MSc Thesis Environmental Engineering Mestrado Tese Engenharia do Ambiente Calibração Inversa de um Modelo de Fluxo de Água Subterrânea para o Sistema Aquífero Almádena-Odeáxere (Algarve – Portugal)

1. Inverse Calibration of a Groundwater Flow Model for the Almádena-Odeáxere Aquifer System (Algarve – Portugal) João Martins Calibração Inversa de um Modelo de Fluxo de Água Subterrânea para o Sistema Aquífero Almádena-Odeáxere (Algarve – Portugal) UNIVERSIDADE DO ALGARVE - FCMA Mestrado em Engenharia do Ambiente Modelação Ambiental

2. Área de estudo Área = 63,5 km 2 Aquífero Cársico

3. Abundância de Formações Jurássicas Porosidade Dupla Almeida et al (2000)

4. Objectivos Redes de monitorização instaladas no âmbito do projecto “POCTI/AMB/57432/2004” Endereço: cvrm.ualg.pt Calibração e validação de um modelo em elementos finitos Melhorar a caracterização da distribuição espacial dos parâmetros hidráulicos que controlam o fluxo de água no sistema aquífero Articulação

9. Défice Hidríco ? Balanço Hídrico 40%<40,3% <60% Média

10. Análise da evolução histórica dos dados de piezometria Dados históricos existentes - recolhidos com sondas manuais

11. Seca 2004/2005 Baixa Transmissividade? Zona com fraca conecção ao resto do aquífero

12. Execução de mapas de isolinhas de potencial hidráulico Saídas inesperadas Elevado grau de independência entre a morfologia do terreno e a piezometria. Controlo regional do padrão de escoamento por condutas

13. Formações mais impermeáveis

14. Execução de mapas de isolinhas de potencial hidráulico Saídas inesperadas Discrepância entre cotas e piezometria Hierarquização de condutas Necessidade de obter dados para mais pontos, com intervalos de medição menos espaçados

18. M Entradas i Saídas o Parâmetros p x descreve a configuração do sistema Funcionamento de um modelo o = M (x,p,i)

19. M p 1 p 2 Simulação Saídas do modelo o 1 q 1 o 2 q 2 o 3 q 3 etc O modelo Saídas do modelo para as quais existem medições comparáveis no terreno: Medições de campo

20. M Entradas i Medições q Parâmetros p x descreve a configuração do sistema O problema inverso p, i = M -1 (x,q)

21. M Entradas i Medições q Parâmetros p x descreve a configuração do sistema O problema inverso p= M -1 (x,i,q)

22. p 1 p 2 Estimativas Iniciais de Parâmetros Parâmetros Optimos A cada iteração o valor da função objectivo aproxima-se do mínimo Valor dos parâmetros Função Objectivo Mínimo

23. Não são só as condições de calibração que podem condicionar os valores dos parâmetros Qualquer conjunto de parâmetros dentro da área a verde poderá calibrar o modelo. Na maioria dos casos, há condicionantes físicas e de conhecimento que impõem barreiras realistas aos parâmetros. Vecchia & Cooley (1987)

24. Modelo implementado Rede de elementos finitos Monteiro et al. (2005)

25. Modelo implementado Condições-fronteira Rede de elementos finitos Recarga Boca do Rio/Rib. de Vale Barão Rib. Bensafrim Zonas efluentes das ribeiras

27. Simulações (Transmissividade Homogénea) T homogénea em todo o domínio de escoamento Estimativas de recarga na ordem dos 16,6  10 6 m 3 /ano

28. Simulações (Transmissividade Homogénea) Funcionamento de 6 captações Cenário de exploração Conhecimento acerca do impacto das extracções

29. Correlação baixa entre valores simulados e observados Limitações das simulações homogéneas

30. Correlação baixa entre valores simulados e observados Limitações das simulações homogéneas

31. Criação de zonas representativas do gradiente verificado

32. Introdução de pontos “fictícios” para que o modelo inverso pudesse convergir

33. Função objectivo, Φ Coef. de correlação, R 0,9 < 0,9967 Modelo calibrado 5,12 4,56 5,93 v5.2 v5.1 v5

35. Zonas com superfícies piezométricas mais suaves (Fluxo dá-se a uma velocidade superior) T (m 2 /dia) Meio poroso é um artificialismo

36. Os valores de K determinados à escala regional (simulação) são superiores aos determinados por ensaios de bombagem (escala da captação). Condutividade hidráulica Assumindo que a espessura do aquífero (b) é de 1000 m e K=T/b

37. Existe variação da condutividade hidráulica com a escala Condutividade hidráulica (Kiraly, 1975)

38. Até à execução do presente trabalho, o contexto de aplicação do modelo de fluxo do aquífero de Almádena-Odeáxere foi o de avaliar a coerência entre os resultados obtidos por este, os modelos conceptuais existentes e dados de campo. Estimativas regionais de Parâmetros Hidráulicos Distinguir o comportamento hidráulico de diferentes unidades estatigráficas Conclusões Estimativas à escala da captação Parâmetros Homogéneos Determinar a distribuição espacial da transmissividade no aquífero usando a calibração inversa

39. Conclusões Primeira estimativa de valores de transmissividade regional: - Valores variam entre 86 m 2 /dia e 8158 m 2 /dia Melhoria da fiabilidade de simulações futuras da distribuição espacial e evolução temporal de variáveis de estado Desenvolvimento de cenários de funcionamento hidráulico do sistema aquífero mediante a pressuposição de diferentes regimes de exploração ou de alterações climatéricas

40. Obrigado