Gestão Integrada dos Recursos Hídricos da Ilha do Maio (Cabo Verde): o Contributo das Águas Subterrâneas

Cabo Verde é constituído por 10 ilhas, sendo a ilha do Maio a mais antiga do arquipélago, com uma área de 269 km2, tendo como comprimento máximo 24100 m, uma largura máxima de 16300 m e uma população total de 6740 habitantes. No que concerne à geomorfologia e geologia, a ilha é considerada plana e é composta por formações eruptivas e sedimentares, sendo as formações sedimentares dominantes na ilha. Apresenta as formações mais antigas de Cabo Verde, de idade jurássica e cretácica. No entanto, não apresenta as formações eruptivas mais recentes como as restantes ilhas. A ilha do Maio enquadra-se num clima do tipo árido e semiárido, com uma temperatura média de 24.5 ºC e uma precipitação anual de 125.4 mm. Estimativas efectuadas com base no modelo do balanço hídrico sequencial diário mostram que cerca de 7% da precipitação corresponde a escoamento superficial e 14.1% a escoamento subterrâneo. Pela aplicação deste modelo e do método do balanço químico do ião cloreto, os recursos hídricos subterrâneos renováveis anualmente na ilha do Maio estão, em ano médio, compreendidos entre 3.44 x 106 m3 e 4.76 x 106 m3.por sua vez, o escoamento total é estimado em 7.8 x 106 m3 anuais, o que equivale a cerca de 21 400 m3/dia. O escoamento subterrâneo na ilha do Maio faz-se globalmente de um modo centrífugo a partir das elevações do maciço central. O gradiente hidráulico assume valores entre 0.05% e 2.9%, sendo que o valor mais baixo ocorre no sector norte da ilha, o que favorece o fenómeno de intrusão salina. Relativamente à qualidade da água, verifica-se que as amostras recolhidas correspondem a águas muito mineralizadas, com valores de condutividade eléctrica compreendidos entre 832 μS/cm e 7730 μS/cm. Por sua vez, os valores de TDS estão compreendidos entre 705.8 mg/L e 4210.4 mg/L. Nestas condições, as águas subterrâneas analisadas podem ser consideradas águas salobras. A fácies hidroquímica dominante é a cloretada sódica, sendo que grande parte das amostras pode ser considerada cloretada-bicarbonatada sódica. Admitindo que a amostragem efectuada tem significado estatístico, poderá dizer-se que, a nível físico-químico, cerca de 20% das águas subterrâneas são próprias para o consumo humano. No que respeita à utilização da água para rega, as águas analisadas apresentam baixo a alto perigo de alcalinização do solo e alto a muito alto perigo de salinização. Em síntese, pode concluir-se que, não obstante o carácter árido da ilha do Maio, a mesma apresenta um potencial de recursos hídricos não negligenciável, eventualmente suficiente para suprir as necessidades hídricas da população. No entanto, o estudo desenvolvido mostra a necessidade de implementar medidas susceptíveis de proporcionarem um aproveitamento sustentado dos recursos hídricos, no quadro da gestão integrada dos recursos hídricos da ilha do Maio.

Desempenho Hidráulico de Exutores Submarinos

Nos centros urbanos próximos das orlas marítimas, tem-se optado pela descarga de águas residuais para o mar, aproveitando-se da elevada capacidade de depuração do oceano. Neste trabalho coloca-se o seguinte desafio: será possível um programa usado para a modelação de rede de distribuição de água ser capaz de modelar um exutor submarino? Para responder a este desafio, recorreu-se a um conjunto de artifícios, tendo por base conhecimentos da hidráulica. Foi construído um modelo unidimensional usando o EPANET cujas fronteiras são: a montante, a Câmara de Carga, a jusante os difusores. Recorreu-se aos componentes do EPANET, tais como: válvulas TCV (Throttle Control Valve) e reservatórios de nível fixo para simular a descarga e o nível de maré respetivamente. A modelação hidráulica de um exutor submarino tem implicações no impacto da descarga pelo que torna-se necessário o estudo da diluição inicial conseguida numa descarga. No presente trabalho desenvolveu-se um programa EPANET / MatLab com o objetivo de facilitar a aplicação desses artifícios e de estimar a diluição inicial. Aplicou-se o programa desenvolvido num caso de estudo e utilizou-se a versão beta do CORHYD, usado em obras de engenharia com alguma importância, para validar os resultados obtido através do programa EPANET /MatLab.

