Recharge sources and hydraulic communication of karst aquifer, São Miguel watershed, MG, Brazil

Lucon, Thiago Nogueira; Costa, Adivane Terezinha; Galvão, Paulo; Leite, Mariângela Garcia Praça; Madeira, Thiago José Augusto; Nogueira, Leonardo Brandão

doi:10.1016/j.jsames.2020.102591

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“…The heterogeneity is related to its physical characteristics, being well-karstified, with a high density of endo and exokarstic landforms and areas where a thick epikarst can be observed (Pereira et al, 2019). Moreover, Lucon et al (2020) and Assunção et al (2023) confirm in the area the concentrated recharge and rapid groundwater circulation. The presence and importance of this flow in the springs' hydrograph (which some authors add to rapid flow, considering them as a single flow) is well documented (Kiraly et al, 1995;Paiva & Cunha, 2020;Schwartz et al, 2013;Williams, 2008).…”

Section: Recession Curve and Mangin's Methods Analysismentioning

confidence: 91%

“…The groundwater is predominantly classified as calcium bicarbonate type. Some anomalies related to anthropogenic factors (such as nitrate and chloride) and geogenic factors (e.g., cadmium) have been observed, being attributed to agricultural and livestock activities as well as the composition of the geological framework, respectively (Lucon et al, 2020).…”

Section: Site Descriptionmentioning

confidence: 99%

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Natural responses of Neoproterozoic dynamic karst springs to rainfall events, São Miguel Watershed, Minas Gerais, Brazil

Marques,

Galvão,

Assunção

et al. 2024

Hydrological Processes

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Karst aquifers consist of complex networks of conduits in which groundwater flows and recharge/discharge processes are generally more dynamic than in other types of aquifers. Due to their intrinsic heterogeneity and anisotropy, monitoring, quantifying, and analysing natural responses of karst springs is an efficient tool. Unlike Cenozoic and Mesozoic rocks, in Neoproterozoic karst systems, groundwater circulates and stores generally in dissolution features known as tertiary porosity, as the rock's primary porosity is recrystallized, considered negligible. This article studies the hydrodynamics of a karst portion of the São Miguel River basin, southwest of the state of Minas Gerais, Brazil. The region is predominantly composed of Neoproterozoic carbonate rocks, dating from about 570 to 540 million years ago. During a hydrological year (2019–2020), three karst springs (S1, S2, and S3) were daily monitored through their natural responses (variations of electrical conductivity, EC, temperature, T, and discharge, Q) to rainfall episodes. The data were interpreted based on the analysis of spring hydrographs, time series, recession curves (seasonal and intra‐annual), and statistics of EC, T, and Q variations. The results show the three springs generally exhibit quick flow, typically karstic, in the case of hydrosystems with a well‐structured and functional underground drainage network. The time series indicate the hydrosystem drained by S1 presents slower circulation and a lower degree of linearity, resulting from the higher sinuosity of the system, while the hydrosystems of S2 and S3 have similar behaviours, of quick water circulations immediately after a rainy episode. The degrees of karstification classify S1 and S2 as complex and extensive karst systems consisting of several subsystems, and S3 as a system in which the conduit network is more developed at the upper epiphreatic zone than near the outlet.

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Section: Recession Curve and Mangin's Methods Analysismentioning

confidence: 91%

Section: Site Descriptionmentioning

confidence: 99%

Natural responses of Neoproterozoic dynamic karst springs to rainfall events, São Miguel Watershed, Minas Gerais, Brazil

Marques,

Galvão,

Assunção

et al. 2024

Hydrological Processes

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“…In arid to dry sub-humid regions, there are in fact a number of karst basins with few or no hydrological knowledge about flooding processes [1,47], which cannot be identified with search engine inquiries. This is, as an example, the case of the seasonally water deficient Rio Sao Miguel Catchment (South East Brazil) [94], a sub-basin of the Rio Sao Francisco Basin (as the Rio Verde Grande Catchment, previously mentioned in Section 4.4).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Sinkhole Flooding and Aquifer Recharge in Arid to Dry Sub-Humid Regions: A Systematic Review in the Perspective of Climate Change

Rose

2022

Hydrology

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On the one hand, Sinkhole Flooding (SF) is an essential hydrological process to recharge karst aquifer in arid to dry sub-humid regions. On the other hand, the increase of rain extremes is one of the major consequences of global warming, together with the expansion of drylands. Thus, appropriate runoff regulation in endorheic karst basins in order to reduce the risk of flooding and improve the quantity and quality of the water drained by sinkholes will be more and more crucial. With these premises, a systematic review of SF cases study was performed by using Web of Science (WoS) engine to infer the hydrological properties for modeling the water management in regions actually or potentially affected by water scarcity. Hydrological models are essential to manage the consequences of climate change on karst water resource, however the review shows that providing the tools necessary for reliable modeling is still challenging. Finally, due to the intrinsic vulnerability of the karst aquifers, pollution reduction and wastewater recycling policy will play a key role in the next decades.

