MONITORIZAÇÃO BATIMÉTRICA DE ALBUFEIRAS
- ALBUFEIRA DE CAMPILHAS -
DIRECÇÃO DE SERVIÇOS DE RECURSOS HÍDRICOS
Ana Catarina Mariano
Maria Raquel Veríssimo
Maria Teresa Álvares
Maria Teresa Pimenta
Sónia Fernandes
Outubro de 2002
Portugal
em Acção
Ministério das Cidades, Ordenamento do Território e Ambiente
AGRADECIMENTOS
Agradece-se a colaboração dos funcionários Brito Calrão e Abel Gonzaga, respectivamente no trabalho do levantamento hidrográfico e na digitalização de perfis antigos.
ÍNDICE
RESUMO ... 7
1. INTRODUÇÃO... 8
2. OBJECTIVOS... 8
3. CARACTERÍSTICAS GERAIS DA BARRAGEM, ALBUFEIRA E BACIA HIDROGRÁFICA ... 10
4. RESULTADOS ... 19
4.1.PREPARAÇÃO E EXECUÇÃO DO LEVANTAMENTO BATIMÉTRICO... 19
4.1.1. Processamento dos dados ... 22
4.2.MODELO NUMÉRICO DE BATIMETRIA... 25
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS... 35
6. BIBLIOGRAFIA... 37
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 3.1-ALBUFEIRA DE CAMPILHAS - VISTAS DE JUSANTE, DO COROAMENTO E DE MONTANTE. ... 10
FIGURA 3.2-DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS (NICOLAU,2002)... 13
FIGURA 3.3-MODELO NUMÉRICO DO TERRENO DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS. ... 14
FIGURA 3.4-OCUPAÇÃO DO SOLO NA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS (IGP, EX-CNIG). ... 15
FIGURA 3.5-TIPOS DE SOLO (IHERA) E FONTES DE POLUIÇÃO (INAG/DRA). ... 16
FIGURA 3.6-DECLIVES DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS... 17
FIGURA 3.7–HISTOGRAMA DOS DECLIVES DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS... 17
FIGURA 3.8-GEOLOGIA DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS (IGM). ... 18
FIGURA 4.1-REPRESENTAÇÃO DOS MARCOS GEODÉSICOS DISTRIBUÍDOS EM REDOR DA ALBUFEIRA, EVIDENCIANDO AQUELES SELECCIONADOS PARA O CÁLCULO DOS PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO LOCAIS... 19
FIGURA 4.2-ESTUDO DE VISIBILIDADE PARA A ALBUFEIRA DE CAMPILHAS A PARTIR DA:BASE 1, JUNTO AO COROAMENTO (A);BASE 2(B); E BASE 3(C)... 20
FIGURA 4.3-LOCALIZAÇÃO DAS FIADAS PLANEADAS E DE ALGUNS ECOGRAMAS. ... 23
FIGURA 4.4–(1)TOTAL DE PONTOS LEVANTADOS;(2)IDENTIFICAÇÃO DE ERROS;(3)SELECÇÃO FINAL DE PONTOS; (4)MODELO NÚMERICO DE BATIMETRIA FINAL... 25
FIGURA 4.5-MODELO NUMÉRICO DE BATIMETRIA ACTUAL (2001) DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS VISTA A 3D... 27
FIGURA 4.6-LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO DE 1935, ANTERIOR À CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM DE CAMPILHAS. ... 28
FIGURA 4.7-PONTOS DE REFERÊNCIA UTILIZADOS PARA A TRANSFORMAÇÃO DE COORDENADAS. ... 29
FIGURA 4.8-MODELO NUMÉRICO DE BATIMETRIA DE 1935 DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS VISTA A 3D. ... 30
FIGURA 4.9-CURVAS DE CAPACIDADE DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS PARA DIFERENTES ANOS:1935- ANTERIOR À CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM;1954– CURVA DE PROJECTO;1965– LEVANTAMENTO DA DGSH; E 2001– LEVANTAMENTO DA DSRH... 31
FIGURA 4.10–DIFERENÇA DE COTAS ENTRE AS SUPERFÍCIES DE 2001 E DE 1935... 32
FIGURA 4.11-SUPERFÍCIE DAS ALTERAÇÕES MORFOLÓFGICAS ENTRE 1935 E 2001 COM INDICAÇÃO DA LOCALIZAÇÃO DE ALGUNS PERFIS... 33
ÍNDICE DE QUADROS
QUADRO 3.1-PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA BARRAGEM E ALBUFEIRA DE CAMPILHAS... 11
QUADRO 3.2-CARACTERIZAÇÃO BIOFÍSICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DEFINIDA PELA BARRAGEM DE CAMPILHAS... 12
QUADRO 4.1-MARCOS GEODÉSICOS UTILIZADOS NO CÁLCULO DOS PARÂMETROS LOCAIS... 21
