A Hidráulica e a Sociedade Nova Geração de Investigação

Transcrição

1 O Desafio da Gestão da Informação Geográfica na Implementação da Directiva-Quadro da Água CHARNECA, Nuno Laboratório Nacional de Engenharia Civil A Directiva-Quadro da Água (DQA), estabelece o quadro de acção comunitária no domínio da política da água, criando um sistema único para a gestão das águas; definindo um novo quadro institucional para o sector; incentivando a que a actual divisão entre o regime aplicável à gestão das águas marítimas e o regime aplicável à gestão das restantes águas seja eliminada. O cumprimento dos objectivos ambientais definidos para as águas de superfície interiores, de transição, costeiras e subterrâneas impõe a necessidade de planear o seu uso, monitorizar o seu estado, e avaliar as pressões a que estão sujeitas, de forma a que possam ser alvo de acções de gestão suportadas em informação de qualidade. Isso exige um conhecimento bem definido do espaço hidrológico e uma rigorosa caracterização dos elementos físicos que o constituem, bem como um vasto conhecimento dos processos que nele ocorrem. O grupo de trabalho dedicado ao desenvolvimento do sistema de informação geográfica da DQA, constituído por representantes de todos os Estados-Membros, tem vindo a definir um modelo de dados geográficos para estruturar toda a informação referente aos meios hídricos do espaço comunitário. No entanto, a complexidade e multiplicidade de opções e a dependência de questões relacionadas com a iniciativa da infra-estrutura de informação geográfica europeia (INSPIRE), tem atrasado o processo da sua definição. A comunicação aborda os desafios que se impõem à implementação do sistema de informação geográfica da DQA, relatando também as oportunidades que esse sistema oferece baseado num novo paradigma de estruturação de informação relacionada com a água. Os objectivos deste trabalho são: 1) Implementar, a nível nacional, o modelo de dados geográfico proposto pela Comissão Europeia tendo em conta todas as especificações técnicas relacionadas; 2) Testar e propor formas de compatibilidade do sistema de informação geográfica da DQA com os sistemas de informação ambientais nacionais já em funcionamento; 3) Estudar e sugerir as boas-práticas para o uso da informação da DQA no âmbito da elaboração da nova geração dos planos de bacia hidrográfica; 4) Avaliar a utilidade da informação geográfica, produzida no âmbito da DQA, em ferramentas computacionais de modelação hidrológica. Nuno Charneca, licenciado em Eng. Biofísica pela Universidade de Évora em 2000, bolseiro do Departamento. de Hidráulica e Ambiente do LNEC desde Pós-graduação em Ordenamento do Território e Planeamento Ambiental pela Faculdade de Ciências da Universidade Nova de Lisboa, pósgraduação em Eng. Geográfica pela Faculdade de Ciência da Universidade de Lisboa. Bolseiro de doutoramento FCT/LNEC em Eng. Geográfica e Geoinformática pela Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa desde Docente convidado da Universidade de Évora, da Universidade de Coimbra e da Universidade da Beira Interior na área dos sistemas de informação geográfica.

