PARQUE LOGÍSTICO DE ALFARELOS

Estudos hidrológicos e hidráulicos

1. Enquadramento

O estudo tem como objetivo dar resposta às questões colocadas pela APA- Agência Portuguesa

do Ambiente, Oficio de 17/07/15 (vide Anexo I), em sede da 1ª Correção Material à delimitação

da REN do Município de Soure, em matéria de avaliação do impacte nas condições de

escoamento do meio recetor causadas pela extensão do Terminal da TMIP. Neste

enquadramento o estudo pretende:

- Proceder à análise e articulação da pretensão de constituição do terminal com o projeto

de Regularização do Baixo Mondego- Drenagem das zonas de Encosta- Bacias 9E e

10E (Alfarelos) (INAG, 1981);

- Avaliar as condições de escoamento da cheia centenária.

O estudo comtempla também uma análise das condições de escoamento para caudais de cheia

de maior frequência (períodos de retorno de 10 anos, 20 anos e 50 anos) e o reordenamento e

reabilitação das linhas de água intercetadas.

No Anexo II é apresentada a área de implantação do projeto de expansão do Terminal da TMIP

e uma avaliação preliminar da movimentação de terras necessárias à constituição da plataforma.

2. Caracterização e funcionamento do sistema de drenagem

das zonas de encosta

Dados de dimensionamento e caracterização do sistema

A zona em estudo integra-se na bacia de encosta definida como 10E em (INAG, 1981), localizada

entre dois grandes afluentes do Mondego, o rio Ega, localizado a montante, e o rio Arunca, a

jusante. A regularização do Mondego datada da década de 80 reposicionou o leito central do rio

num traçado próximo da vala de Alfarelos (Figura 1), implicando também o seu reperfilamento.

O leito do rio Mondego foi protegido por diques longitudinais que acomodam o leito menor e

maior do rio, sendo que a confluência das linhas de água afluentes encontram-se condicionadas

por estruturas de controlo.

Figura 1- Regularização do Baixo Mondego

Antes

Depois

A zona denominada como zona de encosta em (INAG, 1981) é drenada por um sistema de valas,

com uma vala coletora principal (vulgarmente designada por vala de Alfarelos) situada entre a

linha ferroviária de Alfarelos (Ramal de Alfarelos) e o dique da margem esquerda do Mondego

com descarga direta para o rio Mondego, através de uma conduta de D500 instalada a jusante

da ponte sobre o Mondego da EN347. Contudo, para níveis do Mondego superiores a 3,4m, os

caudais de encosta são derivados para a margem direita do rio, por sifão que atravessa o leito

regularizado, localizado no mesmo sítio da conduta, composto por duas condutas D1500 (Figura

2).

Figura 2- Sistema de drenagem da zona de encosta (a amarelo vala de Alfarelos e Sifão)

Os caudais drenados correspondem às bacias assinaladas na Figura 3, que no total

apresentam uma área de cerca de 5,5km2, dos quais 2,3km2 interessa diretamente à área em

estudo, correspondente à Ribeira do Vale de Soure.

Figura 3- Bacias de encosta

O caudal total afluente ao sifão para o período de retorno de 25 anos foi estimado em (INAG,

1981) em 15,6m3/s1, correspondendo a um caudal amortecido de 9m3/s para o qual foi

1 O caudal foi estimado pelo método racional, admitindo um valor de C=0,5, um tempo de concentração de

2,3h (estimado pelo método de Giandotti) e uma precipitação correspondente de 46,8mm. O caudal

dimensionado o sistema de drenagem. A curva de vazão do sifão estimada é dada pela seguinte

equação que contabiliza todas as perdas de carga do escoamento.

𝑁 = 3,4 + 3,965 𝑉2

2𝑔

em que,

V- velocidade do escoamento nas condutas

N- nível a montante

O amortecimento do caudal de ponta é conseguido através da inundação dos campos marginais

até à cota de 4,5m.Os dados e resultados do amortecimento efetuado em (INAG, 1981),

encontram-se reproduzidos no Anexo III.

