Post on 29-Jul-2016
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MONITORAMENTOS , MAPEAMENTOS E MODELAGENS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
MARCUS VINÍCIOS ANDRADE SILVA ENG. GEÓLOGO - HIDROGEÓLOGO
C T O C CÂMARA TÉCNICA DE OUTORGAS E COBRANÇA
O INSTITUTO
IBRAM-Instituto Brasileiro de Mineração
Organização privada, sem fins lucrativos, que representa
a Indústria Mineral Brasileira;
Fundada em 1976;
Congrega mais de 200 empresas [mineração e não-
mineração];
Representa mais de 85% da Produção Mineral Brasileira;
Escritório Central: Brasília – Filiais: Estados de Minas
Gerais e Pará.
IBRAM-Instituto Brasileiro de Mineração
IBRAM-Instituto Brasileiro de Mineração
Organização privada, sem fins lucrativos, que representa
a Indústria Mineral Brasileira;
Fundada em 1976;
Congrega mais de 200 empresas [mineração e não-
mineração];
Representa mais de 85% da Produção Mineral Brasileira;
Escritório Central: Brasília – Filiais: Estados de Minas
Gerais e Pará.
1 • Defesa de Interesses do Setor Mineral nos Níveis
Federal e Estadual
2 • Congressos de Mineração, Feiras e Eventos
• Imagem da Mineração [reputação]
3 • Programas Técnicos
• Boas Práticas para o setor mineral
Atuação do IBRAM
Atuação do IBRAM
1 • Defesa de Interesses do Setor Mineral nos Níveis
Federal e Estadual
2 • Congressos de Mineração, Feiras e Eventos
• Imagem da Mineração [reputação]
3 • Programas Técnicos
• Boas Práticas para o setor mineral
Atuação do IBRAM
Gestão de Recursos Hídricos
Saúde & Segurança Ocupacional
Inventário de Emissões de GEE
Capacitação para Gestão de Segurança de Barragens de Rejeitos
Planejamento para o Fechamento de Mina
IBRAM Amazônia
APA Sul – Metodologia de Planejamento Territorial
Imagem da Mineração
Inventário de práticas de gestão para a sustentabilidade
Programas Técnicos do IBRAM
Programas Técnicos do IBRAM
Gestão de Recursos Hídricos
Saúde & Segurança Ocupacional
Inventário de Emissões de GEE
Capacitação para Gestão de Segurança de Barragens de Rejeitos
Planejamento para o Fechamento de Mina
IBRAM Amazônia
APA Sul – Metodologia de Planejamento Territorial
Imagem da Mineração
Inventário de práticas de gestão para a sustentabilidade
Programas Técnicos do IBRAM
PARA CONHECER MAIS…
WWW.EXPOSIBRAM.ORG.BR
http://www.wmc2016.org.br
PARA CONHECER MAIS…
PARA CONHECER MAIS…
WWW.EXPOSIBRAM.ORG.BR
http://www.wmc2016.org.br
HIDROGEOLOGIA
&
MINERAÇÃO
CONCEITOS GERAIS E ESTUDOS DE CASO DO ALTO PARANAÍBA
ESTUDOS DE CASO DO
ALTO PARANAÍBA
HIDROGEOLOGIA ÁGUA SUBTERRÂNEA
CONCEITOS BÁSICOS
HIDROGEOLOGIA X HIDROLOGIA X HIDRÁULICA
HIDROLOGIA
HIDRÁULICA
ÁGUA SUPERFICIAL
ÁGUA EM TUBULAÇÕES
Nascentes
Cisternas
