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