QUADRO 4.2-PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO LOCAIS DE DATUMWGS84(SISTEMA A) PARA DATUMLISBOA – CAMPILHAS (SISTEMA B)... 21
QUADRO 4.3-RESÍDUOS ENTRE O SISTEMA A E O SISTEMA B. ... 22
QUADRO 4.4-NÍVEIS DE ARMAZENAMENTO DA ALBUFEIRA NOS DIAS DO LEVANTAMENTO BATIMÉTRICO. ... 24
Albufeira de Campilhas
Instituto da Água - Direcção de Serviços de Recursos HídricosMaria Teresa Álvares, Sónia Fernandes, Ana Catarina Mariano, Maria Teresa Pimenta e Maria Raquel Veríssimo
RESUMO
Desde 1998 que estão a ser implementadas, pelo Instituto da Água, as alterações às redes de monitorização definidas no processo de reestruturação. Para a rede sedimentológica a monitorização passa, nomeadamente, pela realização de levantamentos batimétricos em albufeiras, cursos de água e lagoas costeiras para posterior determinação das alterações morfológicas, como erosão e sedimentação. Especificamente para as albufeiras, é possível assim o cálculo de volumes de armazenamento e a actualização das curvas de capacidade, necessárias à modelação e gestão de recursos hídricos.
Com base na “Metodologia para Monitorização Batimétrica de Albufeiras” (Mariano et al., 2002) e da elaboração do "Plano de Trabalhos para Execução de Levantamentos Batimétricos nas Albufeiras da Rede Sedimentológica” (Álvares et al., 2001), são elaborados relatórios técnicos para cada albufeira, troço de rio ou lagoa costeira.
Neste relatório apresentam-se os resultados do trabalho de campo efectuado em 2001 na albufeira de Campilhas, nomeadamente alguns perfis obtidos pela sonda hidrográfica, o modelo numérico do fundo da albufeira e as novas curvas de capacidade da albufeira. Com base em levantamentos batimétricos anteriores calcula-se também a superfície de alterações topográficas/morfológicas do fundo da albufeira. De referir que grande parte do processamento dos dados geográficos foi efectuado com recurso a Sistemas de Informação Geográfica (SIG).
PALAVRAS-CHAVE: Albufeira de Campilhas, batimetria, GPS, sedimentação, Sistemas de Informação Geográfica, Sonda hidrográfica.
1. INTRODUÇÃO
Um dos principais objectivos de monitorização da rede sedimentológica é a realização periódica de levantamentos batimétricos em albufeiras, cursos de água e lagoas costeiras. Estes trabalhos, necessários à modelação e gestão de recursos hídricos, para além de permitirem estimar o modelo numérico de batimetria, calcular volumes de armazenamento e actualizar as curvas de capacidade das albufeiras, permitem também, quando existem levantamentos batimétricos de data anterior, verificar as modificações do fundo da albufeira, identificando as zonas de erosão e deposição preferenciais. Esta informação é apresentada neste relatório, para a albufeira de Campilhas, uma vez que existem dados topográficos para diferentes anos.
Os resultados obtidos neste trabalho são disponibilizados no SNIRH (Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos) do MCOTA (Ministério das Cidades, Ordenamento do Território e Ambiente), com acesso através da página da Internet do INAG (em www.inag.pt), onde poderão ser consultados o relatório produzido e toda a informação batimétrica recolhida bem como as superfícies batimétricas sob a forma de mapas temáticos. É também disponibilizada toda a informação cartográfica existente, anterior e posterior à construção da barragem, de modo a possibilitar uma análise da evolução do fundo da albufeira monitorizada.
