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Análise computacional de imagens de lâminas delgadas na predição dos parâmetros hidráulicos porosidade e condutividade hidráulica do aquífero Barreiras-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-05-30) Silva, Luis Rodrigo Dantas da; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; ; http://lattes.cnpq.br/3003475829742079; Rosa Filho, Ernani Francisco da; ; http://lattes.cnpq.br/2398608654935035; Xavier Júnior, Milton Morais; ; http://lattes.cnpq.br/3128669965557866
O entendimento da ocorrência e fluxo de águas subterrâneas em subsuperfície é de fundamental importância na explotação de águas, assim como o conhecimento de toda contextualização hidrogeológica associada. Estes fatores são controlados essencialmente pela geometria de um determinado sistema poroso, considerando-se aquíferos de natureza sedimentar. Desta forma, a caracterização microestrutural, assim como a interconectividade do sistema, é imprescindível para o conhecimento das propriedades macros da porosidade e permeabilidade de rochas reservatório, nas quais podem ser feitas sobre uma caracterização estatística através da análise bidimensional. Esta última está sendo realizada em uma plataforma computacional, utilizando-se imagem de lâminas delgadas da rocha reservatório, possibilitando a predição das propriedades porosidade eficaz e condutividade hidráulica. Para o Aquífero Barreiras, a obtenção de tais parâmetros decorre essencialmente da interpretação de testes de aquíferos, prática que normalmente envolve uma logística bastante complexa em termos de equipamentos e pessoal requeridos, além de elevado custo de operação. Desta forma, a análise e processamento digital de imagem apresenta-se como uma ferramenta alternativa para a caracterização de parâmetros hidráulicos, mostrando-se como um método prático e pouco dispendioso. Essa metodologia está fundamentada em um fluxograma de trabalho envolvendo amostragem, elaboração de lâminas delgadas e suas respectivas imagens, segmentação e caracterização geométrica, reconstrução tridimensional e simulação de fluxo. Na presente pesquisa, as análises computacionais de imagens de lâminas delgadas de rochas do referido aquífero tem evidenciado coeficientes de armazenamento variando de 0,035 a 0,12 com médias de 0,076, enquanto que seu substrato hidrogeológico (associado com o topo da sequência carbonática não aflorante na região) apresenta porosidades efetivas da ordem de 2%. Para o regime de transporte, é constatado que a metodologia apresenta resultados abaixo daqueles encontrados nos dados bibliográficos referentes à condutividade hidráulica, obtendo valores médios de 1,04x10-6 m/s, com flutuações entre 2,94x10-6 m/s e 3,61x10-8 m/s, provavelmente relacionado ao tamanho da escala em estudo e as heterogeneidades do meio pesquisado.
Análise da hierarquia dos parâmetros espessura e resistividade média na composição da resistência transversal do Aquífero Barreiras - Área da Bacia do Rio Catu-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-16) Magalhães, Álvaro Luis Patriota Lima; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; http://lattes.cnpq.br/5281100883521840; Dantas, Renato Ramos da Silva; Campos, Benedita Cleide de Souza
O uso das águas subterrâneas sem um controle adequado, pode acarretar sérios problemas no abastecimento urbano e rural. As cidades da costa leste do Rio Grande do Norte, por exemplo, possuem cerca de 80% de seus abastecimentos creditados ao Aquífero Barreiras, sendo este de caráter hidráulico não confinado. Contudo, a carência de dados de poços dificulta a indicação de áreas promissoras para a exploração deste recurso. Nessa conjuntura e considerando o referido manancial, o alvo desta pesquisa foi a bacia do Rio Catu – RN, a qual é esculpida nas sequências cenozóicas da Formação Barreiras e suas coberturas. O objetivo foi identificar locais de maiores potencialidades hidrogeológicas, utilizando dados geoelétricos de levantamentos já realizados, particularmente reinterpretando o parâmetro de Dar Zarrouk resistência elétrica transversal (RT). As regiões nordeste e central da área apresentaram valores de RT superiores a 50000 Ω.㎡, relacionadas a setores de espessuras e/ou de resistividades médias maiores da zona saturada e atestando essas subáreas como mais promissoras em termos de potencialidades hidrogeológicas. As maiores espessuras médias da zona saturada localizam-se nas porções nordeste e central, apresentando um alinhamento das mesmas na direção da linha de costa, atingindo 95 m. Os maiores valores das resistividades médias da zona saturada, situam-se nas partes central e extremo nordeste da área, atingindo até 950 Ω.m. Todavia, as regressões lineares revelaram que a espessura saturada média impõe uma maior influência no cálculo da resistência elétrica transversal, apresentando um fator de correlação de 0,70, enquanto que o de resistividade média foi de 0,47.
