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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/63616Registro completo de metadados
| Campo DC | Valor | Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Martins, Eduardo Sávio Passos Rodrigues | - |
| dc.contributor.author | Kreis, Marjorie Beate | - |
| dc.date.accessioned | 2022-01-20T17:53:19Z | - |
| dc.date.available | 2022-01-20T17:53:19Z | - |
| dc.date.issued | 2021 | - |
| dc.identifier.citation | KREIS, Marjorie Beate. Origem e dinâmica da salinidade dos aquíferos cristalinos fraturados da Região Semiárida Cearense (Brasil). 2021. 440f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Universidade Federal do Ceara, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil; cotutela internacional com a Universidade de Montpellier (França), Fortaleza-CE; França, 2021. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63616 | - |
| dc.description.abstract | The high levels of groundwater salinity of groundwater observed in the crystalline basement rocks in semi-arid NorthEastern Brazil stimulated research since the 1960s. The present study uses hydrodynamic (monthly and hourly piezometric data) and hydrochemical (Electrical Conductivity EC, major ions, Cl/Br, trace elements) methods in addition to a wide analytical investigation based on a multi-tracer approach (180, 2H, 3H, 14C, CFC, SF6) to identify the origin of the salts, characterize the recharge and circulation processes, and determine the mechanisms that lead to the salinization of the groundwater contained in the crystalline rocks of semi-arid regions. The piezometric survey revealed the high reactivity of the aquifer to precipitation and suggests that the recharge of the aquifers depends on significant rainy events that may have favored runoff and surface water accumulation. Indeed, the investigation carried out with more than 500 stable isotopes analyses (monthly and/or daily data) showed that this recharge occurs through direct infiltrations, with a more or less significant proportion of indirect infiltration of evaporated surface water. Even if there is no direct relationship between the total annual precipitation and the aquifer’s recharge, this study showed that the seasonal recharge is weak and of the order of 1 to 3% of the annual rainfall (≈7 to 21 mm/year). The crystalline aquifers are characterized by low transmissivities (median value around de 3.10-6 m²/s), low porosities (< 0,5%), low hydraulic conductivity (in the order of a few centimeters per day) and a strong lateral compartmentalization (absence of regional flow). The multi-tracer analysis highlighted that groundwater residence time is short (from a few decades to hundreds of years, with a large contribution of post-1950 water) and that the circulation processes are fast. However, this estimate is an apparent age resulting from complex circulation flow patterns in fractured aquifers, because flows are essentially composed of seasonal vertical infiltration flows (direct and indirect) and horizontal transfers of longer transit time (infiltration before the 1960s). Thus, in addition to a strong spatial heterogeneity, a strong vertical stratification is observed in the fractured crystalline basement (increase of the water’s EC with the fracture’s depth). Waters in the study are characterized by high chlorides concentrations (up to 5 g/L) and essentially show mixed-chloride or sodium-chloride facies, with EC ranging from 890 to 19300 µS/cm. The chemical study suggests that the waters, originally bicarbonated, became chlorinated due to the dissolution and leaching of salts (as calcite, dolomite, gypsum, halite and probably MgCl2) that precipitated in the soil, in the unsatured zone and/or in the sediments, due to the strong evapotranspiration rates of rainfall and surface waters. However, simulations have shown that climatic aridity and strong evapotranspiration rates cannot lead to a strong salinization of the groundwater over a period of time of the order of hundreds of years, but to chloride concentrations in the order of a few tens of mg/L, 100 to 200 mg/L at most. Thus, simulations showed that the only factor that is capable of causing a strong salinization of the aquifer (with concentrations of the order of g/L) is the presence of subterraneous endorrheic conditions (decrease in the piezometric level) due to the transpiration of the groundwater by the deep roots of the Caatinga tree layer, with an evapotranspiration rate equivalent to the total annual recharge, which implies that there is no longer direct relationship between the apparent age of the waters and the accumulation of salts in the aquifers. Simulations suggests that aquifers would be in a current dynamic of desalination due to the deforestation of the Caatinga tree layer, and this, despite the influence of the infiltration of evaporated water in the recharge processes. | pt_BR |