2. OBJECTIVOS
Este relatório teve como objectivo principal a apresentação dos resultados finais do trabalho de campo efectuado na albufeira de Campilhas e de toda a informação pertinente para a caracterização geomorfológica da mesma, que incluem:
- uma caracterização geral da barragem, albufeira e bacia hidrográfica; - a informação batimétrica recolhida de Julho a Setembro de 2001; - a superfície batimétrica de 2001 calculada a partir desta informação;
- a superfície batimétrica calculada a partir das cartas 1:2 500, editadas em 1935 pela Junta Autónoma das Obras de Hidráulica Agrícola (JAOHA);
- a superfície de alterações morfológicas do fundo da albufeira calculada a partir de duas superfícies batimétricas de datas diferentes;
- a actualização das curvas de capacidade da albufeira;
- uma análise comparativa de alguns perfis (Ferreira, 1966
),
para os anos de 1935, 1954, 1965 e 2001.3. CARACTERÍSTICAS GERAIS DA BARRAGEM, ALBUFEIRA E BACIA
HIDROGRÁFICA
A albufeira de Campilhas situa-se na ribeira de Campilhas, afluente do rio Sado, na bacia hidrográfica principal do rio Sado (Figura 3.1).
Figura 3.1 - Albufeira de Campilhas: vistas de jusante, do coroamento e de montante.
No Quadro 3.1 apresentam-se algumas características da barragem e da albufeira de Campilhas. Foram também calculados alguns parâmetros biofísicos relevantes para a caracterização da bacia hidrográfica que se apresentam no Quadro 3.2.
Quadro 3.1 - Principais características da barragem e albufeira de Campilhas.
Nome Campilhas
Coordenadas M e P (m) 157 740 e 97 832
Cartas 1:25 000 527 e 536
Freguesia/Concelho/Distrito Cercal e Vale de Água/Santiago do Cacém/Setúbal
Linha de Água Ribeira de Campilhas
Bacia Hidrográfica Principal Rio Sado
Tipo de Aproveitamento/Usos Agrícola/Rega
Entidade Exploradora Associação de Beneficiários de Campilhas e Alto Sado
Tipo de Barragem Terra
Altura da Barragem (m) 35
Comprimento do Coroamento (m) 711
Ano de Entrada em Funcionamento 1954
Superfície Inundável ao NPA (ha) 333
Perímetro (km) 39,45
Comprimento Máximo (m) 4000
Coeficiente de Regularização = Escoamento Anual Médio/Capacidade Total
0,61
Capacidade Total (dam3) 27 156
Capacidade Útil (dam3) 26 156
Volume Morto (dam3) 1 000
Capacidade do Descarregador (m3/s) 124
Nível de Máxima Cheia (m) 109,15
Nível de Pleno Armazenamento (m) 108
Nível de Capacidade Morta (m) 92,53
Volume de Armazenamento Médio (%) 46
Volume de Armazenamento Médio em Março (%) 61
Volume de Armazenam. Médio Setembro (%) 25
Nível de Armazenamento Médio (m) 103
Nível de Armazenamento Médio em Março (m) 105
Nível de Armazenamento Médio em Setembro (m) 100
Quadro 3.2 - Caracterização biofísica da bacia hidrográfica definida pela barragem de Campilhas.
Nome da barragem Campilhas
Bacia Hidrográfica Principal Rio Sado
Área da Bacia Hidrográfica (km2) - 1:25000 107,5
Área da Bacia Hidrográfica Própria (km2) - 1:25000 107,5
Precipitação Anual Média (mm) 789,3
Altitude Máxima (m) 382,9
Altitude Média (m) 158,8
Altitude Mínima (m) 87,8
Declive Médio (%) 8,1
Comprimento Máximo da Linha de Água Principal (m) 16 184,5
Escoamento Médio Anual (dam3) 16 662,5
Escoamento em Regime Natural Q=50% (dam3) -
Escoamento em Regime Natural Q=20% (dam3) -
Caudal Máximo de Cheia (m3/s) -
Precipitação Anual Média Ver Figura 3.2
Modelo Numérico do Terreno Ver Figura 3.3
Ocupação do Solo (Carta de Ocupação do Solo 1990 - COS'90) Ver Figura 3.4
Tipos de solo e Fontes de Poluição Ver Figura 3.5
Declives Ver Figura 3.6 e Figura 3.7
Figura 3.2 - Distribuição espacial da precipitação na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas (Nicolau, 2002).
A precipitação anual média da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas varia entre os 728 e os 931 mm, verificando-se os maiores valores nas cabeceiras a sul da bacia (a sul do Cercal) (Figura 3.2) que correspondem, obviamente, aos valores de maior altitude de cerca de 380 metros.
Figura 3.3 - Modelo Numérico do Terreno da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas.
As cotas do fundo da albufeira variam entre os 88 e os 108, sendo que a altura máxima de água não ultrapassa os 20 metros (Figura 3.3).
