Determinação do nível d água do Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG USP através do método de Sondagem Elétrica Vertical

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1 Determinação do nível d água do Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG USP através do método de Sondagem Elétrica Vertical Resumo O ano de 2014 tem apresentado um baixo índice de chuvas em diversas regiões do sudeste brasileiro. Como consequência disto, houve queda no nível de vários rios e sistemas de abastecimento, causando preocupação na população. Este projeto tem como objetivo determinar a profundidade do nível d'água em subsuperfície no Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG USP (SCGR), sob a hipótese de que, este apresentará um nível abaixo dos níveis de anos anteriores. Para isso será utilizado um método geofísico, denominado Sondagem Elétrica Vertical (SEV), cujo princípio básico está na injeção de uma corrente elétrica artificial através de eletrodos A e B no terreno em questão e, através disso, medir o potencial espontâneo gerado entre dois outros eletrodos, M e N, nas proximidades do fluxo de corrente, permitindo assim calcular a resistividade real ou aparente em subsuperfície. Dados os valores de resistividade é possível determinar a profundidade do nível da água. Introdução O ano de 2014 tem apresentado um baixo índice de chuvas em diversas regiões do sudeste brasileiro. Como consequência disto, houve queda no nível de vários rios e sistemas de abastecimento, causando preocupação na população. Para tentar verificar o impacto desse fenômeno na região do IFUSP, serão coletados dados a fim de se obter a profundidade da camada de saturação de água no SCGR do IAG, localizado ao lado do instituto de Física, e comparar com a profundidade obtida no mesmo local em Serão feitos três levantamento de dados utilizando a SEV. O arranjo de aquisição está descrito na metodologia. Esses dados brutos serão registrados na forma de diferença de potencial e devem ser convertidos em resistividade aparente de acordo com a profundidade. Esta conversão será realizada com a ajuda do Curupira, um software de processamento desenvolvido por Cassiano Bortolozo, em sua dissertação de mestrado. O resultado após o processamento dos dados através do Curupira é um modelo geológico de camadas plano paralelas com os valores de resistividade aparente de cada camada. Assim, espera se obter uma camada de baixa resistividade devido à presença de água. Pode se associar essa camada de baixa resistividade ao nível d água graças a conhecimentos prévios da geologia local (Bacia de São Paulo). Para analisar se a eficácia do método será feita uma comparação dos dados da sondagem com dados obtidos de maneira direta em poços de controle instalados no local.

2 Objetivo O presente projeto tem por objetivo determinar a profundidade do nível d'água em subsuperfície no Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG USP (SCGR). Para isso será realizada a SEV. O resultado obtido será comparado com análises feitas anteriormente no mesmo local bem como dados de perfilagem de poços (dados mais precisos) presentes no local para verificar se a eficácia do método adotado. Espera se que a profundidade do nível d água observada neste trabalho esteja abaixo da obtida anteriormente, devido à escassez de chuvas. Índices pluviométricos também serão considerados nesta análise. Metodologia O método a ser utilizado aplica uma corrente elétrica artificial através de eletrodos A e B em um terreno. A função destes eletrodos é medir o potencial espontâneo gerado entre dois outros eletrodos, M e N, nas proximidades do fluxo de corrente, permitindo assim calcular a resistividade real ou aparente em subsuperfície. Na sondagem elétrica vertical existem diversos arranjos, dentre eles o mais utilizado é o Schlumberger. Nele são dispostos quatro eletrodos, 2 para injeção da corrente no solo (A e B) e 2 para medida de da diferença de potencial (M e N). A principal característica deste arranjo é que a distância entre AB e MN deve ser bem pequena, procurando sempre estabelecer a relação MN<AB/5. Além dos eletrodos, também utiliza se um resistivímetro modelo Syscal, bateria de 12V e trena para medir as distâncias. Nesse experimento, o arranjo será montado conforme a figura abaixo, com abertura de até 50 m entre os eletrodos A e B. Quanto maior for a abertura entre estes eletrodos, maior é a profundidade de investigação.

