This study presents an extension of the concept of “quasi‐saturation” to a quasi‐saturated layer, defined as the uppermost dynamic portion of the saturated zone subject to water table fluctuations. Entrapped air here may cause substantial reductions in the hydraulic conductivity ( K ) and fillable pore water. Air entrapment is caused by a rising water table, usually as a result of groundwater recharge. The most significant effects of entrapped air are recharge overestimation based on methods that use specific yield ( S _y ), such as the water table fluctuation method (WTF), and reductions in K values. These effects impact estimation of fluid flow velocities and contaminant migration rates in groundwater. In order to quantify actual groundwater recharge rates and the effects of entrapped air, numerical simulations with the FEFLOW (Version 7.0) groundwater flow model were carried out using a quasi‐saturated layer for a pilot area in Rio Claro, Brazil. The calculated recharge rate represented 16% of the average precipitation over an 8‐year period, approximately half of estimates using the WTF method. Air entrapment amounted to a fillable porosity of 0.07, significant lower that the value of 0.17 obtained experimentally for S _y . Numerical results showed that the entrapped air volume in the quasi‐saturated layer can be very significant (0.58 of the air fraction) and hence can significantly affect estimates of groundwater recharge and groundwater flow rates near the water table.

The Guarani Aquifer System (GAS) is a strategic transboundary aquifer system shared by Brazil, Argentina, Paraguay and Uruguay. This article presents a groundwater flow model to assess the GAS system in terms of regional flow patterns, water balance and overall recharge. Despite the continental dimension of GAS, groundwater recharge is restricted to narrow outcrop zones. An important part is discharged into local watersheds, whereas a minor amount reaches the confined part. A three-dimensional finite element groundwater-flow model of the entire GAS system was constructed to obtain a better understanding of the prevailing flow dynamics and more reliable estimates of groundwater recharge. Our results show that recharge rates effectively contributing to the regional GAS water balance are only approximately 0.6 km³/year (about 4.9 mm/year). These rates are much smaller than previous estimates, including of deep recharge approximations commonly used for water resources management. Higher recharge rates were also not compatible with known ⁸¹Kr groundwater age estimates, as well as with calculated residence times using a particle tracking algorithm.

O Sistema Aquífero Urucuia (SAU) é o mais importante da bacia hidrográfica do Rio São Francisco; possui produtividade elevada, mantém uma vasta área de irrigação e representa aproximadamente 41% da disponibilidade hídrica subterrânea de toda a bacia. Seu escoamento de base é o principal responsável por manter as vazões do Rio São Francisco nas estações secas, de maneira que o conhecimento da variação dessa contribuição ao longo do tempo é de suma importância. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento temporal e estimar a contribuição do SAU em todas as sub-bacias tributárias do Rio São Francisco. Foram utilizadas informações de 45 estações fluviométricas distribuídas em todo o SAU, analisadas pelo método de mínimos locais para separação de escoamentos superficial e subterrâneo em hidrogramas. A média do fluxo de base é de aproximadamente 200 mm/ano (570 m³/s). Dentre os ciclos presentes no último século, o mais marcante e presente em toda a extensão do aquífero teve seu pico em 1980, com 280 mm/ano (792 m³/s) de contribuição para o Rio São Francisco; desde então apresenta padrão de queda contínua, totalizando uma diminuição de 49% (390 m³/s). Independente dos efeitos causadores desta queda, naturais e/ou antrópicos, é preponderante a tomada de medidas para garantir a sustentabilidade destes recursos, visto que a diminuição sistemática de água potável acarreta em grandes estresses socioeconômicos.

A análise da variação do escoamento subterrâneo em conjunto com a análise pluviométrica ao longo de uma série histórica permite inferir impactos causados pelas variações climáticas e explotação de água subterrânea em um aquífero. Dada a importância do Sistema Aquífero Urucuia (SAU), que constitui um manancial estratégico na região oeste da Bahia, procedeu-se ao estudo da influência desse aquífero na vazão da bacia hidrográfica do rio Grande, localizada à margem esquerda do rio São Francisco. Para tanto, foram analisadas as séries históricas de vazão e pluviometria no período de 1977 a 2013. Os métodos empregados para separação de escoamentos superficial e subterrâneo em hidrogramas foram Intervalo Fixo, Intervalo Móvel, Mínimos Locais e Médias Móveis. Os resultados obtidos revelam que o fluxo de base corresponde à principal componente da vazão dos rios que cortam o SAU, contribuindo com 81,75% a 93,06% da vazão total. A correlação entre as tendências da pluviometria e do fluxo de base mostra que a diminuição do escoamento subterrâneo tem relação com a queda nas taxas de precipitação. Entretanto, a taxa de diminuição do fluxo de base (0,75% a 3,04% ao ano) é mais acentuada do que a queda da pluviometria (0,07% a 0,88% ao ano), evidenciando assim que outros fatores, como superexplotação do aquífero, são responsáveis pela queda do fluxo de base do rio Grande ao longo do tempo.