MONITORIZAÇÃO BATIMÉTRICA DE ALBUFEIRAS

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

Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH

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

ANEXOS.................................................................................................................................................................... 38


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 FIGURA 4.12 – EXEMPLOS DE ALGUNS PERFIS PARA DIFERENTES DATAS. .................................................................... 34


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 DATUM WGS84 (SISTEMA A) PARA DATUM LISBOA –

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 QUADRO 4.5 – ERROS DA TRANSFORMAÇÃO “AFIM”. ................................................................................................ 29


Monitorização Batimétrica de Albufeiras

Albufeira de Campilhas

Instituto da Água - Direcção de Serviços de Recursos Hídricos

Maria 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

Estado Trófico 1997-2000 (Ferreira, 2002) Eutrófico


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

Geologia Ver Figura 3.8


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, seguindo-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

2


Com base na missão GPS foram calculados em gabinete, utilizando a aplicação SkiPro da Leica,

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.


Figura 4.3- Localização das fiadas planeadas e de alguns ecogramas.


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)

(2) (4)


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 4.5 - Modelo numérico de batimetria actual (2001) da albufeira de Campilhas vista a 3D.


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 4.8 - Modelo numérico de batimetria de 1935 da albufeira de Campilhas vista a 3D.


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 3000088

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108C

ota

(m)

Volume (dam3)

050100150200250300350400450Área (ha)

0 500 1000 150088

89

90

91

92

93

94

950102030

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)

Cot

as (m

)

1935195419652001

ME - "0" Perfil 5

80

85

90

95

100

105

110

115

-50 0 50 100 150 200 250 300 350

Distâncias (m)

Cot

as (m

)

1935195419652001

ME - "3" Perfil 16

80

85

90

95

100

105

110

115

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Distâncias (m)

Cot

as (m

)

1935195419652001

MC - "2"

Perfil 32

100

102

104

106

108

110

112

114

116

118

120

-30 20 70 120 170 220Distâncias (m)

Cot

as (m

)

1935195419652001

ME - "SH - 11" Perfil 35

102

104

106

108

110

112

114

116

118

120

-20 30 80 130 180 230 280

Distâncias (m)

Cot

as (m

)

1935195419652001

ME - "SH - 14" Perfil 42

103

104

105

106

107

108

109

110

111

50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250Distâncias (m)

Cot

as (m

)

1935195419652001

ME - "SH - 6"

Figura 4.12 – Exemplos de alguns perfis para diferentes datas.


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 o

levantamento de 2001 elaborado pelo INAG.


6. 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) (Maria Teresa Pimenta) (Sónia Fernandes)

Documents

MONITORIZAÇÃO BATIMÉTRICA DE ALBUFEIRAS