Análise da influência da estruturação neógena no contexto do Aquífero Barreiras - Horst do Rio Catu-RN
(2016-06-29) Souza, Isaac Vinícius Fagundes de; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; ; ; Castro, David Lopes de; ; Cabral, Natalina Maria Tinoco;
Estudos voltados para a caracterização geométrica de aquíferos em ambientes sedimentares tem sido cada vez mais preponderantes na locação de poços tubulares voltados para o abastecimento público de comunidades urbanas e rurais. Parâmetros hidráulicos como vazão e transmissividade hidráulica estão relacionados, dentre outros fatores, com a espessura do aquífero, ressaltando, dessa forma, a importância de uma caracterização estrutural regional e consequente compartimentação da formação aquífera. Nesse contexto, o presente trabalho consiste de uma análise qualitativa da influência da Estruturação Neógena no contexto do Aquífero Barreiras, tomando-se como alvo a área da bacia do Rio Catu-RN, litoral sul do Estado do Rio Grande do Norte. A metodologia utilizada é fundamentada sobretudo no emprego integrado de técnicas de sensoriamento remoto (SRTM), análise de perfis de poços tubulares disponíveis da área e de modelos inversos "espessuras x resistividades", provenientes de reinterpretações de sondagens geoelétricas. Buscou-se dessa forma a obtenção de perfis hidrogeofísicos, com vistas à identificação de variações de espessuras saturadas, possíveis assinaturas na potenciometria hidrogeológica local, bem como a identificação de áreas mais promissoras para captações futuras, através de uma cartografia de resistência transversal. A caracterização estrutural regional foi realizada inicialmente através de uma análise geomorfológica (topografia e hidrografia), considerando-se processamentos de dados de SRTM com resolução de 75 x 75 m e extrapolando-se substancialmente a área de pesquisa. Após a interpolação e gridagem dos dados SRTM totais, definiu-se uma componente regional representativa, destacando-se o gradiente W-E no sentido da linha de costa. A subtração dessa componente regional do campo total resultou no mapa topográfico de anomalia residual, com vistas a realçar feições locais desassociadas de componentes regionais, o qual revelou cerca de 81 lineamentos topográficos. Somado a isso, o processamento da imagem no formato hillshade, desses dados SRTM, possibilitou a identificação de 1107 lineamentos de drenagens e 1235 lineamentos de drenagens padronizados os quais foram sintetizados posteriormente em diagramas de rosetas. Nessa análise hidrográfica, foram utilizadas diferentes tipos de iluminação azimutal e exageros verticais, com intuito de realçar os segmentos de drenagens. A análise conjunta dos dados geomorfológicos possibilitou a elaboração de um mapa síntese com a caracterização de alinhamentos morfotectônicos orientados preferencialmente nas direções 50-60NE e 40-60NW. O levantamento de eletrorresistividade, por sua vez, foi realizado para suprir determinados locais onde as informações de poços não eram suficientes ou mesmo inexistentes com vistas a possibilitar a obtenção de um modelo de geometria da zona saturada local. Nesse ínterim, foram consideradas reinterpretações de 16 sondagens geoelétricas verticais (SEV) com o intuito de identificar valores de espessuras saturadas e topo do embasamento hidrogeoelétrico do Aquífero Barreiras, associado à sequência carbonática não aflorante. A abertura máxima dos eletrodos foi de 1,2 km (AB/2 = 600m) e o arranjo utilizado foi o Schlumberger. Considerando-se o arcabouço morfotectônico reportado e a disposição de dados de poços e geoelétricos, elaborou-se 4 perfis hidrogeofísicos, destinadas a caracterizar falhas através da configuração de rejeitos em subsuperfície de alguns desses alinhamentos morfotectônicos. Resultados finais dão conta de rejeitos de falha evidenciando valores entre 10 a 44 metros, com destaque para a porção nordeste da área da bacia, associados com variações da espessura do Aquífero Barreiras. A integração dos dados hidrogeológicos e geofísicos revelou associações entre a cartografia geoelétrica e o mapa potenciométrico destacando áreas promissoras para captações de águas subterrâneas. Por fim, através de um bloco diagrama 3D, observou-se a influência direta da estruturação neógena no contexto do Aquífero Barreiras revelando abatimentos do embasamento hidrogeológico associados a maiores espessuras do aquífero.
Análise de vulnerabilidade do aquífero Barreiras a partir de dados hidrogeofísicos - área adjacente ao bairro de Emaús, Parnamirim-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11) Silva, José Jobson de Áraújo; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; Campos, Benedita Cleide de Souza; Alves, Rafaela da Silva
O presente estudo foi desenvolvido na bacia do Rio Pirangi, mais precisamente no médio curso do Rio Pitimbu, situado nas adjacências do Bairro de Emaús, município Parnamirim-RN. O Aquífero Barreiras, alvo principal da presente pesquisa, constitui um manancial incumbido do abastecimento de água de grande parte das cidades da faixa litorânea leste do estado do Rio Grande do Norte, incluindo a região metropolitana de Natal. Todavia, sua condição hidráulica regional predominante possui caráter livre ou semiconfinado, o que pode denotar um risco de ser afetado, eventualmente, por cargas contaminantes impostas na superfície. Diante disso, com vistas a subsidiar estudos nessa perspectiva, objetivou-se analisar o grau de vulnerabilidade intrínseca do Aquífero Barreiras na área reportada, considerando dados de natureza hidrogeofísica. Nesse contexto, utilizou-se a metodologia de análise de vulnerabilidade GOD, na qual considera as condições hidráulicas locais (parâmetro “G”), composição geológica dos substratos (parâmetro “O”) e espessura da zona não saturada (parâmetro “D”). No entanto, considerando-se que essa metodologia utiliza somente dados hidrogeológicos e não geofísicos, adaptou-se o método para uma versão composta (informações de perfis de poços e modelos inversos de sondagens elétricas verticais-SEV’s). Nesse caso, o modelo geoelétrico representativo de cada SEV assumiu o papel de um poço “virtual”, fornecendo informações dos parâmetros GOD em subáreas nas quais as informações de poços eram inexistentes. Adicionalmente, a metodologia GOD com aplicação de poço virtual foi corroborado por outras duas cartografias, ambas com ênfase na zona não saturada sobreposta ao aquífero, particularmente espessura e condutância longitudinal (S), sendo esta última fundamentada tão somente nos modelos inversos das SEV’s. Em linhas gerais, as maiores espessuras da zona não saturada e áreas com maiores valores de “S” evidenciaram um maior grau de proteção do aquífero, consonante à cartografia GOD. Esta última, por sua vez, constatou índices de vulnerabilidade que variaram de 0,35 a 0,42 nos setores leste e nordeste, consistindo nas regiões relativamente menos vulneráveis da área investigada, destacando-se no entorno da SEV1, SEV2, PT01 e PT03. Já as subáreas centro-norte e centro-sul apresentaram os maiores índices, variando de 0,46 a 0,52, representando aquelas relativamente mais vulneráveis a contaminações, com as maiores anomalias no entorno da SEV3, SEV4 e também do poço PT02. Esse contexto projeta uma vulnerabilidade GOD do Aquífero Barreiras na área investigada variando de moderada a alta.
