IPV.ESTG Volume de Trabalho Total (horas): 156 Total Horas de Contacto: 52 T TP P Competências

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1 Unidade Curricular: Hidrologia e Recursos Hídricos Área Científica: Ciências da Terra / Ambiente e Energia Curso / Ciclo: Engenharia do Ambiente - 1º ciclo Docente Responsável: Luís Manuel Fernandes Simões Ano Regime Tipo 2º Semestral Obrigatória Código ECTS Créditos ECTS IPV.ESTG Volume de Trabalho Total (horas): 156 Total Horas de Contacto: 52 T TP P Competências Conhecimento e compreensão dos conceitos fundamentais de hidrologia e as suas aplicações na área da engenharia do ambiente. Desenvolvimento de competências teórico-práticas e práticas no domínio das técnicas de prospecção, avaliação, exploração e gestão de recursos hídricos. Requisitos prévios Não Aplicável Descrição dos conteúdos 1. A Água na Terra - Introdução 1.1. Considerações gerais Os reservatórios naturais Características organoléticas Características físico-químicas. 2. A Água como Recursos Natural 2.1. Noção de recursos e reservas A água como recurso natural escasso e limitado A hidrologia e a hidrogeologia: definições e âmbitos de estudo A importância da hidrologia e da hidrogeologia para a engenharia Distribuição dos recursos hídricos na Terra; volumes sectoriais Recursos hídricos de Portugal continental no quadro da Península Ibérica. 3. O ciclo hidrológico 3.1. Considerações gerais Conceito, mecanismos, reservatórios e tempos de residência da água As fases do ciclo hidrológico e as suas características Balanço hidrológico Equações de balanço hidrológico e as suas aplicações.

2 3.4. As acções antrópicas no ciclo hidrológico e suas implicações. 4. Bacias hidrográficas 4.1. Escalas e unidades de estudo Linhas divisórias de água Grandes e pequenas bacias hidrográficas Factores que condicionam o comportamento hidrológico das bacias: factores climáticos, factores fisiográficos Características fisiográficas das bacias hidrológicas Características geométricas: área de drenagem; forma, descrição qualitativa e quantitativa Características do sistema de drenagem: constância do escoamento; ordem dos cursos de água; densidade de drenagem; percurso médio do escoamento superficial Características do relevo: curva hipsométrica; altitude e altura média; perfil longitudinal de um cursos de água; declividade dos terrenos; rectângulo equivalente; índice de declive de Roche e índice de declive global; coeficiente de massividade e coeficiente orográfico Características da geologia e dos solos Características da vegetação Tempo de concentração Factores que influenciam o tempo de concentração Estimativa da velocidade de escoamento e tempo de concentração. 5. Os segmentos superficiais e sub-superficiais do Ciclo Hidrológico: 5.1. A precipitação atmosférica Breves notas sobre a atmosfera Humidade específica, humidade relativa; as nuvens Mecanismos de condensação O início da precipitação; altura e intensidade Tipos de precipitação Classificação das precipitações: condições que dão lugar a precipitação Distribuição geral das chuvas Medição das precipitações: udómetros e udógrafos Processamento e análise de dados pluviométricos e sua representação cartográfica: isolinhas e isoietas Distribuição de precipitação estimada por radar Precipitação ponderada sobre uma região: média aritmética, método das isoietas; método de Thissen.

3 Precipitações médias anuais e mensais; módulos pluviométricos Tendência da distribuição espacial da pluviosidade média: influência da altitude, da inclinação das vertentes e da distância ao mar Precipitação intensa de curta duração - parâmetros característicos Curva de possibilidade udométrica Curvas IDF Variação da precipitação com a área Intercepção Conceitos e processos Medição da intercepção A importância relativa da intercepção Evaporação Definições e conceitos Factores que influenciam a evaporação: radiação solar, tensão de vapor de água, vento Medição da humidade relativa: lei de Dalton; tipos de psicrómetros Medição da evaporação: os evaporímetros Cálculo da evaporação: por balanço hídrológico; por balanço energético; pela lei da transferência de massa A fórmula de Penman Evapotranspiração Evapotranspiração potencial; conceito e formas de medição Cálculo da evapotranspiração: Utilizando o balanço energético; Utilizando a fórmula de Penman; Utilizando o método de Thornthwaite; Utilizando a fórmula de Blaney-Criddle Estudo comparativo dos resultados Evapotranspiração efectiva Factores que influenciam a evapotranspiração. 6. Escoamento de superfície 6.1. Relação precipitação escoamento Coeficiente de escoamento Precipitação útil Caudais fluviais Medição de caudais: Método secção-velocidade; método gráfico, método aritmético, método estrutural Curvas de vazão; 6.7. Registo contínuo de níveis; limnígrafos e limnigramas 6.8. Estabelecimento de uma rede hidrométrica.