Foram igualmente avaliadas as condições de escoamento para um grau de colmatação da grelha

de montante do sifão de 30% ao que correspondeu uma cota de inundação de 4,7m e a um valor

estimado no início da vala de 5,2m. O critério subjacente do dimensionamento consistiu na

salvaguarda da Linha de Alfarelos cuja cota mínima se posicionava a 6,31m), tendo-se admitido

que não deveria ser ultrapassada o nível 6,0m.

No Anexo II, apresenta-se o levantamento topográfico da zona em estudo correspondente à zona

identificada na Figura 2, “encravada” entre a Linha de Alfarelos (LAlfarelos) e a Linha do Norte

(LNorte). Verifica-se que o nível de água correspondente à cota 5,2m na zona interessada pela

extensão do terminal da TMIP só ocorre numa franja adjacente à linha de Alfarelos, em particular

na zona mais próxima das atuais instalações da TMIP. No que se refere à linha de Alfarelos,

entre 1981-83 foi reperfilada, apresentando atualmente cotas não inferiores a 6,8m.

Condições de funcionamento

De forma geral o sistema funciona tal como previsto, existe no entanto alguma falta de

manutenção do estado de limpeza das valas. No Anexo IV apresentam-se algumas fotos do

sistema de drenagem e da zona de expansão da TMIP.

No que se refere à zona de expansão, verifica-se também que foi objeto de movimentações de

terras que prejudicaram a definição da rede hidrográfica. Nomeadamente a Rib. Do Vale de

Soure que devia atravessar a zona de expansão entre PH1 da LNorte e a PH1 da LAlfarelos, tem

um alinhamento divergente para este, aproximando-se da PH2 da LAlfarelos que tem uma

dimensão muito reduzida.

Refira-se que esta linha de água que aparece marcada na carta 1/25000 desviada para este, a

montante da LNorte, e que aparenta atravessar esta estrutura na passagem rodoviária PH2 da

LNorte, não tem na realidade quaisquer condições para que o escoamento se processe nesta

orientação, coincidente com a estrada que liga a estrada da APA à povoação da Granja do

Ulmeiro.

Refere-se, também, que no troço da vala de Alfarelos adjacente à área de expansão do terminal

não são conhecidas inundações dos campos marginais. Em 2001, ano de ocorrência excecional

no Mondego (embora com menor incidência de precipitação na zona em estudo) o rio Ega

transbordou junto à estação de Alfarelos, no entanto nas bacias de encosta, em particular na

zona de expansão do terminal, os níveis atingidos não foram significativos, não puseram em

perigo as duas famílias que habitavam as edificações situadas junto à entrada da TMIP (Figura

4).

especifico estimado para um período de retorno de 25 anos foi de 2,8m3/s/km2 e para 100 anos de

3,5m3/s/km2 .

Figura 4- Zona adjacente à TMIP

3. Reavaliação dos caudais de cheia

Procedeu-se à atualização dos caudais de cheia, tendo por base a informação atualizada para a

zona. Procedeu-se também a uma análise de sensibilidade ao cálculo do tempo de concentração

das bacias drenantes. A análise procurou seguir nos demais parâmetros a informação constante

em INAG,1981, nomeadamente os parâmetros físicos das bacias, por forma a não alterar

significativamente os fatores de comparação.

Avaliação do tempo de concentração

Os tempos de concentração foram estimados pela comparação das metodologias propostas por

Temez, Giandotti, Kirpich e SCS2, tendo por base as características fisiográficas determinadas

em INAG,1981. Tal como naquele estudo, considerou-se que o tempo de concentração de

resposta do conjunto de bacias é controlado pelo tempo de resposta da maior bacia, a bacia da

Rib. Do Vale de Soure.

