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Groundwater recharge through the dolines in the semi-arid climate in Minas Gerais State, Brazil

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Abstract

Localized recharge from dolines is very important, especially in arid and semi-arid regions, where it contributes to the groundwater recharge on karst aquifers. In areas with a shortage of water, these are the geomorphic structures where water runoffs occur and accumulate. The study area is located in sub-basins of the Rio Verde Grande, in Verdelândia and Varzelândia municipalities, and it displays features of the semi-arid climate (average annual regional rainfall of about 790 mm). The area is also characterized by the presence of dolines in the Neoproterozoic pelitic–carbonate rocks of the karst Bambuí Group. To understand the process of such a recharge and quantify it within the study area, automated identification in ArcGIS was applied in order to select two dolines. Also, the following methodological procedures were adopted: soil texture characterization; soil infiltration tests using Guelph and concentric double-ring infiltrometers; permeability tests; automated monitoring of rainfall and groundwater level; water balance estimated with the decendial water balance and water level variation methods. The results yielded local recharge values ranging from 57.7 to 122.2 mm/year (7.8–13.3% of the rainfall).

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Acknowledgements

The authors thank the Foundation for Research Support of the State of Minas Gerais—FAPEMIG, for the financial support (CRA-220 PPM-00070–08 Minas Researcher Program) and for the master's degree scholarship.

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Authors and Affiliations

  1. The Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Reymonta 27, 30-059, Kracow, Poland

    Letícia Teixeira Palla Braga

  2. Federal University of Minas Gerais (UFMG), Av. Pres. Antônio Carlos, 6627-Pampulha, Belo Horizonte, MG, 31270-901, Brazil

    Leila Nunes Menegasse Velásquez

  3. Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN), 136, R. Dez, 2-Vista do Sol, Belo Horizonte, MG, Brazil

    Peter Marshall Fleming

Authors
  1. Letícia Teixeira Palla Braga
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  2. Leila Nunes Menegasse Velásquez
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  3. Peter Marshall Fleming
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Teixeira Palla Braga, L., Nunes Menegasse Velásquez, L. & Marshall Fleming, P. Groundwater recharge through the dolines in the semi-arid climate in Minas Gerais State, Brazil. Environ Earth Sci 79, 36 (2020). https://doi.org/10.1007/s12665-019-8778-y

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