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Tipo: Tese
Título: Análise multivariada e modelagem espacial de parâmetros hidrogeoquímicos dos sistemas aquíferos médio e inferior da bacia sedimentar do Cariri Cearense
Título em inglês: Multivariate analysis and spatial modeling of hydrogeochemical parameters of the middle and lower aquifer systems of the Cariri Cearense sedimentary basin
Autor(es): Santos, Roberto Jefferson da Silva
Orientador: Mendonça, Luiz Alberto Ribeiro
Palavras-chave: Reservatórios subterrâneos;Equilíbrio químico;Águas subterrâneas;Saturação
Data do documento: 26-Mai-2022
Citação: SANTOS, R.J.S. Análise multivariada e modelagem espacial de parâmetros hidrogeoquímicos dos sistemas aquíferos médio e inferior da bacia sedimentar do Cariri Cearense. 2022. 217 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil - Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: A crescente demanda por água aliada as estiagens e aos níveis cada vez menores nos reservatórios superficiais, tem tornado a água subterrânea uma reserva estratégica, podendo influenciar decisivamente no desenvolvimento político-socioeconômico de uma região. A presente pesquisa propõe uma metodologia capaz de modelar a distribuição espacial em um ambiente com escassez de parâmetros físico-químicos de águas subterrâneas. Os parâmetros foram analisados conforme a interpretação das fácies hidroquímicas, a identificação dos processos dominantes, os índices cloro-alcalinos, a avaliação dos possíveis tipos do intemperismo e a determinação do grau de saturação das águas para a halita, a gipsita, a dolomita e a calcita. A análise por componentes principais (ACP) foi aplicada para identificar os parâmetros que melhor explicam suas relações com as águas dos poços em estudo. A análise de agrupamento foi desenvolvida por meio de dendrogramas, a melhor correlação de Pearson definiu as melhores técnicas de aglomeração e da matriz de dissimilaridade. Para a escassez dos parâmetros físico-químicos aplicou-se a técnica de imputação múltipla de dados. Na modelagem geoestatística abordou-se a combinação de 38 direções, 11 funções de correlação e 3 tipos de pesos para minimização da função perda. Ao estudo de caso realizado em municípios que explotam águas subterrâneas na Bacia Sedimentar do Cariri Cearense, verificou-se haver a maior incidência de águas bicarbonatadas, de proeminente contato com a rocha, com poços tendendo a saturação no período seco para a calcita e a dolomita. As componentes principais formadas apresentaram característica distintas, Dim1 – salinidade, Dim2 – atividades antrópicas e Dim3 – responsável pelo teor de substâncias dissolvidas, de acordo com a percolação da água precipitada no seu percurso pelo perfil do solo. Para os agrupamentos pôdese verificar no período chuvoso grupos distintos para a salinidade e alcalinidade, já no período seco por atividades antrópicas. Pela modelagem espacial verificou-se a tendência de anisotropia para a maioria dos parâmetros com exceção para os sólidos totais dissolvidos, a dureza e a condutividade elétrica. O modelo demonstrou-se válido, as análises das correlações, da hidroquímica, das componentes principais e dos agrupamentos demonstraram congruência entre si, fator importante no processo inferencial da modelagem espacial em escassez de dados.
Abstract: The growing demand for water combined with the droughts and the decreasing levels in the surface reservoirs, has turned groundwater into a strategic reserve, decisively influence the political-socio-economic development of a region. THE The present research proposes a methodology capable of modeling the spatial distribution in a environment with scarcity of physical-chemical parameters of groundwater. The parameters were analyzed according to the interpretation of hydrochemical facies, identification of dominant processes, the chlor-alkaline indices, the evaluation of the possible types of the weathering and the determination of the degree of water saturation for halite, gypsum, dolomite and calcite. Principal component analysis (PCA) was applied to identify the parameters that best explain their relationship with the waters of the wells under study. The analysis clustering was developed using dendrograms, the best Pearson correlation defined the best agglomeration and dissimilarity matrix techniques. For the scarcity of physicochemical parameters, the multiple data imputation technique was applied. At geostatistical modeling addressed the combination of 38 directions, 11 correlation functions and 3 types of weights to minimize the loss function. To the case study carried out in municipalities that exploit groundwater in the Cariri Cearense Sedimentary Basin, there was a higher incidence of bicarbonate waters, with prominent contact with the rock, with wells tending to saturation in the dry period for calcite and dolomite. The main components formed showed distinct characteristics, Dim1 - salinity, Dim2 - activities anthropic and Dim3 - responsible for the content of dissolved substances, according to the percolation of precipitated water on its way through the soil profile. For the groups it was possible to verify in the rainy season distinct groups for salinity and alkalinity, already in the rainy season dried by anthropic activities. By spatial modeling, the tendency of anisotropy was verified for most parameters with the exception of total dissolved solids, hardness and Electric conductivity. The model proved to be valid, the analysis of correlations, hydrochemistry, principal components and clusters showed congruence among themselves, an important factor in the inferential process of spatial modeling in data scarcity.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/68280
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