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

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Zélia Maria Pimentel Nunes, Campus de Bragança/UFPA

This paper was prepared for presentation at the 10^th International Congress of The Brazilian Geophysical Society held in Rio de Janeiro, Brazil, 19-22 November 2007.

Contents of this paper were reviewed by the Technical Committee of the 10^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.

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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 3 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 eletromag- nético 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 36 da PA-458, 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 46º38’0’’ W – 46º36’0’’W e 0º 50’ 0’’ S – 0º 52’ 0’’ S (Figura 1).

Esta área faz parte da bacia costeira Bragança-Viseu (cretácea), que representa uma fossa tectônica delimita- da por falhas normais de direção NW-SE (Aranha et al., 1990). A sua geometria e paleotopografia estão associa- das às movimentações tectônicas, que têm controlado as espessuras dos depósitos terciários e quaternários (Igreja, 1991; Costa et al., 1993, Costa e Hasui, 1997).

O Terciário na área é representado pela Formação Pirabas (Maury apud Ferreira, 1982; Góes et al., 1990) e pelo Grupo Barreiras (Arai et al., 1988,1994; Rosseti et al., 1989), enquanto que o Quaternário é representado por sedimentos areno-argilosos pleistocênicos do Pós- Barreiras (Sá, 1969) e depósitos holocênicos (recentes) da planície aluvial, estuarina e costeira (Franzinelli, 1982;

Souza Filho, 1995).

Uma sondagem de 20 m (Souza Filho et al., 2005) realizada na área evidenciou que entre 0 e 1 m existe cordão arenoso (Chênier); de 1 a 2 m ocorre mangue; de 2 a 13 m verifica-se a ocorrência de baixio arenoso, de 13 a 15 m ocorre barra de areia de intermaré, de 15 a 17 m ocorre lama transgressiva e de 17 a 20 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 determi- nações realizadas em amostras de água retiradas de 20 poços: temperatura, condutividade, salinidade e sólidos totais dissolvidos (STD). A coleta deu-se no período menos chuvoso (novembro de 2006), tanto na época da

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0 30’^o

1 30’^o

46^o 47^o

Ilha do Marajó

Belém

Bragança Oceano Atlântico

Baía do Marajó

Figura 1 – 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 58 poços do tipo amazonas.

As medidas da condutividade elétrica na superfície do terreno foram obtidas com o sistema eletromagnético EM34-3. Este é um sistema slingram projetado para operar em baixo número de indução (menor que 1), em que apenas a componente em quadratura do campo secundário é amostrada.

Durante as medidas com o EM34-3 foram empregadas as separações de 10, 20 e 40 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 (1980), depende do espaçamento e da orientação das bobinas, conforme descrito na Tabela 1.

As medidas foram realizadas a intervalos de 10 m ao longo de 6 perfis aproximadamente paralelos e espaça- dos de 80 a 100 m (Figura 2).

Resultados

Condutividade Elétrica das Águas de Poços:

Os valores da condutividade elétrica medidos nas amostras de água coletadas com a maré alta variaram entre 70,19 µS/cm e 611,94 µS/cm, com a média de 230,60 µS/cm, enquanto que na maré baixa a faixa de variação ficou entre 65,49 µS/cm e 587,45 µS/cm, com a média de 224,77 µS/cm. De acordo com Hütter (1994),

Tabela 1 – Profundidade de investigação para o EM34-3 como função da separação e orientação das bobinas.

Profundidade teórica de investigação (m) Distância entre

as bobinas (m) Dipolo Horizontal (DH)

Dipolo Vertical (DV)

10 7.5 15

20 15 30

40 30 60

12

3 4

56 7

89 1011 12

13

14 1516

171819 202122

23 242526

2728

2930 31

3233 34

35 36

3738 4039 42 41 44 43 4645 47 48 49 5150 52 5354 55 56

57 58 59

320300 320400 320500320600 320700320800 320900 321000321100 321200 320300 320400 320500320600 320700320800 320900 321000321100 321200

9905800 9905900 9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500 9906600

0 100 200 300

Perfil Eletromagnético (EM-34) Poço

Campo de Futebol Ponte Rio Maguari Igreja Hospital Fábrica de Filetagem Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza

ESCALA m

Ponte de Madeira EM1-Inicial

EM2-Inicial

EM3-Inicial

EM4-Inicial

EM5-Inicial EM6-Inicial EM1-Final

EM2-Final EM3-Final

EM4-Final

EM5-Final EM6-Final

Legenda

Figura 2 – Mapa de localização dos perfis eletromagnéticos.

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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 3 e 4 mostram os mapas de distribuição da condutividade elétrica medida em amostras de água coletadas com as maré alta e baixa respectivamente.

