Calibração do modelo hidrogeológico computacional

A calibração de um modelo hidrogeológico computacional tem como objetivo adquirir uma maior confiabilidade no modelo já desenvolvido, de tal forma que os valores de carga hidráulica e de vazões de água, calculados pelo modelo, possam ser comparados satisfatoriamente bem com os valores observados em campo, através do programa de monitoramento hidrológico e hidrogeológico. Dessa maneira, o procedimento de calibração consiste na variação sistemática de alguns parâmetros do

modelo hidrogeológico computacional, dentro de intervalos de valores previamente estabelecidos. Busca-se, portanto, ajustar os valores calculados de carga hidráulica e de vazões de água com os respectivos valores medidos através do monitoramento de campo, tendo sempre como meta alcançar a menor discrepância entre eles.

As condições hidrogeológicas reais da região de estudo correspondem a uma situação de desaguamento da cava da mina da Lapa Vermelha a uma cota de 735 m. Conseqüentemente, a calibração do modelo hidrogeológico computacional foi realizada considerando a condição hidrogeológica atual.

Um dos procedimentos utilizados nesta etapa de calibração é a variação, em módulo, de alguns parâmetros, incluindo a condutividade hidráulica das unidades hidroestratigráficas e as taxas efetivas de recarga do aqüífero. Assim, no caso do presente estudo, a calibração foi iniciada com a alteração do valor da condutividade hidráulica das unidades hidroestratigráficas, comparando-se os valores simulados de carga hidráulica com os valores medidos nas nascentes locais e nos piezômetros instalados na área.

Os valores de cargas hidráulicas utilizados no processo de calibração, correspondentes às nascentes das drenagens, foram obtidos a partir do mapa topográfico de Lagoa Santa (IBGE, 1976). Para tanto foram identificados 25 pontos de nascentes nesta carta topográfica, os quais foram verificados em campo. Além desses registros, foram cadastradas, de forma inédita, três nascentes, como apresentado na Tabela 11.4 a seguir. Destaca-se que todos os pontos de nascente acima descritos referem-se à situação com a cava da Mina Lapa Vermelha localizada na cota 735 m, ou seja, à situação de campo atual.

Tabela 11.4 - Pontos utilizados para a calibração do modelo hidrogeológico computacional.

UTM-E UTM-N Z observação

(m) (m) (m) NC1 UFMG 615.944 7.823.230 720,5 720,5 NC2 UFMG 617.407 7.822.663 736,0 736,0 NC3 UFMG 616.653 7.825.918 790,0 790,0 P01 IBGE 611.717 7.826.127 750,0 750,0 P02 IBGE 613.372 7.825.018 740,0 740,0 P03 IBGE 614.063 7.825.842 765,0 765,0 P04 IBGE 614.302 7.827.072 750,0 750,0 P05 IBGE 615.633 7.821.828 740,0 740,0 P06 IBGE 615.182 7.822.329 760,0 760,0 P07 IBGE 615.371 7.822.819 780,0 780,0 P08 IBGE 616.628 7.822.224 700,0 700,0 P09 IBGE 617.691 7.822.900 740,0 740,0 P10 IBGE 616.225 7.824.325 796,0 796,0 P11 IBGE 617.331 7.824.971 780,0 780,0 P12 IBGE 616.423 7.825.076 814,0 814,0 P13 IBGE 616.661 7.825.446 800,0 800,0 P14 IBGE 617.801 7.825.661 760,0 760,0 P15 IBGE 618.272 7.825.454 740,0 740,0 P16 IBGE 618.894 7.825.466 760,0 760,0 P17 IBGE 617.974 7.826.477 767,0 767,0 P18 IBGE 617.534 7.827.713 760,0 760,0 P19 IBGE 617.481 7.828.175 760,0 760,0 P20 IBGE 617.484 7.828.375 760,0 760,0 P21 IBGE 617.491 7.828.671 760,0 760,0 P22 IBGE 617.395 7.828.875 760,0 760,0 P23 IBGE 617.336 7.828.973 760,0 760,0 P24 IBGE 614.976 7.825.073 800,0 800,0 P25 IBGE 615.768 7.824.932 820,0 820,0

Identificação Fonte Cota d'água (m)

Além dos pontos anteriormente mencionados, também foram utilizados no processo de calibração os dados de sete piezômetros instalados no entorno da cava da Mina Lapa Vermelha, sendo estes apresentados na Tabela 11.5. A distribuição de todos os pontos de calibração utilizados no modelo hidrogeológico computacional é exposta na Figura 11.10.

Tabela 11.5 -

igura 11.10 - Distribuição dos pontos utilizados na calibração do modelo hidrogeológico

computacional.

Dados dos piezômetros utilizados para a calibração do modelo hidrogeológico computacional.

