Caracterização hidrogeológica e avaliação da vulnerabilidade à poluição do complexo gabro-diorítico de Serpa-Brinches : sector oriental do sistema aquífero dos Gabros de Beja

No âmbito do projecto ERHSA (CCR Alentejo, 1996-1999) desenvolveu-se uma caracterização hidrogeológica das potencialidades do aquífero gabro-diorítico de Serpa-Brinches na perspectiva da qualidade da água para abastecimento público e uso agrícola. Apresenta-se igualmente uma caracterização geoestatística do fenómeno de contaminação por nitratos de origem agrícola e mapas de vulnerabilidade e susceptibilidade à poluição que constituem instrumentos fundamentais de gestão ambiental

Utilização de aplicações informáticas em cartografia ambiental e análise de sistemas hidrogeológicos : exemplos de aplicação

A utilização de tecnologias de informação geográfica, que permitem a aquisição e processamento de dados georeferenciados e a sua manipulação e análise para a elaboração de mapas temáticos e implementação de sistemas de apoio à decisão, são actualmente ferramentas indispensáveis em qualquer estudo no domínio do Ambiente e dos Recursos Hídricos. A aplicação de metodologias integradas permite uma melhor compreensão da multiplicidade de fenómenos que influenciam os sistemas naturais. No presente trabalho indicam-se vários exemplos de aplicação de SIG como ferramenta de representação e análise de informação na forma de cartas de qualidade ambiental no que se refere à contaminação agrícola dos recursos hídricos subterrâneos. Aplicaram-se um conjunto de metodologias: Vulnerabilidade DRASTIC/Indíce de Susceptibilidade e Geoestatística apoiadas por Sistemas de Informação Geográfica para cruzamento de dados e mapeamento de resultados

Análise espacial da hidrogeoquímica do sistema aquífero Moura-Ficalho

Foram aplicadas as análises univariada, bivariada, multivariada de dados e geoestatística a uma matriz de 75 parâmetros físico-químicos analisados em 72 pontos de água no Sistema Aquífero Moura-Ficalho. Utilizou-se estatística descritiva, matrizes de correlação, análise em componentes principais, classificação ascendente hierárquica, variografia e krigagem. Foram identificadas algumas características e particularidades hidrogeoquímicas que corroboram o modelo de funcionamento do aquífero

Sistema de informação geográfica aplicado à caracterização hidrogeológica do bloco de rega de Canhestros, Alentejo, Portugal

Com vista a assegurar a protecção, a melhoria e a prevenção da poluição das águas subterrâneas, está a ser desenvolvido pela Empresa de Desenvolvimento e Infra-Estruturas de Alqueva (EDIA) e pelo Instituto Geológico e Mineiro (IGM) um projecto de monitorização espaço-temporal da piezometria e da qualidade química das águas subterrâneas na área da Infra-estrutura nº12 (2ª fase do Perímetro de Rega de Odivelas). Esta monitorização sistemática permitirá definir, além de uma rede de monitorização a implementar no final do projecto, a situação de referência dos aspectos hidrodinâmicos e de qualidade da água, permitindo assim uma posterior avaliação dos potenciais impactes com origem nas alterações do uso do solo, nomeadamente relacionados com o incremento do regadio. O SIG implementado para este projecto permite a integração dos dados de monitorização numa base de dados em Microsoft Access 2000, preservando assim a qualidade, integridade, organização e segurança dos mesmos. A acoplagem com o ESRI ArcView 3.2 permite a manipulação e visualização dos dados de monitorização, o mapeamento dos resultados na forma de cartas temáticas e a análise do geosistema a partir do cruzamento de dados de natureza diversa, incluindo mapa de riscos e de vulnerabilidade aquífera, apoiando os técnicos de hidrogeologia nas operações de análise do sistema hidrogeológico e as suas relações com as modificações antropogénicas

Spatio-temporal Groundwater Recharge Assessment:A Data-integration and Modelling Approach

Groundwater fluxes can be highly variable in both space and time, which is a factor of uncertainty in groundwater flow modelling. This project aims to implement appropriate techniques to assess spatio-temporally groundwater recharge and thus improve the reliability and forecasting capabilities of groundwater flow models. The methodology is composed of the following steps:(i) design of field specific data acquisition schema to capture the spatial variability; (ii) intensive hydrological data monitoring to obtain the temporal variability of fluxes; (iii) development of a spatio-temporal recharge assessment protocol for its dynamic integration with numerical groundwater flow model. The recharge model is developed as a lumped parameter approach and requires a set of soil and aquifer parameters that can be obtained by standard field work and laboratory measurements. The developed procedures are tested on the Pisoes catchment of the semi-arid zone of Alentejo province (Portugal). As the lateral heterogeneity of the clayey topsoil was considered crucial for the reliability of the recharge model, field data acquisition focused on:(i) apparent electrical conductivity measurements, using the GeonicsTM ground conductivity meter EM-31, to derive topsoil thickness and extrapolate it through kriging with external drift using high resolution multispectral images as auxiliary maps; (ii) drilling and augering, which allowed soil profiling observations and depth-sampling to determine vadose zone hydraulic properties in laboratory. Monitoring at strategic locations of the catchment provided the driving forces (rainfall and potential evapotranspiration) and the state variables (soil moisture and hydraulic heads) of the system. Data integration determined the depth-wise discretization of the vadose zone and its parameterization. The developed recharge model (pyEARTH-2D) solves the water balance in the topsoil layer through linear relations between fluxes and soil moisture. pyEARTH-2D is coupled with flow model MODFLOW and its calibration is done against transient groundwater hydraulic heads. First results showed improvements of the groundwater flow model solution in the Pisoes catchment. Further work in this research direction will focus on developing the dynamic link involving simultaneous calibration of pyEARTH-2D and groundwater flow model MODFLOW through the PEST parameter estimation algorithm

