Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

A pesquisa teve como objetivo integrar o método GPR (Ground Penetrating Radar) com a sísmica de refração, visando o mapeamento do N.A. e a estimativa do teor de umidade em uma área de estudos hidrogeológicos no campus da USP, assim como analisar a acurácia da medida dos dois métodos. Foram realizados ensaios geofísicos, granulométricos, de teor de umidade, do grau de saturação, do monitoramento do N.A. e acompanhamento dos índices pluviométricos em três períodos com variações sazonais no decorrer de um ano denominados período chuvoso (janeiro/2004); período intermediário (abril/2004) e período seco (setembro/2004). O mapeamento do N.A. com GPR foi feito com geometria multi-offset, com as antenas de freqüências centrais 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz, sendo que as antenas de 100 MHz e 200 MHz foram as que caracterizaram o N.A., refletindo sua variação sazonal e mantendo a tendência prof. N.A. janeiro < prof. N.A. abril < prof. N.A. setembro. O emprego da sísmica de refração gerou maiores erros e ambigüidades na inversão dos dados. Neste estudo, a sísmica de refração não foi sensível às variações sazonais e, embora os resultados tenham se aproximado das observações diretas, não permitiram mapear a flutuação do N.A. entre os diferentes períodos. A estimativa do teor de umidade volumétrico pelo GPR foi obtida com duas metodologias diferentes que utilizaram a onda direta no solo. Foram empregadas antenas de 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz nos diferentes períodos. Observou-se uma variação da umidade entre os períodos, sendo o teor de umidade de janeiro > abril > setembro. A antena de 200 MHz foi a que possibilitara uma melhor acurácia na estimativa do teor de umidade volumétrico. / The present study had as objective to integrate GPR (Ground Penetrating Radar) method to seismic refraction, focusing on water table mapping and on the estimate of water content in an area of hydrogeological studies at USP\'s campus, as well as analysing the measuring accuracy of both methods. Several assays were accomplished, such as geophysical, granulometric, of water content, saturation degree, water table monitoring assays and also accompaniment of pluviometric indexes in the study periods with seasonal variations, along a year, denominated rainy period (january/2004), intermediaty period (april/2004), and dry period (september/2004). Water table mapping by GPR was made with multi-offset geometry, with 50 MHz, 100 MHz and 200 MHz central frequency antennas, seeing that 100 MHz and 200 MHz antennas were those ones, which characterized the water table, reflecting its seasonal variation and maintaining the depth of the water tablejanuary < depthapril < depthseptember tendency. The use of seismic refraction generated larger mistakes and ambiguities in the data inversion. In this study, seismic refraction was not sensitive to seasonal variations and, although the results have approached to direct observations, they did not allow mapping the water table fluctuation among the different periods. The estimate of volumetric water content by GPR was obtained with two different methodologies that have used the direct ground wave. Fifty MHz, 100 MHz and 200 MHz antennas were used in the different periods. A moisture variation was observed among these periods, being the water content of January > April > September. Two hundred MHz antenna was the one that had facilitated a better accuracy in the estimate of moisture content.