Análise de vulnerabilidade intrísica do Aquífero Barreiras a partir de dados hidrogeofísicos - área do baixo curso do Rio Maxaranguape-RN
(2017-03-09) Arruda, Renato de Souza; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; ; http://lattes.cnpq.br/0076309540222150; Diniz Filho, José Braz; ; http://lattes.cnpq.br/7412136542629826; Becegato, Valter Antonio; ; http://lattes.cnpq.br/3196823526572670
A avaliação integrada de vulnerabilidade intrínseca de um aquífero constitui uma ferramenta de suma importância como subsídio ao estabelecimento de políticas públicas de preservação, proteção e uso hidroambiental sustentável de um manancial subterrâneo. Nesse aspecto, o presente trabalho teve como escopo principal a elaboração de mapeamentos de vulnerabilidade a partir de dados hidrogeofísicos, objetivando a identificação e delimitação de subáreas com diferentes graus de proteção associados com diferentes vulnerabilidades do Aquífero Barreiras, na área do baixo curso do Rio Maxaranguape, nordeste do Brasil. Esses mapeamentos foram elaborados mediante as metodologias Condutância Elétrica Longitudinal, GOD (G - natureza do aquífero, O - litologia da zona não saturada, D - profundidade do nível d’água) e do Índice de Vulnerabilidade do Aquífero (AVI), as quais são fundamentadas em parâmetros litológicos, hidráulicos e geoelétricos, além da espessura da zona não saturada. Os resultados obtidos mostram que os domínios delimitados por índices de vulnerabilidade são aproximadamente concordantes entre si. Em linhas gerais, as classes de vulnerabilidades moderada, alta a extremamente alta, abrangem quase a totalidade da área, delineando tanto a faixa central como a porção norte e sul da área investigada, conforme valores inferiores a 1 do log c e 5 mS, nas metodologias AVI e de Condutância Longitudinal, respectivamente; e magnitudes superiores a 0.4, segundo a metodologia GOD. Nesse sentido, a área de estudo exibe substancial sensibilidade à contaminação de suas águas subterrâneas, decorrente essencialmente do cenário de ocorrência de formações sedimentares de elevada permeabilidade e reduzidas profundidades do nível freático, facilitando a percolação de eventuais cargas contaminantes no sentido do aquífero.
Análise do grau de proteção do Aquífero Barreiras em perímetros sob fertilização química a partir de dados hidrogeofísicos - área da bacia do Rio Catu-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-09-25) Monteiro, Alexandre Richardson Oliveira; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; ; http://lattes.cnpq.br/1185922532168102; Castro, David Lopes de; ; http://lattes.cnpq.br/8279954644750743; Becegato, Valter Antonio; ; http://lattes.cnpq.br/3196823526572670
A utilização de fertilização química em perímetros agricultáveis proporciona um incremento da produtividade, embora eventualmente possa ocasionar uma depreciação qualitativa do manancial hídrico subterrâneo, sobretudo se este for de natureza não confinada. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta resultados referentes a uma análise do grau de proteção natural do Aquífero Barreiras em uma área situada no litoral leste do Estado do Rio Grande do Norte-Brasil. O referido aquífero é de natureza clástica e possui caráter hidráulico não confinado, fato este que naturalmente lhe confere uma susceptibilidade à contaminação, proveniente de eventuais cargas contaminantes impostas na superfície do terreno. Estes contaminantes estariam associados com a lixiviação de excedentes da fertilização não assimilados pela vegetação. A metodologia utilizada foi fundamentada na utilização conjunta de dados hidrogeofísicos, particularmente de modelos inversos de sondagens elétricas verticais-SEVs e informações de perfis de poços, possibilitando a obtenção de cartografias de condutância longitudinal (S), dada em mili-Siemens (mS), e vulnerabilidade do aquífero. Essas cartografias foram elaboradas com ênfase para a zona não saturada sobrejacente, ressaltando sobretudo sua espessura e ocorrência de litologias argilosas. Dessa forma, o mapa de condutância longitudinal e vulnerabilidade revelaram áreas mais susceptíveis à contaminação nos setores nordeste e centro-leste da área de estudo, com valores iguais ou inferiores a 10mS e maiores ou iguais a 0.50, respectivamente. Por outro lado, o setor sudoeste mostrou-se menos susceptível à contaminações, com valores de condutância longitudinal e índices de vulnerabilidade maiores ou iguais a 35mS e menores ou iguais a 0.40, respectivamente.
Análises isotópica e faciológica aplicadas à caracterização da Formação Barra de Tabatinga - O registro de um pulso transgressivo marinho pleistocênico no litoral oriental do Rio Grande do Norte
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-03-26) Silva, José Guilherme Filgueira da; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; ; http://lattes.cnpq.br/0649290772552408; Vital, Helenice; ; http://lattes.cnpq.br/3595069999049968; Diniz Filho, José Braz; ; http://lattes.cnpq.br/7412136542629826; Castelo Branco, Mônica Pimenta Novais;
Este trabalho representa a integração e interpretação de dados pretéritos, atividades de campo, com posterior análise laboratorial, realizados na região costeira, litoral oriental do Rio Grande do Norte, entre os municípios de Baía Formosa e Natal, acerca do registro estratigráfico de um paleonível marinho pleistocênico. A variação relativa da linha de costa e suas feições morfológicas estão associadas diretamente a interferências tectônicas e paleoclimáticas. Essas variações modelam os sistemas deposicionais localmente atuantes, empilhando unidades litoestatigráficas com assinaturas únicas, no que diz respeito ao litotipo, estruturas sedimentares, diagênese, idades deposicionais e cristalização da rocha fonte. Durante o levantamento bibliográfico buscou-se consolidar um pulso transgressivo, onde foi observado que para a região, a datação mais aplicada, se deu através de termoluminescência (TL), em 210.000±10.000 anos. O referido evento é esse correlato ao pico da antepenúltima transgressão marinha da costa brasileira. Avaliações sedimentológicas e granulométricas apontam ambientes de alta energia de deposição, correlatos a sistemas de intermarés, para tal foram descritos afloramentos, confeccionadas lâminas e realizadas análises granulométricas. Análises isotópicas Sm-Nd, incluindo sedimentos adjacentes a linha de costa, foram realizadas objetivando a caracterização das assinaturas isotópicas e identificação de suas prováveis áreas fonte. Após o processamento das informações foi possível caracterizar e inserir na estratigrafia regional, a Formação Barra de Tabatinga, depositada durante o pulso transgressivo pleistocênico, caracterizada por arenito com granulometria média a grossa, e assinatura isotópica concentrada no Paleoproterózoico inferior (Sideriano), diferente das unidades sotoposta e sobreposta, respectivamente, Grupo Barreiras (granulometria bem heterogênea e assinatura isotópica distribuída ao longo de todo Paleoproterozóico) e os Depósitos Eólicos Litorâneos (granulometria de areia fina a média).
