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Título: Comportamento e quantificação da recarga de aquíferos sob diferentes padrões de fistribuição de chuvas : estudos de casos no Distrito Federal, Caetité (BA) e Altamira (PA)
Outros títulos: Aquifer recharge under different rainfall patterns : case studies at Federal District (Brasília), Caetité (Bahia State) and Altamira (Pará State)
Autor(es): Gomes, André Walczuk
Orientador(es): Campos, José Eloi Guimarães
Assunto: Recarga
Pluviometria
Aquíferos rasos
Cerrado
Semiárido
Amazônia
Data de publicação: 25-nov-2025
Referência: GOMES, André Walczuk. Comportamento e Quantificação da Recarga de Aquíferos sob Diferentes Padrões de Distribuição de Chuvas: Estudos de Casos no Distrito Federal, Caetité (BA) e Altamira (PA).. 2025. 189 f., il. Tese (Doutorado em Geociências Aplicadas e Geodinâmica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025.
Resumo: A garantia de acesso a água é base para o desenvolvimento humano. Na ausência de fontes superficiais próximas, a explotação de aquíferos surge como alternativa. A gestão de recursos hídricos requer não apenas um diagnóstico de disponibilidade hídrica, mas a compreensão de fatores que controlam e afetam a sua quantidade e qualidade. A tolerância a eventos extremos e a observância à manutenção do equilíbrio do ciclo hidrológico são também chaves para a configuração de uma fonte segura de água. Apesar de conceitualmente simples, a prática de gestão se demonstra desafiadora. Especificamente quanto a fontes subterrâneas, o fato de não haver contato direto com o manancial acrescenta desafios ao seu manejo. Este trabalho objetivou determinar o comportamento e quantificar a recarga de aquíferos, parâmetros essenciais para o planejamento de curto e longo prazos. Por meio da obtenção e consistência de séries de dados de monitoramento, almejou-se a compreensão do comportamento temporal de níveis subterrâneos e o endereçamento de mecanismos físicos e climatológicos que atuam no controle da superfície freática, de taxas de recarga e da interconexão entre aquíferos e águas superficiais. Neste estudo exploram-se sistemas aquíferos rasos e livres, do tipo intergranular. Três regiões do Brasil com regimes anuais de precipitação distintos foram selecionadas: Distrito Federal-DF (clima semiúmido de cerrado - 1.500 mm/ano), Caetité-BA (clima semiárido de caatinga - 800 mm/ano) e Altamira-PA (clima úmido de condições equatoriais - 2.100 mm/ano). A avaliação de dados de monitoramento baseou-se na componente de água subterrânea disponibilizada pelo projeto GLDAS, fornecidos diariamente pela Agência Aeroespacial dos Estados Unidos desde 2003 (22 anos de dados). Simultaneamente, houve obtenção e consistência de dados de monitoramento em 5, 28 e 19 poços de monitoramento no DF, Caetité e Altamira, respectivamente, com as seguintes frequências e períodos: diária (2019 - 2024: 5 anos hidrológicos); mensal (2008 - 2024: 16 ciclos hidrológicos); trimestral (2012 - 2024: 12 ciclos hidrológicos). Em todas as situações foi possível observar a sazonalidade do nível freático e descrever o retardo em relação ao início do ciclo chuvoso. Especificamente no Distrito Federal, apurou-se que a descarga de base em cursos hídricos (ou nível fluviométrico) é simultânea ao incremento de carga hidráulica em aquíferos, com correlação de até 0,92. O padrão de flutuação observado nos sistemas aquíferos demonstra correlação satisfatória com a média móvel da precipitação local, à exceção de Caetité e que pode se justificar pela heterogeneidade do meio (aquíferos mistos do tipo granular e fraturado). Contudo, o comportamento global dos níveis no semiárido é fortemente correlacionável a mudanças no comportamento de longo prazo das chuvas, o qual pode ser descrito pelo Standard Precipitation Index (SPI). Em média, a taxa de recarga estimada no Distrito Federal é de 542 mm/ano (32%). No semiárido da Bahia, de 103,0 mm/ano (17%). Em Altamira, a taxa é de apenas 165,0 mm/ano (8%). Os valores estimados por dados orbitais se mostraram similares apenas para o clima de Cerrado. Para os demais ambientes, recomenda-se cautela no uso deste modelo. Com base nestes resultados, conclui-se que o regime de chuvas controla a posição do nível freático e afeta a taxa de recarga interanual em cada área de estudo, mas com diferentes graus. Pode-se dizer que há maior controle no semiárido, papel relevante no cerrado e menor importância na Amazônia. A responsividade de cada aquífero é inversamente relacionada à espessura da zona não saturada, a qual se demonstrou especialmente crítica para o controle da recarga em Caetité ao demonstrar um comportamento ambíguo, isto é, favorecer a recarga em situações de excedente hídrico ou prejudicá-la em casos de déficit. Os resultados obtidos podem ser utilizados como guiais para o planejamento e aperfeiçoamento de planos de monitoramento, de modo a se garantir a representatividade dos dados para tomada de decisão em processos de gestão.
