso do solo. Por isso, é necessária a implantação de medidas restritivas que promovam a conservação da água subterrânea. O presente trabalho desenvolveu um Índice de Risco de Contaminação da Água Subterrânea (IRCAS) aplicado a aquíferos em ambiente urbano no município de Fortaleza, Ceará, Brasil. A construção do IRCAS foi realizada a partir da Metodologia de Vulnerabilidade Aquífera (GOD), anexando a esta o Índice de Saneamento Ambiental (ISA), calculado por setores censitários com dados do Censo 2010, do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Os dados foram gerenciados em Sistema de Informação Geográfica (SIG) e validados com amostras de água subterrânea analisada quanto a concentrações de nitrato (N-NO3-) em 212 poços. O IRCAS apontou áreas mais próximas à costa como zonas de alto risco, por conta da alta vulnerabilidade aquífera associada ao Sistema Aquífero Dunas (SAD) sob zonas de baixa qualidade sanitária. O principal fator do risco foi o esgotamento sanitário. As maiores concentrações de nitrato (24,4 – 40 mg/L) em 83% dos poços se mostraram associadas às zonas de alto risco.

Uma maneira de incorporar a incerteza das medidas de campo e a variabilidade espacial nas propriedades hidráulicas de aqüíferos é estabelecer distribuições de probabilidade para os parâmetros físicos do meio. As propriedades estatísticas do potencial hidráulico são então determinadas pela solução numérica das equações diferenciais estocásticas que regem o regime de escoamento no aqüífero. Neste trabalho descrevemos a utilização de dois métodos de elementos finitos estocásticos (o método de Monte Carlo e o método da Colocação) para estimar a média e a variância do potencial hidráulico para fluxo saturado em meio estatisticamente heterogêneo, supondo que o coeficiente de transmissividade hidráulica é descrito por um processo lognormal. Um dos fatores decisivos na precisão numérica dos métodos é o comprimento de correlação associado à transmissividade. Discutimos também algumas configurações de baterias de extração que foram recentemente propostas para uma exploração adequada do aqüífero Recôncavo na bacia do rio Capivara (Bahia, Brasil), comparando dois modelos clássicos e introduzindo a aleatoriedade da transmissividade em um dos arranjos de poços que foram propostos. One way to incorporate the uncertainty of field data and the spatial variability in the hydraulic properties of aquifers is to prescribe probability distributions to the material properties of the medium. The statistical properties of the hydraulic potential are then determined by the numerical solution of stochastic differential equations governing the flow in the aquifer. For this purpose we consider two stochastic finite element methods, Monte Carlo and stochastic Collocation, to estimate the mean and variance of the potential for saturated flow in statistically heterogeneous media, assuming that the coefficient of hydraulic transmissibility follows a lognormal distribution. One of the crucial issues in the accuracy of numerical methods is the spatial correlation length associated with the transmissibility. We also discuss some configurations of plant extraction that were recently proposed for a rational exploration of the Recôncavo aquifer in the Capivara river basin (Bahia, Brazil), by comparing two classical models and by introducing the randomness of transmissibility in one of these configurations.