2 Investigação de fenómenos turbulentos e a sua aplicação à engenharia fluvial FRANCA, Mário J. Instituto Superior Técnico A turbulência têm sido, desde sempre, um desafio para a comunidade científica. Comuns na natureza, os escoamentos turbulentos têm um papel importante em processos geofísicos tais como morfologia fluvial, construção de paisagens, dinâmica atmosférica e correntes oceânicas. Estes caracterizam-se pela existência de variações no tempo e no espaço dos valores locais de velocidade e de pressão com implicações em fenómenos tais como a mistura de massa, transferência de gases, dissipação de energia ou transporte de sedimentos. Para uma gestão sustentada de um rio, o conhecimento da quantidade de sedimentos transportados é tão importante quanto o conhecimento do caudal líquido escoado. A estimativa do caudal sólido é essencialmente feita com recurso a teorias empíricas, baseadas em escoamentos idealizados em laboratório, considerando tipicamente uma distribuição de velocidades de escoamento média. Estas características de escoamento raramente se encontram na natureza causando enormes discrepâncias entre as previsões e observações feitas em protótipo. A comunidade científica reconhece actualmente que o principal motor do movimento de sedimentos num rio é a turbulência organizada. Variações de movimento coerentes no espaço, existentes junto às fronteiras do escoamento de cursos de água (fundo e margens), com curta duração no tempo mas suficientemente energéticas, permitem o destacamento de partículas móveis. A morfologia de um rio é consequentemente função da distribuição da turbulência no seio do escoamento. Actualmente existem técnicas de investigação que permitem analisar e caracterizar com detalhe os fenómenos turbulentos. A linha de investigação que desenvolvi permitiu identificar e caracterizar grupos idênticos de eventos turbulentos coerentes no espaço e no tempo junto ao fundo de um rio turbulento com leito de gravilha. Associados a estes grupos de eventos, observou-se uma frente de onda correspondente à separação entre regiões com velocidades maiores e menores que a média à qual se chamou Streamwise Velocity Pulsation (SVP). A SVP corresponde à passagem não periódica mas regular de regiões de escoamento coerentes de grande escala, onde as velocidades são maiores ou menores que a média. Estas regiões tem dimensão vertical igual à altura do escoamento h, e dimensão longitudinal entre 3 e 7h. A possível origem da SVP está na aglomeração de vórtices desencadeados pelas diversas saliências existentes no fundo do rio. O fenómeno SVP é responsável pelo desencadeamento de estruturas coerentes de menores dimensões, condicionando eventualmente o transporte de material sólido junto ao fundo. O conhecimento da organização da turbulência nas diversas escalas do escoamento, por forma a estabelecer teorias simplificadas mas realistas de escoamento e transporte de material sólido, é uma necessidade real da engenharia fluvial com vista a facultar ao engenheiro decisor melhores modelos de previsão da morfologia dos cursos de água. A gestão fluvial deverá ter em conta o carácter dinâmico dos escoamentos turbulentos; a evolução morfológica dos rios deverá ser tida em conta nas intervenções de carácter prático, articulando-a da melhor forma possível com o uso humano. A aplicação de soluções rígidas, embora eficaz do ponto de vista imediato na resolução dos problemas, leva a médio e longo prazo à criação de paisagens monótonas e à desvalorização ambiental do espaço fluvial. Mário J. Franca, de 31 anos, é actualmente investigador de pós-doutoramento no Instituto Superior Técnico (IST). Licenciou-se em Engenharia Civil em 1998 pelo IST, efectuando o seu trabalho de fim de curso em hidráulica fluvial na Universidade Técnica de Delft (Holanda). De 1998 a 2001 colaborou na empresa Procesl. É membro da Ordem dos Engenheiros desde Julho de Nesse mesmo ano realizou a dissertação de mestrado em Hidráulica e Recursos Hídricos do IST na temática de ruptura de barragens em enrocamento. Em Março de 2002 foi admitido como assistente na École Poytechnique Fédérale de Lausanne (Suíça), tendo terminado o seu doutoramento no âmbito dos escoamentos fluviais turbulentos sobre leitos de gravilha em Dezembro de É autor de diversas publicações científicas internacionais e apresentações em reuniões científicas, tendo sido distinguido em 2005 com o 3º lugar do prémio JFK student paper competition, atribuído pela Associação Internacional de Investigação em Hidráulica (IAHR). Tem exercido regularmente actividade como consultor independente em engenharia hidráulica.