A pesquisa teve como objetivo integrar o método GPR (Ground Penetrating Radar) com a sísmica de refração, visando o mapeamento do N.A. e a estimativa do teor de umidade em uma área de estudos hidrogeológicos no campus da USP, assim como analisar a acurácia da medida dos dois métodos. Foram realizados ensaios geofísicos, granulométricos, de teor de umidade, do grau de saturação, do monitoramento do N.A. e acompanhamento dos índices pluviométricos em três períodos com variações sazonais no decorrer de um ano denominados período chuvoso (janeiro/2004); período intermediário (abril/2004) e período seco (setembro/2004). O mapeamento do N.A. com GPR foi feito com geometria multi-offset, com as antenas de freqüências centrais 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz, sendo que as antenas de 100 MHz e 200 MHz foram as que caracterizaram o N.A., refletindo sua variação sazonal e mantendo a tendência prof. N.A. janeiro < prof. N.A. abril < prof. N.A. setembro. O emprego da sísmica de refração gerou maiores erros e ambigüidades na inversão dos dados. Neste estudo, a sísmica de refração não foi sensível às variações sazonais e, embora os resultados tenham se aproximado das observações diretas, não permitiram mapear a flutuação do N.A. entre os diferentes períodos. A estimativa do teor de umidade volumétrico pelo GPR foi obtida com duas metodologias diferentes que utilizaram a onda direta no solo. Foram empregadas antenas de 50 MHz, 100 MHz e 200 MHz nos diferentes períodos. Observou-se uma variação da umidade entre os períodos, sendo o teor de umidade de janeiro > abril > setembro. A antena de 200 MHz foi a que possibilitara uma melhor acurácia na estimativa do teor de umidade volumétrico. / The present study had as objective to integrate GPR (Ground Penetrating Radar) method to seismic refraction, focusing on water table mapping and on the estimate of water content in an area of hydrogeological studies at USP\'s campus, as well as analysing the measuring accuracy of both methods. Several assays were accomplished, such as geophysical, granulometric, of water content, saturation degree, water table monitoring assays and also accompaniment of pluviometric indexes in the study periods with seasonal variations, along a year, denominated rainy period (january/2004), intermediaty period (april/2004), and dry period (september/2004). Water table mapping by GPR was made with multi-offset geometry, with 50 MHz, 100 MHz and 200 MHz central frequency antennas, seeing that 100 MHz and 200 MHz antennas were those ones, which characterized the water table, reflecting its seasonal variation and maintaining the depth of the water tablejanuary < depthapril < depthseptember tendency. The use of seismic refraction generated larger mistakes and ambiguities in the data inversion. In this study, seismic refraction was not sensitive to seasonal variations and, although the results have approached to direct observations, they did not allow mapping the water table fluctuation among the different periods. The estimate of volumetric water content by GPR was obtained with two different methodologies that have used the direct ground wave. Fifty MHz, 100 MHz and 200 MHz antennas were used in the different periods. A moisture variation was observed among these periods, being the water content of January > April > September. Two hundred MHz antenna was the one that had facilitated a better accuracy in the estimate of moisture content.

Em zonas ripárias o nível freático encontra-se próximo à superfície do solo e tem contato com as raízes da vegetação. Como resultado, as taxas de evapotranspiração (ET) são elevadas, gerando flutuações diárias do nível de água subterrânea. Apesar da riqueza hídrica que a América Latina possui, estudos sobre a evapotranspiração nas suas zonas ripárias são raros. Os prováveis motivos da pouca investigação na área podem ser atribuídos ao difícil acesso econômico para adquirir equipamentos necessários para a sua medição. Além disso, a aplicação de técnicas como sensoriamento remoto, eddy covariance ou a razão de Bowen é limitada, devido à bordadura das zonas ripárias, que geralmente é estreita. O objetivo deste trabalho foi determinar a ET em zona ripária e áreas vizinhas através de métodos baseados na flutuação diária do nível de água subterrânea. No desenvolvimento deste estudo foram instalados poços de monitoramento na bacia hidrográfica do Ribeirão da Onça. A profundidade do nível freático foi registrada em dataloggers em intervalos de 15 minutos, no período de 09/2015 a 10/2016. O rendimento específico transiente (S*y) foi estimado através da modernização do funil de Haines acoplado a uma balança de precisão.Em função do regime de flutuação diária do nível freático, foi adotado o S*y correspondente a 6 horas de drenagem. Os resultados mostram que na zona ripária a evapotranspiração oscila entre 2,74 e 14,90 mm/d. Para o Cerrado stricto sensu e o eucalipto, a variação da ET é de 1,23 a 2,02 mm/d e 1,96 a 5,45 mm/d, respectivamente, sendo coerentes com resultados prévios obtidos no Brasil. A aplicação de métodos da flutuação diária mostra ser economicamente viável e ter potencial para estimar a evapotranspiração em áreas estreitas. / In riparian zones the groundwater is close to the soil surface and the roots of its vegetation have contact with it. As a result, evapotranspiration (ET) rates are high, generating diurnal groundwater level fluctuations. Despite Latin America\'s water resources wealth, reports of evapotranspiration in its riparian zones are scarce. The probable reasons of little investigation in the area can be attributed to the economical difficulties to access the equipments necessary for this kind of measurement. Furthermore, the application of techniques as remote sensing, eddy covariance or Bowen ratio is limited, due to the usual narrow fetch that are found in the riparian zones. The aim of this study was to determine the ET in the riparian zone and its surroudings areas, using methods based on the diurnal groundwater level fluctuations. To develop this study, monitoring wells were installed in the Ribeirão da Onça basin. The water table depth was recorded in dataloggers using a 15-minute interval, from 09/2015 to 10/2016. The transient specific yield was estimated by improving the Haines funnel coupled to a precision balance. In function of the daily fluctuation regime of the groundwater table, it was adopted the S*y corresponding to 6 hours of drainage. The results show that, in the riparian zone, evapotranspiration ranges from 2,74 to 14,90 mm/d. For Cerrado stricto sensu and eucalyptus, the ET variations are 1,23 to 2,02 mm/d and 1,96 to 5,45 mm/d, respectively, being consistent with previous studies performed in Brazil. The application of diurnal groundwater level fluctuations methods shows to have the potential to estimate evapotranspiration in narrow areas, with low economic investment.