Poços
Córregos
Chuvas
Rios
Encanamentos
Mangueiras
Bombas
GEOLOGIA
MATEMÁTICA
ESTATÍSTICA
MATEMÁTICA
FÍSICA
MATEMÁTICA
GEÓLOGO E ENG. DE MINAS
ENGENHEIRO GEÓLOGO
ENG. CIVIL, ENG. AMBIENTAL
AGRÔNOMO e GEÓGRAFO
ENG. MECÂNICO E CIVIL
BACIAS HIDROGOLÓGICAS
BACIAS HIDROGRÁFICAS
HIDROGEOLOGIA ÁGUA SUBTERRÂNEA
CONCEITOS BÁSICOS
HIDROGEOLOGIA X HIDROLOGIA X HIDRÁULICA
HIDROLOGIA
HIDRÁULICA
ÁGUA SUPERFICIAL
ÁGUA EM TUBULAÇÕES
Nascentes
Cisternas
Poços
Córregos
Chuvas
Rios
Encanamentos
Mangueiras
Bombas
GEOLOGIA
MATEMÁTICA
ESTATÍSTICA
MATEMÁTICA
FÍSICA
MATEMÁTICA
GEÓLOGO E ENG. DE MINAS
ENGENHEIRO GEÓLOGO
ENG. CIVIL, ENG. AMBIENTAL
AGRÔNOMO e GEÓGRAFO
ENG. MECÂNICO E CIVIL
BACIAS HIDROGOLÓGICAS
BACIAS HIDROGRÁFICAS
GEOLOGIA
PLANOS DE LAVRA
Processo de Outorga
A CÉU ABERTO
SUBTERRÂNEA
ENCOSTA
CAVA
Pesquisa Hidrogeológica
ETAPAS DO REBAIXAMENTO DO N.A (NÍVEL DE ÁGUA SUBTERRÂNEA)
Mapa Hidrogeológico
Modelo Numérico de Fluxo
Q outorgada
Condicionantes
Implantação do Sistema de Rebaixamento
(Poços, DHP’s, Sumps, canaletas,...)
Construção, Manutenção e Ampliação da Rede de
Monitoramento Hidrogeológico
Operação do Sistema de Rebaixamento
Atualização e Revisão dos
Estudos/Modelos Hidrogeologicos
GEOLOGIA
PLANOS DE LAVRA
Processo de Outorga
A CÉU ABERTO
SUBTERRÂNEA
ENCOSTA
CAVA
Pesquisa Hidrogeológica
ETAPAS DO REBAIXAMENTO DO N.A (NÍVEL DE ÁGUA SUBTERRÂNEA)
Mapa Hidrogeológico
Modelo Numérico de Fluxo
Q outorgada
Condicionantes
Implantação do Sistema de Rebaixamento
(Poços, DHP’s, Sumps, canaletas,...)
Construção, Manutenção e Ampliação da Rede de
Monitoramento Hidrogeológico
Operação do Sistema de Rebaixamento
Atualização e Revisão dos
Estudos/Modelos Hidrogeologicos
MAPA HIDROGEOLÓGICO
MODELO NUMÉRICO DE FLUXO
NÃO É POSSÍVEL “VER” A ÁGUA SUBTERRÂNEA
Fonte: MDGEO
NÃO É POSSÍVEL “VER” A ÁGUA SUBTERRÂNEA
Poços
Poços de monitoramento piezômetros
Fonte: MDGEO
NÃO É POSSÍVEL “VER” A ÁGUA SUBTERRÂNEA
Poços
Poços de monitoramento piezômetros
Fonte: MDGEO
(Iritani & Ezaki, 2010)
AUMENTO DA COMPLEXIDADE ( + HETEROGÊNIO + ANISOTRÓPICO ... )
POROSO FRATURADO CÁRSTICO
PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS
POROSO FRATURADO CÁRSTICO
POROSO
PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS
POROSO FRATURADO CÁRSTICO
POROSO
PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS
POROSO FRATURADO CÁRSTICO
FRATURADO
PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS
POROSO FRATURADO CÁRSTICO
CÁRSTICO
PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS
PESQUISAS
PREVISÕES
PLANEJAMENTOS
MODELOS
O QUE É UM MODELO ?
“MODELO É UMA FERRAMENTA DESENVOLVIDA PARA REPRESENTAR
UMA VERSÃO SIMPLIFICADA DA REALIDADE.”
