Simulação numérica do fluxo das águas subterrâneas na Estação Ecológica de Santa Barbára/SP - Safre, Anderson Luiz dos Santos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
Os usos de técnicas de modelagem em águas subterrâneas vêm sendo amplamente utilizado para entender a variabilidade e as incertezas associadas às condições hidrodinâmicas dos aquíferos. Os modelos numéricos de fluxo das águas subterrâneas são utilizados para representar a distribuição da carga hidráulica, bem como a velocidade e volume de escoamento da água no aquífero. O Estado de São Paulo possui algumas unidades de conservação de proteção integral, chamadas de Estações Ecológicas. Na região hidrográfica do Médio Paranapanema (UGRHI-17), destaca-se a Estação Ecológica de Santa Barbara (EEcSB), localizada sob uma transição do Sistema Aquífero Bauru (SAB) e o Sistema Aquífero Serra Geral (SASG). A principal atividade econômica na região é a agricultura, onde as águas subterrâneas e superficial são captadas para a irrigação. A demanda excessiva pode ameaçar os recursos hídricos e os ecossistemas da região. Desse modo, foi analisado nesse estudo qual o papel da EEcSB como área de garantia de recarga, utilizando a modelagem do fluxo das águas subterrâneas a partir da plataforma FREEWAT, que utiliza o código MODFLOW de diferenças finitas para simulação numérica. Gerou-se uma camada de espessura variada, representado o SAB. A discretização horizontal foi de 7.789 células ativas, com extensões de 100 m x 100 m. Foram utilizados 23 poços de observação, distribuídos por entre as microbacias da EEcSB, para calibração do modelo. A recarga foi dívida em duas zonas para representar a EEcSB ou outros usos da terra no entorno. Os valores variaram entre 15% de recarga da precipitação média. As duas formações do SAB contidas na EEcSB (Adamantina e Marilia) foram representadas por zonas com diferentes condutividades hidráulicas, a primeira com 1,75 m/d e a segunda com 0,9 m/d. A análise de sensibilidade foi realizada automaticamente pelo módulo UCODE_2014 e demonstrou que os parâmetros com maior sensibilidade foram a condutividade hidráulica na zona 1 e a recarga. A calibração teve um erro médio quadrático residual de 0,52 m. O valor total de afluxo simulado pelo modelo em regime permanente é de 66.893,882 m³/d, onde 59.079 m³/d correspondem ao volume escoado pelos drenos, e 7.813 m³/d ao valor de saída pela evapotranspiração. Foram observados três padrões principais de fluxo, com um divisor de águas subterrâneas no centro do domínio simulado. Um padrão de fluxo possui sentido Oeste em direção ao Rio Capivari, apresentando segmentações nas direções de fluxo próximas aos córregos afluentes (Divisa, Santana, Guarantã e Boi). Foram simulados dois cenários, o primeiro com a remoção de 50% da área e o segundo com remoção total da EEcSB. O primeiro cenário apresentou redução de 53,6% no volume da recarga e 47,5% no volume das drenagens, com quedas de até 11m no nível freático. O segundo cenário apresentou uma redução de 61,68% na recarga e de 77,79% na vazão das drenagens com rebaixamentos de até 14m no nível freático.

The uses of groundwater modeling techniques have been widely applied to understand the variability and uncertainties associated with the hydrodynamic conditions of aquifers. Numerical groundwater models are used to represent the hydraulic head distribution, as well as the velocity and volumetric flow. The São Paulo State has some Conservation Units of integral protection, called Ecological Stations. In the Médio Paranapanema Hydrographic region (UGRHI-17), stands out the Santa Bárbara Ecological Station (EEcSB), located under a transition from the Bauru Aquifer System (BAS) and the Serra Geral Aquifer System (SGAS). The main economic activity in the region is agriculture, where the groundwater and surface water are extracted for irrigation. The excessive demand of water threatens the region’s water resources and ecosystems. Thus, in this study, the role of EEcSB as a recharge guarantee area, was analyzed through groundwater flow modeling through the FREEWAT platform, that uses the MODFLOW finite difference code for numerical approximation. One layer of varied thickness, representing the BAS was generated. The horizontal discretization was made of 7,789 active cells, with 100 m x 100 m extension. Twenty three observation wells were used, distributed among EEcSB micro-basins for calibration. The recharge was divided in two zones, to represent the EEcSB and the other land uses in the environment. Recharge values varied around 15% of average rainfall. The two BAS formations (Adamantina and Marillia) at EEcSB were represented by two zones with different hydraulic conductivity, the first with 1.75 m.d-1, and the second with 0.9 m.d-1. The sensitivity analysis was performed automatically by UCODE_2014 module and showed that the parameters with the highest sensitivity were the hydraulic conductivity at zone 1 and the recharge. The calibration had a mean square residual error of 0.52 m. The total value of simulated inflow by the steady state model is 66,893,882 m³.d-1 where outflow was 59,079 m³.d-1 by the leakage into the drains, and 7,813 m³.d-1 by evapotranspiration. Three main flow patterns were observed, with a groundwater divide at the center of the simulated domain. A flow pattern runs westward toward the Capivari Rver, showing segmentations in the flow directions near the tributaries (Divisa, Santana, Guarantã and Boi). Two scenarios were simulated, the first with the removal of 50% of the area and the second one with total removal of the EEcSB. The first scenario presented a reduction of 53.6% in the recharge volume and 47.5% in the drainage volume, with decreases up to 11 m in the water table. The second scenario presented a reduction of 61.685 in recharge and 77.79% n drainage flow with decreases up to 14 m in the water table.
Numerical simulation of groundwater flow in the Santa Barbára Ecological Station/SP
Keywords: FREEWAT; MODFLOW; Fluxo Subterrâneo; Sistema Aquífero Bauru; Groundwater flow; Bauru Aquifer System