Técnicas Geofísicas Aplicadas a Medio Ambiente y análisis espacial en 3D de la distribución de datos

- Alfonso Muñoz Martín - Loreto Antón López - Jose Luis Granja Bruña -(Pilar Llanes Estrada)

1.- Introducción a las Técnicas Geofísicas 2.- Ejemplos de aplicación de TG y principales aplicaciones - Vertederos RSU - Plumas de contaminación - NAPLS 4.- ¿Hacia donde debemos ir?

Engineering Geophysics

Enviromental Geophysics

Investiga las alteraciones potenciales o consumadas, en el subsuelo, como consecuencia de la actividad humana.

Exploration

Geophysics

Localización, estimación de reservas y caracterización de minerales y materiales energéticos.

Recursos hidrogeológicos

Características del subsuelo que afectan a las obras de ingeniería

Geofísica Aplicada

Prospección

Geofísica

La parte de la Geofísica especializada en el estudio del subsuelo, en la zona con interés socio-económico

Shallow Geophysics /

Near Surface Geophysics

Es la Ciencia que estudia la tierra, utilizando la determinación de parámetros físicos

Características de los métodos Geofísicos

• Métodos no destructivos

• Extensivos

• Gran capacidad de penetración

•Aportan información sobre propiedades de los materiales “in situ”

•Posibilidad de monitorización (T)

PROBLEMA DE LA AMBIGÜEDAD O PROBLEMA INVERSO

•No existe correspondencia biunívoca entre causas y efectos

•Una causa genera un efecto

•Un efecto puede deberse a múltiples causas

Este efecto disminuye si se cuenta con:

• Información geológica

• Aplicación de varios métodos geofísicos de forma simultánea

• Ensayos mecánicos

Métodos Eléctricos: •Tomografía eléctrica •Polarización Inducida

Detección y dinámica de penachos de contaminación

Dete

cció

n y

din

ám

ica d

e p

lum

as

Dete

cció

n y

din

ám

ica d

e p

lum

as

Métodos EM FDEM

Técnicas Sísmicas

Co

ntr

ol d

e m

orfo

log

ía y

relle

no

Análisis Espectral de Ondas Superficiales (MASW, ReMi)

εμ

c V

rr

La existencia de contrastes de ε produce reflexión del pulso de radar.

La profundidad de penetración depende de:

μ

ε

ζ

2δ

Métodos EM de Desplazamiento: GEORADAR (GPR) (f entre 10 MHz y 3 GHz)

3-D GEORADAR (GPR) (STEP FREQUENCY)

ANTENA 3D-RADAR

• Array de 29 antenas separadas 7,5 cm

• De una sola pasada se obtiene un modelo de

aproximadamente 2,1 m de ancho

• Barrido de frecuencias entre 100 MHz y 3 GHz

•Medias CMP para determinar directamente la velocidad del

pulso de geo-radar

MODELO 3D

DEL TERRENO

ESPESOR ASFALTO

Vertederos de RSU cerrados o clausurados: •Geometría de la masa de vertido •Localización de cuerpos extraños •Ausencia o identificación de heterogeneidades (Karst, fracturas) •Posición del Nivel freático •Localización y cubicación de niveles geológicos. •Localización de substrato impermeable. Control de suelos contaminados. •Detección y Dinámica de plumas de lixiviados. •Localización de substrato impermeable. •Porosidad/permeabilidad del medio.

ALGUNOS EJEMPLOS DE APLICACIONES DE TÉCNICAS GEOFÍSICAS:

Co

ntr

ol d

e m

orfo

log

ía y

relle

no

CARACTERIZACIÓN DE LOS RELLENOS:

Homogeneidad Rellenos anómalos

IDENTIFICACIÓN DEL CONTACTO RELLENO-ROCA:

Profundidad Variaciones

CARACTERIZACIÓN DEL SUSTRATO:

Roca compacta Roca alterada Fracturas

ESTIMACIÓN DE VOLUMEN DE RELLENOS:

Espesores Volúmenes

Lo

caliz

ació

n c

uerp

os e

xtr

añ

os

Co

ntr

ol d

e m

orfo

log

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relle

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Detección y dinámica de plumas

Detección y dinámica de plumas

Caracte

riz

ació

n d

el s

ustr

ato

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

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-5

-4

-3

-2

-1

0

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000

Concentration (mg/kg)

Dep

th (m

) Total lead

-16

-15

-14

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-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

pH

Dep

th (

m)

pH water

pH KCl

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 2 4 6 8 10 12 14E.C.

Dep

ht

(m)

E.C.

pH Pb

C.E.

Caracte

riz

ació

n d

el s

ustr

ato

>Pb

<pH

>C.E.

ESTUDIO 3D

Caracte

riz

ació

n d

el s

ustr

ato

-Integración de datos 4D: - Superficie - Sondeos - Propiedades geofísicas - Datos de laboratorio

- Cuantificación: leyes de relación entre parámetros físicos y el resto de variables (litologías, composiciones químicas, porosidades, parámetros físicos de laboratorio,…)

NECESIDADES - Datos de Laboratorio (químicos, físicos, …) - Calibración en pozos (testificación geofísica) - Suficiente resolución y penetración

Distribución 3D de propiedades Dimensiones adecuadas Resolución suficiente Variación temporal

4.- ¿Hacia donde debemos ir?

Use an Integrated Approach !!

Conceptual Model

Geophysical Results

Improved model of a real system