Submitted by Santiago Fabio (fabio.ssantiago@hotmail.com) on 2011-10-11T11:58:00Z No. of bitstreams: 1 DDDDDD.pdf: 318806 bytes, checksum: 879365b7a3c868160757d2f360d592ae (MD5) Made available in DSpace on 2011-10-11T11:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DDDDDD.pdf: 318806 bytes, checksum: 879365b7a3c868160757d2f360d592ae (MD5) Previous issue date: 2009 Uma maneira de incorporar a incerteza das medidas de campo e a variabilidade espacial nas propriedades hidráulicas de aqüíferos é estabelecer distribuições de probabilidade para os parâmetros físicos do meio. As propriedades estatísticas do potencial hidráulico são então determinadas pela solução numérica das equações diferenciais estocásticas que regem o regime de escoamento no aqüífero. Neste trabalho descrevemos a utilização de dois métodos de elementos finitos estocásticos (o método de Monte Carlo e o método da Colocação) para estimar a média e a variância do potencial hidráulico para fluxo saturado em meio estatisticamente heterogêneo, supondo que o coeficiente de transmissividade hidráulica é descrito por um processo lognormal. Um dos fatores decisivos na precisão numérica dos métodos é o comprimento de correlação associado à transmissividade. Discutimos também algumas configurações de baterias de extração que foram recentemente propostas para uma exploração adequada do aqüífero Recôncavo na bacia do rio Capivara (Bahia, Brasil), comparando dois modelos clássicos e introduzindo a aleatoriedade da transmissividade em um dos arranjos de poços que foram propostos. São Paulo

Submitted by Ruth Quaresma de Freitas (ruth_quaresma@hotmail.com) on 2019-03-06T18:02:55Z No. of bitstreams: 1 GILLIANO VIEIRA LIMA BORGES - DISSERTAÇÃO PPGECA 1999..pdf: 19974679 bytes, checksum: a6078dc915ed5bd1477217076858c83f (MD5) Made available in DSpace on 2019-03-06T18:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GILLIANO VIEIRA LIMA BORGES - DISSERTAÇÃO PPGECA 1999..pdf: 19974679 bytes, checksum: a6078dc915ed5bd1477217076858c83f (MD5) Previous issue date: 1999-03-13 Foi feita nesta dissertação uma analise das zonas de captura dos poluentes próximos aos poços verticais e horizontais. O poço horizontal é uma renovação recente, feita somente nós últimos 9 ou 10 anos nos países desenvolvidos como EUA e Canadá, a qual agora está sendo usada no mundo inteiro devido a sua simplicidade e eficácia na remoção dos poluentes, sem causar destruição ou perturbação de estruturas como tanques de gasolina, casas etc. Este procedimento provou ser útil na descontaminação da parte rasa do aqüífero, com aplicações práticas que poderão ser empregados em campo, caso haja contaminação. A grande vantagem dos poços horizontais é a acessibilidade para qualquer situação, até em abaixo dos containers/tanques vazantes de contaminantes. Sem ameaçar o ambiente natural, dá para se realizar a captura total dos poluentes. A técnica dos poços verticais, em agrupamento de um ou mais poços foi estudada de acordo com programação explicada no texto da tese. A geometria da pluma de contaminantes, em ambos os casos de poços verticais e horizontais, foi determinada objetivando conter o espalhamento da pluma contaminada. Os critérios para a obtenção da eficiência máxima foram estabelecidos em função da porcentagem dos tubos do fluxo que são capturados (razão dos tubos que chegam ao, e assim capturados, pelo número total de tubos) pelo sistema de remediação. Os programas computacionais usados foram desenvolvidos em Turbo Pascal Versão VI e a resolução das figuras obtidas foi animadora, com clareza e definição suficiente para que um engenheiro possa estudar e interpretar o fenômeno da captura dos tubos de fluxo, usando a teoria de Potenciais. Com o intuito de remover os poluentes nos aqüíferos rasos, foi empregada uma bateria de poços verticais, contendo um, dois e até três poços de extração, como medida de contenção hidráulica dos contaminantes. Os parâmetros físicos envolvidos incluíram o tamanho, a profundidade e espaçamento entre os poços, além das permeabilidades do meio e do material do poço. A análise detalhada dos resultados obtidos comprovou a eficiência e a aplicabilidade da metodologia aplicada para região estudada. O método apresentado para determinar as características das zonas de captura num domínio retangular de fluxo, seja nos poços verticais ou horizontais, foi comprovado como muito útil para a elaboração de projetos, locação e operação de sistemas de extração para as plumas de contaminantes que penetram parcialmente nos aqüiferos rasos. Foram obtidas soluções bidimensionais para as zonas de captura. As especificações gerais para os poços verticais e poços horizontais estão presentes no texto, e foram usadas ao longo do estudo. O sistema de contenção hidráulica de contaminantes, composto por um único poço horizontal, mostrou-se mais eficiente do que os compostos pelos poços verticais. Entretanto tal eficiência, é mais evidente, para o caso de aqüiferos espessos, pois embora o uso de poço(s) horizontal não tenha como fator limitante a espessura do aqüífero, este método é bastante sensível à flutuação do nível freático, que tornasse bem mais preponderante nos aqüíferos rasos. A análise dos resultados para o caso dos poços horizontais deixa claro que na área selecionada, não é recomendado o aumento na profundidade de instalação dos poços a partir de 40% da