Aplicabilidade do método da reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em amostras de rocha
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-15) Santos, Edilson Barauna dos; Xavier Junior, Milton Morais; http://lattes.cnpq.br/3128669965557866; 0000-0001-5820-6309; https://lattes.cnpq.br/5011924603678989; Oliveira Júnior, Josibel Gomes de; http://lattes.cnpq.br/5366606027537031; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023
O método da Reflectometria no domínio do tempo (TDR) tem a sua maior aplicabilidade em estudos realizados em solos, devido a esse fator, os sensores TDR já são idealizados para este propósito. Pela capacidade do método em realizar medidas de propriedades dielétricas em diferentes materiais e em uma vasta gama de valores de frequência, o mesmo também pode ser testado para realizar medidas da constante dielétrica em diferentes tipos de rochas. Para este trabalho foi utilizado o sensor TDR modelo TDR315H da Acclima, possuindo três guias de onda com 15 cm cada e o sensor de leitura SDI-12 da mesma empresa. Com o TDR utilizado, foi possível obter valores de temperatura em Grau Celsius (°C), conteúdo de água em porcentagem, condutividade em Microsiemens por centímetro (μS/cm) e permissividade (constante dielétrica), onde vale ressaltar que o TDR mede apenas a parte real da permissividade dielétrica relativa complexa, conhecida como constante dielétrica. O equipamento é configurado para realizar medidas em diferentes tipos de solos, permitindo também, que seja calibrado para um diferente material pelo operador. Foram utilizadas duas amostras de rochas, um arenito e um esteatito (pedra sabão) e um recipiente com água, no qual foram realizados os primeiros testes com o equipamento. Os testes realizados nas duas amostras, mostraram que as medidas realizadas com o equipamento, tem uma melhor resposta após uma profundidade de 7 cm das guias de onda. Para as primeiras medidas na amostra de pedra sabão, foi utilizado uma broca de 6mm de diâmetro para a realização dos furos de encaixe das sondas do TDR, nesta etapa foram realizados três furos de 15 cm, no qual, após a realização das medidas para diferentes profundidades da haste, foi possível obter para o conteúdo de água na amostra, valores que variaram de 0,33% a 3,64%, (Gráfico 3) valores de temperatura que variaram entre 29,4°c a 30,3°c, e valores de permissividade variando entre 1 a 3,3 (Gráfico 4). Em um outro ponto da mesma rocha, os valores para o conteúdo de água variaram entre 0,56% e 2,43% (Gráfico 5), e de permissividade variaram de 1 a 2,8 (Gráfico 6). As medidas realizadas na amostra de arenito, mostraram valores para o conteúdo de água (Gráfico 7), de 0,56% (em uma profundidade de 12 cm) e 1,57% (para uma profundidade de 12,7 cm); já para a permissividade, os valores variaram entre 1 e 2,5 (Gráfico 8).
Aplicação de simulação numérica e aprendizado profundo utilizando imagens de micro-ct de rochas reservatório
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-23) Kiam, Thiago Noboru Leite; Xavier Júnior, Milton Morais; http://lattes.cnpq.br/3128669965557866; http://lattes.cnpq.br/8176148304942096; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; Marques, Manilo Soares; Soares, José Agnelo
As rochas carbonáticas constituem importantes reservatórios de recursos minerais, entretanto, apresentam alto grau de anisotropia e heterogeneidade, com diversos tipos de poros e escalas que desafiam a indústria e a comunidade científica. Estudos petrofísicos digitais visam obter parâmetros intrínsecos da rocha por meio de imagens de microtomografia de raios-X. O presente estudo tem como objetivo a identificação dos poros e a estimativa de parâmetros petrofísicos a partir da segmentação, predição e simulação numérica 3D em imagens de rochas carbonáticas da Formação Jandaíra, Bacia Potiguar, Rio Grande do Norte, Brasil. As imagens foram adquiridas por microtomografia de raios-X, na resolução de 35 micrometros, e representam slices transversais das rochas. No pré-processamento, foi realizado o corte das imagens e a segmentação dos poros, com o método de Otsu. Para o aprendizado profundo de máquina, foram utilizados três modelos de redes neurais convolucionais aplicados nas imagens 2D de micro-CT. O simulador numérico adota o método dos elementos finitos (M.E.F) para efetuar seus cálculos. A física simulada foi configurada sendo um fluido monofásico, em estado estacionário, regime laminar, com densidade de 1000 kg/m³ e viscosidade de 0,001 Pa.s. A diferença de pressão entre a entrada e a saída desse fluido foi estabelecida em 1 Pa. Em termos de rochas digitais, os resultados foram satisfatórios e promissores. A segmentação possibilitou a classificação de estilólitos e vugs bem desenvolvidos. As estimativas petrofísicas variaram entre 0,70% e 7,99% de porosidade efetiva, e 7,79 mD e 3000 mD de permeabilidade simulada. Quanto ao aprendizado profundo, o modelo Alexnet, com critério SGD e otimizador MSE apresentou o melhor desempenho.