WANG & ANDERSON (1982)
MODELAGEM
MODELOS PREVISÃO DE
FENÔMENOS UTILIZAÇÃO
PRINCIPAL
REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO EM MINAS
MIGRAÇÃO DE CONTAMINANTES EM ÁGUA SUBTERRÂNEAS
ELEVAÇÃO DA POTENCIOMETRIA APÓS A CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS
IMPACTO GERADO PELA EXPLOTAÇÃO DE AQUÍFEROS PARA ABASTECIMENTO
MODELAGEM
FENÔMENOS
MODELOS
MODELAGEM
MODELOS DE REBAIXAMENTO DE N.A. MODELOS DE PLUMAS DE CONTAMINAÇÃO
MODELAGEM
MODELAGEM
MODELOS
FÍSICOS
ANALÓGICOS
MATEMÁTICOS
MODELAGEM
MODELOS
FÍSICOS
MODELAGEM
Fonte: http://www.wvca.us/education/groundwater_model/groundwater_model.jpg
MODELOS FÍSICOS
MODELOS FÍSICOS
MODELAGEM
https://www.youtube.com/watch?v=NPVZ6mVEVBo
MODELAGEM
https://www.youtube.com/watch?v=NPVZ6mVEVBo
t1 t2 t3
MODELOS FÍSICOS
MODELAGEM
MODELOS
ANALÓGICOS
MODELAGEM
ANALOGIA MATEMÁTICA E FÍSICA ENTRE AS LEIS DE OHM E DARCY
FLUXO DE
CORRENTE
ELÉTRICA
FLUXO
HÍDRICO
SUBTERRÂNEO
≡
MODELOS ANALÓGICOS
MODELAGEM
http://www.sws.uiuc.edu/hilites/achieve/gwmodded.asp
CONJUNTO DE RESISTORES E CAPACITORES ELÉTRICOS
REPRESENTANDO UM
AQUÍFERO
MODELOS ANALÓGICOS
MODELAGEM
http://www.sws.uiuc.edu/hilites/achieve/gwmodded.asp
MODELOS ANALÓGICOS
MODELAGEM
http://www.sws.uiuc.edu/hilites/achieve/gwmodded.asp
MODELOS ANALÓGICOS
MODELAGEM
http://www.sws.uiuc.edu/hilites/achieve/gwmodded.asp
MODELOS ANALÓGICOS
MODELAGEM
MODELOS
MATEMÁTICOS
MODELAGEM
SOLUÇÕES ANALÍTICAS
SOLUÇÕES POR APROXIMAÇÃO NUMÉRICA
DIFERENÇAS FINITAS
ELEMENTOS FINITOS
VOLUMES FINITOS
ELEMENTOS DE CONTORNO
ELEMENTOS ANALÍTICOS
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELAGEM
SOLUÇÕES ANALÍTICAS
SOLUÇÕES POR APROXIMAÇÃO NUMÉRICA
DIFERENÇAS FINITAS
ELEMENTOS FINITOS
VOLUMES FINITOS
ELEMENTOS DE CONTORNO
ELEMENTOS ANALÍTICOS
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELAGEM
ELEM
ENTO
S F
INIT
OS
DIF
EREN
ÇA
S F
INIT
AS
MODELAGEM
ELEM
ENTO
S F
INIT
OS
DIF
EREN
ÇA
S F
INIT
AS
TOOLS TO CALCULATE GRONDWATER INFLOW TO UNDERGROUND MINES: A COMPARATIVE ASSESSMENT. In: Enviromine 2009 (First International Seminar on Environmental Issues in The Mining Industry). Santiago, Chile.
MODELAGEM
PARA WANG & ANDERSON (1982), A EQUAÇÃO GOVERNANTE QUE REPRESENTA O FLUXO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA, EM SUA FORMA ANALÍTICA, É DERIVADO DA COMBINAÇÃO DA LEI DE DARCY COM A CONSERVAÇÃO DE MASSA, COMO EXPRESSO ABAIXO:
Onde:
Ss é o armazenamento especifico
W é a recarga
EQUAÇÕES GOVERNANTES
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELAGEM
CONDIÇÕES DE CONTORNO
PRESENTES NAS FRONTEIRAS DO MODELO, AS CONDIÇÕES DE
CONTORNO SÃO ELEMENTOS FÍSICOS QUE REPRESENTAM A INTERAÇÃO
ENTRE OS PROCESSOS NO INTERIOR DO MODELO E SUA PARTE EXTERNA.
