FAALİYETLERE İLİŞKİN BİLGİ VE DEĞERLENDİRMELER A. MALİ BİLGİLER

3.3.7.2.1. Introdução

Entender o funcionamento hidrológico do aqüífero aluvial e modelar a sua dinâmica necessita da avaliação dos parâmetros característicos que regem esta dinâmica. No caso de um aqüífero tão estreito e comprido como aquele do Forquilha (250 m de largura e 23 km de comprimento), uma questão importante é a avaliação da profundidade do aqüífero tanto quanto da altura do pacote saturado, e mais ainda da condutividade hidráulica K.

Os poços manuais (185) perfurados no vale do Forquilha mostraram uma grande heterogeneidade da formação aluvial tanto do ponto de vista da granulometria quanto da salinidade da água no aqüífero. Dados de profundidade (em 165 poços) e testes de vazão escalonados (em 45 poços) permitem uma primeira estimativa da profundidade do aqüífero aluvial e da condutividade hidráulica K.

Entretanto, esta estimativa é pouco representativa porque os poços foram localizados preferencialmente nas áreas mais condutivas hidraulicamente.

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos Duas observações permitem ilustrar isto.

• Em 2004, K foi estimada em 1,8.10-3 m.s-1 (n = 15, σ = 0,8.10-3 m.s-1) a partir de 15 testes de bombeamento. Entretanto, em 2006, com os dados complementares de outros 30 testes de bombeamento, foi obtida uma melhor estimativa: K = 4,7.10-3 m.s-1 (n = 45, σ = 5,2.10-3 m.s-1).

• Em 2002 e 2003, dois cortes transversais no aqüífero aluvial foram observados durante a construção de barragens subterrâneas (Figura 3-5). Os perfis verticais mostraram uma grande heterogeneidade. Isto evidencia que é difícil alcançar uma boa representatividade de uma determinada área (geomorfologia, granulometria) a partir de sondagens verticais pontuais. Na melhor das hipóteses pode-se estimar uma ordem de grandeza de K.

Diante do custo elevado para realizar de forma sistemática sondagens e testes de bombeamento exploratórios e obter uma malha de dados precisa o suficiente para representar a heterogeneidade do aqüífero, métodos geofísicos são usados de forma larga para complementar os dados existentes (obtidas a partir de sondagens e observações pontuais) particularmente com relação à representação espacializada:

• das variações do nível do embasamento cristalino, • do nível piezométrico,

• da condutividade hidráulica.

Os exemplos de aplicação dos métodos geofísicos em hidrogeologia são numerosos. A partir de estudos hidrogeológicos e geofísicos Balmer et al., 1991, mostraram que a recarga do aqüífero aluvial do Kori Teloua (Niger) é localizada em um paleo-canal, o que permitiu sugerir a modificação de obras hidráulicas no vale para aumentar a recarga do aqüífero, anteriormente deficitário.

Bowling et al., 2005, aplicaram de forma combinada métodos de resistividade

elétrica (ρelec) e GPR (Ground Penetrating Radar) e os validaram para obtenção de dados

geomorfológicos num aqüífero aluvial.

Godin, 1986, evidenciou as variações de espessura de um aqüífero aluvial a partir de

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos sondagens a trado para caracterizar as variações de espessura e a estratigrafia (Park et al.,

2007) ou para obter as características hidrodinâmicas (Martins, 2007) de aqüíferos aluviais. Rkiouak, Pulido-Bosch, & Gaiz, 1997, usaram também métodos geofísicos para

estimar o potencial hidrológico de uma planície litoral no Marrocos.

Yang & Lee, 2002, usaram medições de resistividade elétrica para obter resultados

rápidos e econômicos no mapeamento da transmissividade de um aqüífero aluvial em Taiwan. Na Tunísia, Montoroi et al., 2002, explicaram as relações entre um reservatório superficial e o aqüífero aluvial a jusante a partir da caracterização das formações superficiais ao redor do reservatório por um método eletromagnético.