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“…Também foi identificado que a água subterrânea da bacia hidrográfica do rio São Miguel, afluente do rio São Francisco, é derivada da recarga direta da precipitação local, durante o período chuvoso, bem como de áreas com recarga moderna, havendo interações diretas entre água subterrânea e superficial por meio do relevo cárstico, promovendo processos de recarga e descarga ao longo da bacia hidrográfica (LUCON 2018, LUCON et al 2020.…”

Section: Estudos Isotópicos Na Província Do São Franciscounclassified

Contribuição dos isótopos estáveis da água (H e O) no conhecimento dos aquíferos brasileiros: estado da arte e perspectivas futuras

Gastmans¹,

Garpelli²,

Santos³

et al. 2021

Derb.

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As águas subterrâneas abastecem cerca de 50% de todos os municípios brasileiros, e sua crescente utilização deve-se à conjunção de condições climáticas, com excedentes hídricos importantes que possibilitam a recarga dos aquíferos, e ao arcabouço hidrogeológico do território nacional, constituído por vários aquíferos (porosos, fraturados e cársticos), associados às províncias geológicas e estruturais do país. Em função da importância das águas subterrâneas, isótopos estáveis de H e O vêm sendo empregados de maneira regular em estudos hidrogeológicos no Brasil desde a década de 1970. Observa-se um incremento em sua utilização no início do século XXI, associado ao estabelecimento de inúmeros grupos de pesquisa em hidrogeologia e ao desenvolvimento de técnicas analíticas que possibilitaram uma otimização analítica. O presente trabalho apresenta uma revisão sobre a aplicação de isótopos estáveis de H e O em estudos hidrogeológicos nos aquíferos brasileiros a partir de uma leitura crítica da bibliografia disponível, e divide-se em cinco capítulos. Inicialmente são apresentadas as bases teóricas para a aplicação de isótopos estáveis de H e O em estudos hidrológicos, seguida por uma revisão do conhecimento a respeito da composição isotópica da precipitação no país e seus controles, e do estado da arte da aplicação de isótopos estáveis no conhecimento hidrogeológico nacional. Finalmente são traçadas as lições aprendidas e apresentadas algumas oportunidades que se descortinam para as aplicações isotópicas em futuros estudos hidrogeológicos. Essa revisão permitiu a constatação de uma boa cobertura de dados isotópicos da precipitação, dados suficientes para estudos regionais, mas que apresentam uma defasagem temporal, pois a paralisação das observações nos anos 1980 prejudicou o monitoramento dos dados climáticos. De maneira geral observa-se que as maiores variações na composição isotópica são encontradas nos aquíferos de grande extensão e com porções confinadas, como os aquíferos da Bacia do Paraná e da Bacia Amazônica, refletindo condições de recarga pretéritas, estendendo-se por grandes períodos de tempo, entretanto a relação com aspectos climáticos e de posicionamento geográfico também acabam se refletindo na composição isotópica das águas subterrâneas. Apesar do número crescente de estudos que utilizam isótopos estáveis de H e O, especialmente nos aquíferos sedimentares mais importantes, existem desafios vislumbrados, que oferecem inúmeras novas possibilidades científicas. Observou-se que não existe, dentre os trabalhos analisados, uma visão holística acerca da movimentação da água no ciclo hidrológico, partindo da compreensão da associação existente entre os fenômenos climáticos de larga escala e a recarga das águas subterrâneas. O mesmo vale para a sua aplicação conjunta com outros traçadores isotópicos (gases nobres e isótopos radioativos, por exemplo), com reconhecido potencial para fornecer estimativas de tempos de trânsito e misturas de águas, além de estudos voltados à compreensão das interações entre águas subterrâneas e superficiais.

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Recharge sources and hydraulic communication of karst aquifer, São Miguel watershed, MG, Brazil

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Natural responses of Neoproterozoic dynamic karst springs to rainfall events, São Miguel Watershed, Minas Gerais, Brazil

Natural responses of Neoproterozoic dynamic karst springs to rainfall events, São Miguel Watershed, Minas Gerais, Brazil

Sinkhole Flooding and Aquifer Recharge in Arid to Dry Sub-Humid Regions: A Systematic Review in the Perspective of Climate Change

Contribuição dos isótopos estáveis da água (H e O) no conhecimento dos aquíferos brasileiros: estado da arte e perspectivas futuras

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