| dc.language.iso | pt_BR | pt_BR |
| dc.subject | Rochas cristalinas | pt_BR |
| dc.subject | Aquíferos fraturados | pt_BR |
| dc.subject | Semiarido | pt_BR |
| dc.subject | Salinização | pt_BR |
| dc.subject | Isótopos estáveis (18O, 2H) | pt_BR |
| dc.subject | Datação multi-traçadores (3H, 14C, CFC, SF6) | pt_BR |
| dc.subject | Piezometria | pt_BR |
| dc.title | Origem e dinâmica da salinidade dos aquíferos cristalinos fraturados da região semiárida Cearense (Brasil) | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
| dc.contributor.co-advisor | Taupin, Jean Denis | - |
| dc.description.abstract-ptbr | A alta salinidade das águas subterrâneas observada nas rochas cristalinas do embasamento (e.g. rochas metamórficas e ígneas) no Semiárido Brasileiro (Nordeste do Brasil) estimulou diversas pesquisas desde a década de 1960. O presente estudo usa a hidrodinâmica (dados piezométricos mensais e horários), a hidroquímica (Condutividade Elétrica-CE, íons maiores, Cl/Br, elementos traços) além de uma ampla investigação análitica realizada por uma abordagem multi-traçadores (180, 2H, 3H, 14C, CFC, SF6) para identificar a origem dos sais, caracterizar os processos de recarga e de circulação, e determinar os processos que levam à salinização das águas subterrâneas contidas nos rochas cristalinas das regiões semiáridas. O monitoramento piezométrico sublinhou a forte reatividade do aquífero às chuvas e sugere que a recarga do lençol fréatico depende dos eventos chuvosos significativos da quadra chuvosa que provavelmente favoreceram a criação de escoamentos superficiais e o acúmulo de água em superfície. De fato, a investigação isotópica realizada sobre os diferentes compartimentos de água, com mais de 500 análises em isótopos estáveis (dados mensais e/ou diários), permitiu evidenciar que esta recarga ocorre por infiltrações diretas com uma proporção mais ou menos significativa de infiltração indireta de águas superficiais evaporadas a partir de zonas localizadas propicias a infiltração (e.g. baixios topograficos, talvegues dos rios, margens dos açudes, etc.). Mesmo se não há relação direta entre a chuva total anual (ou mensal) e a recarga dos aquíferos, cálculos feitos neste estudo mostraram que a recarga sazonal é fraca e da ordem de 1 a 3% da chuva anual (≈7 a 21 mm/ano). Os aquíferos cristalinos da região são caracterizados por baixas transmissividades (valor mediano em torno de 3.10-6 m²/s), baixas porosidades (< 0,5%) e baixas permeabilidades (na ordem de alguns centimetros por dia). A compartimentação lateral dos aquíferos é reduzida (ausência de fluxo regional). A análise multi-traçadores sublinhou que o tempo de residência das águas subterrâneas são curtos (de algumas décadas a centenas de anos, com uma grande contribuição de água pós-1950) e que os processos de circulação são rápidos. Contudo, se trata de idade aparente porque em realidade, os fluxos de circulação nos aquíferos fraturados são bem mais complexos e são compostos essencialmente por fluxos de infiltrações verticais sazonais (atuais, diretos e indiretos) e por transferências horizontais de trânsito mais longo (cuja infiltração occoreu antes dos anos 1960). Assim, além de uma forte heterogeneidade espacial, observa-se uma forte estratificação vertical no embasamento fraturado cristalino, evidenciada no campo pelo aumento da CE da água com a profundidade das fraturas. As águas do estudo são caracterizadas por altas concentrações em cloretos (até 5 g/L), com fácies essencialmente cloretada mista ou cloretada sódica, e CE variando de 890 a 19300 μS/cm em função dos poços ativos (valor mediano de 2854 μS/cm ± 3000 μS/cm). O estudo químico sugere que as águas, originalmente de fácies bicarbonatadas, se tornaram cloretadas em razão da dissolução e da lixiviação de sais (de tipo calcita, dolomita, gispo, halita e provavelmente de MgCl2) que precipitaram no solo, na ZNS e/ou nos sedimentos dos açudes devido às fortes taxas de evapotranspiração das águas de chuva e superficiais. Contudo, os modelos mostraram que a aridez climática e as fortes taxas de evapotranspiração não podem levar a uma forte salinização do lençol freático em um período de tempo da ordem de umas centenas de anos, mas levam a concentrações em cloretos na ordem de algumas dezenas de mg/L, 100 a 200 mg/L no máximo. Assim, as simulações evidenciaram que o único fator que é capaz de provocar uma forte salinização do aquífero (com concentrações da ordem do g/L) é a presença de condições endorréicas subterrâneas (abaixamento do nível piezométrico) devida a transpiração do lençol freático pelas raizes profundas da Caatinga arbórea com uma taxa de transpiração equivalente à recarga total anual, o que implica que não tem mais relação direta entre a idade aparente das águas e a acumulação de sais nos aquíferos. As simulações sugerem que os aquíferos seriam numa dinâmica atual de dessalinização devido ao desmatamento da Caatinga arbórea, e isso apesar da influência da infiltração das águas evaporadas nos processos de recarga. | pt_BR |