Cota do meio Carga UTM-E UTM-N Z do filtro (m) Hidráulica (m)

PZ-1 614.767 7.824.300 754,2 691,0 751,0 PZ-2 614.952 7.824.446 750,7 688,0 743,0 PZ-3A 615.315 7.824.332 752,9 668,0 732,0 PZ-4 615.141 7.823.660 787,2 687,0 748,0 PZ-5 615.981 7.823.598 760,4 661,0 724,0 PZ-6 615.967 7.823.402 739,6 645,0 727,0 PZ-7 615.814 7.823.232 745,1 659,0 715,0 Número Coordenadas (m) F

As medidas de fluxo utilizadas na calibração deste modelo hidrogeológico computacio

Analisando-se o impacto da variação dos valores das condutividades hidráulicas

damente o valor da recarga, foi possível criar uma melhor rela

nal, considerando a cava da Mina Lapa Vermelha localizada na cota 735 m, referem-se: 1) às vazões que foram obtidas junto à surgência de água subterrânea do Tadinho; 2) às vazões obtidas no córrego Cafundó, através das leituras feitas na calha Parshal ali instalada; e, 3) principalmente, à vazão do sump da cava. Auxiliando no processo de calibração, foram, também, desenvolvidas análises qualitativas (seco ou úmido) de alguns corpos d’água superficiais, a saber: 1) ribeirão da Mata; 2) lagoa central de Lagoa Santa; 3) córrego Cafundó; 4) córrego José Maria; e, 5) lagoa Olhos D’água.

sobre as cargas hidráulicas e as vazões, percebeu-se que as leituras nos piezômetros e as vazões de saída da surgência do Tadinho e do córrego do Cafundó ainda não estavam bem ajustadas com os valores de campo. Dessa forma, constatou-se que somente a mudança nos valores das condutividades hidráulicas não seria suficiente para possibilitar a convergência entre os dados calculados pelo modelo hidrogeológico computacional e aqueles obtidos em campo. Mediante isso, seguiu-se, então, para a alteração dos valores de recarga.

Ao modificar adequa

ção entre valores medidos em campo das cargas hidráulicas e das vazões e os valores calculados pelo modelo hidrogeológico computacional. Produziu-se, assim, um modelo hidrogeológico computacional calibrado para a cava da Mina Lapa Vermelha localizada na cota 735 m, sendo sua curva de calibração apresentada na Figura 11.11. Vale ressaltar que mesmo variando a condição de recarga, esta permaneceu coerente com o intervalo de confiança estipulado pelo estudo do balanço hídrico.

Figura 11.11 - Curva de calibração – Comparação entre as cargas hidráulicas medidas e

simuladas no modelo calibrado.

Com relação às cargas hidráulicas, o modelo hidrogeológico computacional foi considerado calibrado, apresentando um erro normalizado de 7,35%. Este erro, considerado satisfatório, corresponde à melhor situação de calibração encontrada, expressando os melhores valores de carga hidráulica para os piezômetros instalados na circunvizinhança da Mina Lapa Vermelha.

No que diz respeito ao fluxo subterrâneo ao qual o erro normalizado de 7,35% é extensivo, o modelo hidrogeológico computacional foi assumido como calibrado quando a vazão de saída nos drenos da cava aproximou-se razoavelmente bem da vazão do sump da cava da Mina Lapa Vermelha. Além desse valor, analisaram-se, paralelamente, as saídas em alguns pontos de monitoramento, tais como: calha Parshal localizada no córrego Cafundó e régua linimétrica instalada na surgência do Tadinho,

cujos valores de vazão média são, respectivamente, da ordem de 4 l/s (360 m3/dia) e 47 l/s (4061 m3/dia). Uma comparação entre os valores das vazões medidas em campo e os resultados simulados pelo modelo hidrogeológico computacional calibrado para a cava localizada na cava de 735 m está apresentada na Tabela 11.6. Complementando ainda este estudo, foram verificados qualitativamente alguns corpos d’água superficiais, reforçando a credibilidade do modelo hidrogeológico computacional. Os resultados desta análise para a cava localizada na cava de 735 m estão apresentados na Tabela 11.7.

Tabela 11.6 -

Tabela 11.7 -

Resultado da calibração - Comparação entre as vazões de água medidas no campo e simuladas pelo modelo hidrogeológico computacional calibrado.

Cava da mina (m3/dia) Surgência do Tadinho (m3/dia) Cafundó (m3/dia) Valores medidos em campo 768 4061.0 360

Valores simulados pelo

modelo 932,23 3362,6 59.139

Variação (%) _{(+ 21 %) (- 17 %) (-83%)}

Vazão d´água

(m3/dia)

Itens de comparação

Resultado da calibração – Análise qualitativa das vazões de água medidas no campo e simuladas pelo modelo hidrogeológico computacional calibrado.

Situação encontrada no campo Situação referente ao modelo calibrado

Ribeirão da Mata úmida úmida

Lagoa central de

Lagoa Santa úmida úmida

Córrego Cafundó úmida úmida

Córrego José Maria úmida úmida

Lagoa Olhos D'água úmida úmida

Corpos d'água analisados

Análise qualitativa