Tenth International Congress of the Brazilian Geophysical Society. Copyright 2007, SBGf - Sociedade Brasileira de Geofísica

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1 Aplicação do método eletromagnético na determinação da interface água doce-água salgada na Vila do Bonifácio, Bragança-PA Erika Regina França Dias*, CPGF/UFPA Allex Raiol Cardoso Medeiros, Graduação em Geofísica/UFPA José Gouvêa Luiz, DGF/UFPA e CPGF/UFPA Zélia Maria Pimentel Nunes, Campus de Bragança/UFPA Copyright 007, SBGf - Sociedade Brasileira de Geofísica This paper was prepared for presentation at the th International Congress of The Brazilian Geophysical Society held in Rio de Janeiro, Brazil, 9- November 007. Contents of this paper were reviewed by the Technical Committee of the th International Congress of the Brazilian Geophysical Society and do not necessarily represent any position of the SBGf, its officers or members. Electronic reproduction, or storage of any part of this paper for commercial purposes without the written consent of the Brazilian Geophysical Society is prohibited. Abstract An study including conductivity measurements and groundwater flux determination was carried out in a Village located close to the northeast coast of Pará. The objective of the study was to provide orientation for the location of tubular wells in places where the saline intrusion of the ocean is deeper. The measurements involved ground apparent conductivity using EM inductive techniques and water conductivity of samples obtained in the shallow excavated wells that are actually used for water supply in the village. The results indicate the central portion of the village as the best place for the location of the tubular wells. Introdução A Vila do Bonifácio, uma vila de pescadores localizada no nordeste do Estado do Pará, tem abastecimento doméstico precário, pois a água consumida provém de poços escavados rasos (profundidade inferior a m). Devido à pequena profundidade de captação, a água consumida encontra-se poluída por dejetos provenientes principalmente de fossas. Por outro lado, a simples realização de poços profundos para captar água pode não resolver o problema por causa da localização geográfica da área, próxima à costa e a uma extensa zona de manguezal. Essa localização propicia a presença de uma interface entre a água doce e salgada que precisa ser conhecida a fim de que os poços profundos não a alcancem. È necessário, portanto, a realização de um estudo da subsuperfície a fim de se definirem os locais e a profundidade mais adequada para os poços. O problema do mapeamento da interface que separa a água salinizada da água doce (não salinizada) tem sido resolvido através de medidas com o método eletromagnético indutivo. No presente trabalho essa metodologia foi aplicada empregando medidas obtidas dentro da faixa denominada de baixo número de indução. O trabalho foi desenvolvido visando delimitar a interface que separa água doce de água salinizada e indicar os melhores locais para a perfuração de poços para a explotação das águas subterrâneas. Pretende-se, desta forma, contribuir com informações relevantes para o planejamento de abastecimento de água através de poços tubulares, assim como, para o saneamento básico adequado à população da Vila do Bonifácio. Localização da Área e Contexto Geológico A área objeto deste trabalho é a Vila do Bonifácio, localizada na zona costeira do Município de Bragança- PA, no Km 6 da PA-8, estrada que liga a sede do município de Bragança à Praia de Ajuruteua. O quadrante geográfico no qual a área se encontra corresponde às coordenadas 6º8 0 W 6º6 0 W e 0º 0 0 S 0º 0 S (Figura ). Esta área faz parte da bacia costeira Bragança-Viseu (cretácea), que representa uma fossa tectônica delimitada por falhas normais de direção NW-SE (Aranha et al., 9). A sua geometria e paleotopografia estão associadas às movimentações tectônicas, que têm controlado as espessuras dos depósitos terciários e quaternários (, 99; Costa et al., 99, Costa e Hasui, 997). O Terciário na área é representado pela Formação Pirabas (Maury apud Ferreira, 98; Góes et al., 9) e pelo Grupo Barreiras (Arai et al., 988,99; Rosseti et al., 989), enquanto que o Quaternário é representado por sedimentos areno-argilosos pleistocênicos do Pós- Barreiras (Sá, 969) e depósitos holocênicos (recentes) da planície aluvial, estuarina e costeira (Franzinelli, 98; Souza Filho, 99). Uma sondagem de 0 m (Souza Filho et al., 00) realizada na área evidenciou que entre 0 e m existe cordão arenoso (Chênier); de a m ocorre mangue; de a m verifica-se a ocorrência de baixio arenoso, de