Aspectos petrofísicos de sedimentos de dunas na região de Natal-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-07-02) Aguiar, Renan Silva; Cabral, Francisco de Assis Olímpio; Xavier Júnior, Milton Morais; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de
Este presente trabalho trás como continuidade dos estudos do Grupo de Pesquisas de Propriedades Físicas de Rochas do Departamento de Geofísica-UFRN. Foi realizado uma análise granulométrica de dez amostras reais bem selecionadas e não consolidadas. As faixas granulométricas foram determinadas a partir de ensaios de peneiramento, realizados em laboratório. Logo após a seleção, utlizando um microscópio, foram geradas imagens de partículas selecionadas. Em seguida, usando o software Image J, foram aferidos os diâmetros de 100 grãos para cada amostra. Sendo assim, os diâmetros médios foram determinados pela escala logarítmica e escala aritmética, sendo a primeira com mais adequação para os estudos da Sedimentologia. Foram feitos histogramas para visualização da distribuição dos grãos, apresentando curvas próximas à log-normais. Depois da classificação dos grãos, para a fase posterior foram realizados os ensaios de porosidade e permeabilidade. As medidas de porosidade para cada amostra, foram realizadas por um porosímetro a gás Hélio. Apesar das amostras serem bem selecionadas, para a porosidade, esperava-se uma constância maior na porosidade média dos grãos. Visto que na literatura, para amostras bem selecionadas, a porosidade não varia em relação ao tamanho do grão, já no presente trabalho, mostrou justamente o contrário. No ultimo passo da presente pequisa, foram feitas com as amostras, medidas de permeabilidade com um permeâmetro de carga variável. Com o tempo de escoamento marcado no momento dos ensaios, determinamos a condutividade hidráulica e permebilidade.
Avaliação do impacto de recarga variável no Aquífero Barreiras em Natal-RN, associado com a urbanização e ampliação da rede de coleta de efluentes sanitários
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-08-31) Campos, Benedita Cleide de Souza; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; Righetto, Antônio Marozzi; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; http://lattes.cnpq.br/1569493583324352; Coimbra, Keyla Thayrinne Oliveira; Cabral, Natalina Maria Tinoco; Cunha, Paulo Eduardo Vieira; Castro, Vera Lucia Lopes de
A recarga de aquíferos não confinados urbanos é substancialmente afetada por elevadas taxas de impermeabilização do solo, enquanto que ocasionalmente pode apresentar componentes adicionais àqueles provenientes da infiltração de águas pluviométricas. Nesse caso, infiltrações provenientes de vazamentos da rede de coleta de efluentes sanitários e da rede de distribuição de água podem representar importantes contribuições nessas taxas de recarga. Essa conjuntura mostra-se bastante comum em algumas áreas no nordeste do Brasil, sobretudo em locais com elevado adensamento populacional e deficiências nas redes coletoras de efluentes sanitários e da rede de distribuição de água. Nesse último aspecto, não raro tem-se a contaminação de aquíferos urbanos por nitrato, decorrente da infiltração de águas residuais não tratadas. A presente pesquisa objetivou avaliar os efeitos de uma recarga variável decorrente do uso e ocupação do solo, bem como de contribuições artificiais, no âmbito do Aquífero Barreiras, este de caráter hidráulico predominantemente não confinado, na área da cidade de Natal-RN. Adicionalmente, realizaram-se simulações acerca de perspectivas de depuração natural de águas com concentrações elevadas de nitrato, previamente caracterizados, a partir de distintos tempos de renovação associados com as respectivas variações de reservas de saturação decorrente de diminuições das taxas de recarga. A metodologia utilizada foi fundamentada na elaboração de modelos numéricos e análise de cenários, enfatizando-se as variações das recargas artificiais decorrentes da infiltração de águas residuais e perdas pela rede de distribuição de água. Dessa forma, as taxas totais de recarga foram calculadas individualizandose áreas com maior e menor adensamento populacional, com simulações posteriores de distintas contribuições naturais e artificiais. Os resultados demonstram variações expressivas em níveis potenciométricos de até 15 metros em diversas áreas apresentadas no cenário crítico, o qual considerou a remoção de contribuições artificiais na recarga, bem como inversões do fluxo subterrâneo. Nesse contexto, as reservas de saturação apresentaram uma variação de cerca de 44 milhões de m3 entre o cenário atual e o cenário crítico, este associado com a supressão de 100% da contribuição proveniente de perdas pela rede de distribuição de água e infiltração de águas residuais. Em termos de perspectivas de depuração natural de águas com concentrações elevadas de nitrato, a partir da análise de tempos de renovação e com base nas variações de reservas de saturação calculadas nos modelos numéricos, obtiveram-se valores variando de 6,5 a 12,9 anos, sendo esse tempo maior considerando o cenário mais crítico reportado em termos de recarga. Os resultados ora apresentados poderão contribuir para a gestão de aquíferos rasos em cenários similares, sobretudo em termos de taxas de urbanização e eficiência na rede de distribuição de água e coleta de efluentes sanitários.
