Experimental survey of the Ground Penetrating Radar (GPR) in the study of the Aturiaí river (Bragança Coastal Plain, northeast of Pará)

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i10.8821

Keywords:

Augusto Corrêa; Aturiaí river; Bragança Coastal Plain; Salinity; GPR.

Abstract

This article shows the Ground Penetrating Radar (GPR) experiment applied to the Aturiaí river (Augusto Corrêa, Pará, Brazil), which is one of the most important in the hydrographic basin of the municipality of Augusto Corrêa. This river has a length of 15 km and a width varying between 8 m and more than 200 m at the mouth, with depth between 0,8-1 m at the headwater, and 1,2-1,5 m at the middle and 1,6-2 m at the mouth. During the dry period, salinity is higher and registers values ​​between 0,05 (internal part) and 30,9 (mouth), very close to ocean salinity. The river runs through the mangrove on the Bragantine coastal plain. The results show that with the 200 MHz frequency antenna, the GPR is able to obtain records (radargrams) of the river's subsurface, over 3 m deep, reaching the baseline transgressive sequence (S1), consisting of sands and muds of marine/estuarine origin at the base (3-6 m). The granulometry of the sediments reveals that sand is the main dominant class (58%) at the bottom of the river, and the size of the particles decreases from upstream to mouth. The performance of the GPR in the detection of the strata of the Aturiaí river subfund was evaluated during a seasonal cycle, with high and low salinity.

References

Abdon, M. M. (2004). Os impactos ambientais no meio físico erosão e assoreamento na bacia hidrográfica do rio Taquari - MS, em decorrência da Pecuária. (Tese de Doutorado). Universidade de São Paulo - USP, São Paulo, SP, Brasil.

Aquino, W. & Lopez, A. (2000). Estudo do assoreamento de corpos d'água pelo método geofísico de geo-radar. 27th Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Porto Alegre.

Aquino, W. F., Lopez, A. G., Souza, L. A. P., Gandolfo, O. C. B. & Botelho, M. A. B. (1998). Aplicação do geo-radar em estudos de assoreamentos. Encontro Regional de Geotecnia e Meio Ambiente, 2 / Workshop de Geofísica Aplicada, 2. Rio Claro, SP, 19 a 20 de novembro de 1998. Resumos expandidos. CD ROM.

Alsharahi, G., Driouach A. & Faize, A. (2016). Performance of GPR influenced by electrical conductivity and dielectric constant. Procedia Technology, 22, 570-575.

Aranha, L., Lima, H., Souza, J., & Marinho, R. (1990). Origem e evolução das bacias de Bragança-Viseu, São Luís e Ilha Nova. In: Raja Gabaglia, g. p. & Milani E. j. (Eds.). Origem e evolução de bacias sedimentares. Rio de Janeiro: Petrobrás, 221-233.

Barbosa, M. J. S. (2003). Tucunduba: Urbanização do Igarapé Tucunduba, Gestão de Rios Urbanos. Belém-Pará. UFPA.

Barletta, M., Jaureguizar, A. J., Baigun, C., Fontoura, N. F., Agostinho, A. A., Almeida-Val, V. M. F., Val, A. L., Torres, R. A., Jimenes-Segura, L. F., Giarrizzo, T., Fabré, N. N., Batista, V. S., Lasso, C., Taphorn, D. C., Costa, M. F., Chaves, P. T., Vieira, J. P. & Corrêa, M. F. M. (2010). Fish and aquatic habitat conservation in South America: a continental overview with emphasis on neotropical systems. Journal of Fish Biology, 76, 2118-2176.

Bollmanh, H. A. & Marques, M. D. (2000). Bases para Estruturação de Indicadores de Qualidade de Águas. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 5(1), 37-60.

Borella, J. E. (1986). Efeito da irrigação com água salina e da lâmina de lixiviação na produção de feijão (Phaseolusvulgaris L.) e na salinização do solo. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-graduação em Irrigação e Drenagem, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, SP, Brasil.

Boudreault, J. -P., Dubé, J. -S., Chouteau, M., Winiarski, T., & Hardy, E. (2010). Geophysical characterization of contamined urban fills. Engineering Geology, 116: 196-206. DOI: 10.1016/j.enggeo.2010.09.002.

Brito, R. N. R., Asp, N. E., Beasley, C. R. & Santos, H. S. S. (2009). Características sedimentares fluviais associadas ao grau de preservação da mata ciliar - Rio Urumajó, Nordeste Paraense. Acta Amazonica, 39(1), 173-180.

Campos, J. R. da R. (2019). Use of Ground Penetrating Radar to Study Spatial Variability and Soil Stratigraphy. Eng. Agríc., 39(3), 358-364.

Cezar, E., Nanni, M. N., Chicati, M. L. & Oliveira, R. B. de (2012). Emprego de GPR no estudo de solos e sua correlação com métodos laboratoriais. Ciências Agrárias. Londrina, v. 33, n° 3: 979-988.

