INVERS ˜AO CONJUNTA 1D E 2D DE DADOS DE ELETRORRESISTIVIDADE E TDEM APLICADOS
EM ESTUDOS DE HIDROGEOLOGIA NA BACIA DO PARAN ´A
Cassiano Antonio Bortolozzo
Orientador: Dr. Jorge Lu´ıs Porsani (USP)
108 p. – Tese (Doutorado) – Defesa 18.02.2016
RESUMO.
Esta pesquisa de doutorado teve como objetivo principal desenvolver uma metodologia inovadora para a interpretac¸˜ao de dados geoel´etricos por meio da
invers˜ao individual e conjunta 1D/2D para os m´etodos da eletrorresistividade (ER) e eletromagn´etico no dom´ınio do tempo (TDEM), tendo como foco principal estudos
hidrogeol´ogicos na bacia do Paran´a. Os estudos foram realizados nas regi˜oes dos munic´ıpios de Bebedouro, Ibir´a, e Pirassununga, no Estado de S˜ao Paulo. Essas
regi˜oes sofrem com a falta de ´agua que ocorre principalmente no per´ıodo do ver˜ao, devido ao maior consumo. Dessa forma, teve-se como objetivo contribuir para a
soluc¸˜ao do problema de abastecimento de ´agua de comunidades locais visando `a explorac¸˜ao de aqu´ıferos sedimentares e cristalinos. Essa foi a principal motivac¸˜ao
do foco especial nos estudos hidrogeol´ogicos. A metodologia de invers˜ao conjunta foi escolhida, pois permite reduzir as ambiguidades presentes nos resultados, em
relac¸˜ao aos m´etodos individuais. Para a modelagem de dados de eletrorresistividade e TDEM foi utilizado a formulac¸˜ao por meio da discretizac¸˜ao do meio pelo m´etodo
das diferenc¸as finitas, que possibilitam assim a an´alise individual e conjunta desses m´etodos. Para a invers˜ao de dados nesse caso, utilizou-se um algoritmo cl´assico
de invers˜ao de dados pelo m´etodo de Occam com modelos suavizados, que geraram bons resultados tanto com as invers˜oes individuais como com a invers˜ao conjunta.
Para aprimorar os resultados foi implementado um algoritmo de modelagem e invers˜ao de dados de eletrorresistividade pelo m´etodo de elementos finitos que incorpora
informac¸˜oes da topografia do terreno e dessa forma obteve-se resultados que s˜ao melhores interpretados. O algoritmo de invers˜ao utilizado nesse caso foi um algoritmo
de m´axima verossimilhanc¸a regularizado, que foi implementado de forma in´edita para o caso de eletrorresistividade 2D. Estes procedimentos foram empregados na
presente pesquisa e poder˜ao contribuir de maneira efetiva para o desenvolvimento das pesquisas no Estado de S˜ao Paulo, em diferentes aspectos das ciˆencias da Terra.
Como por exemplo, em estudos geol´ogicos, explorac¸˜ao mineral e obras de engenharia. Os resultados desta pesquisa podem ser divididos em duas partes: os com dados
sint´eticos e os com dados reais. Al´em de servirem para validar as rotinas de invers˜ao os resultados obtidos com os dados sint´eticos s˜ao importantes porque mostram
como os processos de invers˜ao individual e conjunta trabalham, al´em de mostrar as vantagens e limitac¸ ˜oes de cada um. Nos estudos com modelos sint´eticos pode-se
concluir que a invers˜ao conjunta 1D e 2D ´e uma excelente metodologia que explora o melhor dos dois m´etodos (ER e TDEM), gerando resultados com maior precis˜ao
e menos ambiguidades. Com a invers˜ao dos dados reais obteve-se mapas da distribuic¸˜ao da resistividade el´etrica nas regi˜oes estudadas, que permitiram mapear os
aqu´ıferos sedimentares (Formac¸˜oes Bauru e Botucatu) e cristalinos (Formac¸˜ao Serra Geral) nas regi˜oes de Bebedouro, Ibir´a e Pirassunuga, contribuindo assim para
aumentar o conhecimento dos sistemas de aqu´ıferos presentes nessas regi˜oes. Os resultados obtidos nesta pesquisa poder˜ao ter aplicac¸˜oes diretas em outros estudos
hidrogeol´ogicos no Estado de S˜ao Paulo e no Brasil.
ABSTRACT.
This PhD research aimed to develop an innovative methodology for interpretation of geoelectric data, using individual and joint inversions of 1D/2D of
DC and TDEM methods focusing on hydrogeological studies. The studies were conducted in the regions of the cities of Bebedouro, Ibir´a and Pirassununga, in S˜ao Paulo,
settled on the Paran´a Sedimentary Basin. These regions suffer from a lack in water supply that occurs mainly in the summer period, due to increased consumption. Thus,
our objective was contribute to the solution of local communities with water supply problem, aiming the exploration of sedimentary and crystalline aquifers. This was the
main motivation of the special focus on hydrogeological studies. The joint inversion methodology was chosen because it reduces ambiguities in the results, compared
to individual methods. For modeling resistivity and TDEM data was used the formulation by means of discretization by the finite difference method, so enable individual
and joint analysis of these methods. For the data inversion in this case, we used a classic algorithm for data inversion that uses Occam’s method with smoothed models
that generate good results for both individual and joint inversions. To improve the results we implemented an algorithm for modeling and inversion of resistivity data
by the finite element method which incorporates information from the topography and thus yielded results that are better interpreted. The inversion algorithm used in
this case was a regularized maximum likelihood algorithm that has been implemented in a new way for the case of 2D resistivity. These procedures were employed in