a m ocorre barra de areia de intermaré, de a 7 m ocorre lama transgressiva e de 7 a 0 m ocorre a presença dos depósitos terciários. Metodologia O estudo envolveu (a) análise físico-química da água retirada de poços escavados tipo amazonas; (b) determinação da superfície potenciométrica do primeiro aqüífero; e (c) medidas da condutividade elétrica aparente obtidas na superfície do terreno. A análise físico-química consistiu das seguintes determinações realizadas em amostras de água retiradas de 0 poços: temperatura, condutividade, salinidade e sólidos totais dissolvidos (STD). A coleta deu-se no período menos chuvoso (novembro de 006), tanto na época da Tenth International Congress of the Brazilian Geophysical Society

2 DETERMINAÇÃO DA INTERFACE ÁGUA DOCE-ÁGUA SALGADA NA VILA DO BONIFÁCIO, BRAGANÇA-PA o 0 0 Ilha do Marajó o 0 Baía do Marajó Belém 6 o 7 o Oceano Atlântico Bragança Figura Mapa de localização da área de estudo. maré alta quanto na da maré baixa. A superfície potenciométrica do primeiro aqüífero foi determinada a partir do estabelecimento da cota do nível freático em 8 poços do tipo amazonas. As medidas da condutividade elétrica na superfície do terreno foram obtidas com o sistema eletromagnético EM-. Este é um sistema slingram projetado para operar em baixo número de indução (menor que ), em que apenas a componente em quadratura do campo secundário é amostrada. Durante as medidas com o EM- foram empregadas as separações de, 0 e 0 m entre as bobinas transmissora e receptora e os arranjos coplanar horizontal (dipolo vertical-dv) e coplanar vertical (dipolo horizontal-dh). A profundidade de investigação deste sistema, de acordo com McNeill (980), depende do espaçamento e da orientação das bobinas, conforme descrito na Tabela. As medidas foram realizadas a intervalos de m ao longo de 6 perfis aproximadamente paralelos e espaçados de 80 a 0 m (Figura ). Resultados Condutividade Elétrica das Águas de s: Os valores da condutividade elétrica medidos nas amostras de água coletadas com a maré alta variaram entre 70,9 µs/cm e 6,9 µs/cm, com a média de 0, µs/cm, enquanto que na maré baixa a faixa de variação ficou entre 6,9 µs/cm e 87, µs/cm, com a média de,77 µs/cm. De acordo com Hütter (99), Tabela Profundidade de investigação para o EM- como função da separação e orientação das bobinas. Distância entre as bobinas (m) Profundidade teórica de investigação (m) Dipolo Horizontal (DH) Dipolo Vertical (DV) EM-Final 8 EM-Final 7 6 EM-Inicial 0 7 EM-Final 9 EM-Final EM-Final EM-Inicial EM6-Final EM-Inicial EM-Inicial EM-Inicial EM6-Inicial m Ponte Rio Maguari Fábrica de Filetagem Figura Mapa de localização dos perfis eletromagnéticos.

3 ÉRIKA DIAS, ALLEX MEDEIROS, J. GOUVÊA LUIZ & ZÉLIA NUNES o limite superior de condutividade para as águas potáveis é de 00 µs/cm, indicativo de que todas as amostras analisadas estão dentro do padrão. Também verifica-se que os valores obtidos nas marés alta e baixa são muito similares (Figuras e ), sugerindo que a movimentação da cunha salina em direção à Vila do Bonifácio, provocada pela variação da maré, não afeta a água alcançada pelos poços amazonas analisados. A cunha salina deve, pois, encontrar-se a uma profundidade maior do que a alcançada pelos poços. As Figuras e mostram os mapas de distribuição da condutividade elétrica medida em amostras de água coletadas com as maré alta e baixa respectivamente m Figura Valores de condutividade elétrica da água de poços na área do Bonifácio na maré alta. para a maré alta como para a maré baixa, estão localizados na porção SE da área (Figura ). O valor máximo permitido para águas de consumo humano, é de 00 mg/l (resolução do CONAMA N 0 7/00). Portanto, como todas as amostras apresentaram valores inferiores a esse limite de potabilidade, não há restrição para o consumo humano dessas águas Figura Distribuição dos valores de STD da água de poços na área do Bonifácio na maré alta. Fluxo Subterrâneo: O fluxo subterrâneo é mostrado no mapa potenciométrico representado na Figura 6, construído a partir de medidas realizadas na maré baixa. As setas (vetores) indicam no mapa a direção e o sentido do escoamento. m m Figura Valores de condutividade elétrica da água de poços na área do Bonifácio na maré baixa STD nas Águas de s: Os valores de STD obtidos variaram entre 7,0 e mg/l na maré alta, com uma média de,0 mg/l. Na maré baixa essa faixa de variação ficou entre,88 e 9,9 mg/l, com uma média de 0,9 mg/l. Os valores mais elevados de STD (acima de 0 mg/l), tanto Principal Vetor Linhas de Contorno m Figura 6 Mapa de fluxo subterrâneo para o aqüífero livre na maré baixa.