A PRINCÍPIO, UM MODELO PODE POSSUIR UM NÚMERO INFINITO DE
SOLUÇÕES. AS CONDIÇÕES DE CONTORNO DIRECIONAM AS SIMULAÇÕES
PARA A SOLUÇÃO ÚNICA DO MODELO.
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELAGEM
CONDIÇÕES DE CONTORNO
MODELOS MATEMÁTICOS
Drenos (surgências) Rios (lagos e barragens - entrada ou saída de água)
Recarga (% das chuvas)
MODELAGEM
CONDIÇÕES INICIAIS
AS CONDIÇÕES INICIAIS SÃO COMPONENTES ESSENCIAIS EM MODELOS TRANSIENTES. A SIMULAÇÃO EM REGIME TRANSIENTE REQUER, NO INÍCIO DA SIMULAÇÃO, UMA DISTRIBUIÇÃO DE CARGA HIDRÁULICA, UMA VEZ QUE OS VALORES DE CARGAS HIDRÁULICAS CALCULADAS EM UM DETERMINADO PASSO DE TEMPO SÃO DEPENDENTES DOS VALORES DE CARGA HIDRÁULICA DO PASSO ANTERIOR.
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELOS MATEMÁTICOS
PROTOCOLOS PARA APLICAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS (PAMMs)
MODELAGEM
USO DO MODELO NUMÉRICO
EXISTE UMA PERGUNTA / OBJETIVO?
FAÇA A PERGUNTA NÃO
UM MODELO NUMÉRICO RESPONDE ESSA PERGUNTA?
SIM
FIM NÃO
MODELO CONCEITUAL
SIM GEOLOGIA
DADOS CAMPO DADOS MONIT.
MODELO NUMÉRICO
COMPARAÇÃO COM DADOS REAIS
CALIBROU?
NÃO
SIMULAÇÃO
SIM
RESPONDEU A PERGUNTA? SIM
NÃO
MODELAGEM
1) COMPILAÇÃO DE INFORMAÇÕES DE RELEVÂNCIA;
Informações referentes a Geologia Regional e Local, Geomorfologia,
Climatologia, Dados de investigações geológicas previamente existentes;
2) ELABORAÇÃO DE UM MODELO CONCEITUAL;
A segunda etapa é representada pela formulação de modelo hidrogeológico
conceitual (formulação teórica sobre a Configuração do domínio), norteado
pelo levantamento de informações relevantes existentes do domínio a ser
simulado, tais como aquelas relacionadas aos aspectos geológicos,
propriedades hidráulicas e potenciometria da área a ser simulada.
ETAPAS DE MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELAGEM
ETAPAS DE MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO
CO
NC
EITU
AL
MO
DEL
O
MODELAGEM
MODELO
REALIDADE
ETAPAS DA MODELAGEM DE FLUXO
NU
MÉR
ICA
SI
MU
LAÇ
ÃO
MODELAGEM
REPRESENTAÇÃO DO MODELO CONCEITUAL EM LÍNGUAGEM
MATEMÁTICA, NO AMBIENTE DE UM SOFTWARE.
NU
MÉR
ICA
SI
MU
LAÇ
ÃO
Y
Z
X
MODELAGEM
CALIBRAÇÃO DO MODELO
Ajustes nos parâmetros do modelo (condutividade hidráulica,
recarga, espessura do aquífero, descarga no rio) até que
exista uma correspondência em nível satisfatório entre os os
valores calculados pela simulação e os valores reais de carga
hidráulica, vazão ou concentração.
Se o modelo matemático representa com fidelidade
satisfatória a realidade, este pode ser empregado para realizar
previsões do comportamento do aquífero ao longo do tempo.
PREVISÕES
ETAPAS DE MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO
MODELOS MATEMÁTICOS
MODELOS ANALÍTICOS
FORNECEM VALORES EXATOS DO PROBLEMA. CONTUDO PRESSUPÕE
UM MEIO ISOTRÓPICO, HOMOGÊNEO, COM GEOMETRIAS SIMPLES DO
AQUÍFERO (RETÂNGULOS, ELIPSES, QUADRADOS).
MODELOS NUMÉRICOS
FORNECEM VALORES APROXIMADOS DO PROBLEMA. CONTUDO,
POSSUEM A VANTAGEM DE PERMITIREM A REPRESENTAÇÃO DE MEIO
HETEROGÊNEOS, ANISOTRÓPICOS E GEOMETRIAS COMPLEXAS DOS
AQUÍFEROS.