Figura 3.4 - Ocupação do Solo na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas (IGP, ex-CNIG). Na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas os tipos de ocupação do solo predominantes são as Terras aráveis com Culturas anuais (48,5%) e a Floresta de Folhosas (30,8%). Numa percentagem menor são as Áreas agrícolas heterogéneas, os Territórios agro-florestais e a Ocupação arbustiva e herbácea (Figura 3.4). Em alguns locais este tipo de coberto vegetal, conjuntamente com o relevo, favorece o escoamento da água e a erosão hídrica em condições de regime torrencial.
Figura 3.5 - Tipos de Solo (IHERA) e Fontes de Poluição (INAG/DRA).
Na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas predominam os Litossolos eutricos, que são solos pouco evoluídos com um horizonte superficial fértil. Também com alguma representatividade aparecem os Luvissolos plínticos que são solos caracterizados pela acumulação de argila que endurecem irreversivelmente quando expostos (Figura 3.5).
Figura 3.6 - Declives da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas. 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 - 1 1 - 3 3 - 5 5 - 10 10 - 15 15 - 20 20 - 25 25 - 30 30 - 35 35 - 55
Figura 3.7 – Histograma dos declives da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas. Esta bacia apresenta um relevo pouco acentuado com um declive médio de 8% (Figura 3.6) sendo a classe predominante de declives entre 5% e 10%.
Figura 3.8 - Geologia da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas (IGM).
Observando a carta geológica à escala 1:500 000, da bacia hidrográfica desta albufeira, nota-se que as rochas silicatadas são predominantes, nota-seguindo-nota-se depois as areias e os arenitos, tendo estes especial interesse na medida em que interceptam a área inundada pela albufeira. Durante os levantamentos hidrográficos, efectuou-se um reconhecimento geológico in situ mais detalhado, em torno da albufeira, onde em geral se observa que as margens mais abruptas são constituídas essencialmente por xistos argilosos bastante alterados e as margens mais suaves por materiais argilo-arenosos.
4. RESULTADOS
De acordo com a metodologia descrita em Mariano et al. (2002), foi efectuado o levantamento batimétrico da albufeira de Campilhas com início a 9 de Julho e terminado a 14 de Setembro de 2001. Este trabalho foi realizado durante 16 dias em cerca de 8 horas diárias, e incluiu 1 dia de levantamento para colmatação de lacunas.
4.1. Preparação e execução do levantamento batimétrico
A preparação do levantamento batimétrico começou pela selecção dos marcos geodésicos circundantes à albufeira e pela análise das distâncias entre estes, da qual resultou a selecção daqueles que serviram de base para o cálculo dos parâmetros de transformação locais (Figura 4.1).
Figura 4.1 - Representação dos marcos geodésicos distribuídos em redor da albufeira, evidenciando aqueles seleccionados para o cálculo dos parâmetros de transformação locais. Para a determinação das coordenadas WGS84 dos marcos geodésicos seleccionados (de coordenadas conhecidas com rigor em datum Lisboa), foi realizada uma missão GPS, durante a qual também se coordenaram três pontos (base 1, 2 e 3) que serviram de unidade de referência para o levantamento batimétrico. A localização destes últimos pontos foi escolhida com base num estudo de visibilidades em SIG (Figura 4.2), de modo a garantir a comunicação via rádio com qualquer ponto dentro da área da albufeira.
Figura 4.2 - Estudo de Visibilidade para a Albufeira de Campilhas a partir da: Base 1, junto ao coroamento (A); Base 2 (B); e Base 3 (C).
1
os parâmetros de transformação locais que foram utilizados durante o levantamento. Foram também definidas, na aplicação Hypack, as linhas de navegação que cobrem toda a superfície inundada da albufeira e que servem de linhas guia no levantamento batimétrico.
Os parâmetros de transformação locais para a albufeira de Campilhas apresentam-se no Quadro
4.2
e os valores dos resíduos entre os dois sistemas de coordenadas no Quadro 4.3: o sistema A é o sistema definido pelas coordenadas obtidas a partir das medições GPS efectuadas (WGS84) e o sistema B é o sistema de coordenadas conhecidas (datum Lisboa), fornecidas pelo Instituto Geográfico Português (ex-Instituto Português de Cartografia e Cadastro). Os marcos geodésicos utilizados para o cálculo dos parâmetros locais para Campilhas foram os apresentados no Quadro 4.1.Quadro 4.1 - Marcos geodésicos utilizados no cálculo dos parâmetros locais.
