Rodrigo Proença de Oliveira
Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquíferos
Organização
• Docentes:
– Rodrigo Proença de Oliveira, rpo@civil.ist.utl.pt (Gab: 5.42)
– Luis Ribeiro, luis.ribeiro@ist.utl.pt
– Francisco Nunes Correia, fnc@civil.ist.utl.pt
• Avaliação:
– Exame (50%) + Média de 6 exercícios (50%)
– Nota mínima de 8 em cada uma das componentes;
Planeamento
Aula Data Tema Descrição Docente
1 04-11-2010 O ciclo hidrológico e a bacia hidrográfica Introdução. O ciclo hidrológico. O balanço hidrológico à escala global e a distribuição da água na terra. A bacia hidrográfica como a unidade base para a gestão da água. RPO 2 05-11-2010 Os processos da fase área e superficial do
ciclo hidrológico
Meteorologia e hidrologia. As variáveis climáticas. Os processos de precipitação, evaporação,
evapotranspiração e de escoamento. RPO
3 05-11-2010 Os processos da fase subterrânea do ciclo hidrológico
Zonas vadosa e saturada. Tipos de aquíferos. Os processos de infiltração, recarga, escoamento
subterrâneo e de drenância. Piezometria. Parâmetros hidráulicos. Equação fundamental de escoamento subterrâneo.
LR 4 11-11-2010 Modelação do escoamento superficial O balanço hídrico. A modelação do escoamento superficial para vários intervalos de tempo. Estimativa
do escoamento e do caudal por métodos empíricos. Curva de duração média do caudal medio diário; RPO 5 12-11-2010 Modelação do escoamento superficial Modelos agregados e modelos distribuidos. Modelo temez e outros modelos simplificados. RPO 6 18-11-2010 Modelação do escoamento superficial Estimativa de caudais de ponta de cheia e do volume de cheias. Hidrograma unitário e análise estatística. RPO 7 19-11-2010 Modelação do escoamento superficial Modelos distribuidos. Modelação da erosão e do transporte de sedimentos à escala da bacia. Modelos
de avaliação da poluição difusa à escala da bacia. O modelo SWAT. RPO 8 19-11-2010 Modelação do escoamento subterraneo Escoamento de água em meio poroso. Discretização da equação diferencial; Do modelo conceptual ao
modelo numérico. LR
9 25-11-2010 Modelação do escoamento subterraneo Condições inicial e de fronteira. Calibração. Introduçâo ao modelo ASM. LR 10 26-11-2010 Modelação do transporte de contaminantes
em águas subterrâneas.
Facies hidrogeoquímica. Processos de interacção água-rocha. Equilibrio químico e troca iónica. Potencial redox. Representações gráficas de dados hidroquímicos. Indicadores biológicos e índices de diversidade biológica
LR 11 02-12-2010 Modelação do transporte de contaminantes
em águas subterrâneas.
Processos advectivos e dispersivos. Adsorção e absorção. Isotérmicas. Factor de retardação.Transporte
reactivo. LR
12 03-12-2010 Modelação do transporte de contaminantes
em águas subterrâneas. Intrusão salina. Modelos de diferenças finitas e Random Walk LR 13 03-12-2010 Modelação do transporte de contaminantes
em águas subterrâneas.
Ecossistemas dependentes de água subterrânea.Processos que actuam na zona hiporreica. Stygofauna. Factores abióticos e bióticos na resposta das comunidades biológicas a alterações na qualidade da água em zonas de transição.
LR
14 09-12-2010
Modelação da diluição, transporte e dispersão de contaminantes em escoamentos superficiais
Modelação da diluição, transporte e dispersão de contaminantes em escoamentos superficiais. Balanço de massas e conceitos fundamentais da cinética de reacções bioquimicas. Matéria organica. Oxigénio dissolvido. A equação de Streeter-Phelps.
RPO
15 10-12-2010
Modelação da diluição, transporte e dispersão de contaminantes em escoamentos superficiais
O ciclo do azoto e do fósforo. Fotosintese. Eutrofização. O modelo QUAL2E e a componente da qualidade
da água superficial do modelo SWAT. RPO
16 16-12-2010 Pressões humanas sobre o meio hídrico à escala da bacia.