MODELAGEM
MODELOS MATEMÁTICOS
MATEMÁTICA HIDROGEOLÓGICO
MODELAGEM X MAPEAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MINA
F4
MINA DE
NIÓBIO
MINA DO
BARREIRO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MINA
F4
MINA DE
NIÓBIO
MINA DO
BARREIRO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MINA
F4
MINA DE
NIÓBIO
MINA DO
BARREIRO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MINA
F4
MINA DE
NIÓBIO
MINA DO
BARREIRO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MINA
F4
MINA DE
NIÓBIO
MINA DO
BARREIRO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MINA
F4
MINA DE
NIÓBIO
MINA DO
BARREIRO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
SIMULAÇÃO MATEMÁTICA DO REBAIXAMENTO X PLANOS DE LAVRA
MODELAGEM x MAPEAMENTO
PP-03
PAP-07
PAP-06
PP-05
PP-01
PP-10 PP-04
PP-02
PP-11
PP-06 PP-07 PP-09
PP-08
PP-13
PP-12
SIMULAÇÃO MATEMÁTICA DO REBAIXAMENTO X PLANOS DE LAVRA
MODELAGEM x MAPEAMENTO
PP-03
PAP-07
PAP-06
PP-05
PP-01
PP-10 PP-04
PP-02
PP-11
PP-06 PP-07 PP-09
PP-08
PP-13
PP-12
SIMULAÇÃO MATEMÁTICA DO REBAIXAMENTO X PLANOS DE LAVRA
MODELAGEM x MAPEAMENTO
RECORTE DE POÇOS
Previsão corte: 80m Cota Atual: 1150
Cota Final: 1070 Cota Crivo: 66m
MODELAGEM x MAPEAMENTO
POÇO DE REBAIXAMENTO
RECORTE DE POÇOS
Previsão corte: 80m Cota Atual: 1150
Cota Final: 1070 Cota Crivo: 66m
MODELAGEM x MAPEAMENTO
POÇO DE REBAIXAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
CONFECÇÃO DE MAPAS
CONFECÇÃO DE MAPAS
CONFECÇÃO DE MAPAS
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
MODELAGEM x MAPEAMENTO
INTEGRAÇÃO DE DADOS
(MODELO & MAPA)
MODELAGEM x MAPEAMENTO
GESTÃO COMPARTILHADA
GEOLOGIA INTEGRADA DO DOMO
MAPEAMENTO E MODELAMENTO REGIONAL – ATIVIDADES COMPARTILHADAS
ANGLO
ANGLO
VALE
MODELAGEM x MAPEAMENTO
GEOLOGIA INTEGRADA DO DOMO TOPO ROCHOSO
MONITORAMENTO INTEGRADO
MAPA POTENCIOMÉTRICO INTEGRADO
ESPESSURA SATURADA
MODELAGEM x MAPEAMENTO
GEOLOGIA INTEGRADA DO DOMO TOPO ROCHOSO
MONITORAMENTO INTEGRADO
MAPA POTENCIOMÉTRICO INTEGRADO
ESPESSURA SATURADA
MODELO INTEGRADO
PRODUTOS EM COMUM APRESENTADOS AOS
ÓRGÃOS AMBIENTAIS E MINISTÉRIO PÚBLICO
MAPAS POTENCIOMÉTRICOS
REDE DE MONITORAMENTO
MODELOS CONCEITUAIS
MODELOS NUMÉRICOS
MAIOR CREDIBILIDADE
DAS INFORMAÇÕES
MODELAGEM x MAPEAMENTO
SUGESTÕES DE LEITURA
POPULARIZAÇÃO DA INFORMAÇÃO
ESPECIALISTAS PROFISSIONAIS PÚBLICO EM GERAL
POPULARIZAÇÃO DA INFORMAÇÃO
OBRIGADO PELA ATENÇÃO !
MARCUS VINÍCIOS ANDRADE SILVA
ENG°. GEÓLOGO / HIDROGEÓLOGO
marcus.andrade@valefert.com marcus.geologia@yahoo.com.br