Tabela 1- Tempo de concentração

O tempo de concentração de 1,5h, estimado pelo método de Temez, situa-se próximo da média

dos valores estimados, parecendo melhor ajustado que o método de Giandotti. Será este o valor

adotado.

2 Foi considerada uma velocidade media de escoamento superficial de 0,8m/s (adaptado de Chow et

al,1988)

Area Comprimento Cota Altura Velocidade Tc

Bacia Max Min Declive média media Kirpich Temez Giandotti SCS Media

(km2) (m) (m) (m) (m) (m/s) (h) (h) (h) (h) (h)

2,3 3500 106 0 0,030 38 0,8 0,7 1,5 2,3 1,2 1,4

TMIP

Caraterização do regime de precipitação

O regime de precipitação teve por base as curvas IDF constantes em (Brandão, 2001),

nomeadamente, os valores estimados para Coimbra e Aveiro e em (Santos, 2009) para a estação

de Pombal. Os valores estimados quando comparados com os valores considerados no

dimensionamento do sistema de drenagem afiguram-se superiores para precipitações com

durações próximas da 1,5h, pelo que de forma conservadora adotaram-se as curvas IDF

correspondentes a Pombal, também mais próximas da média dos valores das restantes curvas.

Figura 5- Curvas de Intensidade de Precipitação-Duração- Frequência

Avaliação dos caudais de cheia afluentes:

Apresentam-se seguidamente os valores estimados pelo método Racional e pelo Método do

SCS,

Método Racional3

Tabela 2- Caudais de cheia

3 O valor do Coef. Escoamento “C” não corresponde ao considerado em INAG,1981. O valor de 0,5, então

considerado, parece excessivo em função das características da bacia. Note-se que o valor de 0,5 é o valor

máximo recomendado em (Lencastre, 2003) para áreas agrícolas em solos argilosos pesados, e que as

áreas com características urbanas, que cobrem menos de 1/3 da bacia, o valor aplicável (zonas residenciais

vivendas na periferia) é de 0,4.

C I A Qp Vol ume Qp

( mm/ h) ( km2) ( m3/ s) ( m3) ( m3/ s/ km2)

10 22 13, 1 1183 2, 4

20 25 15, 3 1381 2, 8

50 28 17, 0 1534 3, 1

100 31 18, 7 1680 3, 4

5, 5

Per i odo de

Ret or no

0, 4

Método do SCS

Tabela 3- Caudais de Cheia

O número de escoamento adotado corresponde ao proposto em SNIRH – Atlas do Ambiente

para zona, que atinge à escala de leitura possível no máximo NC=75(vide Figura 6), ou seja para

condições de humedecimento do solo extremas (AMCIII) um valor de NC=88. Este valor é um

pouco inferior ao adotado em (INAG, 1981), NC=90.

Figura 6- Números de escoamento. AMCII. Fonte: SNIRH

A comparação dos caudais agora estimados com os previstos em (INAG, 1981) encontram-se

na tabela 4. Verifica-se que a atualização dos valores de precipitação e das condições de

escoamento superficial traduzidas no número de escoamento e coeficiente de escoamento e no

tempo de concentração da bacia conduzem, no conjunto, a valores menos conservadores dos

considerados no dimensionamento do sistema, fazendo corresponder sensivelmente o período

de retorno de 100anos ao período de retorno de 25 anos então estimado. Relembre-se que já

em (INAG, 1981) a aplicação do método de cálculo do LNEC (método do SCS adaptado) já

apontava para caudais bastante inferiores, 60% dos que acabaram por ser adotados para o

dimensionamento do sistema.

Tabela 4- Caudal de ponta de cheia adotado

4. Avaliação das condições de escoamento da cheia

centenária

A avaliação das condições de escoamento seguiu a metodologia proposta em INAG,1981.

