Groundwater recharge evaluation in brazilian cerrado biome site by saturated zone flow numerical modeling

A recarga natural de águas subterrâneas é uma informação chave à gestão integrada dos recursos hídricos, mas ainda pouco estudada no cerrado - importante zona continental de recarga, responsável pela vazão de base de trechos de alguns dos principais rios brasileiros. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivos estudar e compreender aspectos chave do referido processo nesse importante bioma: (i) taxas; (i) distribuição espacial; e (iii) fatores determinantes. A área de estudos compreendeu uma bacia experimental localizada na porção oeste do Distrito Federal e a metodologia consistiu na aplicação de modelagem numérica do fluxo em meio saturado. No método proposto, a distribuição espacial da recarga foi mapeada previamente e as taxas das zonas foram estimadas via calibração do modelo numérico. Apesar das limitações do modelo, as taxas simuladas situaram-se próximas à prevista na literatura. As propriedades hidráulicas do meio poroso foram determinantes no estudo do processo, mas o uso/cobertura da terra foi considerado um importante fator regulador da recarga na região. Os resultados obtidos foram considerados válidos, como ponto de partida para a execução de novos estudos em áreas de cerrado, com melhor caracterização do meio aqüífero e uma melhor alternativa metodológica para a caracterização da variabilidade espacial das zonas de recarga.Natural groundwater recharge is a key information to the integrated water resources management (IWRM), but still not well researched in Cerrado Biome – being as an important continental recharge zone, responsible for tzhe base flow in some stretches in major Brazilian rivers. In this context, the purpose of this study was to research and understand key aspects of this process in this important biome: (i) rates; (i) spatial distribution; and (iii) determining factors. The studied area encompasses an experimental basin located in the western portion of the Federal District and the methodology consisted in the application of Numerical Modeling Flow of Saturated Zone. In the method proposed, the spatial distribution of groundwater recharge was previously mapped, and the rates of the recharge zones were estimated by numerical model calibration. In spite of model limitations, simulated rates were close to that provided by literature. The hydraulic properties of the porous media were overriding in the study process, however, land cover/use was considered as an important regulatory factor in the groundwater recharge process in the area. The results obtained were considered valid as a starting point for further implementations studies in Cerrado biome, showing a better porous medium characterization and a better methodology alternative to characterize the spatial variability of recharge zones

Hydrological modelling and evaluation of detention ponds to improve urban drainage system and water quality

Paranoá Lake is an urban lake and it is being used as a source for urban water supply since last year. Until 1990, algal blooms occurred and improvements on wastewater treatment plants carried out improved the water quality very rapidly due to phosphorus load reduction. Recently, water quality is deteriorating, which is probably due to diffuse pollution. In Brazil, we adopt separated pipe networks for sewage and stormwaters, although cross flows occur. The evaluation of urban drainage stormwaters entering the lake and proposition of technical alternatives is crucial in minimizing the impacts on lake water quality. Quantitative and qualitative behavior of urban stormwaters were analyzed by means of monitoring the runoff flows and pollutant concentrations. Mathematical modelling while using the Storm Water Management Model—SWMM was carried out, and good correlations were found for flow modelling. However, poor response was achieved for water quality simulations, affecting the simulated pollutant loads entering the lake. The simulation of 13 alternatives for detention ponds location was also evaluated, as well as their influences on flow damping capability. The detention ponds that were tested were placed in line in the drainage mains to study the effects of their location on the removal of pollutants. As expected, the results showed that ponds located near the outfall are more efficient in reducing flow peaks. However, this layout requires construction woks in areas that are more sensitive to environmental and urbanistic problems and with higher land commercial values. Alternatives with smaller volumes in public areas near the center of the catchment area can lead to the peak flow damping required by the existing drainage network to avoid overflows. In conclusion, detention ponds can be a good alternative for improving the stormwater quantity and quality, but also alternatives that promote increased infiltration, should also be considered for compensating the infiltration lost due to urbanization

