C T O C MONITORAMENTOS, MAPEAMENTOS E MODELAGENS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS MARCUS VINÍCIOS ANDRADE SILVA ENG. GEÓLOGO - HIDROGEÓLOGO

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1 MONITORAMENTOS, MAPEAMENTOS E MODELAGENS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS MARCUS VINÍCIOS ANDRADE SILVA ENG. GEÓLOGO - HIDROGEÓLOGO C T O C CÂMARA TÉCNICA DE OUTORGAS E COBRANÇA

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3 O INSTITUTO

4 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 nãomineração]; IBRAM-Instituto Brasileiro de Mineração Representa mais de 85% da Produção Mineral Brasileira; Escritório Central: Brasília Filiais: Estados de Minas Gerais e Pará.

5 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 nãomineração]; Representa mais de 85% da Produção Mineral Brasileira; Escritório Central: Brasília Filiais: Estados de Minas Gerais e Pará.

6 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] Atuação do IBRAM 3 Programas Técnicos Boas Práticas para o setor mineral

7 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

8 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 Programas Técnicos do IBRAM 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

9 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

10 PARA CONHECER MAIS PARA CONHECER MAIS

11 PARA CONHECER MAIS

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13 HIDROGEOLOGIA & MINERAÇÃO CONCEITOS GERAIS E ESTUDOS DE CASO DO ALTO PARANAÍBA

14 ESTUDOS DE CASO DO ALTO PARANAÍBA

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23 CONCEITOS BÁSICOS HIDROGEOLOGIA X HIDROLOGIA X HIDRÁULICA HIDROGEOLOGIA ÁGUA SUBTERRÂNEA Nascentes Cisternas Poços GEOLOGIA MATEMÁTICA GEÓLOGO E ENG. DE MINAS ENGENHEIRO GEÓLOGO BACIAS HIDROGOLÓGICAS HIDROLOGIA ÁGUA SUPERFICIAL Córregos Chuvas Rios ESTATÍSTICA MATEMÁTICA ENG. CIVIL, ENG. AMBIENTAL AGRÔNOMO e GEÓGRAFO BACIAS HIDROGRÁFICAS HIDRÁULICA ENG. MECÂNICO E CIVIL ÁGUA EM TUBULAÇÕES Encanamentos Mangueiras Bombas FÍSICA MATEMÁTICA

24 CONCEITOS BÁSICOS HIDROGEOLOGIA X HIDROLOGIA X HIDRÁULICA HIDROGEOLOGIA ÁGUA SUBTERRÂNEA Nascentes Cisternas Poços GEOLOGIA MATEMÁTICA GEÓLOGO E ENG. DE MINAS ENGENHEIRO GEÓLOGO BACIAS HIDROGOLÓGICAS HIDROLOGIA ÁGUA SUPERFICIAL Córregos Chuvas Rios ESTATÍSTICA MATEMÁTICA ENG. CIVIL, ENG. AMBIENTAL AGRÔNOMO e GEÓGRAFO BACIAS HIDROGRÁFICAS HIDRÁULICA ENG. MECÂNICO E CIVIL ÁGUA EM TUBULAÇÕES Encanamentos Mangueiras Bombas FÍSICA MATEMÁTICA

25 ETAPAS DO REBAIXAMENTO DO N.A (NÍVEL DE ÁGUA SUBTERRÂNEA) A CÉU ABERTO ENCOSTA GEOLOGIA CAVA PLANOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA Processo de Outorga Pesquisa Hidrogeológica 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

26 ETAPAS DO REBAIXAMENTO DO N.A (NÍVEL DE ÁGUA SUBTERRÂNEA) A CÉU ABERTO ENCOSTA GEOLOGIA CAVA MAPA HIDROGEOLÓGICO PLANOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA MODELO NUMÉRICO Pesquisa Mapa Hidrogeológico DE FLUXO Q outorgada Processo de Outorga Hidrogeológica Modelo Numérico de Fluxo 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

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29 Fonte: MDGEO NÃO É POSSÍVEL VER A ÁGUA SUBTERRÂNEA