| dc.description.abstract-es | La forte salinité des eaux souterraines observée dans les roches cristallines du socle dans le nord-est du Brésil semi-aride a stimulé la recherche depuis les années 1960. La présente étude utilise des méthodes hydrodynamiques (données piézométriques mensuelles et horaires) et hydrochimiques (Conductivité Electrique-CE, ions majeurs, Cl/Br, éléments traces) en plus d'une vaste investigation analytique basée sur une approche multi-traceurs (180, 2H, 3H, 14C, CFC, SF6) pour identifier l'origine des sels, caractériser les processus de recharge et de circulation et déterminer les mécanismes qui conduisent à la salinisation des aquifères cristallins des régions semi-arides. Le suivi piézométrique a souligné la forte réactivité des aquifères aux précipitations et suggère que la recharge de la nappe dépend des événements pluvieux significatifs de la saison des pluies qui ont probablement favorisé la création de ruissellements et l'accumulation d'eau de surface. En effet, l'investigation menée avec plus de 500 analyses en isotopes stables a mis en évidence que cette recharge se fait par des infiltrations directes avec une proportion plus ou moins significative d'infiltrations indirectes d’eaux de surface évaporées. Même s'il n'y a pas de relation directe entre la pluie totale annuelle (ou mensuelle) et la recharge des aquifères, l'étude a montré que la recharge saisonnière est faible, de l'ordre de 1 à 3 % de la pluie annuelle (≈7 à 21 mm/an). Les aquifères cristallins sont caractérisés par de faibles transmissivités (valeur médiane autour de 3,10-6 m²/s), porosités (< 0,5%) et perméabilités (de l'ordre de quelques centimètres par jour). La compartimentation latérale des aquifères est réduite (absence d'écoulement régional). L'analyse multi-traceurs a souligné que les temps de résidence des eaux souterraines sont courts (de quelques dizaines à centaines d'années, avec une contribution importante d’eau post-1950) et que les processus de circulation sont rapides. Il s'agit toutefois d'âges apparents car en réalité, les flux de circulation dans les aquifères fracturés sont beaucoup plus complexes et sont essentiellement composés par des flux saisonniers d'infiltration verticale (directe et indirecte) et des transferts horizontaux de transit plus long (infiltration anté-1960). Ainsi, en plus d'une forte hétérogénéité spatiale, une forte stratification verticale est observée dans le socle fracturé cristallin (augmentation de la CE de l'eau avec la profondeur des fractures). Les eaux sont caractérisées par des concentrations en chlorures élevées (jusqu'à 5 g/L), des faciès essentiellement chlorurés (mixtes ou sodiques) et des CE variant de 890 à 19300 μS/cm. L'étude chimique suggère que les eaux, originellement de faciès bicarbonatés, sont devenues chlorurées en raison de la dissolution et du lessivage de sels (calcite, dolomite, gypse, halite et probablement MgCl2) qui ont précipité dans le sol, la ZNS et/ou les sédiments en raison des forts taux d'évapotranspiration (ETR) des pluies et des eaux de surface. Cependant, les modélisations ont montré que l'aridité climatique et les forts taux d'ETR ne peuvent pas conduire à une forte salinisation de la nappe sur une période de temps de l'ordre d’une centaine d'années, mais conduisent à des concentrations en chlorures de l'ordre de quelques dizaines de mg/L, 100 à 200 mg/L tout au plus. Ainsi, les simulations ont montré que le seul facteur capable de provoquer une forte salinisation de l’aquifère (avec des concentrations de l’ordre du g/L) est la présence de conditions endoréiques souterraines (abaissement du niveau piézométrique) dues à la transpiration de l'aquifère par les racines desarbres de la Caatinga avec un taux de transpiration équivalent à la totalité de la recharge annuelle, ce qui implique qu'il n'y a plus de relation directe entre l'âge apparent de l'eau et l'accumulation de sels dans l'aquifère. Les simulations suggèrent que les aquifères seraient dans une dynamique actuelle de désalinisation en raison de la déforestation de la Caatinga, et ce malgré l'influence d'infiltration d’eau évaporée dans les processus de recharge. | pt_BR |
| dc.title.en | Origin and dynamics of salinity in crystalline aquifers fractures from the semi-arid region of Ceará (Brazil) | pt_BR |
| Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC | |
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