3 Modelação numérica do tipo vof/ modelação física: descarregador em degraus; ondas provocadas por deslizamento de taludes CARVALHO, M. Rita L. M. F. Universidade de Coimbra Os elevados custos de barragens, o número elevado de casos de deterioração dos seus orgãos de segurança e exploração e os prejuízos materiais e humanos que advêm de uma eventual ruptura levam a uma crescente preocupação com a segurança e à necessidade do estudo dos fenómenos envolvidos nestes empreendimentos. Nesta apresentação, procurou-se mostrar dois estudos efectuados recentemente que estão associados à segurança de barragens: o escoamento sobre um descarregador em degraus de baixo declive com formação de ressalto hidráulico e a geração e propagação de ondas provocadas por deslizamento de taludes. Nestes estudos foi efectuada modelação física e numérica do tipo VOF e analisada a respectiva comparação de resultados. Procura-se realçar a importância da utilização da modelação numérica como previsão de escoamentos e da modelação física na sua análise. No caso de barragens de aterro onde sejam necessários descarregadores suplementares e seja viável a sua construção sobre o talude de jusante ou no caso de descarregadores sobre encostas pouco inclinadas, pode se justificar um descarregador em degraus com declive baixo associado ao caso em que há formação de ressalto em cada degrau. Este estudo foi desenvolvido com o objectivo de encontrar critérios de projecto considerando a igualdade dos ressaltos que se formam em cada degrau para uma inclinação apropriada a barragens de aterro (procurou-se a maximização do caudal por unidade de largura actuando, designadamente, na redução de comprimento do ressalto conseguida com a introdução de blocos contínuos de formas simples). O estudo em modelo reduzido permitiu confirmar em linhas gerais o dimensionamento analítico, ajustar a geometria e visualizar a igualdade aproximada entre os ressaltos em cada patamar dos diferentes degraus. Os resultados das simulações numéricas permitiram identificar a localização mais frequente dos vórtices e estruturas dissipativas e calcular forças hidrodinâmicas nos blocos contínuos. O estudo da geração e propagação de ondas provocadas por deslizamento de taludes justifica-se pelo facto das vertentes das albufeiras serem frequentemente compostas por materiais tectonizados, alterados, e por vezes com um pendor acentuado para o interior da albufeira, correspondendo a uma conjugação de factores que facilitam a ocorrência do deslizamento. O estudo incidiu na caracterização das ondas formadas por deslizamento de taludes, na análise do tipo e propagação da onda gerada, e a caracterização das acções hidrodinâmicas causadas pelo impacto destas sobre as barragens e as zonas limítrofes. Foram efectuadas medições numa instalação física situada no canal do LHRHA (12,0 m x 1,0 m x 1,0 m) onde foi colocado um talude com ângulo de deslizamento variável, sobre o qual deslizava uma massa constituída por blocos de material calcário, e uma barragem. Foram efectuadas simulações numéricas do escoamento ocorrido na instalação experimental que permitiram confirmar em linhas gerais os tipos de ondas geradas e identificar em maior detalhe algumas das suas características. Maria Rita Lacerda Morgado Fernandes de Carvalho Mesquita David - Professora Auxiliar do Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, onde foi monitora, bolseira, assistente estagiária e assistente. Licenciada em Engenharia Civil pela FCTUC em 1991, Mestre em Engenharia Civil pela FCTUC em 1994, Doutora em Engenharia Civil pela FCTUC em Prémio: mensão honrosa da APRH no biénio Ganhou bolsas de curta duração Erasmus, Iaeste, Jnict, Nato e Gulbenkian. Efectuou cerca de 10 cursos para formação complementar (Universidade de Liège, LNEC, NATO, Los Alamos, CISM, FCTUC e IST/CEHIDRO) e dois estágios (Universidade de Dresden e Hidrorumo). Participou em 2 projectos de investigação PRAXIS XXI, POCTI. Participou em mais de 20 congressos nacionais e internacionais. Tem cerca de 50 publicações, 20 relatórios técnicos, projectos e pareceres, 3 teses, 2 publicações pedagógicas, 1 capítulo de livro, 20 comunicações, 2 artigos em revistas técnicas e 2 em revistas científicas (em curso, JHR e ASCE). Leccionou as cadeiras todas da área de Hidráulica no DEC, efectuou mais de 5 palestras, 3 no IST, 1 na EDP e várias no DEC. Organizou 5 cursos no DEC. Orienta 2 teses de mestrado no âmbito de modelação numérica. Foi membro de 3 comissões de avaliação para a ordem dos engenheiros, e participou em dois júris de teses de mestrado onde foi arguente.