Human risk assessment of benzene after a gasoline station fuel leak

OBJETIVO: Avaliar os riscos à saúde da exposição ao benzeno de comunidade afetada por acidente de vazamento de combustível. MÉTODOS: Dados de acidente de vazamento de combustível ocorrido em Brasília, DF, em 2002, foram obtidos dos relatórios produzidos pelo distribuidor de combustível e submetidos a autoridade ambiental. Informação sobre a população afetada foi obtida em grupos focais com oito participantes. Foram estimados o tempo de exposição e concentração de benzeno na água usando modelo de fluxo subterrâneo acoplado a outro de transporte. A avaliação de risco foi conduzida de acordo com a metodologia da Agência de Registro de Substâncias Tóxicas e Doenças ( Agency for Toxic Substances and Disease Registry ). RESULTADOS: Alta percepção de risco à saúde relacionada ao acidente foi observada na população afetada (22 indivíduos), provavelmente devido à falta de assistência e à comunicação de risco deficiente do governo e agente poluidor. A comunidade esteve exposta a níveis inseguros de benzeno na água (>; 5 µg/L) a partir de dezembro de 2001, cinco meses antes de ser reportado o vazamento. A concentração média de benzeno na água consumida (72,2 µg/L) foi maior que aquela estimada pelo distribuidor usando a metodologia Ação Corretiva Baseada em Risco ( Risk Based Corrective Action ) (17,2 µg/L). A ingestão estimada de benzeno pelo consumo de água e frutas alcançou 0,0091 µg/kg pc/dia (risco de 5 x 10-7 câncer per 106 indivíduos). O nível de benzeno no vapor d´água durante o banho atingiu 7,5 µg/m3 para crianças (risco de câncer de até 1 per 104). O risco carcinogênico total foi de 110 a 200 per 106 indivíduos. CONCLUSÕES: A população afetada pelo vazamento de combustível esteve exposta a concentração de benzeno que pode ter representado risco à saúde. Autoridades governamentais necessitam desenvolver estratégias mais efetivas para rapidamente responder a esses acidentes e proteger a saúde da população afetada e do meio ambiente.OBJETIVO: Evaluar los riesgos para la salud de la exposición al benceno en comunidad afectada por accidente de derrame de combustible. MÉTODOS: Datos del accidente ocurrido en el Distrito Federal (Brasil), fueron obtenidos de los informes realizados por el distribuidor de combustible y sometidos a la autoridad ambienta. Información sobre la población afectada fue obtenida en grupos focales con 8 participantes. Se hicieron estimaciones del tiempo de exposición y concentración de benceno en el agua usando modelo de flujo subterráneo acoplado a otro de transporte. La evaluación de riesgo fue conducida de acuerdo con la metodología de la "Agency for Toxic Substances and Disease Registry". RESULTADOS: Alta percepción de riesgo para la salud relacionada con el accidente fue observada en la población afectada (22 individuos), probablemente debido a la falta de asistencia y a la comunicación de riesgo deficiente del gobierno y agente contaminante. La comunidad estuvo expuesta a niveles inseguros de benceno en el agua (>;5 µg/L) a partir de diciembre de 2001, cinco meses antes de ser reportado el derrame. La concentración promedio de benceno en el agua consumida (72,2 µg/L) fue mayor que la estimada por el distribuidor usando la metodología "Risk Based Corrective Action" (17,2 µg/L). La ingestión estimada de benceno por el consumo de agua y frutas alcanzó 0,0091 µg/kg pc/día (riesgo de 5 x 10-7 de cáncer per 106 individuos). El nivel de benceno en el vapor de agua durante el baño alcanzó 7,5 µg/m3 en niños (riesgo de cáncer de hasta 1 per 104). El Riesgo carcinogénico total fue de 110 a 200 per 106 individuos. CONCLUSIONES: La población afectada por el derrame de combustible estuvo expuesta a concentración de benceno que puede haber representado riesgo para la salud. Autoridades gubernamentales necesitan desarrollar estrategias más efectivas para rápidamente responder a estos accidentes y proteger la salud de la población afectada por el medio ambiente.OBJECTIVE: To assess the health risk of exposure to benzene for a community affected by a fuel leak. METHODS: Data regarding the fuel leak accident with, which occurred in the Brasilia, Federal District, were obtained from the Fuel Distributor reports provided to the environmental authority. Information about the affected population (22 individuals) was obtained from focal groups of eight individuals. Length of exposure and water benzene concentration were estimated through a groundwater flow model associated with a benzene propagation model. The risk assessment was conducted according to the Agency for Toxic Substances and Disease Registry methodology. RESULTS: A high risk perception related to the health consequences of the accident was evident in the affected community (22 individuals), probably due to the lack of assistance and a poor risk communication from government authorities and the polluting agent. The community had been exposed to unsafe levels of benzene (>; 5 µg/L) since December 2001, five months before they reported the leak. The mean benzene level in drinking water (72.2 µg/L) was higher than that obtained by the Fuel Distributer using the Risk Based Corrective Action methodology (17.2 µg/L).The estimated benzene intake from the consumption of water and food reached a maximum of 0.0091 µg/kg bw/day (5 x 10-7 cancer risk per 106 individuals). The level of benzene in water vapor while showering reached 7.5 µg/m3 for children (1 per 104 cancer risk). Total cancer risk ranged from 110 to 200 per 106 individuals. CONCLUSIONS: The population affected by the fuel leak was exposed to benzene levels that might have represented a health risk. Local government authorities need to develop better strategies to respond rapidly to these types of accidents to protect the health of the affected population and the environment