Os métodos geofísicos são geralmente sensíveis a variações de salinidade, o que permite o seu uso para investigar zonas mais salgadas como, por exemplo, através de sondagens eletromagnéticas (Guerin et al., 2001). Entretanto, isto pode dificultar a interpretação dos SEVs em caso de uma grande heterogeneidade da CE das águas do aqüífero na área de estudo.

No caso do Forquilha, em várias sondagens foi observada uma camada argilosa de rocha alterada de espessura inferior a 1 m na interface entre o embasamento cristalino e a formação aluvial de origem sedimentar. Esta camada alterada poderia ter uma importância nos processos hidrológicos que governam a dinâmica hidrológica do aqüífero aluvial (escoamentos subterrâneos, salinidade). Assim, o uso de geofísica pode permitir caracterizar a espessura desta camada alterada e auxiliar na modelagem.

Figura 3-5: Profundidade (z) do embasamento cristalino medida em dois perfis transversais no aqüífero aluvial (Comunidades Forquilha e Campinas). -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 -50 -25 0 25 50 75 100 Série2 Série1 Forquilha Campinas Distância ao rio (m) Rio z (m)

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos 3.3.7.2.2. Dados e método

O estudo geofísico foi realizado a partir de sondagens elétricas verticais (SEV) de tipo Schlumberger (Anexo 2), em seções transversais ao eixo do rio, no objetivo de obter o perfil geológico ao longo de uma seção transversal.

O equipamento usado é o eletroresistivímetro de marca TECTROL (TDC 1000/12RA).

A interpretação dos dados de eletroresistividade aparente ( ρelec-ap) das SEVs foi

realizada com o programa IPI2Win v.2.6.3.a (Universidade Estadual de Moscou).

A sondagem elétrica permite efetuar medições no mesmo ponto, aumentando gradativamente a distância entre os eletrodos simetricamente com relação ao centro do dispositivo (Anexo 2).

Esta forma de aquisição de dados permite obter as variações verticais de resistividade aparente. É evidente que durante uma sondagem elétrica, faz-se a hipótese que as diferentes camadas investigadas são homogêneas lateralmente.

As SEVs foram realizadas com um afastamento progressivo dos eletrodos num eixo paralelo ao rio, admitindo a hipótese que a heterogeneidade da formação aqüífera é maior transversalmente do que longitudinalmente. Por causa da heterogeneidade da formação aluvial, escolheu-se uma área bem conhecida (várias sondagens, poços e testes de bombeamento) para permitir uma melhor avaliação da pertinência do método para prospecção.

O objetivo é obter o perfil geológico de uma seção transversal X1X2(Figura 3-6).

3.3.7.2.3. Calibração do modelo de resistividade aparente

Três seções foram realizadas, totalizando 14 SEVs, com uma distância de 40 m entre cada SEV. A primeira SEV foi realizado em cima de um poço cujo perfil granulométrico e nível piezométrico são conhecidos (Figura 3-6), e foi posteriormente usado para interpretar os dados de resistividade aparente segundo um modelo de oito camadas.

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos Figura 3-6: Mapa da área na localidade de São Bento onde foi realizado o estudo geofísico, com a localização dos perfis realizados (linhas vermelhas) incluindo X1X2 com SEVs (setas vermelhas), com a

localização das sondagens (triângulos azuis) com os respectivos parâmetros hidrogeológicos (T,K) e o perfil granulométrico vertical.

Com um modelo de interpretação conforme o perfil granulométrico e a área saturada, os dados da primeira SEV mostram que a precisão com oito camadas (erro de 3,2%) não foi melhor do que um modelo com cinco camadas (erro = 2,1%). Assim, não foi possível distinguir as diferentes camadas na área saturada. Particularmente, não foi possível distinguir a camada sedimentar da camada alterada (ambas saturadas).