Marco Geodésico Carta 1:25 000 Latitude M Longitude P Arrunhada 536 37º 47’ 56.32’’ N 8º 36’ 35.07’’ W Casa Velha 535 37º 50’ 01.35’’ N 8º 41’ 55.10’’ W Garrocheira 527 37º 53’ 22.99’’ N 8º 38’ 17.14’’ W Quereiras I 527 37º 52’ 27.04’’ N 8º 35’ 53.48’’ W
Quadro 4.2 - Parâmetros de transformação locais de datum WGS84 (sistema A) para datum Lisboa – Campilhas (sistema B).
Parâmetro Valor Erro Quadrático
Médio Unidades Deslocamento em X 91,4354 49,3912 m Deslocamento em Y -241,7910 64,3364 m Deslocamento em Z -48,9387 51,8536 m Rotação em X 3,48052 1,67750 m Rotação em Y -5,28674 1,84947 m Rotação em Z -10,30248 1,86575 m Factor de escala 11,6380 6,6828 ppm
Quadro 4.3 - Resíduos entre o sistema A e o sistema B.
Sistema A Sistema B dX (m) dY (m) dZ (m) Arrunhada Arrunhada 0,0144 0,0958 0,0055 Casa Velha Casa Velha -0,0610 -0,0532 0,0615 Garrocheira Garrocheira 0,0336 -0,0150 -0,0336
Quereiras I Quereiras I 0,0130 -0,0276 -0,0335
Estes parâmetros foram introduzidos nas unidades GPS (referência e móvel) e foi efectuado o levantamento batimétrico, com uma distância entre fiadas de 20 metros e frequência de emissão de sinal – ping de 0,1 segundo.
Nesta albufeira o levantamento do corpo principal, entre a barragem e os dois braços principais, foi efectuado exclusivamente de manhã, pois à data do levantamento a intensidade do vento aumentava consideravelmente durante a tarde, o que introduz erros muito grandes devido à forte ondulação que provoca.
Apresenta-se na Figura 4.3 três extractos da albufeira de Campilhas com as fiadas planeadas e alguns ecogramas identificados.
4.1.1. Processamento dos dados
Conforme definido na metodologia, o processamento dos dados iniciou-se com a visualização, no Hypack, dos 434 perfis efectuados eliminando automaticamente os dados que não apresentavam um correcto posicionamento ou com valores anómalos de profundidade. Desta primeira edição resultaram 1 007 134 pontos. Estes ficheiros depois foram processados com o programa desenvolvido em Visual Basic (VB), resultando 1 002 414 pontos após a extracção das "sondas batidas" (pontos com igual posição e diferentes profundidades). Para reduzir o erro na construção do modelo batimétrico, provocado pela distância entre fiadas (20 metros) e pela distância dos pontos sobre a fiada (inferior a 1 metro), foi realizada uma nova selecção de pontos na aplicação Hypack, de onde resultaram 32 106 pontos. Estes pontos foram então convertidos em cotas e exportados para o SIG, onde foi estimada a primeira superfície batimétrica para detecção de lacunas. A conversão dos dados de profundidade em cotas é feita, considerando o nível de armazenamento da albufeira (Quadro 4.4) em cada dia do levantamento, utilizando também um programa em VB. Só deste modo, é possível comparar levantamentos feitos com diferentes níveis de armazenamento da albufeira.
Quadro 4.4 - Níveis de armazenamento da albufeira nos dias do levantamento batimétrico.
DATA COTA
(dd-MMM-aa) (Dia Juliano) (m)
09-Jul-01 190 106,40 10-Jul-01 191 106,38 19-Jul-01 200 106,00 20-Jul-01 201 105,98 30-Jul-01 211 105,70 01-Ago-01 213 105,66 02-Ago-01 214 105,63 03-Ago-01 215 105,60 13-Ago-01 225 105,29 14-Ago-01 226 104,25 23-Ago-01 235 104,94 24-Ago-01 236 104,93 30-Ago-01 242 104,74 31-Ago-01 243 104,73 13-Set-01 256 104,35 14-Set-01 257 104,33
Identificadas as lacunas foi efectuado mais um dia de levantamento e integrados estes novos dados nos já existentes. Esta informação foi depois novamente visualizada no SIG, tendo sido alvo de uma análise qualitativa detalhada e de uma nova edição para eliminar os pontos com qualidade duvidosa ou deficiente. Aqui foi também efectuada uma nova selecção de pontos (de 15 em 15 metros) e assim o número final de pontos utilizado para a construção do modelo de batimetria foi de 10 432. Na Figura 4.4 mostra-se a selecção de pontos anterior à edição em SIG e o respectivo modelo gerado, nas imagens (1) e (2), sendo bem visíveis quatro fiadas com qualidade duvidosa. Na imagem (3) está representada a selecção final de pontos e na (4) o respectivo modelo numérico de batimetria.
