Avaliação da disponibilidade de água em aquíferos por meio de análises espaço-temporais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2012 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/5531 |
Resumo: | Increasing groundwater extraction for domestic, agricultural, and industrial supply frequently makes exploitation exceed the natural recharge rate. This results in decreasing volumes, deteriorating water quality, and soil degradation. The goal of this study is to assess water availability in the Texas State (USA) portion of the Ogallala aquifer, where extraction has reached levels that are above the recharge values. Fifty three years of water level data from wells between 1960 and 2012 were used. Fifty three surfaces each were created using both (kriging and spline techniques) of spatial interpolation, and cross-validation methods (leaveone- out, and holdout) were used to compare the predicted water level surfaces with the well data. The predictions were similar and the results were satisfactory, however we found spline technique simpler, and easier for automatic processing of multiple surfaces, and we recommend it. However, kriging technique presents higher accuracy. After processing the water level surfaces; the saturated thickness and volume (pixel by pixel), for the whole time series were estimated. This allowed temporal analysis to be performed from the results. A set of 492 water level variation time series (to analyze trends using the Mann-Kendall test) were selected and grouped by cluster analysis (using both hierarchical and k-means methods). From the temporal analyses, the spatial distribution of the results was verified, and it was observed that the clusters most likely to decrease converge with the critical areas identified. Furthermore, the influence of agricultural activities on water level variance was established, showing a strong relationship between the two. Finally, the results showed that over 53 years, the total water volume had been reduced by 33.9%. A full 74.39% of the time series analyzed also showed a decreasing trend in water levels, and it was observed that the saturated thickness is gradually being reduced as well |
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Avaliação da disponibilidade de água em aquíferos por meio de análises espaço-temporaisÁguas subterrâneasInterpolação espacialAnálise de clusterTeste de Mann-KendallGroundwaterSpatial InterpolationCluster analysisMann-Kendall testENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILIncreasing groundwater extraction for domestic, agricultural, and industrial supply frequently makes exploitation exceed the natural recharge rate. This results in decreasing volumes, deteriorating water quality, and soil degradation. The goal of this study is to assess water availability in the Texas State (USA) portion of the Ogallala aquifer, where extraction has reached levels that are above the recharge values. Fifty three years of water level data from wells between 1960 and 2012 were used. Fifty three surfaces each were created using both (kriging and spline techniques) of spatial interpolation, and cross-validation methods (leaveone- out, and holdout) were used to compare the predicted water level surfaces with the well data. The predictions were similar and the results were satisfactory, however we found spline technique simpler, and easier for automatic processing of multiple surfaces, and we recommend it. However, kriging technique presents higher accuracy. After processing the water level surfaces; the saturated thickness and volume (pixel by pixel), for the whole time series were estimated. This allowed temporal analysis to be performed from the results. A set of 492 water level variation time series (to analyze trends using the Mann-Kendall test) were selected and grouped by cluster analysis (using both hierarchical and k-means methods). From the temporal analyses, the spatial distribution of the results was verified, and it was observed that the clusters most likely to decrease converge with the critical areas identified. Furthermore, the influence of agricultural activities on water level variance was established, showing a strong relationship between the two. Finally, the results showed that over 53 years, the total water volume had been reduced by 33.9%. A full 74.39% of the time series analyzed also showed a decreasing trend in water levels, and it was observed that the saturated thickness is gradually being reduced as wellCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO crescimento da exploração de águas subterrâneas para suprir demandas de abastecimento, agricultura e indústria faz com que a extração frequentemente exceda a recarga natural, resultando num declínio de seu volume, deterioração do solo e qualidade da água. O objetivo geral deste trabalho é avaliar a disponibilidade de água na porção do aquífero Ogallala contido no Estado do Texas (EUA), onde a explotação tem alcançado níveis acima dos valores de recarga. Para isto, inicialmente, foram utilizados dados de nível da água de poços com uma série de 53 anos (1960 a 2012), criando-se 53 superfícies por cada método de interpolação espacial (krigagem e spline). Em seguida, foi realizada uma comparação entre as técnicas de interpolação pelos métodos leave-one-out e holdout de validação cruzada, além de verificar as diferenças nas estimativas do volume total do aquífero. Os dois métodos de interpolação produziram resultados semelhantes e desempenhos satisfatórios; entretanto, recomenda-se o spline para processar múltiplas superfícies de nível da água de modo automatizado e a krigagem para quando se demandar maior acurácia dos resultados. De posse das superfícies de nível da água, foi estimada a camada saturada do aquífero e o volume pixel a pixel, para toda a série histórica, o que permitiu a partir dos resultados espaciais, realizar análises temporais. Em paralelo, foi selecionado um conjunto de 492 séries temporais de variação do nível da água para se analisar tendências (teste de Mann-Kendall) e agrupá-las por meio de análise de cluster (método hierárquico e k-means). A partir destas análises temporais, foi verificada a distribuição espacial dos resultados, constatando que o grupo de clusters com a maior tendência de decrescimento converge com áreas críticas identificadas. Além disso, foi verificada a influência de áreas cultivadas na variação do nível da água, mostrando que existe uma forte relação entre os dois fenômenos. Por fim, os resultados mostram que houve uma redução de 33,9% do volume total em 53 anos, 74,39% das séries analisadas indicaram tendência decrescente e observou-se que o nível da camada saturada vem reduzindo gradativamenteUniversidade Federal da ParaíbaBREngenharia Cívil e AmbientalPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Urbana e AmbientalUFPBSantos, Celso Augusto Guimarâeshttp://dgp.cnpq.br/buscaoperacional/detalhepesq.jsp?pesq=4223859537570442Brito Neto, Romildo Toscano de2015-05-14T12:09:34Z2018-07-21T00:06:06Z2014-12-012018-07-21T00:06:06Z2012-12-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBRITO NETO, Romildo Toscano de. Avaliação da disponibilidade de água em aquíferos por meio de análises espaço-temporais. 2012. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Urbana e Ambiental) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2012.https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/5531porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2018-09-06T01:16:46Zoai:repositorio.ufpb.br:tede/5531Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2018-09-06T01:16:46Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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