Aulas Cap.03 - Pesquisa de agua subterranea

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Pesquisa de Água Subterrânea 
 
Professor: Lyndemberg Campelo Correia 
TEMA DA AULA: 
Curso de Graduação em Engenharia de Minas 
Disciplina: Hidrogeologia 
INTRODUÇÃO 
Pesquisa tem o mesmo significado que “investigação” ou “exploração”. 
 
EXPLORAÇÃO versus EXPLOTAÇÃO 
 
 Exploração: Conjunto de operações ou estudos que permitem a 
localização e a caracterização de aquíferos, dos quais se pode obter 
água em quantidade (“reservas”) e qualidade (“hidroquímica”) adequadas 
ao fim pretendido. 
 
 Explotação: Conjunto de operações e trabalhos que permitem o 
aproveitamento das águas subterrâneas (explotação racional: Gestão). 
 
ÁGUA SUBTERRÂNEA versus ÁGUA DE SUPERFÍCIE 
 
- Hidrogeologia dos meios porosos (clássica); 
- Hidrogeologia dos fissurados; 
- Hidrogeologia dos meios cársticos. 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
TIPOS DE ESTUDOS NA PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
 
 
Estudos Preliminares ou de Reconhecimento 
 
 
Estudos Gerais 
 
 
Estudos Detalhados 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ESTUDOS PRELIMINARES OU DE RECONHECIMENTO 
 
 Identificar os aquíferos mais importantes 
 Áreas de recarga e descarga 
 Qualidade da água 
 Primeira estimativa da geometria e estimativa de 
parâmetros hidrodinâmicos 
 Escala 1:100.000; 1:500.000 
 Selecionar áreas para estudos posteriores 
 Mapas existentes, sem trabalho de campo 
 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ESTUDOS GERAIS 
 
 Trabalhos de campo 
 Cadastro de poços 
 Geofísica 
 Construção de poços de pesquisa 
 Testes de aquífero 
 Análise de água 
 
 Resultados 
 Mapas: transmissividade; estruturais, potenciométrico; 
hidroquímico, isópacas (mesma espessura) 
 Escala 1:50.000 – 1:250.000 
 
 Objetivos 
 Caracterização (inicial) do aquífero e quantificação (inicial) dos 
recursos disponíveis 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ESTUDOS DETALHADOS 
 
 
 Reconhecimento detalhado de aquífero de modo a permitir 
uma demanda 
 
 
 Permitir a elaboração do projeto executivo 
 
 
 Elaboração de projetos de poços e Dimensionamento de 
bateria de poços 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS UTILIZADOS 
 
 
Auxiliares ou de apoio 
 
 
Hidrogeológicos propriamente ditos 
 
 
Técnicas especiais 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS AUXILIARES OU DE APOIO 
 
 Levantamento e análise das informações existentes 
 Fase inicial de qualquer trabalho 
 
 Definição das Demandas 
 Indústria 
 Pecuária 
 Agricultura 
 Abastecimento Humano 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS AUXILIARES OU DE APOIO (continuação) 
 
 Métodos Geológicos 
 
 Mapa geológicos existentes 
 
 Mapas de Contorno estrutural 
- Mapas de igual cota do topo ou da base de uma 
determinada formação 
- Fornecem o comportamento estrutural da bacia 
 
 Mapas de isóbatas 
- Mapas de mesma profundidade 
- Prever as profundidades em que o aquífero será 
alcançado - Projetos de Poços 
 
 Aérofotos, imagens de satélite 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS AUXILIARES OU DE APOIO (continuação) 
 
 Métodos Geofísicos 
 
 Baseiam-se na variação de contraste de alguma 
propriedade física das rochas 
 
 - Condução elétrica 
 - Condução Magnética 
 - Densidade 
 - Som 
 - Temperatura 
 - Radioatividade natural 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
Este método baseia-se fundamentalmente na Lei de Ohm: 
 
1° Lei de Ohm (para um dado circuito elétrico): DV = R.i 
 
em que DV: diferença de potencial 
 R: resistência do material 
 i: corrente elétrica 
 
 
Ou seja, para um dado circuito elétrico, a corrente (i) é diretamente 
proporcional à voltagem aplicada e inversamente proporcional à resistência. 
 
Esta lei (1° Lei de Ohm) expressa a proporcionalidade direta entre a corrente 
elétrica (i) num condutor metálico e a diferença de potencial (DV) entre seus 
terminais, onde R é a resistência do material. 
DV (volt) = R (ohm) . I (ampère) 
i = DV/R 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
A 2° Lei de Ohm relaciona as dimensões do condutor com a resistência por 
ele oferecida à passagem da corrente elétrica (i): 
 
2° Lei de Ohm: 
 
 
 
 
 
em que ρ: resistividade do material (ohm.m) 
 DL: comprimento do condutor (m) 
 DA: área do condutor (m2) 
 
A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao seu 
comprimento e inversamente proporcional à área de sua seção transversal. 
A
L
R


 .
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
A condutividade elétrica (s) é definida como o inverso da resistividade (ρ), 
logo: 
 
 
 
 
Resistividade (ρ) e condutividade elétrica (s): 
 
 
 
 
Considerando (i/A) a medida de carga que passa por uma dada seção do fio, 
por unidade de tempo, (i/A) pode ser chamada de densidade de corrente (J). 
Considerando ainda, (DV/L) o gradiente de potencial (E), ou campo elétrico, 
temos: 
L
AR




 1
(mho/m) L
AR



.