O levantamento topográfico da zona envolvente à área inundada, até ao nível de pleno armazenamento da albufeira, com vista a colmatar a informação relativa à área não identificada pela sonda, não foi efectuado. Para uma albufeira de grandes dimensões com 30 km de perímetro e com margens de difícil acesso de como é o caso de Campilhas, o levantamento topográfico clássico é demasiado moroso sendo mais aconselhável utilizar um modelo numérico do terreno de alta resolução actualizado. Uma vez que tal informação não se encontrava disponível foi utilizada a informação topográfica da carta militar do IGeoE à escala 1:25 000.
Figura 4.4 – (1) Total de pontos levantados; (2) Identificação de erros; (3) Selecção final de pontos; (4) Modelo Numérico de Batimetria final.
4.2. Modelo numérico de batimetria
A superfície batimétrica foi calculada, com base nas medições efectuadas com a sonda hidrográfica após a edição dos pontos, recorrendo ao comando TOPOGRID que se testou ser o mais adequado para modelação do terreno e gerando menores erros (Mariano et al., 2002). Calculado o modelo numérico de batimetria foi possível, utilizando ferramentas próprias do SIG, calcular a área e o volume de armazenamento para diferentes cotas ou níveis de albufeira, ou seja, uma nova curva de capacidades da albufeira. Na Figura 4.5 apresenta-se uma vista a 3D do modelo numérico de batimetria, a partir do qual se calcularam as curvas de capacidade da albufeira. A construção de modelos batimétricos, com base nos levantamentos efectuados
(1) (3)
em anos anteriores (Figura 4.6), permite determinar perdas de capacidade de armazenamento e taxas de sedimentação.
Para a construção do modelo batimétrico anterior à construção da barragem foi utilizada a cartografia da JAOHA de 1935, tendo sido digitalizadas as 13 cartas à escala 1: 2 500 (Figura 4.6). Uma vez que só a partir de 1941 é que se verificou em Portugal uma normalização para o uso de um datum (Lisboa) e de uma projecção (Gauss no Ponto Central) e não havendo qualquer indicação sobre o sistema de referência utilizado na produção da cartografia de 1935, foi necessário efectuar uma transformação de coordenadas desta informação depois de digitalizada. O método escolhido foi uma transformação “Afim” ([Equação 4.1 e [Equação 4.2), usando os cinco pontos representados na Figura 4.7, resultando os erros apresentados no Quadro 4.5 e um Erro Quadrático Médio de 3 metros. Com base na informação resultante da transformação foi calculado o modelo batimétrico de 1935, representado em 3D na Figura 4.8, e finalmente, foi elaborada a curva de capacidade para esta data (Figura 4.9).
Na Figura 4.9 apresentam-se as curvas de capacidade da albufeira de Campilhas para diferentes anos, podendo ver-se a diferença que existe entre as curvas de 2001 e as curvas de 1935 e dos primeiros anos de funcionamento. Verifica-se um afastamento, bastante mais evidente entre as curvas de área, para os extremos do intervalo de variação das cotas. Nas cotas mais altas este facto poderá ser atribuído à pouca variação de armazenamento ao longo dos diferentes anos, o que resulta na deposição preferencial de sedimentos (grosseiros). Para as cotas mais baixas há também uma deposição de sedimentos (finos), explicada pela construção da barragem que provocou a colmatação do leito original dos rios (Figura 4.10). Pela diferença entre os dados de 2001 e 1954 (ano de entrada em funcionamento - Quadro 3.1), verificou-se que a perda de capacidade de armazenamento da albufeira, neste período de tempo, foi cerca de 1 642,42 dam3, o que corresponde a 6% da Capacidade Total da albufeira. Considerando que o Nível de Capacidade Morta é de 92,53 metros (correspondente ao Volume Morto de 1 000 dam3, conforme o Quadro 3.1), calculou-se a perda de capacidade para esta cota (conforme os valores do Anexo I) e chegou-se a um valor de 41,4% do volume morto que foi colmatado pelos sedimentos, durante um período de 47 anos. Este resultado confirma que a deposição foi preferencialmente nas cotas mais elevadas, não correspondendo à totalidade do Volume Morto.
