Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquíferos 2010 / Rodrigo Proença de Oliveira

Transcrição

1 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquíferos 2010 / 2011 Rodrigo Proença de Oliveira

2 Organização

3 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Organização Docentes: Rodrigo Proença de Oliveira, rpo@civil.ist.utl.pt (Gab: 5.42) Luis Ribeiro, luis.ribeiro@ist.utl.pt Francisco Nunes Correia, fnc@civil.ist.utl.pt Avaliação: Exame (50%) + Média de 6 exercícios (50%) Nota mínima de 8 em cada uma das componentes;

4 Planeamento Aula Data Tema Descrição Docente O ciclo hidrológico e a bacia hidrográfica Os processos da fase área e superficial do ciclo hidrológico Os processos da fase subterrânea do ciclo hidrológico Modelação do escoamento superficial Introdução. O ciclo hidrológico. O balanço hidrológico à escala global e a distribuição da água na terra. A bacia hidrográfica como a unidade base para a gestão da água. Meteorologia e hidrologia. As variáveis climáticas. Os processos de precipitação, evaporação, evapotranspiração e de escoamento. Zonas vadosa e saturada. Tipos de aquíferos. Os processos de infiltração, recarga, escoamento subterrâneo e de drenância. Piezometria. Parâmetros hidráulicos. Equação fundamental de escoamento subterrâneo. O balanço hídrico. A modelação do escoamento superficial para vários intervalos de tempo. Estimativa do escoamento e do caudal por métodos empíricos. Curva de duração média do caudal medio diário; Modelação do escoamento superficial Modelos agregados e modelos distribuidos. Modelo temez e outros modelos simplificados. RPO Modelação do escoamento superficial Estimativa de caudais de ponta de cheia e do volume de cheias. Hidrograma unitário e análise estatística. RPO Modelação do escoamento superficial Modelação do escoamento subterraneo Modelos distribuidos. Modelação da erosão e do transporte de sedimentos à escala da bacia. Modelos de avaliação da poluição difusa à escala da bacia. O modelo SWAT. Escoamento de água em meio poroso. Discretização da equação diferencial; Do modelo conceptual ao modelo numérico Modelação do escoamento subterraneo Condições inicial e de fronteira. Calibração. Introduçâo ao modelo ASM. LR Modelação do transporte de contaminantes em águas subterrâneas. Modelação do transporte de contaminantes em águas subterrâneas. Modelação do transporte de contaminantes em águas subterrâneas. Modelação do transporte de contaminantes em águas subterrâneas. Facies hidrogeoquímica. Processos de interacção água-rocha. Equilibrio químico e troca iónica. Potencial redox. Representações gráficas de dados hidroquímicos. Indicadores biológicos e índices de diversidade biológica Processos advectivos e dispersivos. Adsorção e absorção. Isotérmicas. Factor de retardação.transporte reactivo. Intrusão salina. Modelos de diferenças finitas e Random Walk Ecossistemas dependentes de água subterrânea.processos que actuam na zona hiporreica. Stygofauna. Factores abióticos e bióticos na resposta das comunidades biológicas a alterações na qualidade da água em zonas de transição. Modelação da diluição, transporte e Modelação da diluição, transporte e dispersão de contaminantes em escoamentos superficiais. Balanço dispersão de contaminantes em escoamentos de massas e conceitos fundamentais da cinética de reacções bioquimicas. Matéria organica. Oxigénio superficiais dissolvido. A equação de Streeter-Phelps Modelação da diluição, transporte e O ciclo do azoto e do fósforo. Fotosintese. Eutrofização. O modelo QUAL2E e a componente da qualidade dispersão de contaminantes em escoamentos da água superficial do modelo SWAT. superficiais Pressões humanas sobre o meio hídrico à Modelação da erosão e do transporte de sedimentos à escala da bacia. Modelos de avaliação da escala da bacia. poluição difusa à escala da bacia. O modelo SWAT Conceitos base da política de gestão da água Os usos múltiplos e conflictuantes da água. Domínio hídrico e titularidade dos recursos hídricos. e suas vertentes legal e económica. Licenciamento e títulos de utilização de recursos hídricos. Taxa de utilização de recursos hídricos. Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 RPO RPO LR RPO RPO LR LR LR LR LR RPO RPO RPO FNC