Mathematical modeling of watersheds as a subsidy for reservoir water balance determination : the case of Paranoá Lake, Federal District, Brazil

Paranoá Lake, Federal District (DF), Brazil, is one of the most important urban lakes in the country and it receives inputs from basins with different characteristics, from natural and preserved to intensely urbanized and agricultural areas. The study of the hydrological processes in these basins, as well as the water balance in each of them, is fundamental for planning current and future water uses in Paranoá Lake. Using an extensive database (35 years) and the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model, we modelled five sub-basins. The outflow rates of the model for each sub-basin served as input for determining the water balance of Paranoá Lake, which recently became part of the DF public water supply system. Despite extensive flow monitoring in the main lake tributaries, about 20% of the lake basin is composed of direct contribution or non-monitored tributaries. Additionally, the lake outflow is composed of a spillway and a hydropower generation unit that does not have proper flow measurements, and thus a correct basin hydrological simulation is essential for water balance aiming to water management scenarios. The results show an average long-term balance of 18.073 m3/s, with minimum flows around 13 m3/s and maximum flows close to 30 m3/s. This is a pioneering study that associates the extensive monitored database and the hydrological simulation of all affluent basins with the water balance of Paranoá Lake. The results obtained are essential to water management and hydrodynamic modeling of the lake

DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DE CHUVA E O EFEITO SOBRE A SIMULAÇÃO HIDROLÓGICA – ESTUDO DE CASO NA BACIA DO RIACHO FUNDO – DF

A precipitação representa a entrada de água na bacia hidrográfica e determinar sua distribuição espacial é uma atividade complexa visto que o monitoramento é realizado, em geral, de maneira pontual. Dessa forma, torna-se necessária a utilização de métodos de interpolação dos dados para uso em simulação hidrológica. Neste trabalho, foram avaliados 2 eventos de chuva distintos, ocorridos na bacia do Riacho Fundo, no Distrito Federal (DF), no período chuvoso entre 2019 e 2020, com respostas similares de vazão no exutório da bacia. Foram utilizados dados de monitoramento de chuva e vazão provenientes de 14 pluviógrafos e 1 linígrafo de pressão. A interpolação espacial permitiu verificar que os dois eventos de chuva tiveram comportamentos espaciais distintos, evidenciando que o hidrograma no exutório não é suficiente para explicar a chuva na área da bacia. As simulações, realizadas no Storm Water Management Model (SWMM) utilizando as chuvas médias calculadas pelos polígonos de Thiessen, para a área total da bacia e para as sub-bacias resultantes da divisão da área, mostraram a influência da discretização espacial da chuva por sub-bacia quando comparado à consideração de precipitação média para toda a área. Dessa forma, constata-se que a obtenção de dados de entrada para simulações em modelos de chuva-vazão requer a existência de monitoramento extensivo da chuva na bacia, mesmo para bacias relativamente pequenas como a estudada (213 km²)

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO USO E COBERTURA DO SOLO E DA RETIRADA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA SOBRE A VAZÃO DO RIBEIRÃO TORTINHO – DF

A ocupação intensa e desordenada ocorrida nas últimas décadas na região do Núcleo Rural Lago Oeste (LO), inserida na bacia do ribeirão Tortinho, bem como, o aumento das atividades agrícolas e irrigação, passando a totalizar aproximadamente 22% da bacia, tornou-se um fator preocupante dado que o ribeirão Tortinho contribui para o abastecimento de água para consumo humano em Brasília. Ademais, em face à irregularidade da ocupação urbana, não há abastecimento de água pela companhia local e ocorre a explotação de águas subterrâneas no LO para abastecimento e irrigação. Logo, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito das alterações de uso e cobertura do solo na vazão do ribeirão Tortinho e analisar o impacto devido à exploração de águas subterrâneas sobre o escoamento de base no ribeirão Tortinho. Para avaliar a influência das mudanças ocorridas no uso e cobertura do solo sobre a vazão foi realizada simulação com o modelo de bacia SWAT e aplicado o teste de Kolmogorov-Smirnov nas séries de vazão, enquanto, na avaliação do efeito da retirada de água por poços na região sobre o escoamento de base, foram considerados cenários para a simulação com o modelo acoplado SWAT-MODFLOW. Observou-se que as alterações ocorridas na vazão simulada em face às mudanças de uso e cobertura (1975 e 2013) não foram estatisticamente significantes. Os cenários simulados com maior número de poços, baseados em levantamento de campo, como forma de aproximar mais à situação real, leva a uma extensa área de secamento na região do LO prolongando-se para dentro do Parque Nacional de Brasília, o que afetaria a vegetação nativa e o escoamento de base. Dessa forma, a retirada de águas subterrâneas no LO pode ter impacto significativo no nível freático no domínio poroso e, portanto, verifica-se a importância de hidrometração dos poços na região para que seja realizada a gestão adequada das águas da bacia