O melhor ajuste foi obtido com um modelo de cinco camadas (Figura 3-7) e permitiu distinguir:

• a área não saturada (3 camadas) e a área saturada (1 camada)

Zcalculado = 3,67 m e Zmedido = 3,7 m,

ρ (área saturada) << ρ (área não saturada)

• a área saturada (pouco resistiva) e o embasamento cristalino, muito resistivo

Zcalculado = 8,34 m e Zmedido = 8,3 m,

ρ (área não saturada) << ρ (embasamento)

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 Argila arenosa Areia argilosa Areia grossa Areia grossa cascalhosa Argila Areia grossa Argila de alteração Embasamento Rio 100 m 50 0 Zo na sat u ra da Profundidade (m) Granulometria Limites do aqüífero aluvial Perfil granulométrico T = 5.10-3 m2.s-1 K = 1,2.10-3 m.s-1 T = 13.10-3 m2.s-1 K = 3.10-3 m.s-1 T = 3.10-3 m2.s-1 K = 7.10-4 m.s-1 SEV 1 X1 X2

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos Figura 3-7: Curva teórica da resistividade

aparente após calagem no caso de um modelo de cinco camadas.

3.3.7.2.4. Resultados

Esta fase de calibração permitiu escolher, para a interpretação das outras SEVs, os valores de referência seguintes, fazendo a hipótese que a resistividade da área saturada não varia significativamente na zona de estudo:

• ρ (área saturada) = 11,2 Ωm • ρ (embasamento) = 1328 Ωm

Considerou-se também que o nível piezométrico é constante em toda a seção da SEV (i.e. transversalmente ao rio).

A interpretação (Figura 3-8) segundo estas hipóteses conduz a supor uma zona profunda (curva 2) ao nível das SEVs 3 e 4, o que não está de acordo com as observações realizadas durante sondagens exploratórias em 2000. A hipótese da diminuição da resistividade da área não saturada foi testada, permanecendo dentro dos limites de resistividade propostas por Astier, 1971.

Esta hipótese implica na diminuição progressiva da profundidade do embasamento nas sondagens 3 a 5 e o aumento da espessura das camadas argilosas menos resistivas sem

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos aumento do erro entre ρaparente e ρreal. Isto está em conformidade com as observações realizadas em 2000.

As curvas 1 e 2 mostram perfis subterrâneos muito diferentes. Entre diversas interpretações possíveis dos resultados das SEVs, foram necessários os dados das sondagens para escolher a interpretação correta.

As seções das SEVs 2 e 3 conduzam à mesma conclusão.

Figura 3-8: Resultados das SEVs ao longo de X1X2, interpretação com resistividade variável da zona

saturada e perfil X1X2 (curva 1). A curva 2, obtida usando uma resistividade constante da zona saturada

para a interpretação das SEVs, apresenta profundidades elevadas do embasamento (ponto cercado de vermelho na curva 2) que não são plausíveis conforme as tradagens realizadas.

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 0 50 100 150 200 250 d(m) Z(m) 2 1 X2 X1 Z(m)

Zona não saturada Zona saturada

_______________________________________________________________________________ 3- Dados e métodos 3.3.7.2.5. Conclusão

Assim, para a área de estudo, o uso de SEVs permitiu distinguir os três níveis principais (zona saturada, zona não saturada, embasamento). Várias hipóteses de profundidade e resistividade real foram testadas e permitiram uma boa interpretação (i.e. com erro < 5%) das medidas de resistividade aparente mesmo no caso de hipóteses que não correspondem à realidade física (embasamento muito profundo).

Não foi possível escolher dentro destas hipóteses sem recorrer às observações coletadas nas três sondagens exploratórias. A heterogeneidade elevada do aqüífero, tanto em termos de granulometria quanto de salinidade, dificulta a extrapolação e necessita de numerosas sondagens para calibração local dos valores de resistividade, como observado por

Martins, 2007 em outro aqüífero nesta região.

Nestas condições, este método geofísico não parece poder ser usado para campanhas exploratórias em aqüíferos aluviais no Nordeste brasileiro semi-árido quando a geometria do aqüífero não é conhecida.