1

J = s. E 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
A densidade de corrente (J = s.E), em qualquer ponto de um condutor 
homogêneo e isotrópico, é proporcional ao campo elétrico. 
 
A constante de proporcionalidade s (condutividade elétrica), não depende 
das dimensões do condutor, sendo portanto característica da sua substância. 
 
A lei de Ohm segue o mesmo modelo matemático da Lei de Darcy (v = K.i), a 
tabela abaixo, ilustra a analogia entre as leis de Ohm e de Darcy: 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE COM DISPOSITIVOS QUADRIPOLOS 
 
Em regime permanente (corrente contínua), a variação da densidade de 
corrente em qualquer ponto de um condutor sem fontes nem sumidouros, é 
nula (div J = 0). 
 
Desenvolvendo a lei de Ohm, convenientemente, para um arranjo quadripolo 
linear simétrico, chega-se a expressão: 
 
ρ = (DV/i)[ (𝜋 AM AN) / MN] 
 
Obs1.: Esta expressão nos dá a resistividade de um solo homogêneo e 
isotrópico, em função da queda de potencial DV e da intensidade de corrente 
i. 
 
Obs2.: A expressão entre colchetes é a constante geométrica K que só 
depende das dimensões do quadripolo. 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE COM DISPOSITIVOS QUADRIPOLOS 
 
onde, 
ρa= resistividade aparente 
em ohm.m 
K = constante 
adimensional dependente 
do arranjo AMNB. 
V = diferença de potencial 
elétrico, em mV, medida 
entre os eletrodos internos 
M e N do quadripolo. 
i = intensidade da corrente 
elétrica contínua, medida 
em mA, que circula no solo 
através dos eletrodos 
externos A e B. 
iVKa /
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE COM DISPOSITIVOS QUADRIPOLOS 
 
iVKa /
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
TIPOS DE QUADRIPOLOS 
 
Utilizam-se comumente dois tipos de quadripolos simétricos, denominados 
WENNER e SCHLUMBERGER 
 
 
 
Schlumberger (MN< AB/5)
 A M O N B
Wenner (AM = MN = NB = a)
A M O N B
aa a
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
TÉCNICAS UTILIZADAS 
 
São utilizadas duas técnicas distintas, ou dois procedimentos: 
 
 
 exploraçãovertical (Sondagem Elétrica Vertical - SEV) 
 
 
 exploração horizontal (Perfil de resistividade) 
 
 
 
Sondagem Elétrica Vertical - SEV 
V
I
A B
M N
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
V
I
A B
M N
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Sondagem Elétrica Vertical - SEV 
V
I
A B
M N
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Sondagem Elétrica Vertical - SEV 
V
I
A B
M N
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Sondagem Elétrica Vertical - SEV 
V
I
A B
M N
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Sondagem Elétrica Vertical - SEV 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL - SEV 
 
VALORES DE RESISTIVIDADE APARENTE OBTIDOS (TABELA DE 
CAMPO) 
 
 
1 10 100
AB/2 (m)
1
10
100

a
 (


m

SEV 2
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL - SEV 
 
VALORES DE RESISTIVIDADE APARENTE PLOTADOS GRÁFICAMENTE 
EM PAPEL BILOGARÍTMICO 
 
 
Representação gráfica da função ρa(AB/2) denominada de: 
 
 Curva de resistividades aparentes 
 Diagrama elétrico 
 Sondagem elétrica 
 
Exploração Vertical - Perfil Elétrico 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
A B
R1
x
M2 N2 M N3 3 M N4 4 M N5 5
xnx
R2
Sentid o do 
caminhamento
Linha de
equipotenc ialLinha de 
corrente
n1
n2
n3
n4
n5
Níveis teóricos
de investigação
Profundidade
de investigação
Z= R/2
VV V V V
45º 45º
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Exploração Vertical - Perfil Elétrico 
Casos Estudados - Jauzeiro do Norte - CE 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Casos Estudados – Del Monte – Quixeré-CE 
Propriedade da DEL MONTE - Perfil C
 AB = 200 m MN = 20 m
A B
NWSE
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Distância (m)
0
50
100
150
200
250
Res
istiv
idad
e A
par
ent
e (o
hm
.m)
Perfil CC-LL da terceira
campanha de campo
(AB100/mn5)
Calcários da Formação Jandaíra Variação de fácies da Form. Jandaíra.
Predominância de argilas e folhelhos cinzentos
Prof
undi
dade
 (m) 2040
60
80
P3 P4 P5 P1P2
SE NW
Poço
 CC
/LL S
eco
P6 (
Aba
caxi
)
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
EQUIPAMENTO E ACESSÓRIOS 
 