320400 320500 320600 320700 320800 320900

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500 1

2 3

4 5

678

9 10

11 1213

14 15

16

17 18

19

20

60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600

Perfil Eletromagnético (EM-34) Campo de Futebol Igreja Hospital Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza Ponte de Madeira

Legenda

Poço

0 100 200

ESCALA m

Figura 3 – Valores de condutividade elétrica da água de poços na área do Bonifácio na maré alta.

320400 320500 320600 320700 320800 320900

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500 1

2 3

4 5

678

9 10

11 1213

14 15

16

17 18

19

20 60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600

Legenda

Poço

0 100 200

ESCALA m

Figura 4 – Valores de condutividade elétrica da água de poços na área do Bonifácio na maré baixa.

STD nas Águas de Poços:

Os valores de STD obtidos variaram entre 47,03 e 410 mg/L na maré alta, com uma média de 154,50 mg/L. Na maré baixa essa faixa de variação ficou entre 43,88 e 393,59 mg/L, com uma média de 150,59 mg/L. Os valores mais elevados de STD (acima de 250 mg/l), tanto

para o consumo humano dessas águas.

320400 320500 320600 320700 320800 320900

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500 1

2 3

4 5

67 98

10

11 1213

14 15

16

17 18

19

20

40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

Legenda

Poço

0 100 200

ESCALA m

Figura 5 – 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.

Igreja Hospital

Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza Rua Principal

Vetor Linhas de Contorno

0 100 200

ESCALA m Poço

Legenda

320300 320400 320500 320600 320700 320800 320900 321000 9905900

9906000 9906100 9906200 9906300 9906400 9906500 9906600

1 2

3 4

5 6 7

89 1011 12

13

14 15

16

171819 2021

22 23 24

2625 27 28

2930 31

3233 34

35 36

37 38 4039 42 41

43 44 46 45 47

48 49

50 5251 5354 55 56

57 58

Figura 6 – Mapa de fluxo subterrâneo para o aqüífero livre na maré baixa.

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4

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 EM34-3 estão representados na forma de mapas de isovalores nas Figuras 7 a 12. Os mapas foram construídos de acordo com as separações das bobinas transmissora e receptora (10, 20 e 40 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 1000 mS/m.

Com base nos mapas de condutividade elétrica das Figuras 7 a 12, 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 10 a 650 mS/m, sendo que em alguns locais essa condutividade chega a 270 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 660 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, 10, 11 e 12 e na parte norte do mapa da Figura 10 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 5m.

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 60 m indicada pelo EM34-3, mas que efetivamente não deve ultrapassar a profundidade de 30 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 7,5m, conforme indicado pelo mapa da Figura 7. Essa zona, caracterizada pelos elevados valores de condutividade, ocorre, em geral, 190 a 200m 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 553506/2005-6). O trabalho também recebeu apoio do Laboratório de Prospecção Geofísica da UFPA.

Referências

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Perfil Eletromagnético (EM-34)

Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza Ponte de Madeira

Legenda

Rua Igreja Hospital 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490 510

ESCALA ( m )

320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800 9906150

9906200 9906250 9906300 9906350 9906400 9906450

9906500 P1

P2

P3

P4

P5

P6

0 100 200

Figura 7 – Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo horizontal de separação 10m.

10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430

320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800 320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800

9906150 9906200 9906250 9906300 9906350 9906400 9906450 9906500

Legenda

0 100 200

ESCALA ( m ) P1

P2

P3

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P5

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Perfil Eletromagnético (EM-34) Igreja

Hospital Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza Ponte de Madeira Rua

(6)

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6

10 60 110 160 210 260 310 360 410 460 510 560 610 660 710 760 810 860 910 960

320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800 320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800

9906150 9906200 9906250 9906300 9906350 9906400 9906450 9906500

Legenda

0 100 200

ESCALA ( m ) P1

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9906200 9906250 9906300 9906350 9906400 9906450 9906500

10 60 110 160 210 260 310 360 410 460 510 560 610 660 710 760 810 860 910 960

Hospital Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza Ponte de Madeira

Legenda

Rua

0 100 200

ESCALA ( m ) P1

P2

P3

P4

P5

P6

Figura 11 – Mapa da variação da condutividade aparente obtida com o dipolo vertical de separação 20m.

320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800 9906150

9906200 9906250 9906300 9906350 9906400 9906450 9906500

10 60 110 160 210 260 310 360 410 460 510 560 610 660 710 760 810 860 910 960

Hospital Escola Pequena Infância Escola Domingos de Souza Ponte de Madeira

Legenda

Rua

0 100 200

ESCALA ( m ) P1

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P6

320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800 320450 320500 320550 320600 320650 320700 320750 320800

9906150 9906200 9906250 9906300 9906350 9906400 9906450 9906500

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Legenda

0 100 200

ESCALA ( m ) P1

P2

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P6