Abstract: Guaranteeing access to water is the basis for human development. In the absence of nearby surface sources, aquifer exploitation emerges as an alternative. Water resources management requires not only a diagnosis of water availability, but an understanding of factors that control and affect its quantity and quality. Resilience to extreme climate events and assurance of hydric cycle equilibrium are key to establish a safe water source. Despite being conceptually simple, management practice proves to be challenging. Regarding underground sources, the fact that there is no direct contact with the reservoir brings challenges to their management. This research aimed to determine the behavior and quantify aquifer recharge, parameters that are essential for short and long-term planning. Based on monitoring time series both acquired by the authors or compiled from third party’s dataset, groundwater levels were assessed over time and physical and meteorological mechanisms that controls phreatic fluctuation, recharge, and groundwater-surface water interconnexion were addressed. In this research, intergranular shallow and unconfined aquifer systems are evaluated. To achieve the proposed goals, three regions of Brazil with different annual pluviometric regimes and physiographical characteristics were selected: Federal DistrictDF (semi-humid Cerrado savanna weather - 1,500 mm/year), Caetité-BA (semiarid region dominated by the Caatinga - 800 mm/year) and Altamira-PA (tropical Amazon rainforest climate - 2,100 mm/year). Monitoring data derived from NASA’s GLDAS project, which provides a daily estimation of groundwater storage since 2003 (22 years of data). Simultaneously, water levels were systematically monitored in 5, 28, and 19 monitoring well at DF, Caetité, and Altamira, respectively, with the following temporal resolution: daily (2019 – 2024: 5 hydric cycles); monthly (2008 – 20024: 16 hydric cycles); every three months (2012 – 2024: 12 hydric cycles). In all case studies it was possible to observe the seasonality of the water table and observe a delay in aquifer response in relation to the beginning of the rainy cycle. Specifically in the Federal District, it was found that river baseflow discharge (or fluviometric level readings when flow data is absent) increment is simultaneous to aquifer hydraulic head shifts, with a correlation coefficient up to 0.92. Groundwater fluctuation pattern is determined by local precipitation moving average, except at Caetité. A plausible explanation found is the heterogeneity of local aquifers, which might include double porosity systems (intergranular and fractured media). However, the global behavior of groundwater levelsin the semiarid is strongly correlated to changes in the long-term rainfall, which can be described by the Standard Precipitation Index (SPI). On average, the recharge rate in the Federal District is 542 mm/year (32%). In the semi-arid region of Bahia, 103.0 mm/year (17%). In Altamira, the rate is only 165.0 mm/year (8%). The values estimated by orbital data were similar only for the Cerrado region. For other environments, caution is recommended when using GLDAS groundwater output. Based on these results, it is concluded that the rainfall regime does control water table fluctuation and interannual recharge in each study area, but to different degrees. A greater influence on the relationship of rainfall amount versus groundwater is observed in the semiarid, whereas an important control is observed at the Cerrado savanna. At Amazon rainforest, there is hydric surplus and as recharge and discharge reach an equilibrium, water excess does not contribute to aquifer storage. The responsiveness of each aquifer is inversely related to the thickness of the unsaturated zone, which proved to be especially critical for controlling recharge in Caetité. Thick soil covers can either favor recharge during wet periods or reduce vertical infiltration range during drier years. The results obtained can be used as guidelines for planning and improving monitoring plans. In this manner, groundwater can be properly assessed, which allows a robust decision-making process and efficient management.
Unidade Acadêmica: Instituto de Geociências (IG)
Informações adicionais: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmica, 2025.
Programa de pós-graduação: Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmica
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Aparece nas coleções:Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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