Procurou-se desta forma obter condições idênticas de comparação para os dois cenários de

avaliação. Por uma questão de coerência, o hidrograma utilizado foi o SCS, com maior volume

que o proposto para o método racional.

A avaliação das condições de amortecimento dos caudais afluentes teve por base a curva de

volumes armazenados do sistema de drenagem e zonas adjacentes (vide Anexo II) deduzida

dos volumes de aterro esperados na zona de expansão do terminal (Figura 7).

Os volumes de aterro entre as cotas com interesse para a presente análise, situadas entre a cota

4 e 6,5m, foram estimados em cerca de 28000m3. Duas ordens de grandeza abaixo da curva de

volumes armazenados para as mesmas cotas. Pelo que desde já se espera que o impacto do

aterro desta zona não tenha nenhuma influência nas condições de amortecimento dos caudais

de cheia.

As condições de vazão são ditadas pelo sifão, já que se considera que a ocorrência da cheia na

zona de encosta terá grande probabilidade de ocorrer com níveis no Mondego elevados. A curva

de vazão considerada corresponde à referenciada no capítulo 2.

T

Racional LNEC*

10 13 9 13,2 9 3,6

20 15 12 12 4,8

25 15,7 9,4

50 17 14 17,6 14 5,5

100 19 16 19,5 16 6,4

AdotadoMetodo

Racional

Metodo do

SCS

Caudal de cheia afluente ao sistema de drenagem(m3/s)

Estudo Hidroprojecto

Caudal afluente

à Rib. Do Vale

de Soure (m3/s)

Figura 7- Curva de volumes armazenados

O caudal total afluente para o período de retorno de 100 anos, estimado em 16m3/s é amortecido

para um caudal de 9m3/s (Figura 8). O amortecimento do caudal de ponta é conseguido através

da inundação dos campos marginais até à cota de 4,6m ( 0,1m acima do que serviu de base ao

dimensionamento do sistema de drenagem).

Figura 8- Amortecimento do caudal de ponta de cheia centenário

Por forma a avaliar condições extremas de escoamento, foi avaliado um cenário em que a

capacidade de vazão do sifão se reduzia em 30%, por colmatação. Os resultados são

apresentados na Figura 9. O caudal amortecido é neste caso cerca de 7m3/s e os níveis atingidos

imediatamente a montante do sifão foram estimados em 4,8m (mais 0,1m que o considerado em

INAG,1981, em idênticas condições).

Figura 9-Amortecimento do caudal centenário. Cenário de redução da capacidade de vazão do sifão para metade.

As condições de propagação para montante, para o início da vala de Alfarelos, dos níveis de

água atingidos junto ao sifão foram avaliados em INAG 1981 como correspondentes a uma cota

de 5,2m, para níveis no sifão de 4,7m. Admitindo a mesma perda de carga do escoamento,

resulta para condições de pleno funcionamento do sifão uma cota 5,1m e uma cota de 5,3 para

uma situação de colmatação de 30%. Na Figura 10, apresentam-se as áreas inundadas

correspondentes à cota 5,3m.

Figura 10- Áreas inundadas à cota 5,3m

5. Requalificação da rede hidrográfica

Embora o projeto da extensão do terminal não provoque impacte significativo nas condições de

formação e escoamento de cheias, considera-se oportuna a requalificação do sistema, em face

do desordenamento da rede hidrográfica na zona de influência do projeto. Na Figura 11,

apresenta-se o arranjo geral proposto.