O equipamento: Resistivímetro 
 
Acessórios: Fios, bobinas e eletrodos 
 
 
 
 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
CORTES GEOELÉTRICOS 
 
É a “estratificação elétrica” do subsolo, expressa em termos das espessuras 
e resistividades das diferentes “camadas elétricas” presentes. A figura abaixo 
ilustra este conceito: 
 
 
 
 
 
Os cortes geoelétricos 
podem ser de: 
 
 02 camadas (ex.: tipo resistivo/condutivo) 
 03 camadas (ex.: tipo H, Q, K, A) 
 04 camadas (ex.: tipo HK (resist/condut/resist/condut), HA, KH, KQ, QQ, 
QH, AK, AA) 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
TIPOS DE SONDAGEM ELÉTRICA - TRÊS CAMADAS 
 
Tipo H: 
ρ1 >ρ2 <ρ3 
 
Tipo K: 
ρ1 <ρ2 >ρ3 
 
Tipo Q: 
ρ1 >ρ2 >ρ3 
 
Tipo A: 
ρ1 <ρ2 <ρ3 
 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
ELETRORRESISTIVIDADE 
 
TIPOS DE SONDAGEM ELÉTRICA - QUATRO CAMADAS 
 
No caso de 04 camadas, mantêm-se a letra que designa o tipo 
correspondente às 03 primeiras camadas e acrescenta-se a letra que 
designa o tipo correspondente às 03 últimas camadas. 
 
 
SEV Tipo HK 
MÉTODOS AUXILIARES OU DE APOIO (continuação) 
 
 Métodos Hidroclimatológicos 
 Obtenção e utilização de dados de pluviometria e evapotranspiração, 
para estabelecer a equação do balanço hídrico. 
 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
Lisímetro ou infiltrômetro. 
Gaveta
Reservatório
Tubo para medição
80 20
Obs.: Medidas em cm
5
0
1
5
0
120
Tubo de PVC 1”
1
0
0 ATERRO
SOLO
Ville de Paris 
MÉTODOS AUXILIARES OU DE APOIO (continuação) 
 
 
Pluviômetros 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS AUXILIARES OU DE APOIO (continuação) 
 
 Métodos de hidrologia superficial 
 Avaliação do termo (E), escoamento superficial, através de 
hidrógrafas de rio (figura abaixo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Métodos hidroquímicos 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS HIDROGEOLÓGICOS PROPRIAMENTE DITOS 
 
 Obtenção de dados básicos 
 
 Inventário dos pontos de água; 
 Instalação e operação de uma rede de observação; 
 Potenciometria (Piezometria); 
 Interpretação qualitativa de superfícies piezométricas; 
 Análise quantitativa de superfícies piezométricas; 
 Testes de aquífero (obtenção de parâmetros hidrodinâmicos T, K, S). 
 
 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS HIDROGEOLÓGICOS PROPRIAMENTE DITOS 
 
 Síntese hidrogeológica 
 
 Integração de todos os dados obtidos, no sentido de caracterizar a 
unidade aquífera em estudo: 
 
 Avaliação da geometria e da hidráulica dos aquíferos; 
 Elaboração de mapas temáticos, tais como: Piezométricos, 
Estruturais, De profundidade das águas subterrâneas, De 
transmissividade, De permeabilidade, De coeficiente de 
armazenamento, De salinidade etc. 
 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA 
MÉTODOS POR TÉCNICAS ESPECIAIS 
 
 Isótopos 
 
 Isótopo de um elemento é uma variação deste elemento, 
caracterizada por um número de neutros diferente; 
 Na hidrogeologia, utilizam-se isótopos estáveis (Deutério - D (ou 2H), 
Oxigênio 18 - 18O, Carbono 13 - 13C) e isótopos radioativos (Trício - 
3H, Carbono 14 - 14C); 
 Os isótopos estáveis são utilizados geralmente como traçadores, 
para estudar as condições de fluxo subterrâneo e avaliar a 
permeabilidade, são utilizados também para estudar as 
intercomunicações entre aquíferos, isto é, as possibilidades de 
drenança; 
 Os isótopos radioativos, embora tambem sejam utilizados como 
traçadores, prestam-se muito a estudos de datação das águas 
subterrâneas. 
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MÉTODOS POR TÉCNICAS ESPECIAIS 
 
 Sensoriamento remoto 
 Avaliação de imagens de satélite e/ou fotografias captadas em avião. 
 
 Perfis de temperatura 
 Baseiam-se na medição da temperatura do solo a profundidades 
entre 0,5 e 1,0 metro; 
 Admite-se que as variações de temperatura, assim medidas, ao 
longo de um perfil, possam informar sobre as características 
hidrogeológicas do terreno. 
 
 Radiestesia ou Rabdomancia 
 É a capacidade que algumas pessoas teriam de detectar a presença 
de água no subsolo com o auxílio de dispositivos tais como uma 
forquilha de madeira (“varinha”), um pêndulo de cortiça ou resina etc; 
 Não é considerada como procedimento técnico, apenas, curiosidade. 
PESQUISA DE ÁGUA SUBTERRÂNEA