Integration of hydrogeophysics and remote sensing with coupled hydrological models

Dissertation to obtain the degree of doctor at the University of Twente, on the authority of the rector magnificus, prof. dr. H. Brinksma, on account of the decision of the graduation committee, to be publicity defended on Friday, July 17, 2015 at 14:45 hr

Partitioning and sourcing of evapotranspiration using coupled MARMITES-MODFLOW model, La Mata catchment (Spain)

The new, two-way coupled, distributed and transient MARMITES-MODFLOW (MM-MF) model, coupling land surface and soil zone domains with groundwater, is presented. It implements model-based partitioning and sourcing of subsurface evapotranspiration (ETss) as part of spatio-temporal water balance (WB). The partitioning of ETss involves its separation into evaporation (E) and transpiration (T), while the sourcing of E and T involves separation of each of the two into soil zone (Esoil and Tsoil) and groundwater (Eg and Tg) components. The objective of that development was to understand the system dynamics of a catchment with shallow water table, through spatio-temporal quantification of water fluxes and evaluation of their importance in water balances, focusing on the Eg and Tg components of ETss. While the Eg is computed using formulation from published study, the Tg is obtained through a novel phenomenological function, based on soil moisture availability and transpiration demand driven by climatic conditions. The MM-MF model was applied in the small La Mata catchment (~4.8 km2, Salamanca Province, Spain), characterized by semi-arid climate, granitic bedrock, shallow water table and sparse oak woodland. The main catchment characteristics were obtained using remote sensing, non-invasive hydrogeophysics and classical field data acquisition. The MM-MF model was calibrated in transient, using daily data of five hydrological years, between 1st October 2008 and 30th September 2013. The WB confirmed dependence of groundwater exfiltration on gross recharge. These two water fluxes, together with infiltration and Esoil, constituted the largest subsurface water fluxes. The Eg was higher than the Tg, which is explained by low tree coverage (~7%). Considering seasonal variability, Eg and Tg were larger in dry seasons than in wet season, when solar radiation was the largest and soil moisture the most depleted. A relevant observation with respect to tree transpiration was that during dry seasons, the decline of Tsoil, associated with the decline of soil moisture, was compensated by increase of Tg, despite continuously declining water table. However, in dry seasons, T was far below the atmospheric evaporative demand, indicating that the groundwater uptake by the tree species of this study constituted a survival strategy and not a mechanism for continued plant growth. The presented MM-MF model allowed to analyze catchment water dynamics and water balance in detail, accounting separately for impacts of evaporation and transpiration processes on groundwater resources. With its unique capability of partitioning and sourcing of ETss, the MM-MF model is particularly suitable for mapping groundwater dependent ecosystems, but also for analyzing impacts of climate and land cover changes on groundwater resources

Caracterização hidrogeológica e avaliação da vulnerabilidade à poluição agrícola do aquífero Mio-Pliocénico da região de Canhestros, Alentejo

O bloco de rega de Canhestros, ocupa uma extensão de 100 km2 e integra-se na 2ª Fase do Perímetro de Rega da Barragem de Odivelas, tendo sido a primeira estrutura do vasto sistema hidráulico baseado na Barragem do Alqueva, a entrar em funcionamento, em Fevereiro de 2002. No âmbito de um projecto de monitorização piezométrica e de qualidade da água subterrânea para a referida área, celebrado entre o IGM e a EDIA, tem sido realizadas periodicamente amostragens à composição físico-química da água subterrânea, incluindo compostos orgânicos de alguns pesticidas e nitratos, que constituem elementos indicadores de contaminação agrícola. A avaliação das condições hidrogeológicas e da vulnerabilidade à poluição dos sistemas aquíferos em áreas de agricultura intensiva reveste-se da maior importância para a definição da situação de referência dos aspectos hidrodinâmicos e de qualidade da água, numa fase anterior aos previsíveis impactes que as alterações do uso do solo e o incremento do regadio inevitavelmente irão provocar. O sistema hidrogeológico dominante na área de estudo corresponde à Formação de Esbarrondadoiro (Miocénico), de fácies detrítica, e aos depósitos Plio-Quaternários de cobertura. É possível identificar-se um aquífero superficial poroso livre e em profundidade vários níveis aquíferos confinados, constituindo no conjunto um sistema multicamada complexo, em que o aquífero superficial se apresenta mais vulnerável à contaminação pontual e difusa de origem agrícola. De acordo com diferentes metodologias empíricas e critérios hidrogeológicos a área do Perímetro de Rega de Canhestros, classifica-se, relativamente ao aquífero superficial, como área de vulnerabilidade média a extremamente elevada à poluição agrícola (ver tabela). Em face dos resultados preliminares do trabalho de campo não é aconselhável o uso agrícola das águas subterrâneas da área do Perímetro de Rega de Canhestros pelo elevado risco de salinização dos solos, potenciado pelo clima quente e seco da região. Não foram detectados valores significativos de fitofármacos no aquífero livre (ver tabela) e os teores em nitratos são normalmente inferiores a 25 mg/L, à excepção de alguns casos pontuais sem representatividade espacial (ver tabela). Os resultados obtidos com os trabalhos em curso, sob a forma de diagramas, índices hidrogeoquímicos e mapas de isovalores, serão posteriormente integradas em Bases de Dados/SIG constituindo instrumentos de gestão ambiental importantes na definição das futuras redes de monitorização, a implementar no final do projecto