PARQUE LOGÍSTICO DE ALFARELOS. Estudos hidrológicos e hidráulicos

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1 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 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. Antes Depois Figura 1- Regularização do Baixo Mondego

3 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 5,5km 2, dos quais 2,3km 2 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 15,6m 3 /s 1, correspondendo a um caudal amortecido de 9m 3 /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

4 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 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 2,8m 3 /s/km 2 e para 100 anos de 3,5m 3 /s/km 2.

5 TMIP 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 SCS 2, 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. 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, , ,8 0,7 1,5 2,3 1,2 1,4 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)

6 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 Racional 3 Per i odo de C I A Qp Vol ume Qp Ret or no ( mm/ h) ( km2) ( m3/ s) ( m3) ( m3/ s/ km2) , , , , 8 0, 4 5, , , , , 4 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.

7 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

8 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. T Caudal de cheia afluente ao sistema de drenagem(m3/s) Metodo Racional Metodo do SCS Estudo Hidroprojecto Adotado Caudal afluente à Rib. Do Vale de Soure (m3/s) Racional LNEC* ,2 9 3, , ,7 9, ,6 14 5, ,5 16 6,4 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.

9 Figura 7- Curva de volumes armazenados O caudal total afluente para o período de retorno de 100 anos, estimado em 16m 3 /s é amortecido para um caudal de 9m 3 /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).

10 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

11 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. LAPH2 PH1 LAPH1 LAPH Nova LNPH1 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

12 terminal; reforço da ligação à vala sul da LAlfarelos, através de condutas de drenagem a predimensionar 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 vazão 4 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 esperados 5 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.

13 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 (16m 3 /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 6,4m 3 /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 Engª Civil Carmona Rodrigues Engº Civil

14 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.

15 ANEXO I Ofício da APA

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17 ANEXO II Elementos topográficos e caracterização preliminar do aterro da plataforma do terminal

18 - Limite do terreno - Via férrea existente - Via férrea projectada Revisão Descrição Data Desenhou Técnico Cliente Terminal Ferroviário de Alfarelos Granja do Ulmeiro Autoria Obra Especialidade/Fase Terminal Ferroviário da TMIP Alfarelos Designação ESTUDO HIDROLÓGICO PLANTA GERAL E PERFIS TRANSVERSAIS PH's Data AGOSTO 2015 Folha 1/1 Ficheiro CAD 113-EV-HID-1850.dwg Coordenação. Controle da qualidade. Projectou. Desenhou. Escala Proj. Nº Fase Especialidade Desenho Nº Rev E V H I D

19 Perfil Transversal 1 Esc. h=1/1000 v=1/100 Perfil transversal 4 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 Revisão Descrição Data Desenhou Técnico Cliente Terminal Ferroviário de Alfarelos Granja do Ulmeiro Autoria Obra Especialidade/Fase Designação Terminal Ferroviário da TMIP Alfarelos TERRAPLENAGENS ESTUDO DE VIABILIDADE PERFIS TRANSVERSAIS Data MAIO 2015 Folha 1/1 Ficheiro CAD 113-EV-TER-1852.dwg Coordenação. Controle da qualidade. Projectou. Desenhou. Escala Proj. Nº Fase Especialidade Desenho Nº Rev E V T E R

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

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25 ANEXO IV Fotografias

26 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.

27 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.