30 NÃO É POSSÍVEL VER A ÁGUA SUBTERRÂNEA Poços de monitoramento piezômetros Poços Fonte: MDGEO

31 NÃO É POSSÍVEL VER A ÁGUA SUBTERRÂNEA Poços de monitoramento piezômetros Poços Fonte: MDGEO

32 PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS (Iritani & Ezaki, 2010) POROSO FRATURADO CÁRSTICO AUMENTO DA COMPLEXIDADE ( + HETEROGÊNIO + ANISOTRÓPICO... )

33 PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS POROSO FRATURADO CÁRSTICO POROSO

34 PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS POROSO FRATURADO CÁRSTICO POROSO

35 PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS POROSO FRATURADO CÁRSTICO FRATURADO

36 PRINCIPAIS TIPOS DE AQUIFEROS POROSO FRATURADO CÁRSTICO CÁRSTICO

37 PESQUISAS PREVISÕES PLANEJAMENTOS MODELOS

38 O QUE É UM MODELO? MODELO É UMA FERRAMENTA DESENVOLVIDA PARA REPRESENTAR UMA VERSÃO SIMPLIFICADA DA REALIDADE. WANG & ANDERSON (1982) MODELOS PRINCIPAL UTILIZAÇÃO PREVISÃO DE FENÔMENOS MODELAGEM

39 MODELOS FENÔMENOS 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

40 MODELOS DE REBAIXAMENTO DE N.A. MODELOS DE PLUMAS DE CONTAMINAÇÃO MODELAGEM

41 MODELAGEM

42 MODELOS FÍSICOS ANALÓGICOS MATEMÁTICOS MODELAGEM

43 MODELOS FÍSICOS MODELAGEM

44 MODELOS FÍSICOS Fonte: MODELAGEM

45 MODELOS FÍSICOS MODELAGEM

46 MODELOS FÍSICOS t 1 t 2 t 3 MODELAGEM

47 MODELOS ANALÓGICOS MODELAGEM

48 MODELOS ANALÓGICOS ANALOGIA MATEMÁTICA E FÍSICA ENTRE AS LEIS DE OHM E DARCY FLUXO DE CORRENTE ELÉTRICA FLUXO HÍDRICO SUBTERRÂNEO MODELAGEM

49 MODELOS ANALÓGICOS CONJUNTO DE RESISTORES E CAPACITORES ELÉTRICOS REPRESENTAND O UM AQUÍFERO MODELAGEM

53 MODELOS MATEMÁTICOS MODELAGEM

54 MODELOS MATEMÁTICOS SOLUÇÕES ANALÍTICAS SOLUÇÕES POR APROXIMAÇÃO NUMÉRICA DIFERENÇAS FINITAS ELEMENTOS FINITOS VOLUMES FINITOS ELEMENTOS DE CONTORNO ELEMENTOS ANALÍTICOS MODELAGEM

55 MODELOS MATEMÁTICOS SOLUÇÕES ANALÍTICAS SOLUÇÕES POR APROXIMAÇÃO NUMÉRICA DIFERENÇAS FINITAS ELEMENTOS FINITOS VOLUMES FINITOS ELEMENTOS DE CONTORNO ELEMENTOS ANALÍTICOS MODELAGEM

56 DIFERENÇAS FINITAS ELEMENTOS FINITOS MODELAGEM

57 DIFERENÇAS FINITAS ELEMENTOS FINITOS 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

58 MODELOS MATEMÁTICOS EQUAÇÕES GOVERNANTES 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 MODELAGEM

59 MODELOS MATEMÁTICOS 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. MODELAGEM

60 MODELOS MATEMÁTICOS CONDIÇÕES DE CONTORNO Drenos (surgências) Rios (lagos e barragens - entrada ou saída de água) Recarga (% das chuvas) MODELAGEM

61 MODELOS MATEMÁTICOS 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. MODELAGEM

62 MODELOS MATEMÁTICOS PROTOCOLOS PARA APLICAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS (PAMMs) MODELAGEM

63 USO DO MODELO NUMÉRICO RESPONDEU A PERGUNTA? SIMULAÇÃO SIM NÃO SIM EXISTE UMA PERGUNTA / OBJETIVO? FIM NÃO SIM NÃO FAÇA A PERGUNTA UM MODELO NUMÉRICO RESPONDE ESSA PERGUNTA? CALIBROU? COMPARAÇÃO COM DADOS REAIS NÃO MODELO NUMÉRICO SIM MODELO CONCEITUAL GEOLOGIA DADOS CAMPO DADOS MONIT.