profundidade total, pois não foi verificado aumento relevante na captura dos tubos de fluxo. O uso de um sistema de contenção hidráulica com dois poços horizontais foi tratado unicamente por interesse acadêmico. As especificações gerais para os poços horizontais foram apresentadas nas respectivas tabelas que mostram as eficiências dos poços horizontais em função do número total dos tubos de fluxo capturados. Foi feita a comparação entre as Zonas de Captura de Poços Verticais e Horizontais e deduzidas conclusões úteis para elaboração de projetos de descontaminação de aqüíferos freáticos. As recomendações que foram feitas ajudarão aqueles que desejarem implementar estes conceitos para estruturas e/ou instalações que necessitem do uso de técnica de descontaminação, onde forem necessárias. As figuras e tabelas que foram confeccionadas são auto-explicativas e foram feitas usando as técnicas computacionais mais recentes. In this dessertation, an analysis was done on the capture zones of pollutants, that pertain to vertical and horizontal wells. The horizontal well is a recent innovation that emerged in the developed countries, such as in the United States o f America and Canada, only in the past 9 or 10 years and this technique is being used in the world over due to its simplicity and efficient use in removing the pollutants, without destroying or perturbing beneath such structures as gas tanks, houses etc. This procedure had proved to be useful in the decontamination of the shallow part of the aquifer, with practical applications that could be employed in the field, should such a contamination occur. The advantage of horizontal wells is that they can have exact access to the area that is to be cleaned, however difficult the situation be, even i f the lower parts of the leaking containers/tanks are to reached. Without menace to the natural environment, it is possible to have total capture of the pollutant. The technique o f vertical wells consisting o f one or more o f these units, as per the program explained in the text o f this dissertation, was studied. The plume geometry of the contaminant, in both vertical and horizontal wells, was determined, with the object o f l i m i t i n g the contaminant spread of the plume and criteria were established to obtain the maximum efficiency as a function of percentage of flow tubes which were captured (as a ratio of tubes that are captured by the given well to the total number of tubes) in the remediation system. Turbo-Pascal Version VI computer programs used were and the resolution o f the figures so obtained was encouraging, with clarity and definition that is needed for an engineer to study and interpret the phenomenon of capture of flow tubes, using the Potential theory. For the purpose of removing the pollutants in shallow aquifers, a battery of vertical wells was employed, with one, two or up to three extraction wells, with the idea o f containing the hydraulic spread of contaminants. The physical parameters involved included the size, depth and spacing in between of the wells, apart from the permeabilities of the media (of the well and that of the formation matrix under question). Detailed analysis o f the results presented confirmed the efficiency and applicability o f this method for the region under study. The method presented here-in for determining the characteristics of capture zones in a rectangular flow domain, be it for the vertical wells or horizontal wells, proved to be very useful for purpose o f project design, location and operation of extraction systems for contaminant plumes that penetrate partially into shallow aquifers. The 2-D solutions were obtained for capture zones. The general specifications for vertical and horizontal wells were furnished in the text of this thesis and these were used all along the study. The hydraulic contaminant contention system composed of a single horizontal well showed to be more efficient than that composed of with vertical wells. However, such efficient condition would be more evident for the case o f thick aquifers, once that for horizontal well(s), one does not have such factor as the l i m i t i n g factor, for the aquifer thickness. This method is very sensible to fluctuation o f phreatic levels, as for the case o f shallow aquifer systems. A analysis undertaken for horizontal wells resulted in an increase in depth of installation, beginning from 40% of the total depth (which amounts to 0,4j ) which is not recommended. Beyond this dimensionless depth, the capture of flow tubes was however not verified, as no measurable increase was observed. In the hydraulic contention system of contaminants, the case o f the horizontal two-well system was conducted purely from an academic point of view. The general specifications used for horizontal wells were presented in the respective tables which show that the efficiency o f horizontal wells is a function o f the number of flow tubes captured. A comparison was made between capture Capture Zones for vertical and horizontal wells and this proved useful in designing field projects to contain the contamination as also to give continuity to such decontamination projects. The recommendations suggested here-in would help one to implement these concepts to structures and installations that need this technique of decontamination of pollutants, wherever they be.