Time series study for groundwater level evaluation in monitoring well

Autores

  • Rubens Oliveira da Cunha Júnior Universidade Federal do Cariri (UFCA), Campus Crato, Centro de Ciências Agrárias e da Biodiversidade (CCAB)
  • João Victor Mariano da Silva Universidade Federal do Cariri (UFCA), Campus Crato, Centro de Ciências Agrárias e da Biodiversidade (CCAB)

DOI:

https://doi.org/10.18406/2316-1817v13n220211597

Palavras-chave:

Araripe Sedimentary Basin. Water Resources. Semi-Arid.

Resumo

Climate and hydrogeological conditions of the Brazilian semi-arid demand sustainable and efficient water solutions. Groundwater monitoring programs are tools to subsidize the decision-making in this sense. In Ceará state, the monitoring of Araripe sedimentary basin aquifers is important for the development of the region. In this scenario, the present work aimed to study the groundwater level through an exploratory analysis of time series. The study area covered the eastern portion of the Araripe sedimentary basin, in the municipality of Milagres, in Ceará state. As the object of this study, it was obtained the time series of monthly average groundwater levels in a monitoring well of RIMAS/CPRM and installed in the Middle Aquifer System. Graphical and numerical methods were applied for the identification and description of time series main characteristics. Precipitation data in the study area were used to evaluate the system recharge. Results were discussed according to the environmental aspects of the study area. As a result, it was possible the identification and description of time series patterns such as trend and seasonality through the applied methods. It is also highlighted the sharp drawdown of groundwater levels in long term in the time series, reflecting the quantitative state of the aquifer system, as well as the groundwater recharge during the rainy season of the region, evidenced by the study of time series seasonality together with the precipitation data..

Biografia do Autor

Rubens Oliveira da Cunha Júnior, Universidade Federal do Cariri (UFCA), Campus Crato, Centro de Ciências Agrárias e da Biodiversidade (CCAB)

Mestrando no Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável (PRODER) pela Universidade Federal do Cariri (UFCA), atuando na linha de pesquisa em Tecnologia e Modelagem. Engenheiro Civil pela UFCA.

João Victor Mariano da Silva, Universidade Federal do Cariri (UFCA), Campus Crato, Centro de Ciências Agrárias e da Biodiversidade (CCAB)

Mestrando no Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável (PRODER) pela Universidade Federal do Cariri (UFCA). Licenciado em Geografia pela Universidade Regional do Cariri (URCA)

Referências

CARNIER NETO, D. Análise das séries temporais de monitoramento de nível d'água em poços no aquífero Rio Claro. 2006. vii, 61 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências Exatas, 2006. Disponível em: http://hdl.handle.net/11449/92806. Acesso em: junho/2021.

CAMACHO, C. R. A influência da estruturação geológica sobre o fluxo das águas subterrâneas no Vale do Cariri – Bacia Sedimentar do Araripe - Ceará – Brasil. Fortaleza: Universidade Federal do Ceará (Dissertação de mestrado), 2016, p. 19 – 33.

CHAN, K.; CRYER, J. Time series analysis with applications in r. New York: Springer, 2008.

CLEVELAND, R. B.; CLEVELAND, W. S.; MCRAE, J. E. STL: A seasonal-trend decomposition. Journal of official statistics, v. 6, n. 1, p. 3-73, 1990.

COGERH. Plano de Monitoramento e Gestão dos Aquíferos da Bacia do Araripe: Estado do Ceará. Fortaleza: Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos - COGERH, CE, 2009.

COGERH. Comitês de Bacias Hidrográficas. Fortaleza: Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos – COGERH, CE, 2019a.

COGERH. Boletim de Monitoramento dos Poços com Datalogger no Cariri - CE (Ano de 2019). Fortaleza: Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos – COGERH, CE, 2019b.

CORTES, F.; MARTELLI, C. M. T.; XIMENES, R. A. A.; MONTARROYOS, U. R.; SIQUEIRA JUNIOR, J. B.; CRUZ, O. G.; ALEXANDER, N.; SOUZA, W. V. Time series analysis of dengue surveillance data in two Brazilian cities. Acta tropica, v. 182, p. 190-197, 2018.

CPRM. Hidrogeologia da porção oriental da Bacia Sedimentar do Araripe: Diagnóstico do estado da arte. Brasil: Serviço Geológico do Brasil – CPRM, 2005. Disponível em: http://rigeo.cprm.gov.br/jspui/bitstream/doc/10454/1/META_A.PDF. Acesso em: junho/2021.

CPRM. Implantação de Rede Integrada de Monitoramento das Águas Subterrâneas. Brasil: Serviço Geológico do Brasil – CPRM, 2009. Disponível em: http://rimasweb.cprm.gov.br/layout/pdf/proposta_monitoramento_CPRM_2009.pdf. Acesso em: junho/2021.

CPRM. Mapa geológico e de recursos naturais do estado do Ceará. Brasil: Serviço Geológico do Brasil – CPRM, 2020. Disponível em: http://rigeo.cprm.gov.br/jspui/handle/doc/20418. Acesso em: junho/2021.

CPRM. Rede Integrada De Monitoramento de Águas Subterrâneas - RIMAS. Brasil: Serviço Geológico do Brasil – CPRM, 2021. Disponível em: http://rimasweb.cprm.gov.br/layout. Acesso em: junho/2021.

CROSBIE, R. S.; BINNING, P.; KALMA, J. D. A time series approach to inferring groundwater recharge using the water table fluctuation method. Water Resources Research, v. 41, n. 1, 2005.