64 MODELOS MATEMÁTICOS ETAPAS DE MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO 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. MODELAGEM

65 CONCEITUAL MODELO ETAPAS DE MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO MODELAGEM

66 NUMÉRICA SIMULAÇÃO ETAPAS DA MODELAGEM DE FLUXO REALIDADE MODELO MODELAGEM

67 NUMÉRICA SIMULAÇÃO REPRESENTAÇÃO DO MODELO CONCEITUAL EM LÍNGUAGEM MATEMÁTICA, NO AMBIENTE DE UM SOFTWARE. Y X Z MODELAGEM

68 MODELOS MATEMÁTICOS ETAPAS DE MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO 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. PREVISÕES 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. MODELAGEM

69 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

70 MODELAGEM X MAPEAMENTO MATEMÁTICA HIDROGEOLÓGICO MODELAGEM x MAPEAMENTO

71 MODELAGEM x MAPEAMENTO MINA DO BARREIRO MINA DE NIÓBIO MINA F4

72 MODELAGEM x MAPEAMENTO

79 SIMULAÇÃO MATEMÁTICA DO REBAIXAMENTO X PLANOS DE LAVRA MODELAGEM x MAPEAMENTO

80 MODELAGEM x MAPEAMENTO SIMULAÇÃO MATEMÁTICA DO REBAIXAMENTO X PLANOS DE LAVRA PP-03 PP-06 PP-09 PP-08 PP-07 PP-02 PP-11 PP-01 PP-13 PP-12 PP-05 PP-10 PAP-06 PP-04 PAP-07

81 MODELAGEM x MAPEAMENTO SIMULAÇÃO MATEMÁTICA DO REBAIXAMENTO X PLANOS DE LAVRA PP-03 PP-06 PP-09 PP-08 PP-07 PP-02 PP-11 PP-01 PP-13 PP-12 PP-05 PP-10 PAP-06 PP-04 PAP-07

82 RECORTE DE POÇOS POÇO DE REBAIXAMENTO Previsão corte: 80m Cota Atual: 1150 Cota Final: 1070 Cota Crivo: 66m MODELAGEM x MAPEAMENTO

83 RECORTE DE POÇOS POÇO DE REBAIXAMENTO Previsão corte: 80m Cota Atual: 1150 Cota Final: 1070 Cota Crivo: 66m MODELAGEM x MAPEAMENTO

84 CONFECÇÃO DE MAPAS MODELAGEM x MAPEAMENTO

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86 CONFECÇÃO DE MAPAS

87 CONFECÇÃO DE MAPAS

91 INTEGRAÇÃO DE DADOS (MODELO & MAPA) MODELAGEM x MAPEAMENTO

92 GESTÃO COMPARTILHADA MODELAGEM x MAPEAMENTO

93 MAPEAMENTO E MODELAMENTO REGIONAL ATIVIDADES COMPARTILHADAS GEOLOGIA INTEGRADA DO DOMO ANGLO ANGLO VALE MODELAGEM x MAPEAMENTO

94 GEOLOGIA INTEGRADA DO DOMO TOPO ROCHOSO ESPESSURA MAPA MONITORAMENTO POTENCIOMÉTRICO SATURADA INTEGRADO MODELAGEM x MAPEAMENTO

95 GEOLOGIA INTEGRADA DO DOMO TOPO ROCHOSO ESPESSURA MAPA MONITORAMENTO POTENCIOMÉTRICO SATURADA INTEGRADO PRODUTOS EM COMUM APRESENTADOS AOS ÓRGÃOS AMBIENTAIS E MINISTÉRIO PÚBLICO MAPAS POTENCIOMÉTRICOS REDE DE MONITORAMENTO MODELOS CONCEITUAIS MODELOS NUMÉRICOS MAIOR CREDIBILIDADE DAS INFORMAÇÕES MODELO INTEGRADO MODELAGEM x MAPEAMENTO

96 SUGESTÕES DE LEITURA

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