Figura 11- Requalificação da rede hidrográfica

A requalificação proposta consiste fundamentalmente no reperfilamento e estabilização dos

taludes das valas existentes e redireccionamento da Rib. do Vale de Soure, nomeadamente:

- Rib. Do Vale de Soure: abertura e estabilização dos taludes do leito da Rib., com re-orientação

na direção da passagem hidráulica de maior dimensão sob a LAlfarelos, LAPH1; propõe-se o

revestimento das margens do leito menor, com gabiões, em secção de rasto de 2,5m e taludes

1:0,5 e, pontualmente, a sua cobertura sob os ramais ferroviários e sob o acesso rodoviário

a serem construídos, sempre em troços de extensão visitável;

- Vala a sul da LAlfarelos: reperfilamento e estabilização da vala, mantendo a sua dimensão

(~2,5m rasto e 5m de boca); reforço da ligação à vala de Alfarelos através de uma nova PH

dupla de diâmetro 2*D1500, sob a linha ferroviária; proteção da confluência da Rib. do Vale

de Soure com gabiões/colchões Reno;

- Vala a norte da LNorte, reperfilamento e estabilização da vala, que coletará os caudais de

drenagem da via da LNorte e eventualmente algum caudal de dreagem da plataforma do

LAPH1

LAPH2

PH1

LAPH Nova

LNPH1

terminal; reforço da ligação à vala sul da LAlfarelos, através de condutas de drenagem a pre-

dimensionar em fase de Estudo Prévio em função do projeto de drenagem da plataforma.

Avaliação das condições de vazão da Rib. Do Vale de Soure

As condições de escoamento foram pré-avaliadas tendo por base o layout esquemático da

plataforma do terminal, devendo serem ajustadas em fase de Estudo Prévio. Serve o presente

para uma primeira avaliação da seção de vazão necessária ao escoamento da cheia centenária.

Para um nível de água de 5,1m na vala de Alfarelos, as condições de vazão na vala a sul da

LAlfarelos são dadas pela curva de vazão4 constante na Figura 12. Para um caudal de 6,4m3/s

(caudal centenário na Rib. Do Vale de Soure), os níveis esperados são de 5,25m.

Figura 12- Curva de vazão sob a LAlfarelos, para um nível na vala de Alfarelos de 5,2m.

Os níveis na vala sul de Alfarelos praticamente não influenciam as condições de escoamento na

Rib. do Vale de Soure, em função da inclinação do leito proposto (que acompanhará a inclinação

da plataforma do aterro). Refira-se que a cota do leito junto da PH1 da Linha do Norte é de cerca

de 8,5m e as cotas de fundo da PH1 da Linha de Alfarelos é de cerca de 3,5m. A Figura 13 traduz

os níveis de cheia esperados5 ao longo do trecho final reperfilado.

4 O escoamento nas passagens hidráulicas é afogado, considerou-se um coeficiente de perda de carga à

entrada das passagens de 0,5 e, á saída, de 1. No cálculo da perda de carga contínua considerou-se um Ks=60m1/3s. 5 Os níveis foram simulados em regime permanente, considerando um coeficiente de rugosidade

correspondente ao um Ks=25m1/3/s na aplicação da fórmula de Manning-Strickler.

Figura 13- Níveis de cheia centenária na Rib. do Vale de Soure

6. Conclusões

Com o presente estudo, prevê-se que a cheia centenária afluente ao sistema de drenagem

(16m3/s) atinja junto do sifão da vala de Alfarelos, localizado a jusante da Ponte da estrada

EN347, uma cota de 4,6m a que corresponde uma cota estimada de 5,1m no início da vala de

Alfarelos.

Nas condições descritas, o caudal centenário da Rib. do Vale de Soure, estimado em 6,4m3/s,

atinge um nível de cerca de 5,3m na vala sul adjacente à Linha de Alfarelos. Este nível pouco

afeta as condições de escoamento da Rib do Vale de Soure em virtude da inclinação do leito.

A plataforma de expansão do terminal da TMIP, localizada entre a Linha do Norte e a Linha de

Alfarelos, desenvolver-se-á a cotas mínimas de 6,6m, prevendo-se que a plataforma possa,

inclusive, subir para cotas próximas da plataforma da linha de Alfarelos, da ordem do 6,8m. Neste

enquadramento, considera-se que uma folga de cerca de 1,3m entre os níveis de cheia

centenária na vala sul adjacente à Linha de Alfarelos e a cota de plataforma do aterro do terminal

é suficiente para assegurar que não será inundada, sendo o mesmo aplicável à Linha de

Alfarelos.