Cheng, R. T., Gartne, J. W., Mason Jr., R. R., Costa, J. E., Plant, W J., Spicer, K. R., Haeni, F. P., Melcher, N. B., Keller, W. C. & Hayes, K. (2004). Evaluating a RadarBased, Non-Contact Streamflow Measurement System in the San Joaquin River at Vernalis, California. Open report 1015 of U. S. Geological Survey.

Christofoletti, A. (1976). Geometria Hidráulica. Notícia Geomorfológica. São Paulo, 16(32), 3-37.

Ciampalini, A., André, F., Garfagnoli, F., Grandjean, G., Lambot, S., Chiarantini, L. & Moretti, S. (2015). Improved estimation of soil clay content by the fusion of remote hyperspectral and proximal geophysical sensing. Journal of Applied Geophysics. 116: 135-145.

Cohen, M. C. L., Lara, R. J., Ramos, J. F. F. & Dittmar, T. (1999). Factors influencing the variability of Mg, Ca and K in waters of a mangrove creek in Bragança, North Brazil. Mangr. Salt Marsh. 3, 9-15. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1009923513091

Cordeiro, J. S., Aranha, P. R. A., Costa, R. D. da, Knauer, L. G. & Magalhães, J. T. R. (2020). Aplicação de georadar (GPR) para a caracterização de frentes de cavalgamento na região da Serra da Matriculada, município de Datas (MG). Research, Society and Development, 9(3), 1-20. DOI: http:/dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i3.2682

Correia, L. A., Silva, M. W. C. da, Mendes, A. C., Miranda, A. G. O. de, Luczynsky, E. & Cunha, I. R. V. da. (2019). A utilização do Ground Penetrating Radar (GPR) na definição de penetração de cunha salina e no monitoramento do nível freático em praia estuarina amazônica. Águas Subterrâneas. 33(1), 87-101.

Costa, J. B. S., Hasui, Y., Bermeguy, R. L., Borges, M. S., Soares Júnior, A.V. & Villegas, J. M. C., (2002). Tectonic and Paleogeography of the Marajó Basin, Northern Brazil. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 74(3), 1-13.

Dantas, T. B. (2020). Correlação entre a Morfologia e a Geometria Interna de Dunas Eólicas Parabólicas, com auxílio de GPR. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Davis, J. L. & Annan, A. P. (1989). Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy. Geophysicalprospecting, 37(5), 531-551.

DHN. Diretoria de Hidrografia e Navegação – Marinha do Brasil. https://www.marinha.mil.br/dhn/. Acesso em 18/08/2020.

El-Robrini M., Ranieiri A. L., Silva P. V. M., Guerreiro J. S., Alves M. A. M. S. da, Oliveira de R. R. S., Silva M. do S. F. da, Amora P. B. C., El-Robrini M. H. S. & Fenzl, N. (2018). Erosão e Progradação da zona costeira e Estuarina do Pará In: Panorama da Erosão Costeira no Brasil, 60-161.

Faria, S. H. (2016). Avaliação do uso do GPR em aplicações batimétricas e desenvolvimento de software livre de para interpretação de radargramas. (Tese de Doutorado). Universidade Federal de Viçosa – UFV, Viçosa, Minas Gerais, Brasil.

Frazão, R. H. (2006). O emprego do GPR na caracterização da superfície e depósitos de fundo da represa Guarapiranga, São Paulo/SP. (Dissertação de Mestrado). Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo, Universidade de São Paulo – USP, São Paulo, SP, Brasil.

Google Earth Pro. https://www.google.com/earth/versions/, 2019.

GSSI. (2011). SIR 3000 Manual. Geophysical Survey Systems, Inc.

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2015) Bases e Referências: bases cartográficas: malhas digitais. https://mapas.ibge.gov.br/bases-e-referenciais/bases-cartograficas/malhas-digitais.html Acesso em 05/07/2020.

INMET. Instituto Nacional de Meteorologia – Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. https://portal.inmet.gov.br/ Acesso em 02/08/2020.

Leite, W. da S. (2010). Estratigrafia das Dunas de Salinópolis, em associação com variações pluviométricas. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Biologia Marinha, Universidade Federal do Pará, Belém, PA, Brasil.

Moura, H. T. G. de S. & Nunes, Z. M. P. (2016). Caracterização Sazonal das Águas do Sistema Estuarino do Caeté (Bragança-PA). Bol. Inst. Pesca, São Paulo, 42(4), 844-854.

Moutinho, L., Porsani, J. L. & Porsani, M. J. (2005). Deconvolução preditiva de dados GPR adquiridos sobre lâmina d’água: exemplo do rio Taquari, Pantanal Matogrossense. Revista Brasileira de Geofísica, 23, 61-74. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S0102-261X2005000100006

Oliveira, M. A. T. de & Santos, J. C. (2019). Estratigrafia GPR e morfogênese Quaternária no Semiárido Brasileiro. Mercator. Fortaleza, 18, 1-22.