Assessment of the impact of residential urban patterns of different hillslopes on urban drainage systems and ecosystem services in the Federal District, Brazil

In Brazil, stormwater management systems are usually deficient and very commonly implemented after the urban areas have settled. In Brasilia, the Federal capital of Brazil, this problem is aggravated due to the fact that the rainy and dry seasons are very well defined, thereby increasing the importance of groundwater recharge as an ecosystem service. This research aims to evaluate the impact of urban structure types and topographies in stormwater management and three ecosystem services: groundwater recharge, flooding, and water quality. The urban patterns studied included mixed residential areas with two block positions (orthogonal and parallel to the topography) and a single-family house with low density. The studied landforms include a divergent-convergent surface and a flat hillslope with high slope taxa—strictly convergent and strictly divergent surfaces, respectively. The arrangement of landforms has an impact on runoff generation, with an average of 9% during peak flow, and an infiltration capacity, on average, 3% higher in the divergent-convergent surface. The greatest impact of the topography on stormwater management is considered based on the direct cost of the drainage system, which is 44% higher in the flat hillslope. Low impact development (LIDs) devices helped to improve ecosystem service provisions and even presented efficiency that almost achieved that of the predevelopment conditions in the evaluated scenarios. Seeking the urban patterns that best suit given environmental conditions is one of the approaches studied in this paper

O consumo de água na Universidade de Brasília

O consumo de água no campus Darcy Ribeiro da UnB atingiu valores muito altos no início da década de 1990 e desde então trabalhos sistemáticos vêm sendo desenvolvidos em parceria entre o Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, a CAESB e as sucessivas administrações da UnB. Com esse trabalho, o consumo no campus foi reduzido para cerca de 1/3 do consumo de 1991, apesar do aumento significativo no número de usuários do campus. Uma pesquisa sobre usos e percepções da água na UnB foi desenvolvida por uma das comissões criadas para a gestão do consumo de água na UnB. Os principais resultados e conclusões dos trabalhos desenvolvidos por essas comissões são apresentados

Elimin-Ar : emprego de equipamentos eliminadores e bloqueadores de ar em ramais prediais de sistemas públicos de abastecimento de água

Relatório metodológico apresentado para a Agência Reguladora de Águas, Energia e Saneamento do Distrito Federal – Convênio ADASA/CDT-UnB – DODF: 197.000.978/201

A glance over urban drainage in Brasília : urban expansion and socioecological infrastructure in “serrinha do Paranoá”, DF

O presente artigo tem o objetivo de analisar como os processos de expansão urbana impactam a sociedade e o meio ambiente, investigando interferências na drenagem de águas pluviais. Tem como estudo de caso o Projeto de expansão urbana do SHTQ - Setor Habitacional Taquari, também conhecido como Serrinha do Paranoá, em Brasília. Tem motivação justificada pela lacuna na literatura no que diz respeito a relacionar aspectos de crescimento urbano com o escoamento superficial. A análise foi feita com emprego da abordagem metodológica da Socioecologia, aquela que analisa criticamente as interações entre o homem e recursos naturais. Os resultados indicam aumento de até 165% na vazão máxima pelo cálculo simplificado, e de 98 % por meio de simulação hidrológica do modelo SWMM, caso a urbanização seja feita nos moldes do projeto elaborado pela Administração Pública. Os resultados demonstraram que o uso das soluções de baixo impacto como biovaletas representa diminuição da vazão máxima de escoamento, com ganhos para a produção das águas.The scope of this paper is to analyse the ways urban expansion processes impacts society and the environment, emphasizing rainfall drainage. The aim of this study is the Urban Expansion Project for the Taquari Housing Sector, SHTQ, also known as “Serrinha do Paranoá”, in Brasília. The reason for the study is to fulfill a gap regarding aspects of urban growth and run off. The analysis consists of the socioecological methodology, the one that critically analyzes the interactions between humans and natural resources. The investigation consists of the socioecological methodology, which recognizes the interactions between humans and natural resources. The results indicate growth up to 165% in the maximum run off output rate by simplified calculations, and of 98% through hidrological SWMM model simulation, if the urbanizing process follows the project elaborated by the public administration. The results showed that the use of low impact solutions, as infiltration swales, represents a decrease in run off, with gains for the production of water