Dependência da porosidade e da permeabilidade com a seleção granulométrica em rochas artificiais não consolidadas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-26) Barreto, Francisco Janderleudys de Souza; Cabral, Francisco de Assis Olímpio; Xavier Júnior, Milton Morais; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de
O presente trabalho teve como objetivos obter amostras para serem utilizadas na validação dos vários modelos teóricos que descrevem as propriedades físicas das rochas, bem como, estudar a dependência da porosidade e da permeabilidade com a seleção em rochas artificiais não consolidadas, dado que a porosidade e permeabilidade são algumas das variáveis que influenciam no escoamento de fluidos, e os mais importantes parâmetros que contribuem para o entendimento das propriedades físicas de meios porosos. Para que isso fosse possível, necessitou-se da aplicação de alguns métodos de coleta de dados e análise, começando por uma rigorosa análise granulométrica que possibilitou identificar o tamanho dos grãos, bem como a frequência com que eles ocorrem numa determinada faixa de tamanho. Nesse intuito, antes de tudo, foi necessário um peneiramento para que pudesse iniciar a mistura dos grãos e a análise, na tentativa de gerar uma mistura de grãos muito bem selecionados até extremamente mal selecionados. A partir da análise de dados de grãos muito bem selecionados até mal selecionados, foi possível construir gráficos e tabelas que mostram de forma simples o comportamento da porosidade, permeabilidade e da distribuição dos grãos em torno da média. Em destaque o uso do porosímetro a gás, do permeâmetro de carga variável e sobretudo do software ImageJ, se mostraram de grande valia para os processos de experimentos e análise das amostras. Enfim, por meio de todo o estudo realizado foi possível confirmar que os resultados, fazendo uso de amostras constituídas de material artificial (esferas de vidro), se aproximam bastante dos modelos teóricos disponíveis na literatura consultada. Observou-se também, que os resultados demonstraram que a depender do grau de seleção dos grãos a permeabilidade e a porosidade de rochas não consolidadas de fato varia.
Implicações tectônicas na hidrologia do aqüífero Barreiras e sistema lacustre do Bonfim, Nísia Floresta-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 1998-10-27) Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; Medeiros, Walter Eugênio de; ; http://lattes.cnpq.br/2170299963939072; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; Costa, Waldir Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/7839733304125539; Bezerra, Francisco Hilario Rego; ; http://lattes.cnpq.br/6050302316049061
Esta dissertação apresenta os resultados de uma pesquisa desenvolvida numa área com cerca de 500 km2, a maior parte situada no município de Nísia Floresta-RN. O objetivo central é avaliar as influências da estruturação regional na hidrologia dos terrenos sedimentares cenozóicos, com destaque especial para o Aqüífero Barreiras e o sistema lacustre do Bonfim. Foi adotado uma metodologia fundamentada no emprego de técnicas geofísicas (gravimetria e eletro-resistividade) e estruturais. A estratigrafia da área é constituída pelo embasamento cristalino Pré-Cambriano, correlato ao Complexo Caicó, sotoposto a sedimentos cretácicos e capeados por unidades estratigráficas cenozóicas, na qual apenas estas últimas são aflorantes. O arcabouço tectono-estrutural é formado por uma complexa estruturação regional, caracterizada em três direções principais: NW, NE e E-W, aproximadamente, além de uma quarta direção, menos expressiva, com orientação geral N-S. Esta estruturação representa o resultado da atuação de um campo de tensões com compressão e distensão máximas em E-W e N-S, respectivamente, à exceção do trend N-S que está associado a uma compressão N-S. As conseqüências dos falhamentos na hidrologia subterrânea são evidenciadas, principalmente, pela existência de variações bruscas da espessura saturada do Aqüífero Barreiras, decorrente do deslocamento vertical de blocos estruturais nestes falhamentos. Em particular, a oeste da Lagoa do Bonfim, mostrou-se que a principal frente de alimentação subterrânea da lagoa está associada a um aumento brusco da espessura do aqüífero decorrente dos rejeitos verticais de duas falhas. As estruturas são responsáveis ainda pelos limites da drenagem subterrânea e, provavelmente, por inflexões das superfícies equipotenciais no mapa potenciométrico da área. No âmbito da hidrologia superficial, os falhamentos condicionam os cursos de rios e riachos (anomalias hidrográficas), limites superficiais e padrões da rede de drenagem, assim como as formas e gêneses das principais lagoas da área. A Lagoa do Bonfim, particularmente, possui sua gênese e evolução relacionada à ação de duas estruturas, ressaltada pela forma exótica de seu espelho d água (alongado segundo as direções NW e NE das referidas falhas), somada à provável interação com processos cársticos na seqüência carbonática mesozóica
Influência da estruturação regional na avaliação de reservas hidrogeológicas do Aquífero Barreiras – área do baixo curso do Rio Maxaranguape - RN
(2016-06-07) Nunes, Lucas Miguel Gomes; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; Silva, Carlos Cesar Nascimento da; ; http://lattes.cnpq.br/5136096872133075; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; ; http://lattes.cnpq.br/0891136553435038; Bezerra, Francisco Hilario Rego; ; http://lattes.cnpq.br/6050302316049061; Stein, Paula; ; http://lattes.cnpq.br/2752611203107511
O alvo da presente pesquisa é a região do baixo curso do Rio Maxaranguape, localizado no litoral leste do Estado do Rio Grande do Norte e, particularmente, no domínio hidrogeológico do Aquífero Barreiras. Este trabalho teve como principal objetivo analisar a influência da estruturação regional na geometria do aquífero na área de estudo (considerando a ocorrência de variações de sua espessura), com intuito de efetuar o cálculo otimizado das reservas hidrogeológicas locais na referida área. A metodologia adotada foi fundamentada na utilização de técnicas de análise morfotectônica, litoestratigráfica em correlações de perfis de poços, hidrogeológica e geoelétrica (Sondagem Elétrica Vertical - SEV). O método geofísico da eletrorresistividade foi adotado a fim de inferir valores de espessura do aquífero e profundidade do topo do embasamento hidrogeoelétrico. Foram realizadas 17 SEV com abertura máxima de AB=1200m (arranjo Schlumberger), distribuídas de forma a cobrir toda a área de estudo, buscando assim, suprir a falta de informações nas regiões onde não havia a presença poços. Integrado às SEVs, dados hidroestratigráficos/litológicos de 21 perfis de poços tubulares foram utilizados, 5 perfis hidrogeofísicos foram gerados para definição de rejeitos de falha, bem como realizada uma análise geomorfológica, que visou a caracterização estrutural da área com ênfase na compartimentação do aquífero. A análise geomorfológica foi realizada utilizando-se dados topográficos (SRTM - Shuttle Radar Topography Mission) e hidrográficos, subsidiando a caracterização estrutural, tendo em vista a não ocorrência de afloramentos com critérios cinemáticos. Os dados topográficos são apresentados na forma de um mapa de anomalias topográficas residuais e definição de lineamentos topográficos. Os dados hidrográficos ressaltam direções preferenciais dos canais fluviais e anomalias dessa rede hidrográfica, na forma de deflexões abruptas das drenagens e alinhamentos de outras feições superficiais tais como nascentes. Os resultados dessa análise possibilitaram a elaboração de um mapa de lineamentos morfotectônicos, dispostos segundo as direções predominantes NE e NW. Perfis hidrogeofísicos, obtidos a partir de modelos geoelétricos inversos e informações de poços, foram elaborados de forma a interceptar tais lineamentos, enfatizando valores de espessuras saturadas variando de 19 a 66 metros, caracterizando alguns desses lineamentos como falhas. A avaliação das reservas hidrogeológicas locais foi efetuada considerando-se 18 subáreas, associadas a blocos resultantes da compartimentação estrutural. Nesse contexto, as reservas de saturação são da ordem de 8,7x108 m3, adotando-se espessuras saturadas médias para cada subárea e porosidade efetiva de 7,6%.