Pela análise dos dados do Anexo I, salienta-se o facto do volume de armazenamento ter aumentado de 1935 (cartografia de base) para 1954 (dados de projecto), fenómeno este que não terá sido devido a condições naturais de erosão deste local, mas sim à movimentação de terra para a construção da barragem. Pode-se referir ainda que existiu uma maior afluência de sedimentos, correspondente a uma diminuição de volume de armazenamento, nos primeiros anos de funcionamento da albufeira, tendendo a atingir as condições de equilíbrio com o passar dos anos.
Figura 4.6 - Levantamento topográfico de 1935, anterior à construção da barragem de Campilhas.
Figura 4.7 - Pontos de referência utilizados para a transformação de coordenadas. Quadro 4.5 – Erros da transformação
“Afim”.
Pontos Erro em X Erro em Y 5 -0.815 1.143 6 -0.572 1.064 7 3.989 -2.176 8 -4.438 -0.278 9 1.835 0.248 Transformação “Afim”
71,024
y
0,001
x
0,999
+
=
X
[Equação 4.1]641,758
y
0,999
x
0,003
-
+
+
=
Y
[Equação 4.2]Figura 4.9 - Curvas de capacidade da albufeira de Campilhas para diferentes anos: 1935 - anterior à construção da barragem; 1954 – curva de projecto; 1965 – levantamento da DGSH; e 2001 – levantamento da DSRH.
Nesta figura não se apresentam as curvas de área para os anos de 1954 e 1965, por não estarem disponíveis nos trabalhos publicados para esta albufeira.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 Co ta ( m ) Volume (dam3) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 500 1000 1500 88 89 90 91 92 93 94 95 0 10 20 30 Volume 1935 (dam3) Volume 2001 (dam3) Área 1935 (ha) Área 2001 (ha) Volume 1954 (dam3) Volume 1965 (dam3)
Figura 4.10 – Diferença de cotas entre as superfícies de 2001 e de 1935.
Para uma análise das alterações morfológicas do fundo da albufeira e usando as capacidades dos SIG, foi calculada uma superfície de diferença de cotas entre as superfícies de 2001 e 1935 (Figura 4.11). Nesta figura os valores negativos indicam erosão e os positivos indicam deposição.
Figura 4.11 - Superfície das alterações morfológicas entre 1935 e 2001 com indicação da localização de alguns perfis.
Observando a localização dos perfis na Figura 4.11 e os gráficos da Figura 4.12, verifica-se que houve uma deposição de sedimentos mais acentuada nas linhas de água originais, principalmente na zona junto ao descarregador (Perfil 1) e nas margens mais abruptas (Perfil 5), enquanto que nas zonas esta deposição é mais extensa e menos possante nas mais planas, confirmando assim a relação entre a morfologia da albufeira e o seu assoreamento.
Perfil 1 80 85 90 95 100 105 110 115 0 100 200 300 400 500 600 700 Distâncias (m) C o ta s (m ) 1935 1954 1965 2001 ME - "0" Perfil 5 80 85 90 95 100 105 110 115 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 Distâncias (m) C o ta s (m ) 1935 1954 1965 2001 ME - "3" Perfil 16 80 85 90 95 100 105 110 115 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Distâncias (m ) C o ta s (m ) 1935 1954 1965 2001 MC - "2" Perfil 32 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 -30 20 70 120 170 220 Distâncias (m) C o ta s (m ) 1935 1954 1965 2001 ME - "SH - 11" Perfil 35 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 -20 30 80 130 180 230 280 Distâncias (m) C o tas ( m ) 1935 1954 1965 2001 ME - "SH - 14" Perfil 42 103 104 105 106 107 108 109 110 111 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 Distâncias (m) C o ta s (m ) 1935 1954 1965 2001 ME - "SH - 6"
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Nos 16 dias de levantamento batimétrico da albufeira de Campilhas foram efectuados 434 perfis trabalhando cerca de 8 horas diárias. Após a eliminação dos pontos com zeros e profundidades erradas resultaram 1 007 134 pontos, dos quais ficaram 1 002 414 pontos após a extracção das “sondas batidas”. Da selecção de pontos efectuada na aplicação Hypack, resultaram 32 106 pontos com os quais foi construído o modelo numérico de batimetria. Após a análise qualitativa no SIG, resultaram 10 432 pontos com os quais foi construída a superfície final.
A partir das cartas topográficas de 1935, à escala 1:2 500, editadas pela Junta Autónoma das Obras de Hidráulica Agrícola (JAOHA) foi calculado o respectivo modelo batimétrico.