4 DETERMINAÇÃO DA INTERFACE ÁGUA DOCE-ÁGUA SALGADA NA VILA DO BONIFÁCIO, BRAGANÇA-PA O mapa sugere dois comportamentos distintos para o fluxo subterrâneo: O primeiro se encontra na porção central, no norte e na extremidade noroeste da área, apresentando um padrão convergente dos vetores de fluxo, caracterizando uma zona de descarga. O segundo comportamento se localiza nas porções central e sudeste da área, mostrando um padrão divergente dos vetores de fluxo, caracterizando uma zona de recarga. Medidas de Condutividade Elétrica no Terreno Os valores de condutividade elétrica aparente obtidos na superfície do terreno com o sistema EM- estão representados na forma de mapas de isovalores nas Figuras 7 a. Os mapas foram construídos de acordo com as separações das bobinas transmissora e receptora (, 0 e 0 m) e de acordo com a orientação dessas bobinas (dipolo horizontal e dipolo vertical). Maiores separações entre as bobinas refletem maior profundidade de investigação, enquanto a sua orientação permite que se discrimine entre variações laterais e variações verticais da condutividade. O dipolo horizontal é mais suscetível a variações verticais próximas à superfície, enquanto o dipolo vertical é mais afetado por variações laterais e mais profundas. Durante as medidas foram obtidos valores negativos de condutividade, que indicam que a condutividade do subsolo é muito alta, fazendo com que as medidas situem-se fora da faixa de operacionalidade do instrumento, a faixa de baixo número de indução. Na construção dos mapas esses valores foram descartados e substituídos pelo valor 00 ms/m. Com base nos mapas de condutividade elétrica das Figuras 7 a, a região estudada pode ser dividida em duas zonas distintas. A primeira zona, localizada na porção central dos mapas, está representada por valores de condutividade na faixa de a ms/m, sendo que em alguns locais essa condutividade chega a 70 ms/m. Essa porção está provavelmente relacionada aos sedimentos arenosos classificados morfoestratigraficamente como chenier. Esses valores de condutividade apontam esta porção da área como a mais favorável para a captação de água subterrânea, pois aparentemente estaria livre de qualquer influência de água salina. A segunda zona, localizada na porção sudoeste dos mapas, está representada por valores de condutividade maiores que 6 ms/m, ou seja, o terreno apresenta-se mais condutivo. Essa zona mais condutiva reflete, muito bem, a interação da intrusão da água salina. Os mapas sugerem ainda que a citada zona condutiva tem uma tendência de extensão em profundidade. Portanto, esta zona é a menos recomendada para a captação de água subterrânea. Na parte sudeste dos mapas das Figuras 7,, e e na parte norte do mapa da Figura ocorrem valores elevados de condutividade bem localizados, que provavelmente estão relacionados à interferência cultural (linhas elétricas), não estando relacionados ao subsolo. Conclusões Os valores de condutividade elétrica e STD da água de poços rasos (tipo amazonas) mostram que não ocorre uma diferença significativa nos valores medidos com a maré baixa e com a maré alta. Isso sugere que a movimentação da cunha salina em direção à Vila do Bonifácio, provocada pela variação da maré, não afeta a água alcançada pelos poços amazonas analisados. Verificando-se desta forma que a cunha salina deve, encontrar-se a uma profundidade maior do que a alcançada pelos poços, que é em geral inferior a m. De acordo com os mapas que representam a condutividade aparente da subsuperfície, verifica-se que na porção central do mapa o terreno encontra-se menos condutivo. Portanto, pode-se dizer que esta porção é mais favorável para a captação de água subterrânea, pois aparentemente estaria livre de qualquer influência de água salina até a profundidade teórica de m indicada pelo EM-, mas que efetivamente não deve ultrapassar a profundidade de 0 m. Os mapas de condutividade da subsuperfície indicam ainda que a interface entre água salinizada e não salinizada encontra-se mais próxima da superfície do terreno na porção sudoeste da área investigada, ocorrendo à profundidade (teórica) de no mínimo 7,m, conforme indicado pelo mapa da Figura 7. Essa zona, caracterizada pelos elevados valores de condutividade, ocorre, em geral, a 00m marcados a partir da via principal da área de estudo. Deste modo, a porção sudoeste da área se torna inviável para a locação de poços. Agradecimentos Este trabalho foi desenvolvido como parte do projeto Metodologia Científica Integrada e Aplicada ao Abastecimento de Água na Comunidade Vila de Bonifácio, Bragança-Pará-Brasil, financiado pelo CNPq (processo 06/00-6). O trabalho também recebeu apoio do Laboratório de Prospecção Geofísica da UFPA. Referências Arai, M., Truckenbrodt, W., Nogueira, A.C.R., Goés, A.M. e Rossetti, D.F., 99, Novos dados sobre a estratigrafia e ambiente deposicional dos sedimentos Barreiras, NE do Pará. In: SIMPÓSIO DE GEOLOGIA DA AMAZÔNIA,., Belém, 99. Anais. Belém, SBG - Núcleo Norte. p Arai, M., Uesugui, N., Rossetti, D. F. e Góes, A. M.,998, Considerações sobre a idade do Grupo Barreiras no nordeste do estado do Pará. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA,., Belém, 988. Anais. Belém, SBG. V., p Costa, J. B. S. e Hasui, Y., 997, Evolução geológica da amazônia. In: COSTA, M. L. & ANGÉLICA, R.S. (ed) Contribuições a geologia da amazônia. Belém, FINEP/SBG, p. -.