O papel de falhas como condutos hidráulicos a partir da análise de modelos numéricos e geoelétricos - o exemplo do Aquífero Barreiras-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-10-23) Alves, Rafaela da Silva; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; ; http://lattes.cnpq.br/0150143538288213; Nascimento, Aderson Farias do; ; http://lattes.cnpq.br/8600906973888297; Castro, Vera Lucia Lopes de; ; http://lattes.cnpq.br/5179660919760767; Righetto, Antônio Marozzi; ; http://lattes.cnpq.br/0476984348484601; Cabral, Natalina Maria Tinoco; ; http://lattes.cnpq.br/6787133958525104
A ocorrência de falhas em aquíferos de natureza clástica condiciona, em termos de compartimentação estrutural, sua geometria e proporciona um incremento na anisotropia que se reflete em variações de condutividade hidráulica, variação de espessuras saturadas, alterações no padrão de fluxo subterrâneo e variações de gradiente hidráulico. O Sistema Aquífero Barreiras, alvo do presente estudo em um setor do litoral sul do Estado do Rio Grande do Norte, possui caráter hidráulico predominantemente não confinado e apresenta-se estruturalmente compartimentado por falhamentos Neógenos. A área em questão envolve uma bateria de 12 poços tubulares produtores, 39 piezômetros, além de outros 6 de pesquisa e monitoramento, instalados no ano de 2011, os quais captam cerca de 750 m³/h destinados ao suprimento de água de municípios interioranos com déficit hídrico. A estruturação local, evidenciada pelas falhas principais Boa Cica e Tabatinga, NW e NE respectivamente, proporciona complexidade ao Sistema Aquífero Barreiras, seja em termos quantitativos, seja em termos qualitativos, este último caso particularmente no que diz respeito a possíveis anomalias na interface água doce-água salgada na linha de costa. Esta tese, por meio de diferentes abordagens metodológicas, apresenta uma análise do comportamento do aquífero com ênfase no papel das falhas Boa Cica e Tabatinga na forma de seus limites permeáveis ou semi-impermeáveis, objetivando ainda, simular a possibilidade de intrusão salina na área. Adicionalmente, buscou-se identificar setores mais promissores para a locação de novos poços de bombeamento, com vistas ao aumento da oferta de água e subsidiando uma gestão sustentável do aquífero. A metodologia envolveu inicialmente a caracterização da compartimentação estrutural do aquífero através de correlação em perfis de poços, modelos geoelétricos inversos 1D e averiguações de campo. O comportamento do aquífero em um ambiente estruturalmente controlado foi simulado através do software Visual MODFLOW. Nesse contexto, os modelos numéricos foram elaborados considerando dois cenários distintos para o papel das falhas, como condutos ou barreiras hidráulicas, respectivamente, zonas de aumento e redução da condutividade hidráulica em relação ao meio adjacente. Os resultados das simulações foram confrontados com seções geoelétricas inversas 2D e testes de aquífero realizados em poços locais. Os modelos geoelétricos2D, especificamente, foram utilizados no sentido de caracterizar localmente a falha nas proximidades da linha de costa e se esta seria na forma de anomalia resistiva (compatível com o modelo barreira) ou condutiva (compatível com o modelo conduto). Reinterpretações de testes de aquífero foram efetuadas a fim de identificar eventuais recuperações de níveis dinâmicos nas proximidades das falhas. Os modelos numéricos de fluxo de densidade dependente, utilizados para simulação da intrusão salina no aquífero, foram gerados na plataforma SEAWAT. Estabeleceram-se simulações ao longo de 20 anos de bombeamento de poços considerando a explotação atual de 750 m³/h. Para verificar os setores mais promissores para perfuração de novos poços, além de todos os métodos aplicados, foi gerado um mapa de espessura saturada para guiar as simulações numéricas efetuadas no Visual MODFLOW. O modelo numérico de fluxo foi calibrado com erro residual de 8,9%, considerando anisotropias no aquífero na forma de contatos laterais entre diferentes condutividades hidráulicas e variações da espessura saturada decorrente das falhas. As simulações efetuadas evidenciaram que as principais falhas locais são compatíveis com modelos de condutos, ou seja, correspondem a zonas de elevada condutividade hidráulica. Tais resultados foram corroborados com a caracterização de anomalias condutivas no imageamento geoelétrico 2D, associadas a uma das falhas simuladas, Falha Boa Cica (NW). Os testes de aquífero, por sua vez, apresentaram uma tendência de recuperação de níveis dinâmicos na medida em que os respectivos cones de depressão atingem as principais zonas de falhas. O modelo transiente calibrado, em conformidade com o modelo de fluxo calibrado, considerou as falhas como zonas de condutividade hidráulica relativamente maiores e representando caminhos preferenciais à evolução da intrusão salina. Esse resultado é corroborado igualmente pela anomalia geoelétrica condutiva na Falha Boa Cica (NW), onde seu aspecto cinemático de natureza transtensional favorece um maior alcance dessa contaminação salina. Resultados similares foram obtidos em simulações envolvendo variações de recarga entre os períodos seco e chuvoso, com as falhas representando condutos preferenciais ao incremento da intrusão. Em termos de locações adicionais de poços, guiadas por modelos numéricos de fluxo e mapa de espessura saturada, indicam a porção nordeste da área de estudo como aquela mais promissora, sobretudo por apresentar espessuras saturadas maiores (70 a 90 metros). As simulações numéricas, particularmente, evidenciaram que as áreas de grábens relativos são as mais propícias para futuras perfurações, em face de maiores rebaixamentos disponíveis e, consequentemente, maiores vazões de explotação.