Peixoto, R. de A. O. (2019). Estudo do transporte de sedimentos na Bacia Hidrográfica do rio Jordão. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, MG, Brasil.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da Pesquisa Científica. [Recurso eletrônico] – 1 Ed. Santa Maria, RS, Brasil: UFSM, NTE.

Pereira, A. J., Gambôa, L. A. P., Silva, M. A. M., Rodrigues, A. R. & Costa, A. (2003). A utilização do Ground Penetrating Radar (GPR) em estudos de estratigrafia na praia de Iataipuaçú, Maricá (RJ). Revista Brasileira de Geofísica. 21(2),163-172.

Pipan, M., Baradello, L. & Forte, F. (2000). Ground Penetrating Radar study of the Cheko Lake area (Siberia), Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, GPR’2000, Gold Coast, Australia, p.6

Placzek, G. & Haeni, F. P. (1994). Surface geophysical techniques used to detect existing and infilled scour holes near bridge piers. USGS Water-resources investigations. Report 95-4009. Disponível em http://water.usgs.gov/ogw/bgas/scour/. Acesso: 6 de outubro de 2020.

Powers, C. J.; Haeni, F. P. & Smith, S. (1999). Integrated use of continuous seismic-reflection profiling and ground-penetrating radar methods at John´s Pond, Cape Cod, Massachusetts. Proceedings of the Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems. Oakland. Calif., 359-368.

Rocha, H. O., Silva, M. W. C., Marques, F. L. T. & Leite Filho, D. C. (2015). Gradiometria magnética e radar de penetração no solo aplicados em Estearias de Penalva (MA). Geol. USP, Ser. cient., São Paulo, 15(1), 3-14.

Rossetti, D. F., Góes, A. M., Lena S. B. & Souza, L. S. B. (2001). Estratigrafia da sucessão sedimentar Pós-Barreiras (Zona Bragantina, Pará) com base em radar de penetração no solo. Rev. Bras. Geof., 19(1), 113-130.

Rossetti, D. F. & Góes, A.M. (2001). Imaging Upper Tertiary to Quaternary deposits from northern Brazil applying ground penetrating radar. Revista Brasileira de Geociências, 31, 195-202.

Rossetti, D. F., Truckenbrodt, W. & Góes, A. M. (1989). Estudo paleoambiental e estratigráfico dos Sedimentos Barreiras e Pós-Barreiras na região Bragantina, nordeste do Pará. Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi, Série Ciências da Terra 1: 25-74. Radar and frequency domain reflectometry data. Journal of Hydrology. 523, 252-261.

Sandmeier, K. J. (2008). ReflexW 5.0 Manual. Sandmeier Software. Zipser Strabe 1, D-76227 Karlsruhe, Germany.

Soupios, P. & Ntarlagiannis, D. (2017). Characterization and Monitoring of Solid Waste Disposal Sites Using Geophysical Methods: Current Applications and Novel Trends. In: Sengupta, D.; Agrahari, S. (Eds.) Modelling Trends in Solid and Hazardous. Waste Management. Springer, Singapore, 75-103. https://doi.org/10.1007/978-981-10-2410-8_5.

Souza, L. A. P. de, Porsani, J. L., Souza, O. C. de & Moutinho, L. (2002). Levantamento experimental GPR no Rio Taquari, Bacia do Pantanal Mato-grossense. Rev. Bras. Geof., 20 (1), 67-72.

Souza Filho, P. W. M. & El-Robrini, M. (2000). Geomorphology of the Bragança coastal zone, northeastern Pará State. Revista Brasileira de Geociências, 30, 522-526.

Souza Filho, P. W. M. & El-Robrini, M. (1996). Morfologia, processos de sedimentação e litofácies dos ambientes morfosedimentares da Planície Costeira Bragantina – Nordeste do Pará (Brasil). Geonomos, 4, 1–16.

Topp, G. C., Davis, J. L. & Annan, A. P. (1980). Electromagnetic determination of soil water content: Measurements in coaxial transmission lines. Water resources research, 16 (3), 574-582. DOI: https://doi.org/10.1029/WR016i003p00574

Tran, A. P., Bogaert, P., Wiaux, F., Vanclooster, M. & Lambot, S. (2015). High-resolution space–time quantification of soil moisture along a hillslope using joint analysis of ground penetrating radar and frequency domain reflectometry data. Journal of Hydrology, 523:252.

Yelf, R. (2004). “Where is true time zero?”. Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, 1, 279-282.

Published

12/10/2020

How to Cite

SOUSA JÚNIOR, C. N. da C.; ROBRINI, M. E. .; OLIVA, P. A. C. Experimental survey of the Ground Penetrating Radar (GPR) in the study of the Aturiaí river (Bragança Coastal Plain, northeast of Pará). Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 10, p. e6619108821, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i10.8821. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/8821. Acesso em: 18 apr. 2024.

Issue

Section

Exact and Earth Sciences