Modelação da erosão e do transporte de sedimentos à escala da bacia. Modelos de avaliação da
poluição difusa à escala da bacia. O modelo SWAT. RPO 17 17-12-2010 Conceitos base da política de gestão da água Os usos múltiplos e conflictuantes da água. Domínio hídrico e titularidade dos recursos hídricos. FNC
Elementos de apoio
• Página da cadeira:
– Pagina oficial no Fenix
• Documentos de apoio:
– Slides das aulas
– Maidment, David , 1993, Handbook of Hydrology, Referência: Mc-Graw Hill
– Folhas de Hidrologia de A.Quintela
– Lencastre e Franco, Licões de Hidrologia, UNL
– Chow, Ven Te; David Maidment, Larry Mays, 1988, Applied Hydrology, Mc-Graw Hill
– Linsley, Ray, M. Kohler e J. Paulhus, 1982, Hydrology for engineers, Mc-Graw Hill
– Freezy, R.A. e J.A. Cherry, 1979, Groundwater, Prentice Hall
– Hiscock K., 2005, Hydrogeology, Principles and Practice, Blackwell Publishing
– Fetter C.W. , 1999, Contaminant Hydrogeology, Prentice Hall
– Tóth, J. 2009 Gravitional Systems of Groundwater Flow Cambridge
– Gibert, J., J. Mathieu e F. Fournier, 2009, Groundwater/Surface Water Ecotones.
Biological and Hydrological Interactions and Management Options, Cambridge
• E ainda:
–
http://snirh.pt
– Brandão e Rodrigues, Precipitações intensas, INAG
Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010Exercício de calibração
• Sei o que é uma bacia hidrográfica;
• Sei o que é o ano hidrológico;
• Sei calcular a precipitação média sobre uma bacia pelo método de Thiessen;
• Sei o que são udómetros, limnigrafos e evaporímetros;
• Sei o que são aquíferos, aquitardos, aquicludos e aquifugos;
• Sei calcular o escoamento média anual pela fórmula de Turc;
• Sei o que é uma curva de duração média do caudal médio diário;
• Sei para que serve a equação de Penman-Monteith e sei aplicá-la;
• Conheço a lei de Darcy e os modelos de Green-Ampt e de Philip;
• Sei o que é um hidrograma unitário, uma curva IDF ou CPU e sei aplicar estes
instrumentos;
• Sei aplicar o modelo de Temez;
• Sei calcular o rebaixamento do nível freático em redor de uma captação num
furo;
• Sei o que é a curva SAG;
• Conheço o ciclo do azoto e do fósforo;
• Sei o que é o modelo SWAT e já o apliquei.
A
B
C
D
E
O que é a hidrologia e qual
é a sua importância?
Geografia
Geomorfologia
O que é a hidrologia
• Ciência que estuda a ocorrência, distribuição e
circulação da água na Terra, as suas características
físico-quimicas e as suas interacções com o ambiente
(incluindo ser vivos);
• Hidrologia: Hydro (Água) + Logos (Conhecimento);
•
Hidráulica: tópico de ciência aplicada que lida com as propriedades mecânicas de líquidos.
Geologia Climatologia Meteorologia Quimica Hidráulica Biologia
Hidrologia
A importância da hidrologia
• Precisamos de água para viver (Consumir, produzir
alimentos, movimentar, produzir energia, …)
• Precisamos de um ambiente de qualidade e de
ecossistemas saudáveis, e estes dependem da água;
• A água pode também ser a causa de enormes riscos e
sofrimentos (e.g. cheias e secas, riscos para a saúde);
• Os hidrologistas são aqueles que asseguram o
conhecimento que permite manter uma boa relação
com este recurso fundamental à vida.
Abastecimento de água e produção de energia
Albufeira de Castelo de Bode
Abastecimento de água, produção de energia
e protecção contra cheias
Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010
Barragem da Aguieira
Rio Dão
Rio
Mondego Rio Alva
Aguieira Raiva Fronhas Coimbra F.Foz Baixo Mondego Açude de Coimbra
Irrigação e produção de energia
Barragem de Alqueva
Protecção de ecossistemas
Recreio e lazer
Controlo da erosão
Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010
Cheias e secas
Protecção contra cheias
Holanda
Navegação
Rio Elba
Canal-ponte sobre o Rio Elba que une a rede de canais da Alemanha Oriental
com a Ocidental. Fica situado junto a Magdeburgo, próximo de Berlim. Tem
cumprimento de 918 m. Custou cerca de 500 milhões de euros e demorou 6
anos a construir.
Quando não há planeamento nem infra-estruturas
Disponibilidade de água versus população
The United Nations World Water Development Report, 2003
