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Category Text Publication
Reference Category Journals
DOI 10.14295/holos.v21i3.12455
Licence creative commons licence
Title (Primary) Groundwater recharge in phreatic aquifers, a case study: modeling unsaturated zone and recharge rates of the Rio Claro aquifer using HYDRUS-1D - Recarga de águas subterrâneas em aquíferos freáticos, um estudo de caso: modelagem da zona não saturada e de taxas de recarga do Aquífero Rio Claro usando HYDRUS-1D
Author Nogueira, G.E.H.; Gonçalves, R.D.
Source Titel Holos Environment
Year 2021
Department HDG
Volume 21
Issue 3
Page From 402
Page To 422
Language englisch
Topic T5 Future Landscapes
Keywords Groundwater recharge; Unconfined aquifer; Numerical modelling; Global change; UNESP Rio Claro; Recarga subterrânea; Aquífero livre; Modelagem numérica; Mudança global
Abstract

The hydrological process in which water infiltrates from the soil surface to the top of saturated zone of an aquifer is called groundwater recharge. A better understanding of this process is one of the keys for a proper management of an aquifer system, especially in places where water supply relies solely on groundwater. This study presents the applicability of the one-dimensional mathematical model HYDRUS-1D® to simulate the unsaturated zone of the Rio Claro Aquifer, southeastern Brazil, in order to interpret the behavior of the aquifer recharge over time and under different rainfall regimes. Deriving out of simulations, the influence of different precipitation rates, as well as the effect of different land use on the recharge zones was assessed. Results enabled us to observe the variation of distinct properties of the soil profile, such as the spatio-temporal changes in hydraulic conductivity and soil moisture content at different soil horizons and depths due to flow and rainfall dynamics. Moreover, the average infiltration time from the soil surface to the top of saturated zone was estimated to be between 85-90 days. The precipitation/recharge ratio was at 20-30% intervals, presenting higher values in periods of greater precipitation. Likewise, changes in land use such as the increase in paved areas led to a nearly virtual zero recharge emphasizing the importance of uncovered areas for natural aquifer recharge processes.

 

O processo hidrológico no qual a água infiltra a partir da superfície do solo até o topo da zona saturada de um aquífero é chamado de recarga subterrânea. Um melhor entendimento desse processo é uma das chaves para um gerenciamento adequado de um sistema aquífero, especialmente em locais onde o suprimento de água depende somente das águas subterrâneas. Este estudo apresenta a aplicabilidade de um modelo matemático unidimensional no HYDRUS-1D para simular a zona não saturada do Aquífero Rio Claro, região sudeste do Brasil, com o intuito de interpretar o comportamento da recarga subterrânea através do tempo e sob diferentes regimes de chuva. A partir das simulações, foi avaliada a influência de diferentes taxas de precipitação, assim como o efeito de diferentes usos do solo nas zonas de recarga. Os resultados permitiram observar a variação de propriedades distintas do perfil de solo, como as mudanças espaço-temporais na condutividade hidráulica e no teor de umidade do solo em diferentes horizontes e profundidades devido às dinâmicas de fluxo e precipitação. Ademais, o tempo médio de infiltração da água da superfície do solo até o topo da zona saturada foi estimado entre 85 e 90 dias. A razão precipitação/recarga permaneceu em intervalos de 20% a 30%, apresentando os maiores valores nos períodos de maior precipitação. Da mesma forma, as mudanças no uso do solo, como o aumento das áreas pavimentadas, levaram as taxas de recarga a praticamente zero, enfatizando a importância das áreas não-pavimentadas para os processos de recarga natural dos aquíferos.

Persistent UFZ Identifier https://www.ufz.de/index.php?en=20939&ufzPublicationIdentifier=25944
Nogueira, G.E.H., Gonçalves, R.D. (2021):
Groundwater recharge in phreatic aquifers, a case study: modeling unsaturated zone and recharge rates of the Rio Claro aquifer using HYDRUS-1D - Recarga de águas subterrâneas em aquíferos freáticos, um estudo de caso: modelagem da zona não saturada e de taxas de recarga do Aquífero Rio Claro usando HYDRUS-1D
Holos Environment 21 (3), 402 - 422 10.14295/holos.v21i3.12455