4 Monitorização em albufeiras no apoio ao cálculo da evaporação RODRIGUES, Carlos Miranda Universidade de Évora Quantificar as perdas de água por evaporação a partir das albufeiras, é essencial para a definição das respectivas capacidades de armazenamento e consequente apoio à simulação de exploração em períodos de escassez. Tal quantificação assume importância significativa no sul de Portugal, onde a deplecção nas albufeiras, verificada durante a estação seca é, em parte, consequência das perdas por evaporação. Os projectos de reestruturação das redes de monitorização de recursos hídricos encetados, nos últimos anos, pelo Instituto da Água, possibilitaram a instalação de um conjunto de 10 estações flutuantes em 9 albufeiras da região a sul do rio Tejo. Esta rede de estações comporta instrumentos para medição das variáveis meteorológicas e lacustres relevantes a uma avaliação exaustiva dos principais termos das expressões de cálculo da evaporação de forma a fundamentarem o estabelecimento de metodologias expeditas para a determinação da evaporação em albufeiras. Apresentam-se as estações flutuantes de monitorização, a instrumentação que as suporta, os problemas operacionais envolvidos na sua instalação e os condicionalismos presentes sua manutenção. Faz-se referência à evolução e relações entre algumas variáveis monitorizadas e a estimativas da evaporação. Carlos Miranda Rodrigues, licenciado em Eng.ª Agrícola pela Universidade de Évora (UE) em 1987, MSc. em Irrigation Engineering pelo Cranfield Institute of Technology, Silsoe College, Inglaterra, em 1990, Chefe de Divisão no INAG entre 1993 e 1998, Assessor Técnico no INAG para as Redes de Monitorização de Recursos Hídricos e SNIRH, desde 1998, Assistente no Departamento de Eng.ª Rural (UE) no Grupo de Disciplinas de Hidráulica e Recursos Hídricos, Doutorando em Eng.ª dos Recursos Hídricos na Universidade de Évora.

5 Simulação a médio e longo prazo das evoluções fisiográficas da zona costeira SILVA, Raquel Universidade do Porto Será apresentado um modelo numérico (LTC Coelho, 2005) em desenvolvimento, de simulação a médio e longo termo da evolução da fisiografia costeira, para apoio à gestão e ao planeamento das zonas costeiras. Este modelo pode ser utilizado para previsões de médio e longo termo da evolução costeira mediante diferentes cenários naturais e antropogénicos, na análise de situações de risco e vulnerabilidades às acções do mar, no apoio aos POOC's e na escolha de soluções de engenharia para controlo da erosão. O modelo prevê a evolução da configuração da morfologia costeira ao longo do tempo, para escalas espaciais de dezenas de km, e escalas temporais até 100 anos, considerando que cada onda actua durante um determinado período de tempo, distribuindo o volume de sedimentos (erosão ou acreção) resultante do balanço, através da equação da continuidade, pelo perfil transversal activo. As suas principais limitações são as inerentes ao nível actual do conhecimento relativo à evolução do perfil transversal de praia. O desenvolvimento do modelo numérico passa pelo teste de diversas formulações dos processos físicos envolvidos, nomeadamente da evolução do perfil activo e da distribuição sedimentar transversal. Para tal, recorre-se à aplicação do modelo a casos genéricos e a casos de estudo, situações reais para as quais existem dados de campo. Uma vez que os dados necessários são escassos, o estudo da evolução do perfil de praia só será possível através da modelação física. Serão apresentados alguns resultados do modelo. Eng. Raquel Silva (1974) é Engenheira Física Tecnológica (ISTUTL) com uma pós-graduação em Ciências Geofísicas (FCUL) (2002). Actualmente é bolseira de Doutoramento da FCT, no Instituto de Hidráulica e Recursos Hídricos FEUP. A sua Tese intitula-se 'Avaliação Experimental e Numérica de Parâmetros relacionados com Modelos de Evolução de Linha de Costa'. Trabalhou na Divisão de Oceanografia do Instituto Hidrográfico da Marinha Portuguesa ( ) desempenhando funções técnicas, de orientação de estágios curriculares, de consultoria, modelação numérica e investigação, tendo colaborado em diversos projectos científicos nacionais e internacionais (PAMMELA, EUROSTRATAFORM). Esteve também envolvida em vários exercícios militares NATO (MREA2004, SWORDFISH2003) e no apoio ao acidente NV Prestige. Recentemente foi membro da comissão de organização da conferência internacional 'CoastLab06' tendo diversos artigos publicados em jornais científicos e actas de conferências (e.g. ICCE2004, ICCE2006, ASCE).

