Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2013/14

Transcrição

1 Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2013/14 Tema: Sistema de previsão e alerta de cheias e inundações. Aluno: Carlos Miguel da Silva Reis Número do Aluno: Orientador: José Luís da Silva Pinho 1. Introdução As cheias e inundações são fenómenos que não são possíveis de evitar, e que podem ter um potencial devastador, dependendo da magnitude, frequência e velocidade com que ocorrem. Podem provocar situações de risco se houver elementos a eles expostos (população, propriedades, estruturas, atividades económicas), ou seja, localizados em áreas inundáveis, que possam ser destruídos ou gravemente danificados. O conceito de cheia e de inundação embora sejam correntemente utilizados como sinónimos, não o são, pois todas as cheias provocam inundações, mas nem todas as inundações são devidas às cheias. O conceito de cheia refere-se a um fenómeno hidrológico extremo, de frequência variável, natural ou induzido pela ação humana, que consiste no transbordo de um curso de água relativamente ao seu leito, originando a inundação dos terrenos adjacentes ( leito de cheia) que normalmente não afetam diretamente as populações. As inundações são fenómenos hidrológicos extremos, de frequência variável, naturais ou induzidos pela ação humana, que consistem na submersão de uma área usualmente emersa. Normalmente são decorrentes de modificações no uso do solo e podem provocar danos de grandes dimensões. Em Portugal entre 1960 e 2010, as cheias e inundações foram a catástrofe mais frequente, com 35% do total das catástrofes naturais ocorridas no país; foram a segunda que mais pessoas afetaram (logo a seguir aos incêndios florestais) e a segunda mais mortífera (logo a seguir às ondas de calor). Assim sendo é de máxima importância conhecer e prever comportamento hidrológico e hidrodinâmico de um rio para que seja possível evitar situações de risco e conseguir ter uma ferramenta de decisão que consiga prever através da introdução de dados o comportamento desse rio e da sua respetiva bacia. Neste contexto o alcance desta dissertação é a construção e validação de um sistema de vigilância e alerta de cheias da bacia do rio Sanguinhedo através da modulação hidrodinâmica e hidrológica utilizando o software sobek (Deltares 2011), e disponibiliza-lo numa plataforma Web. 1

2 2. Objetivos A presente dissertação tem como objetivo principal a utilização de software de modelação hidrológica e hidrodinâmica na previsão de caudais fluviais quer em situações normais de escoamento quer em situações de cheias. O trabalho será baseado na aplicação de ferramentas de modelação matemática, utilizando-se um modelo hidrológico e um modelo hidrodinâmico unidimensional adequado à simulação de escoamentos fluviais. Será adicionada a componente hidrológica a um modelo hidrodinâmico existente e desenvolver-seão trabalhos de campo para aquisição de dados necessários à sua calibração e validação. O tipo de pesquisa a desenvolver visa gerar conhecimento através de uma exploração de uma aplicação pratica. O modelo desenvolvido será utilizado para realizar simulações quer de situações frequentes quer de situações de cheia. Será realizada uma análise ao seu desempenho apresentando-se resultados para diferentes situações de previsão e comprovação dos resultados obtidos através de dados adquiridos no campo. 3. Metodologia O trabalho de aquisição de dados de campo será suportado através da identificação de locais a partir de uma caracterização fotográfica e observação in situ e da observação de mapas e cartas militares, locais esses que permitam a aquisição de dados. Será desenvolvida uma metodologia específica para observação de níveis de água em secções do rio Sanguinhedo que permitam validar os resultados obtidos através de simulações. Poderá se utilizar software de processamento de imagens de forma a conseguir-se estimar alturas de água a partir de fotografias numa rede de observação definida para este trabalho, ou através de outras maneiras expeditas de leitura de dados relativos ao rio como o caudal, velocidade, áreas de secção. A aquisição de dados meteorológicos será feita utilizando as redes meteorológicas e hidrométricas existentes e através de sítios na internet específicos sobre esta temática. O modelo existente será desenvolvido com a inclusão de modelos hidrológicos para a bacia do rio Sanguinhedo. A sua calibração será realizada com base nas séries de dados históricos compilados para esta linha de água. 2

3 4. Resultados Esperados Neste trabalho o objetivo principal é o de construir uma plataforma Web capaz de processar a informação em tempo real de modo a ter uma ferramenta de apoio a decisão, permitindo assim uma maior eficiência na minimização dos impactos negativos causados pelas cheias e inundações. 5. Faseamento e Calendarização 5.1 Faseamento Este trabalho será constituído por 6 fases, a saber: Fase 1 Pesquisa bibliográfica e melhoria do Estado de Arte; Nesta fase é previsto uma continuação e melhoria do estado de arte. Fase 2 Recolha de dados do rio Sanguinhedo; A recolha de dados será feita através de um levamento fotográfico e através de mapas e cartas militares, e da definição de locais no rio que possibilite a recolha de dados em relação ao caudal e velocidade do escoamento. Fase 3 Construção e aperfeiçoamento do modelo; Utilização das séries de dados históricos e informação meteorológica recolhida para o desenvolvimento do modelo hidrológico funcionando conjuntamente com o modelo hidrodinâmico. Fase 4 Adaptação do modelo a recolha de previsões meteorológicas; A partir de dados de previsão de precipitação disponibilizados por várias entidades, calibração do modelo para conseguir prever o caudal e altura do escoamento. Fase 5 Definição de uma plataforma Web; Definição de uma plataforma Web para permitir acesso aos resultados das simulações em ambiente Web Fase 6 Escrita da dissertação. Nesta fase procedera-se a redação da dissertação, composta por todos os resultados e conclusões obtidas nas fases anteriores. 3

4 5.2 Calendarização Tempo (semanas) Fase Fase X X X X X X X X X X X X X X X Fase 2 X X X X X X Fase 3 X X X X Fase 4 X X X X X X Fase 5 X X X X X X Fase 6 X X X X X X 4

5 Referências Bibliográficas WMO nº1972. (2011), Manual on Flood Forecasting and Warning DIRECTIVA 2007/60/CE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 23 de Outubro de 2007 Lei n.º 58 /29 de dezembro. (2005). Lisboa: Diário da República I Série-A Assembleia da República. Deltares. (2011). Sobek 1D/2D modelling suite for integral water solutions, Deltares Systems Reference Manual. (2005). Module-Sobek-River-RR(Rainfall-Runnof). Netherlands. Azevedo, J. (2002). Situações de risco: cheias e inundações. Cardoso, A. H. (1998). Hidráulica Fluvial. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian Pinho, J. L., & Vieira, J. M. (2006). ASPECTOS DA APLICAÇÃO DO DELFT HYDRAULICS SOBEK NO DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE GESTÃO OPERACIONAL DA ÁGUA EM ALQUEVA. Pinho, J., Vieira, J., Pinho, R., & Araújo, J. (2011). PLATAFORMA WEB DE SUPORTE AO SISTEMA DE MODELAÇÃO DA REDE HIDROGRÁFICA DA BACIA DO RIO Update on Medium-term Flood Forecasting and Warning Functionalities and Applications of the Delft-FEWS System, by Adri Verwey and Karel Heynert, WL Delft Hydraulics. Presentation at the Fifth Annual Mekong Flood Forum, Ho Chi Minh City, Vietnam, May R&D Technical Report W241, Comparison of Rainfall-Runoff Models for Flood Forecast 5