Embora o projeto da expansão do terminal não provoque impacte significativo nas condições de

formação e escoamento de cheias no perímetro de intervenção, nem nas áreas confinantes,

considera-se oportuna a requalificação do sistema, em face do desordenamento da rede

hidrográfica na zona de influência do projeto.

Agosto de 2015

Graça Jorge Carmona Rodrigues

Engª Civil Engº Civil

Bibliografia Brandão, C. e. (2001). Análise de Fenómenos Extremos – Precipitações Intensas em Portugal

Continental . INAG.

INAG. (1981). Regularização do Baixo Mondego. Hidroprojecto.

Lencastre. (2003). Lições de Hidrologia.

Santos, P. (2009). Cartografia De Áreas Inundáveis A Partir Do Método De

Reconstituição.Hidrogeomorfológica E Do Método Hidrológico-Hidráulico. Estudo

Comparativo Na Bacia Hidrográfica Do Rio Arunca. UC.FCT.

ANEXO I Ofício da APA

ANEXO II Elementos topográficos e caracterização preliminar

do aterro da plataforma do terminal

- Via férrea existente

Cliente

Autoria

Obra

Revisão Descrição Data TécnicoDesenhou

Alfarelos

Terminal Ferroviário da TMIP

.0581

Escala

Data

Rev.

Designação

Especialidade/Fase

Proj. Nº

311

AGOSTO 2015

Folha 1/1

Ficheiro CAD 113-EV-HID-1850.dwg

Desenho Nº

.

.

Projectou

DesenhouControle da qualidade

Coordenação

.

.

DIH

Especialidade

VE

Fase

ESTUDO HIDROLÓGICO

PLANTA GERAL E PERFIS TRANSVERSAIS PH's

Terminal Ferroviário de Alfarelos3130-080 Granja do Ulmeiro

- Via férrea projectada

- Limite do terreno

Cliente

Autoria

Obra

Revisão Descrição Data TécnicoDesenhou

Alfarelos

Terminal Ferroviário da TMIP

.2581

Escala

Data

Rev.

Designação

Especialidade/Fase

Proj. Nº

311

MAIO 2015

Folha 1/1

Ficheiro CAD 113-EV-TER-1852.dwg

Desenho Nº

.

.

Projectou

DesenhouControle da qualidade

Coordenação

.

.

RET

Especialidade

VE

Fase

TERRAPLENAGENS

ESTUDO DE VIABILIDADE

PERFIS TRANSVERSAIS

Terminal Ferroviário de Alfarelos3130-080 Granja do Ulmeiro

Perfil Transversal 1

Esc. h=1/1000 v=1/100

Perfil transversal 2

Esc. h=1/1000 v=1/100

Perfil transversal 3

Esc. h=1/1000 v=1/100

Perfil transversal 4

Esc. h=1/1000 v=1/100

ANEXO III Elementos do projeto do sistema de drenagem (INAG,1981)

ANEXO IV Fotografias

Vista da zona de intervenção, enquadrada á direita pela Linha do Norte e ao fundo pelas

instalações atuais da TMIP.

Passagem hidráulica sob a Linha de Alfarelos Designada como PH2. Vista de jusante.

Passagem rodoviária sob a Linha do Norte. Designada na topografia como PH2. Supostamente

segundo a carta 1:25000 seria esta a passagem hidráulica da rib. Do Vale de Soure.

Efetivamente no terreno não se verifica nenhuma ligação com expressão.

Passagem hidráulica na Rib do Vale de Soure da estrada de ligação da Granja de ulmeiro a

Alfarelos, a montante da zona de expansão da TMIP. Secção aproximada de 3m*3m.