FEITOSA, F. A. C. Hidrogeologia: conceitos e aplicações. Rio de Janeiro: CPRM, 2008.

GARJULLI, R. Os recursos hídricos no semi-árido. Ciência e Cultura, v. 55, n. 4, p. 38-39, 2003.

GOMES, M. C. R.; MENDONÇA, L. A. R.; CAVALCANTE, I. N. Mapeamento da Vulnerabilidade e Risco de Poluição das Águas Subterrâneas na Porção Leste da Bacia Sedimentar do Araripe, Ceará, Brasil. Anuário do Instituto de Geociências, v. 41, n. 3, p. 252-259, 2019.

GOUVÊA, T. H. Análise estatística da influência da precipitação e de características do solo na variação do nível d’água em área de recarga do Aquífero Guarani. 2009. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos.

HYNDMAN, R. J.; ATHANASOPOULOS, G. Forecasting: principles and practice. Melbourne, Australia: OTexts, 2018. Disponível em: https://www.OTexts.com/fpp2. Acesso em: junho/2021.

HU, K. Z.; ZHANG, J. Z.; XING, L. T. Study on dynamic characteristics of groundwater based on the time series analysis method. Water Science Engineering Technology, v. 5, p. 32-34, 2001.

IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Cidades. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE: Rio de Janeiro, 2020. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br. Acesso em: junho/2021.

INPE, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Divisão de Geração de Imagens (DGI). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações, 2021. Disponível em: http://www.dgi.inpe.br/catalogo. Acesso em: junho/2021.

IPECE, Instituto de Pesquisa e Estratégica Econômica do Ceará. Perfil Básico Municipal de Milagres. Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica do Ceará – IPECE: Fortaleza, 2017. Disponível em: https://www.ipece.ce.gov.br/perfil-municipal. Acesso em: junho/2021.

KABACOFF, R. R in Action: Data Analysis and Graphics with R. Manning, 2015.

KARAMOUZ, M.; NAZIF, S.; FALAHI, M. Hydrology and hydroclimatology: principles and applications. CRC Press, 2012.

MACHIWAL, D.; NIMAWAT, J. V.; SAMAR, K. K. Evaluation of efficacy of groundwater level monitoring network by graphical and multivariate statistical techniques. Journal of Agricultural Engineering, v. 48, n. 3, p. 36-43, 2011.

MACHIWAL, D.; JHA, M. K. Hydrologic Time Series Analysis: Theory and practice. New Delhi, India: Springer, 2012.

MANZIONE, R. L. Águas subterrâneas: conceitos e aplicações sob uma visão multidisciplinar. Jundiaí, Paco Editorial, 2015.

MORLEY, S.; ADAMS, M. Graphical analysis of single‐case time series data. British Journal of Clinical Psychology, v. 30, n. 2, p. 97-115, 1991.

MOURA-FÉ, M. M.; SILVA, M. J. A.; DIAS, V. P.; MONTEIRO, D. A.; SILVA, J. H. M.; RODRIGUES, R. M. Região Metropolitana do Cariri (RMC), Ceará: meio ambiente e sustentabilidade. Revista da Casa da Geografia de Sobral (RCGS), v. 21, n. 2, p.

-1216, 30 set. 2019.

REBOUÇAS, A. C. Água na região Nordeste: desperdício e escassez. Estudos avançados, v. 11, n. 29, p. 127-154, 1997.

REBOUÇAS, A. C. Águas Subterrâneas. In: GAIMPÁ, C. E. Q.; GONÇALES, V. G. Águas subterrâneas e poços tubulares profundos. São Paulo: Oficina de Textos, 2. Ed. 2013, p. 17 – 56.

SHUMWAY, R. H.; STOFFER, D. S. Time Series Analysis and Its Applications: With R Examples. Springer, 2017.

SOARES, G. C. S. Cadeia causal da degradação de nascentes na bacia hidrográfica do Rio Gramame – Paraíba (Dissertação). João Pessoa: Universidade Federal da Paraíba, 2016.

QGIS DEVELOPMENT TEAM. QGIS Geographic Information System, 2021.

R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. 2013.

TEIXEIRA, F. J. C. Modelos de gerenciamento de recursos hídricos: análises e proposta de aperfeiçoamento do sistema do Ceará. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos) — Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2003.

TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: Ed. UFRGS, 2001.

VERÍSSIMO, L. S. A importância das Águas subterrâneas para o Desenvolvimento socioeconômico do Eixo CRAJUBAR, Cariri ocidental - Estado do Ceará. 1999. Dissertação (Mestrado em Hidrogeologia) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 1999.

WANG, X.; SMITH, K.; HYNDMAN, R. Characteristic-based clustering for time series data. Data mining and knowledge Discovery, v. 13, n. 3, p. 335-364, 2006. DOI: https://doi.org/10.1007/s10618-005-0039-x.

WHEATER, H. S.; MATHIAS, S. A.; LI, X. Groundwater Modelling in Arid and Semi-Arid Areas. New York: Cambridge University Press, 2010. ISBN978-0-521-11129-4.

Publicado

10-11-2021

Como Citar

Cunha Júnior, R. O. da, & Silva, J. V. M. da. (2021). Time series study for groundwater level evaluation in monitoring well. Revista Agrogeoambiental, 13(2). https://doi.org/10.18406/2316-1817v13n220211597

Edição

Seção

Artigo Científico