O parâmetro resistência elétrica transversal e sua aplicabilidade ao estudo do Aquífero Barreiras no litoral sul do RN - análise qualitativa e composição em uma cartografia exploratória de transmissividade hidráulica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-29) Magalhães, Álvaro Luís Patriota Lima; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; http://lattes.cnpq.br/5281100883521840; Campos, Benedita Cleide de Souza; Stein, Paula
As cidades da costa leste do Rio Grande do Norte possuem cerca de 80% de seus abastecimentos creditados ao Aquífero Barreiras, sendo este de caráter hidráulico predominantemente não confinado. Nessa conjuntura e considerando o referido manancial, esta pesquisa teve como alvo duas áreas distintas: a primeira compreende a bacia do Rio Catu-RN; e a segunda encontra-se na margem esquerda do Riacho Boa Cica, situada no município de Nísia Floresta-RN, ambas esculpidas nas sequências cenozoicas da Formação Barreiras e suas coberturas. O objetivo foi identificar subáreas com maiores potencialidades hidrogeológicas, utilizando dados geoelétricos. A metodologia foi fundamentada nos estudos locais do parâmetro resistência elétrica transversal (RT) e sua correlação direta com a transmissividade hidráulica. No que constitui a área da bacia do Rio Catu, as regiões nordeste e central apresentaram valores de RT superiores a 50.000 Ohm.m², relacionadas a setores de espessuras e/ou de resistividades médias da zona saturada e atestando essas subáreas como as mais promissoras em termos de potencialidades hidrogeológicas. As maiores espessuras médias da zona saturada localizam-se nas porções nordeste e central, atingindo 95 m, enquanto os maiores valores das resistividades médias da zona saturada situam-se nas partes central e extremo nordeste da área, atingindo 950 Ω.m. Todavia, regressões lineares revelaram que a espessura saturada média impõe uma maior influência no cálculo da resistência elétrica transversal, apresentando um fator de correlação de 0,70, enquanto o de resistividade média foi de 0,47. Os resultados de RT referentes à área da margem esquerda do Riacho Boa Cica revelaram seus maiores valores nas porções sul e oeste, atingindo 58.860 Ωm², associadas a zonas de maiores espessuras e/ou resistividade média da zona saturada. Nesse aspecto e em detrimento dos resultados obtidos na área da bacia do Rio Catu-RN, a análise do fator preponderante no cálculo de RT realizada por meio de uma regressão linear revelou uma preponderância do parâmetro resistividade média da zona saturada, associado à condutividade hidráulica, exibindo um fator de correlação R² de 0,89. Adicionalmente, considerando-se a proporcionalidade direta com RT e por meio de teste de aquífero balizador na calibração geoelétrica dessa área, foi elaborada uma cartografia preliminar de transmissividades hidráulicas (T). Os resultados obtidos corroboram esta metodologia como promissora na identificação de maiores transmissividades hidráulicas e, consequentemente, potencialidades hidrogeológicas, sobretudo em regiões de reduzida informação de poços.
Utilização da resistência elétrica transversal para identificar áreas mais promissoras e estimativas de transmissividades hidráulicas no Aquífero Barreiras em área do baixo curso do Rio Maxaranguape-RN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-11-23) Silva, Verônica Jorge; Lucena, Leandson Roberto Fernandes de; http://lattes.cnpq.br/4673404543485023; http://lattes.cnpq.br/2313243848869285; Stein, Paula; Becegato, Valter Antônio
As cidades do litoral leste do estado do Rio Grande do Norte são amplamente abastecidas pelo Aquífero Barreiras, sendo este com caráter hidráulico predominante não confinado. Entretanto, a falta de dados confiáveis acerca de poços prejudica a identificação de áreas mais promissoras para explotações futuras, especialmente fora dos perímetros urbanos. Nesse contexto, a presente pesquisa foi realizada em uma área no curso inferior do Rio Maxaranguape - RN, objetivando-se identificar as subáreas mais promissoras para locação de poços e foram realizadas, para identificar possível predominância local de um ou outro desses parâmetros na definição das áreas com maiores potencialidades hidrogeológicas. Os resultados obtidos apresentam uma faixa no centro da área com uma orientação NW – SE e valores de resistências elétricas transversais superiores a 25000 Ω.m², associadas com setores de maiores espessuras e/ou resistividades médias da zona saturada e revelando essa subárea como mais promissora em termos de potencialidades hidrogeológicas. A espessura da zona saturada apresentou na porção central e noroeste da área valores superiores a 56 metros, enquanto a resistividade média da zona saturada apresentou valores superiores a 990 Ω.m no extremo sudoeste e na região central da área. Nesse aspecto, análises a partir de regressão linear demonstram que a resistividade elétrica médica exerce maior influência no parâmetro resistência elétrica transversal na área de estudo, exibindo um fator de correlação R² de 0,88, em detrimento de um R² de 0,39 da relação entre espessura saturada e resistência transversal. O mapa de estimativas de transmissividade hidráulica para a área revelou maiores valores na porção central da área, realçando as maiores resistências transversais associadas com as maiores transmissividades hidráulicas, corroborando essa faixa como mais promissora para captações da água.

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