Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquíferos · Elementos de apoio • Página da cadeira: – Pagina oficial no Fenix • Documentos de apoio: – Slides das aulas – Maidment,

Rodrigo Proença de Oliveira

Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquíferos2010 / 2011

Organização

Organização

• Docentes:

– Rodrigo Proença de Oliveira, [email protected] (Gab: 5.42)

– Luis Ribeiro, [email protected]

– Francisco Nunes Correia, [email protected]

• Avaliação:

– Exame (50%) + Média de 6 exercícios (50%)

– Nota mínima de 8 em cada uma das componentes;

Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

Planeamento


Aula Data Tema Descrição Docente

1 04-11-2010 O ciclo hidrológico e a bacia hidrográficaIntrodução. 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 05-11-2010Os 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 05-11-2010Os 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 superficialO 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 superficialModelos 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 subterraneoEscoamento 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 26-11-2010Modelação 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



Processos advectivos e dispersivos. Adsorção e absorção. Isotérmicas. Factor de retardação.Transporte

reactivo.LR


em águas subterrâneas.Intrusão salina. Modelos de diferenças finitas e Random Walk LR



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 16-12-2010Pressões 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 17-12-2010Conceitos base da política de gestão da água

e suas vertentes legal e económica.

Os usos múltiplos e conflictuantes da água. Domínio hídrico e titularidade dos recursos hídricos.

Licenciamento e títulos de utilização de recursos hídricos. Taxa de utilização de 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, INAGDinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

http://www.civil.ist.utl.pt/~jh/CivHRH082s.html

http://snirh.pt/

Exercício 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 energiaAlbufeira de Castelo de Bode


Abastecimento de água, produção de energia

e protecção contra cheias


Barragem da Aguieira

Rio DãoRio

Mondego Rio Alva

Aguieira

Raiva

Fronhas

Coimbra

F.Foz

Baixo

Mondego

Açude de

Coimbra

Irrigação e produção de energiaBarragem de Alqueva


Protecção de ecossistemas

Recreio e lazer


Controlo da contaminação


Controlo da erosão


Porto Santo

Cheias e secas

Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010Istambul, Set. 2009 Portugal, 2005

Protecção contra cheiasHolanda


NavegaçãoRio 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

Europa:

4,1 x103m3/ano/hab

América do Norte:

17.5 x103m3/ano/hab

África:

5,1 x103m3/ano/hab

Ásia:

3,3 x103m3/ano/hab

América do Sul:

28,3 x103m3/ano/hab

Austrália/Oceania:

50 x103m3/ano/hab

Utilização da água no mundoUsos consumptivos


Água e saúde

• Mais de 1,1 mil milhões de pessoas sem acesso a um

abastecimento sustentado de água de boa qualidade;

• Mais de 2.4 mil milhões de pessoas ( > 1/3 da

população mundial) sem acesso a saneamento de boa

qualidade;

• Mais de 6 000 crianças morrem por dia de doenças

relacionadas com a água

• Mais de 250 milhões de pessoas por ano afectadas por

doenças relacionadas com a água (implicando a

ocupação de metade dos leitos hospitalares)

• Investimento anual em infra-estruturas hídricas:

– Actual: 70 mil milhões de USD

– Necessário: 180 mil milhões de USD


Crescimento da população irá exacerbar os

problemas da água


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