Em zonas ripárias o nível freático encontra-se próximo à superfície do solo e tem contato com as raízes da vegetação. Como resultado, as taxas de evapotranspiração (ET) são elevadas, gerando flutuações diárias do nível de água subterrânea. Apesar da riqueza hídrica que a América Latina possui, estudos sobre a evapotranspiração nas suas zonas ripárias são raros. Os prováveis motivos da pouca investigação na área podem ser atribuídos ao difícil acesso econômico para adquirir equipamentos necessários para a sua medição. Além disso, a aplicação de técnicas como sensoriamento remoto, eddy covariance ou a razão de Bowen é limitada, devido à bordadura das zonas ripárias, que geralmente é estreita. O objetivo deste trabalho foi determinar a ET em zona ripária e áreas vizinhas através de métodos baseados na flutuação diária do nível de água subterrânea. No desenvolvimento deste estudo foram instalados poços de monitoramento na bacia hidrográfica do Ribeirão da Onça. A profundidade do nível freático foi registrada em dataloggers em intervalos de 15 minutos, no período de 09/2015 a 10/2016. O rendimento específico transiente (S*y) foi estimado através da modernização do funil de Haines acoplado a uma balança de precisão.Em função do regime de flutuação diária do nível freático, foi adotado o S*y correspondente a 6 horas de drenagem. Os resultados mostram que na zona ripária a evapotranspiração oscila entre 2,74 e 14,90 mm/d. Para o Cerrado stricto sensu e o eucalipto, a variação da ET é de 1,23 a 2,02 mm/d e 1,96 a 5,45 mm/d, respectivamente, sendo coerentes com resultados prévios obtidos no Brasil. A aplicação de métodos da flutuação diária mostra ser economicamente viável e ter potencial para estimar a evapotranspiração em áreas estreitas. / In riparian zones the groundwater is close to the soil surface and the roots of its vegetation have contact with it. As a result, evapotranspiration (ET) rates are high, generating diurnal groundwater level fluctuations. Despite Latin America\'s water resources wealth, reports of evapotranspiration in its riparian zones are scarce. The probable reasons of little investigation in the area can be attributed to the economical difficulties to access the equipments necessary for this kind of measurement. Furthermore, the application of techniques as remote sensing, eddy covariance or Bowen ratio is limited, due to the usual narrow fetch that are found in the riparian zones. The aim of this study was to determine the ET in the riparian zone and its surroudings areas, using methods based on the diurnal groundwater level fluctuations. To develop this study, monitoring wells were installed in the Ribeirão da Onça basin. The water table depth was recorded in dataloggers using a 15-minute interval, from 09/2015 to 10/2016. The transient specific yield was estimated by improving the Haines funnel coupled to a precision balance. In function of the daily fluctuation regime of the groundwater table, it was adopted the S*y corresponding to 6 hours of drainage. The results show that, in the riparian zone, evapotranspiration ranges from 2,74 to 14,90 mm/d. For Cerrado stricto sensu and eucalyptus, the ET variations are 1,23 to 2,02 mm/d and 1,96 to 5,45 mm/d, respectively, being consistent with previous studies performed in Brazil. The application of diurnal groundwater level fluctuations methods shows to have the potential to estimate evapotranspiration in narrow areas, with low economic investment.