SEV com o dispositivo de Schlumberger – Aplicação Didática

4ª Assembleia Luso Espanhola de Geodesia e Geofísica
4ª Asemblea Hispano Portuguesa de Geodesia y Geofisica
Figueira da Foz 2004
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Estudo da variação da resistividade eléctrica do solo usando o dispositivo de
Schlumberger – Aplicação Didática
Study of the soil electrical resistivity using the Schlumberger array - Didactic application
Alunos da disciplina de Prospecção Geofísica I: S. S. Cardoso(1), L. B. Carrondo(1), J. M.
Marques(1), P. N. Narciso(1), M. J. Rocha(1), I. N. Rodrigues(1), M. Vargas(1), T. Viegas(1);
Responsáveis pela disciplina: F. A. Monteiro Santos(1), R. T. Luzio (Prática)(1)
Apoio técnico: A. Soares(1)
(1)
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Campo Grande 1749-016 Lisboa; [email protected]
SUMMARY
In an experiment conceived by undergraduate students in Geophysics a Schlumberger array, temperature sensors at
different depths and one rain gauge were installed in the FCUL Campus. The main objective of the experiment is to
investigate the variations on ground apparent electrical resistivity correlated with the variations of water content and
temperature. Preliminary results, concerning the variations of resistivity versus water content are now presented. We
intend to continue this study until the end of the semester (January 2004).
INTRODUÇÃO
Este trabalho insere-se no âmbito da disciplina de Prospecção
Geofísica I, da licenciatura em Ciências Geofísicas da FCUL. Um
dos objectivos desta disciplina é a elaboração de dois trabalhos de
semestre, onde os alunos concebam, instalem e monotorizem duas
experiências propostas pelos responsáveis da disciplina. Neste caso
foi proposto estudar os factores que influenciam a variação da
resistividade eléctrica no solo.
De entre os diferentes métodos para se proceder às necessárias
sondagens no terreno optou-se pela sondagem eléctrica vertical
(SEV) usando um dispositivo de Schlumberger. Com este
dispositivo obtêm-se valores de resistividade eléctrica aparente em
profundidade a partir de um conjunto de eléctrodos disposto à
superfície, Koefoed (1988).
A escolha deste dispositivo foi feita tendo em conta não só a
rapidez de execução da sondagem como a simplicidade do mesmo,
tanto a nível material como de montagem, o que o torna uma boa
ferramenta para a introdução aos métodos geoeléctricos.
Uma vez que o conteúdo em água de um solo é um factor
preponderante para os seus valores de resistividade eléctrica, visa-se
estudar a relação existente entre as variações desses dois parâmetros
e ainda inferir a influência da temperatura no comportamento
geoelétrico do solo em estudo.
2.
Foram também instalados três sensores de temperatura
(termopares) a profundidades diferentes, respectivamente a 5, 30, e
60 cm, ligados a um data-logger para uma monitorização contínua.
O conjunto completo de dados será analisado no poster que será
apresentado na Assembleia.
Figura 1 –Dispositivo de Schlumberger . (Schlumberger array)
3.
RESULTADOS PRELIMINARES
100
METODOLOGIA
No dispositivo de Schlumberger (figura 1), utilizaram-se pares
de eléctrodos de injecção de corrente constituídos por segmentos de
um tubo de cobre de secção circular (∅ 1,2 cm), instalados
simetricamente às distâncias de 10, 20, 30, 45, 70, 100, 150 e 200cm
do centro .Para a medição das diferenças de potencial, utilizaram-se
eléctrodos não polarizáveis de Pb-PbCl, posicionados a 5 cm do
centro. Os valores de resistência do solo ∆U I foram obtidos usando
um resistivímetro TERCA 2 da Chauvin-Arnoux. A resistividade
aparente pode ser calculada a partir da expressão:
ρa =
∆U
k
I
(1)
onde k é um factor geométrico, que para o caso do dispositivo de
Schlumberger é dado por:
k=
π
MN
 AB  2  MN  2 

 −
 
 2   2  


(2)
Foram efectuadas SEV’s duas vezes por semana, recolhendo-se em
simultâneo amostras de solo a diferentes profundidades, com o
objectivo de calcular o seu conteúdo em água.
rho (ohm-m)
1.
10
0.1
1.0
10.0
AB/2 (m)
Figura 2 – Curva de resistividade eléctrica aparente para a
primeira SEV do dia 10/10/2003. (Apparent resistivity data obtained
during the first VES carried out in 10/10/2003).
Apresentam-se de seguida os dados recolhidos durante o mês de
Outubro. A figura 2 mostra a curva de resistividade aparente obtida
no ínicio da experiência. A curva mostra que o perfil geoeléctrico
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poderá ser constituído por três/quatro camadas, sendo esta
ambiguidade resolvida posteriormente não só com uma investigação
a maior profundidade como através da modelação das curvas. Na
figura 3 comparam-se os valores de pluviosidade, conteúdo em água
e de resistividade aparente para três valores da distância AB/2,
obtidos durante o mês de Outubro.
Da análise qualitativa do gráfico da figura 3, nota-se claramente
a correlação entre os valores da pluviosidade e o conteúdo em água
do solo. É possível observar-se, ainda, um desfasamento entre as
séries de valores, i.e., existe um atraso entre a ocorrência de chuva e
o seu efeito nos valores de resistividade. A variação da resistividade
eléctrica aparente nas camadas mais superficiais (C1 e C3) tem forte
correlação com o respectivo conteúdo em água. Na camada mais
profunda, contudo, a variação da resistividade aparente (C7) é mais
ténue, não mostrando, para já, nenhuma relação com a pluviosidade.
Pluviosidade (mm)
40
30
20
10
0
25
WC1
WC2
WC3
Conteúdo
em Água (%)
20
15
10
5
0
Rho (ohm m)
100
c1
c3
c7
75
50
25
0
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
Dias do mês
Figura 3 – Comparação entre os valores obtidos de pluviosidade,
conteúdo em água no solo e resistividade eléctrica aparente obtido
durante Outubro. WC1, WC2 e WC3 são os conteúdos em água para as
profundidades 5, 12 e 20 cm respectivamente. C1, C3 C7 são
respectivamente os valores de AB/2 iguais a 10, 30 e 150 cm..
(Comparison between the obtained values for pluviosity, soil water content
and the apparent electrical resistivity during October. WC1, WC2 and WC3
are the water content values for 5, 12 and 20 cm depths, respectively. C1,
C3 and C7 are the AB/2 values at 10, 30 and 150 c, respectively.)
4.
AGRADECIMENTOS
O primeiro agradecimento é devido ao Sr. Agostinho Rocha por
toda a disponibilidade e dedicação demonstrada na concepção e
realização da sonda utilizada na recolha de amostras de solo.
Agradecemos igualmente aos Serviços Técnicos da FCUL as
facilidades concedidas durante a instalação do equipamento.
5.
REFERÊNCIAS
Kofoed, Otto (1988): "Geosounding
Measurments".Elsevier.
Principles
I,
Resistivity
Sounding