5 Elementos de apoio Página da cadeira: Pagina oficial no Fenix Documentos de apoio: Slides das aulas Maidment, David, 1993, Handbook of Hydrology, Referência: Mc-Graw Hill Folhas de Hidrologia de A.Quintela Lencastre e Franco, Licões de Hidrologia, UNL Chow, Ven Te; David Maidment, Larry Mays, 1988, Applied Hydrology, Mc-Graw Hill Linsley, Ray, M. Kohler e J. Paulhus, 1982, Hydrology for engineers, Mc-Graw Hill Freezy, R.A. e J.A. Cherry, 1979, Groundwater, Prentice Hall Hiscock K., 2005, Hydrogeology, Principles and Practice, Blackwell Publishing Fetter C.W., 1999, Contaminant Hydrogeology, Prentice Hall Tóth, J Gravitional Systems of Groundwater Flow Cambridge Gibert, J., J. Mathieu e F. Fournier, 2009, Groundwater/Surface Water Ecotones. Biological and Hydrological Interactions and Management Options, Cambridge E ainda: Brandão e Rodrigues, Precipitações intensas, INAG Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

6 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Exercício de calibração D E C B A Sei o que é uma bacia hidrográfica; Sei o que é o ano hidrológico; Sei calcular a precipitação média sobre uma bacia pelo método de Thiessen; Sei o que são udómetros, limnigrafos e evaporímetros; Sei o que são aquíferos, aquitardos, aquicludos e aquifugos; Sei calcular o escoamento média anual pela fórmula de Turc; Sei o que é uma curva de duração média do caudal médio diário; Sei para que serve a equação de Penman-Monteith e sei aplicá-la; Conheço a lei de Darcy e os modelos de Green-Ampt e de Philip; Sei o que é um hidrograma unitário, uma curva IDF ou CPU e sei aplicar estes instrumentos; Sei aplicar o modelo de Temez; Sei calcular o rebaixamento do nível freático em redor de uma captação num furo; Sei o que é a curva SAG; Conheço o ciclo do azoto e do fósforo; Sei o que é o modelo SWAT e já o apliquei.

7 O que é a hidrologia e qual é a sua importância?

8 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 O que é a hidrologia Ciência que estuda a ocorrência, distribuição e circulação da água na Terra, as suas características físico-quimicas e as suas interacções com o ambiente (incluindo ser vivos); Hidrologia: Hydro (Água) + Logos (Conhecimento); Meteorologia Climatologia Hidráulica Quimica Hidrologia Geografia Biologia Geomorfologia Geologia Hidráulica: tópico de ciência aplicada que lida com as propriedades mecânicas de líquidos.

9 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 A importância da hidrologia Precisamos de água para viver (Consumir, produzir alimentos, movimentar, produzir energia, ) Precisamos de um ambiente de qualidade e de ecossistemas saudáveis, e estes dependem da água; A água pode também ser a causa de enormes riscos e sofrimentos (e.g. cheias e secas, riscos para a saúde); Os hidrologistas são aqueles que asseguram o conhecimento que permite manter uma boa relação com este recurso fundamental à vida.

10 Abastecimento de água e produção de energia Albufeira de Castelo de Bode Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

11 Abastecimento de água, produção de energia e protecção contra cheias Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Rio Dão Rio Mondego Rio Alva Aguieira Fronhas Raiva Coimbra Açude de Coimbra Baixo Mondego Barragem da Aguieira F.Foz

12 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Irrigação e produção de energia Barragem de Alqueva

13 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Protecção de ecossistemas Recreio e lazer

14 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Controlo da contaminação

15 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Controlo da erosão Porto Santo

16 Cheias e secas Istambul, Set Portugal, 2005 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

17 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Protecção contra cheias Holanda

18 Navegação Rio Elba Canal-ponte sobre o Rio Elba que une a rede de canais da Alemanha Oriental com a Ocidental. Fica situado junto a Magdeburgo, próximo de Berlim. Tem cumprimento de 918 m. Custou cerca de 500 milhões de euros e demorou 6 anos a construir. Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

19 Quando não há planeamento nem infra-estruturas Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010

20 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Disponibilidade de água versus população Europa: 4,1 x10 3 m 3 /ano/hab América do Norte: 17.5 x10 3 m 3 /ano/hab África: 5,1 x10 3 m 3 /ano/hab Ásia: 3,3 x10 3 m 3 /ano/hab América do Sul: 28,3 x10 3 m 3 /ano/hab The United Nations World Water Development Report, 2003 Austrália/Oceania: 50 x10 3 m 3 /ano/hab

21 Utilização da água no mundo Usos consumptivos

22 Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 Água e saúde Mais de 1,1 mil milhões de pessoas sem acesso a um abastecimento sustentado de água de boa qualidade; Mais de 2.4 mil milhões de pessoas ( > 1/3 da população mundial) sem acesso a saneamento de boa qualidade; Mais de crianças morrem por dia de doenças relacionadas com a água Mais de 250 milhões de pessoas por ano afectadas por doenças relacionadas com a água (implicando a ocupação de metade dos leitos hospitalares) Investimento anual em infra-estruturas hídricas: Actual: 70 mil milhões de USD Necessário: 180 mil milhões de USD

23 Crescimento da população irá exacerbar os problemas da água Dinâmica de Bacias Hidrográficas e Aquiferos Rodrigo Proença de Oliveira, 2010