Determinados os modelos das duas superfícies (1935 e 2001), foram calculadas as curvas de capacidade da albufeira e as alterações na área e volume de armazenamento. Uma vez que não existe cartografia à data da entrada em funcionamento da barragem, não foi possível estimar o respectivo modelo batimétrico, recorrendo-se então à informação da curva de capacidade do projecto (1954), para cálculo da perda de capacidade da albufeira.
Por comparação das superfícies batimétricas de 1935 e 2001 verifica-se uma maior deposição nas cotas mais altas da albufeira, relacionada com a pequena variação nos níveis de armazenamento, e um preenchimento sedimentar do leito original dos rios confirmado também nos perfis apresentados.
Pela análise dos dados para os diferentes anos, conclui-se que houve uma perda de capacidade de 6% desde 1954 a 2001. O volume correspondente a este valor é superior ao volume morto, mas analisando detalhadamente a perda de capacidade para o Nível de Capacidade Morta, conclui-se que apenas 41,4% do volume morto já foi preenchido com sedimentos durante um período de 47 anos.
A curto prazo, está prevista uma campanha de amostragem do substrato de fundo, utilizando amostradores integrais, que contribuirá para aprofundar os conhecimentos sobre os sedimentos acumulados na albufeira e relacioná-los com as formações geológicas da bacia. A análise laboratorial destas amostras permitirá caracterizar a granulometria e espessura das várias camadas, permitindo estudar os vários ciclos de sedimentação e dar indicações sobre a da evolução da erosão da respectiva bacia hidrográfica.
Estão também a ser aplicados dois modelos de erosão hídrica, EUPS (Equação Universal de Perda de Solo) e AnnAGNPS (ANnualized AGricultural Non Point Source Pollution Model) à bacia da albufeira de Campilhas para modelação dos processos de erosão hídrica, do escoamento superficial, da produção/transporte de sedimentos e da poluição difusa. Estes modelos serão
posteriormente
calibrados com os modelos numéricos de batimetria, nomeadamente o6. BIBLIOGRAFIA
Álvares, M.T.; Fernandes, S.; Mariano, A.C.; Veríssimo, M.R., 2001 - Plano de Trabalhos para Execução de Levantamentos Batimétricos nas Albufeiras da Rede Sedimentológica. Relatório Interno, Instituto da Água – Direcção de Serviços de Recursos Hídricos, Lisboa.
Ferreira, M.T., 2002 - Estado Trófico de Albufeiras in Ecossistemas Aquáticos e Ribeirinhos, Ecologia, Gestão e Conservação. Instituto da Água – Direcção de Serviços de Recursos Hídricos, Lisboa, Cap. 11.
Ferreira, J.F.F. (Repartição de Projectos), 1966 - Estudo do Assoreamento da Albufeira de Campilhas. Relatório Técnico, Direcção Geral dos Serviços Hidráulicos - Direcção de Serviços de Aproveitamentos Hidráulicos, Lisboa.
Mariano, A.C., Álvares, M.T., Pimenta, M.T., Fernandes, S., Veríssimo, M.R., 2002 - Metodologia para Monitorização Batimétrica de Albufeiras. Relatório Interno, Instituto da Água – Direcção de Serviços de Recursos Hídricos, Lisboa.
Nicolau, R., 2002 – Modelação e Mapeamento da Distribuição Espacial de Precipitação: Uma Aplicação a Portugal Continental. Tese de Doutoramento, Faculdade de Ciências e Tecnologia de Lisboa, Monte da Caparica.
ANEXOS
ANEXO I– Valores dos volumes e áreas para as diferentes cotas de armazenamento na albufeira de Campilhas.
VOLUMES (dam3) ÁREAS (ha)
COTAS 1935 1954 1965 2001 1935 2001 88 62 81 5 1 5 1 89 134 165 12 10 2 90 253 296 147 48 15 6 91 438 492 152 22 16 92 701 762 638 367 30 27 93 1048 1117 684 39 37 94 1484 1561 1474 1105 48 47 95 2017 2109 1620 59 56 96 2660 2772 2723 2232 70 67 97 3428 3556 2963 84 80 98 4339 4482 4514 3835 99 95 99 5420 5579 4874 117 113 100 6688 6865 6902 6100 136 133 101 8155 8350 7533 158 154 102 9854 10070 10223 9202 182 180 103 11816 12053 11132 210 207 104 14082 14335 14464 13353 242 239 105 16666 16939 15904 275 270 106 19586 19884 19969 18754 311 299 107 22900 23227 21892 352 329 108 26634 26989 27026 25347 395 363
EQUIPA DE HIDROGRAFIA
(Ana Catarina Mariano) (Maria Teresa Álvares)