5 ÉRIKA DIAS, ALLEX MEDEIROS, J. GOUVÊA LUIZ & ZÉLIA NUNES Costa, J. B. S., Borges, M. S., Bermeguy, R. L., Fernandes, J. M. G., Costa Jr., P. S. e Costa, M.L., 99, Evolução cenozóica da região de salinópolis, Noedeste do estado do Pará. Geociências,, -7. Franzinelli, E.,98, Contribuição a geologia da costa do estado do Pará (entre as baías de Curuçá e Maiaú). In: SIMPÓSIO MAT. BRÁS.,., Manaus.98. Atas. Manaus. p.0 -. Góes, A. M., Rossetti, D. F., Nogueira, A. C. R. e Toledo, P.M.,9, Modelo deposicional preliminar da Formação Pirabas no nordeste do estado do Pará. Boletim do Museu paraense Emílio Goeldi, Belém,, -. Série Ciências da Terra. Hütter, L.A., 99, Wasser und wasseruntersuchung. Frankfurt: Ottosalle, p., H. L. S., 99, Aspectos tectono-sedimentares do Fanerozóico do nordeste do Pará e nordeste do Maranhã, Brasil. Belém, Universidade Federal do Pará. Centro de Geociências.9p. Tese (Doutorado em Geologia) Curso de Pós graduação em geologia e geoquímica, Centro de Geociências, UFPA, 99. McNeill, J.D., 980, Electromagnetic terrain conductivity at low induction numbers. Geonics Ltd., Technical Note TN-6. Rossetti, D. F., Truckenbrodt, W. e Góes, A. M., 989, Estudo paleoambiental e estratigráfico dos sedimentos Barreiras e Pós-Barreiras na região Bragantina, Nordeste do Pará. Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi, Belém,, -7. Série Ciências da Terra. Ribeiro, R. P., 998, Estudo sedimentológico dos depósitos holocênicos da Planície Costeira Bragantina (NE do Pará), ao longo da rodovia Bragança - Ajuruteu f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Geologia) Universidade Federal do Pará, Belém. Sá, J. H. S., 969, Contribuição a geologia e os sedimentos Terciário e Quaternário da Região Bragantina. Boletim do instituto de geologia do Rio de Janeiro,, -6 Souza Filho, P. W. M., 99, Influência das Variações do Nível do Mar na Morfoestratigrafia da Palnície Costeira Bragantina (NE do Pará) durante o Holoceno. Belém, Universidade Federal do Pará, p. Tese de Mestrado. Souza Filho, P. W. M., Cohen, M. C. L., Lara, R. J., Lessa, G. C., Koch, B. and Behling, H., 00, Holocene coastal evolution and facies modelo f the Bragança macrotidal flat on the Amazon Mangrove Coast, Northern Brazil. Journal of Coastal Research, P P Figura 7 Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo horizontal de separação m P P Figura 8 Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo horizontal de separação 0m.

6 DETERMINAÇÃO DA INTERFACE ÁGUA DOCE-ÁGUA SALGADA NA VILA DO BONIFÁCIO, BRAGANÇA-PA 6 P P P P Figura 9 Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo horizontal de separação 0m Figura Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo vertical de separação m. P P P P Figura Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo vertical de separação 0m. Figura Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo vertical de separação 0m.