Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/70017
Type: Dissertação
Title: Avaliação do balanço hídrico e modelagem numérica hidrogeológica da formação de lago em cava : o caso da mina de Águas Claras
Other Titles: Evaluation of the water balance and hydrogeological numerical modeling of the formation of a pit lake: the case of the mina de Águas Claras
Authors: Breno Alexandre Pereira
First Advisor: Julian Cardoso Eleutério
First Referee: Nilo de Oliveira Nascimento
Second Referee: Stela Dalva Santos Cota
Third Referee: Rodrigo Sérgio de Paula
Abstract: A atividade de mineração, especialmente como cava a céu aberto, altera significativamente a composição natural do território, gerando diversas consequências, como a formação de cavas que podem alcançar o nível d'água subterrânea. Para possibilitar a continuação da mineração, técnicas de rebaixamento do nível d'água são empregadas, principalmente através da construção e bombeamento de poços tubulares, impactando os fluxos de água subterrânea e os corpos hídricos superficiais relacionados. O descomissionamento dessas atividades minerárias propõe diferentes alternativas para o uso pós-operacional das cavas, tais como a formação de lagos em cavas. Especificamente, a Mina de Águas Claras (MAC) serve como um estudo de caso valioso para esta análise, tendo operado por 29 anos então ter passado à formação subsequente de um lago na cava, nos últimos 24 anos, depois do encerramento das atividades de bombeamento. O estudo da MAC, que inclui a análise de extensos dados de monitoramento hidrometeorológico e de senvolvimento de um modelo numérico hidrogeológico visa compreender as limitações e potenciais de modelos computacionais para prever a formação de lagos em cavas de mineração, abordando a contribuição de diferentes variáveis do ciclo hidrológico e a sensibilidade dos parâmetros hidrodinâmicos aplicados. Essa análise passou por uma discussão sobre a caracterização da área, que definiu as principais unidades hidrogeológicas e o fluxo de água subterrânea, além de estimar os percentuais das componentes do ciclo hidrogeológico que contribuem ao enchimento do lago, que indicou a prepoderância do escoamento subterrâneo responsável por 43% do volume acumulado do lago, até o ano de 2023. Por fim, um modelo numérico hidrogeológico foi criado no programa Feflow, para analisar não somente a calibração do modelo numérico do período pré-rebaixamento à situação atual do enchimento do lago, como também uma avaliação da sensibilidade do modelo à calibração apropriada dos parâmetros que governam o fluxo de água subterrânea local e uso de taxas médias de chuva para a recarga dos sistema e investigação do enchimento final do lago. O modelo indicou uma alta sensibilidade do enchimento da cava ao armazenamento empregado para o vazio da cava, bem como para as taxas de chuva que contribuem diretamente ao enchimento do lago. Além disso, a simulação do enchimento final do lago apontou um prazo final de enchimento entre os anos de 2050 e 2052, quando o lago atinge o ponto de vertimento no Córrego de Águas Claras, na cota 1098 m. Essa previsão, contudo, é bastante sensível à taxa de contribuição da chuva empregada, sendo que para esse resultado foi aplicada uma porcentagem de 40% da chuva média empregada na simulação de 100 anos.
Abstract: Mining activities, especially open-pit mining, significantly alter the natural composition of the landscape, resulting in various consequences such as the formation of pits that can reach the groundwater level. To enable continued mining, techniques for lowering the groundwater level are employed, mainly through the construction and pumping of borewells, impacting both groundwater flows and related surface water bodies. The decommissioning of these mining activities proposes different alternatives for the post-operational use of the pits, such as the formation of lakes. Specifically, the Mina de Águas Claras (MAC) serves as a valuable case study for this analysis, having operated for 29 years and subsequently transitioning to the formation of a lake in the pit over the past 24 years following the cessation of pumping activities. The study of MAC, which includes the analysis of extensive hydrometeorological monitoring data and the development of a numerical hydrogeological model, aims to understand the limitations and potentials of computational models for predicting lake formation in mining pits, addressing the contribution of different variables of the hydrological cycle and the sensitivity of applied hydrodynamic parameters. This analysis underwent a discussion on the characterization of the area, defining the main hydrogeological units and groundwater flow, as well as estimating the percentages of the hydrogeological cycle components contributing to lake filling, which indicated the predominance of groundwater flow responsible for 43% of the accumulated lake volume by the year 2023. Finally, a numerical hydrogeological model was created in the Feflow program, to analyze not only the calibration of the numerical model from the pre-lowering period to the current situation of lake filling, but also an assessment of the model's sensitivity to appropriate calibration of parameters governing local groundwater flow and the use of average rainfall rates for system recharge and investigation of final lake filling. The model indicated a high sensitivity of pit filling to the storage employed for pit voids, as well as to rainfall rates directly contributing to lake filling. Furthermore, the simulation of final lake filling indicated a final filling period between the years 2050 and 2052, when the lake reaches the spill point at Córrego Águas Claras, at elevation 1098 m. This prediction, however, is highly sensitive to the rainfall contribution rate employed, with a percentage of 40% of the average rainfall used in the 100-year simulation applied for this result.
Subject: Engenharia sanitária
Recursos hídricos - Desenvolvimento
Balanço hidrológico
Hidrogeologia
Minas e mineração
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/70017
Issue Date: 15-Mar-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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