4 6.9. Análise do escoamento de superfície estudo do hidrograma: Separação das componentes do escoamento superficial Forma do hidrograma Factores que afectam a forma do hidrograma Pré-determinação das pontas de cheia Pré-determinação dos hidrogramas de cheias 7. Estudo de cheias 7.1. Necessidades do estudo de cheias Caudais de ponta de cheia Fórmulas empíricas Fórmulas cinemáticas Métodos estatísticos Método do Hidrograma unitário 7.3. Escoamento superficial em meio urbano 8. A água de superfície e a água subterrânea: Hidrostratigrafia geral 8.1. O solo como meio de movimento e retenção de água: água de superfície e água subterrânea A água na zona não saturada 8.3. A água na zona intermédia 8.4. A água na zona saturada 8.5. A água nos solos e nas rochas: volume total, volume da fase sólida e volume de vazios Índice de vazios e porosidade 8.7. Porosidade intragranular e porosidade por fracturação: origem e factores condicionantes A humidade do solo; tensão capilar; porosidade efectiva e retenção específica 8.9. Condutividade hidráulica e gradiente hidráulico. Lei de Darcy generalizada Classificação das formações geológicas segundo o seu comportamento hidrogeológico Classificação dos aquíferos: segundo a porosidade; segundo a litologia; segundo a pressão de água A produtividade dos aquíferos em Portugal Parâmetros característicos dos aquíferos: armazenamento específico, coeficiente de armazenamento; transmissividade Balanço hidrogeológico 9. Infiltração, percolação e drenagem 9.1. Medição da capacidade de infiltração Cálculo do valor de infiltração: Fórmula de Horton; Fórmula de Philip;

5 9.3. Percolação e drenagem. 10. Escoamento subterrâneo Escoamento subterrâneo em regime permanente Aplicação da lei de Darcy aos aquíferos A hipótese de Dupuit Poços completos em aquíferos confinados - equação de Thiem Poços completos em aquíferos freáticos Poços de penetração parcial Escoamento subterrâneo em regime variável Equação de Theis Fórmula simplificada de Jacob Curva de recuperação Raio de acção de um poço 11. Construção de poços Metodologias, técnicas de prospecção e pesquisa Abertura dos furos Percussão mecânica Sistema Rotary Percussão pneumática Rotopercussão Diagrafias Selecção do material de entubamento e envolvimento Ensaios de produtividade Perdas de carga relacionadas com a abertura dos furos Poços verticais com paredes em betão Poços de drenos radiais 12. Impactos ambientais Influências das obras hidráulicas no regime de escoamento subterrâneo Modificações devidas a alterações no regime do caudal dos rios Modificações devidas a alterações no nível médio de rios e lagos Influência das bombagens e das recargas no regime hídrico Mecanismos gerais de contaminação Infiltração Migração directa Trocas interaquíferos Recarga das águas superficiais Movimento dos contaminantes na água subterrânea Perímetros de protecção das águas subterrâneas

6 12.8. Impactos relacionados com a abertura de furos Absorção de efluentes de fossas sépticas por parte dos solos irrigados Aterros sanitários localizados em areeiros ou pedreiras abandonadas Utilização de bacias de infiltração para esgotos domésticos ou industriais Poluição dos cursos de água superficiais Recargas artificiais de aquíferos Águas de drenagem de minas Contaminações pela variação do nível freático PROGRAMA TEÓRICO-PRÁTICO (PREVISTO) Resolução de exercícios teorico-práticos sobre: Bacias hidrográficas Avaliação do risco de cheia em bacias hidrográficas Análise geométrica e morfométrica de uma bacia hidrográfica Precipitação ponderada sobre uma região Polígonos de Theissen Método das Isoietas Distribuição de dados de precipitação anual Probabilidade de ocorrência Evapotranspiração potencial Cálculo da ETP com base nos dados de uma estação climatológica do país Método de Thornthwaite Evapotranspiração real Cálculo da ETR com base em dados de uma estação climatológica do país- Balanço hídrico sequencial Hidráulica subterrânea Alturas e cotas piezométricas Gradiente hidráulico Linhas equipotenciais Direcção e sentido do escoamento Caudais de entrada e saída Troca de água entre aquíferos Coeficiente hidráulico Cálculo aproximado da permeabilidade com base na distribuição granulometrica de um material desagregado Fórmula de Hazen Permeabilidade horizontal e vertical Ensaios de bombagem Cone de rebaixamento

7 Permeabilidade e Transmissividade Aquífero livre / aquífero confinado Eficiência de um aquífero e coeficiente de esgotamento Aquífero livre em regime permanente Métodos de Dupuit e Thiem Aquífero livre em regime transitório Aquífero confinado em regime permanente Fórmula de Theis Aquífero confinado em regime transitório Métodos de Theis e Jacob Aquífero semi-confinado em regime permanente Equação de Glee Aquífero semi-confinado em regime transitório Equação de Walton Hantush O método das imagens Métodos de ensino e aprendizagem Modo de avaliação Momentos de avaliação Exame de época normal Exame de recurso Critérios avaliação - Teórica (T) 2 h - Prova classificada para 20 valores - Classificação mínima Val. - Teórico-Prática (TP) 2h 30m - Prova classificada para 20 valores - Classificação mínima Val. Nota final (NF)= T.(0.5) +TP.(0.5) com NF 9.5 Nota: Os mínimos obtidos na época normal são considerados na época de recurso. Bibliografia mais relevante Apontamentos coligidos pelo Professor da disciplina. Custódio, E. E Llamas, M.R. (1996) Hidrologia Subterranea, tomo I e II, 2ª Ed. Ediciones Omega, S.A., Barcelona. Dunne, Thomas and Leonard, Luna B. (1978) Water in Envirinmental Planning W. H.

8 Freeman and Company, New York. INAG Plano Nacional da Água. INAG Água em Portugal. Lencastre, A. e Franco, F. M. (2003) Lições de Hidrologia, 3º Ed. UNL, Faculdade de Ciências e Tecnologia. McCuen, Richard H. (2005) Hidrologic Analysis and Design, 3ª Ed. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey. Mendonça, J.J.L. Prospecção, pesquisa e captação de água em aquíferos aluvionares Tese de Mestrado, U.N.L., Monte da Caparica, Watson, Ian and Burnett, Alister D. Hydrology, an Environmental Approach Buchanan books Cambridge, 1993.