3 Figura 1 Arranjo Schlumberger, utilizado na aquisição de dados SEV. A corrente é injetada nos eletrodos A e B, e os eletrodos M e N são usados para medir a ddp. A resistividade é assumida constante e é calculada através da fórmula: O fator K depende da geometria dos eletrodos na superfície e pode ser calculado pela seguinte fórmula: onde AM é a distância entre A e M, AN entre A e N, BM entre B e M, BN entre B e N A resistividade elétrica é um parâmetro físico e depende da natureza e estado físico do material. É a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Os principais fatores que contribuem para resistividade são: Composição mineralógica; Porosidade; Teor de água; Quantidade e natureza dos sais dissolvidos. Será feito um paralelo entre os resultados (dos anos de 2013 e 2014) e os dados de precipitação fornecidos pela estação do IAG, a fim de verificar a relação de períodos de estiagem/chuva com alterações na profundidade do lençol freático. Cronograma Semana de 21/09 a 27/09 : Desenvolvimento da proposta Semana de 05/10 a 11/10 : Entrega da proposta, levantamento dos dados da SEV Semana de 12/10 a 18/10 : Processamento dos dados da SEV Semana de 19/10 a 25/10 : Processamento e interpretação dos dados processados Semana de 28/09 a 04/10 : Interpretação dos dados processados Semana de 19/10 a 25/10 : Análise dos resultados

4 Semana de 26/10 a 01/11 : Análise dos resultados Semana de 02/11 a 08/11 : Confecção do relatório Semana de 09/11 a 15/11 : Confecção do relatório Semana de 16/11 a 22/11 : Confecção do pôster Semana de 30/11 a 06/12 : Entrega do relatório e do pôster Resultados Esperados Com o experimento de sondagem elétrica vertical espera se determinar a profundidade do nível do lençol freático que delimita a zona de saturação da zona de aeração na região da Cidade Universitária em São Paulo. Deste modo, os resultados obtidos estão ligados com os valores de profundidade e resistividade. Também pretende se correlacionar o valor de profundidade do lençol freático com a ocorrência de chuvas na região, de modo que em meses de maior ocorrência de chuvas a espessura do lençol freático aumente, e em meses de menor ocorrência de chuvas a espessura do lençol freático diminua. Integrantes e Responsabilidades O grupo foi montado pela união de três duplas regulares: Elielson S. Pereira (V01), Filipe Akio N. Kameyama (A02), Gabriela Serejo (V08), Guilherme Rodrigues (A02), Nathalya Shimomura (V01), Thais Andrade (V08). As medidas serão feitas na presença de todos os integrantes do grupo, sendo que, os integrantes V01 ficarão encarregados, em particular, de anotar as medidas feitas (montar tabelas) e informações técnicas (especificações do fabricante) relevantes dos equipamentos; os integrantes V08 ficarão responsáveis de pegar emprestados os equipamentos e montar o aparato experimental de forma a haver obtenção correta dos dados, enquanto que, os integrantes A02 irão processar os dados e organizá los na forma de gráficos. Vale salientar que, em qualquer etapa e processo do projeto, é imprescindível o acompanhamento de cada um dos membros do grupo, já que todos têm responsabilidade no trabalho como um todo, mas, em particular, para viabilizar a execução tal divisão foi decidida como sendo a mais natural. Para a elaboração desta proposta, os componentes do grupo dividiram as tarefas da seguinta maneira: Guilherme Rodrigues elaborou os resultados esperados e responsabilidades, Thais Andrade e Nathalya Ito elaboraram a introdução e objetivos, Gabriela Serejo elaborou a metodologia, Filipe Akio ficou responsável por edições das fórmulas e revisão; por fim Elielson Pereira revisou a proposta motivando algumas modificações. Vale salientar que foi realizada uma reunião para a decisão do tema projeto bem como as funções de cada integrante na realização do mesmo com a participação de todos os membros.

5 Referências Bibliográficas [1] Métodos Geoelétricos Aplicados Módulo: Hidrogeologia Prof. Dr. Antonio Celso de Oliveira Braga [2] Geofísica aplicada ao estudo da poluição de solos e águas subterrâneas Vagner Roberto Elis