6 Influência da hidrodinâmica em sistemas estuarinos sujeitos a eutrofização António A. L. Sampaio Duarte Universidade do Minho A pressão antropogénica na área territorial da bacia hidrográfica, alterando o uso do solo, lançando águas residuais domésticas e industriais ou modificando a rede fluvial, tem sido responsável pelo incremento de cargas poluentes nas águas superficiais, diminuindo a sua qualidade ambiental e incrementando a complexidade da gestão dos meios hídricos dessas regiões. As águas estuarinas, resultantes da confluência de águas fluviais e marinhas, revelam-se favoráveis à retenção de nutrientes tornando-se muito vulneráveis a factores de stress ambiental comprometendo o equilíbrio destes ecossistemas aquáticos. Tendo-se constatado, através da análise dos dados recolhidos no estuário do rio Mondego, que as condições hidrodinâmicas influenciam decisivamente a ocorrência de episódios de proliferação intensa de macroalgas infestantes nesse sistema, este trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento duma metodologia hidroinformática (modelo MONDEST) para o estudo integrado das interacções entre o comportamento hidrodinâmico dos sistemas estuarinos e as alterações da sua qualidade ecológica, com especial interesse na mitigação dos processos de eutrofização. Para isso, procedeu-se ao aprofundamento do conceito de tempo de residência de substâncias conservativas e não conservativas em estuários e à avaliação do efeito de diferentes factores (hidrodinâmicos e associados às características das descargas) determinantes da variação espáciotemporal de duas grandezas salinidade e tempo de residência com influência directa na produção primária e, consequentemente, na identificação das zonas do estuário mais vulneráveis à ocorrência de eutrofização. Os resultados obtidos em situações de estiagem estãode acordo com o gradiente de eutrofização verificado no braço sul deste estuário e revelam que a influência da hidrodinâmica nestes processos resulta da ocorrência simultânea de condições favoráveis de salinidade, intensidade das correntes e tempo de residência de nutrientes, dandose, assim, um contributo para a selecção criteriosa das medidas e das práticas de gestão mais adequadas à salvaguarda do bom estado ecológico deste importante ecossistema, bem como ao desenvolvimento ambientalmente sustentável das diversas actividades sócio-económicas. Licenciatura em Engenharia Civil (FEUP), com classificação final de dezasseis valores, aprovação em PAPCC (Universidade do Minho) com classificação de Muito Bom. Assistente do Departamento de Engenharia Civil (DEC) da Universidade do Minho, desde 1997, pertence ao Grupo Disciplinar de Hidráulica e aguarda a realização da prova de doutoramento em Hidráulica, Meios Hídricos e Ambiente, agendada para Julho de Frequentou, entre outros, dois cursos de formação avançada NATO-ASI e um no Imperial College (Londres), em modelação matemática de qualidade das águas superficiais. Desenvolve investigação no domínio da gestão dos meios hídricos, hidroinformática e tratamento de água para abastecimento público, tendo publicado um capítulo em livro internacional, dois artigos em revista internacional, três artigos em revista nacional, dezasseis artigos em congressos internacionais e três artigos em congressos nacionais. Pertence à Equipa Editorial da revista Águas & Resíduos (APESB).