DESEMPENHO HIDRÁULICO DE EXUTORES SUBMARINOS

Nos centros urbanos próximos das orlas marítimas, tem-se optado pela descarga de águas residuais para o mar, aproveitando-se da elevada capacidade de depuração do oceano. Neste trabalho coloca-se o seguinte desafio: será possível um programa usado para a modelação de rede de distribuição de água ser capaz de modelar um exutor submarino? Para responder a este desafio, recorreu-se a um conjunto de artifícios, tendo por base conhecimentos da hidráulica. Foi construído um modelo unidimensional usando o EPANET cujas fronteiras são: a montante, a Câmara de Carga, a jusante os difusores. Recorreu-se aos componentes do EPANET, tais como: válvulas TCV (Throttle Control Valve) e reservatórios de nível fixo para simular a descarga e o nível de maré respetivamente. A modelação hidráulica de um exutor submarino tem implicações no impacto da descarga pelo que torna-se necessário o estudo da diluição inicial conseguida numa descarga. No presente trabalho desenvolveu-se um programa EPANET / MatLab com o objetivo de facilitar a aplicação desses artifícios e de estimar a diluição inicial. Aplicou-se o programa desenvolvido num caso de estudo e utilizou-se a versão beta do CORHYD, usado em obras de engenharia com alguma importância, para validar os resultados obtido através do programa EPANET /MatLab.

Erosão Dos Solos Em Cabo Verde : Estudo Dos Processoa e Quantificação á Escala De Três Bacias Na Îlha De Santiago

estende do Atlântico ao Mar Vermelho. Desde então, várias décadas, Cabo Verde é afectado pela desertificação causada principalmente pela recessão climatica e a erosão do solo. Esses fatores, aliados à alta pressão humana sobre os recursos, a topografia acidentada e chuvas tropicais por vezes torrenciais, causam sérios danos aos solos. No entanto, desde sua independência em 1975, o Governo realizou um amplo programa de arborização, recuperação de áreas degradadas e a correcção dos leitos das ribeiras. No entanto, a investigação, muito pouco foi realizada para avaliar as acções de protecção e conservação do solo e da água. Portanto, não há dados sobre o problema da degradação das terras nem balanços. Como parte deste trabalho, foram estudados vários factores que controlam a erosão do solo pela água. Especificamente, buscou-se diferenciar os efeitos das actividades humanas, incluindo a agricultura, os factores climáticos, como chuva e geração de escoamento. Também estabeleceu os primeiros balanços das exportações de matérias em suspensão e em solução no contexto do arquipélago de Cabo Verde. O estudo foi realizado em três bacias hidrográficas da ilha de Santiago, Cabo Verde. Estas três bacias hidrográficas (Longueira, Grande e Godim) estão localizadas na parte central da ilha de Santiago e representam os diversos tipos de uso da terra e as diferentes zonas bioclimaticas da ilha. Existe um gradiente climático entre as três bacias hidrográficas. Na verdade, Longueira que abrange uma área de 4,18 km2, tem um declive médio de 47 %, uma zona florestada de 69% e uma área agrícola de 17 %. Grande com uma área de 1,87 km2, é localizada numa zona sub humida com um declive médio de 50%, é essencialmente agrícola. Godim, com uma área de 2,0 km2, é localizado numa zona semi-árida com um declive médio de 32%, é particularmente uma zona agricola. Para estes três bacias hidrográficas, as cheias foram medidas e amostradas de 2004 a 2009. A bacia de Longueira teve um maior acompanhamento, nomeadamente em termos de amostragem e monitoramento dos escoamentos. Em cada amostra foram feitas a determinação da concentração de matérias em suspensão e a análise dos principais elementos quimicos.

Érosion des sols au Cap Vert : étude des processus et quantification à l’échelle de trois bassins versants de l’île de Santiago

Erosão dos solos em Cabo Verde: estudo dos processos e quantificação à escala de três bacias hidrográficas O arquipélago de Cabo Verde é constituído por 10 ilhas vulcânicas pertence à zona do Sahel que se estende do Atlântico ao Mar Vermelho. Desde então, várias décadas, Cabo Verde é afectado pela desertificação causada principalmente pela recessão climatica e a erosão do solo. Esses fatores, aliados à alta pressão humana sobre os recursos, a topografia acidentada e chuvas tropicais por vezes torrenciais, causam sérios danos aos solos. No entanto, desde sua independência em 1975, o Governo realizou um amplo programa de arborização, recuperação de áreas degradadas e a correcção dos leitos das ribeiras. No entanto, a investigação, muito pouco foi realizada para avaliar as acções de protecção e conservação do solo e da água. Portanto, não há dados sobre o problema da degradação das terras nem balanços. Como parte deste trabalho, foram estudados vários factores que controlam a erosão do solo pela água. Especificamente, buscou-se diferenciar os efeitos das actividades humanas, incluindo a agricultura, os factores climáticos, como chuva e geração de escoamento. Também estabeleceu os primeiros balanços das exportações de matérias em suspensão e em solução no contexto do arquipélago de Cabo Verde. O estudo foi realizado em três bacias hidrográficas da ilha de Santiago, Cabo Verde. Estas três bacias hidrográficas (Longueira, Grande e Godim) estão localizadas na parte central da ilha de Santiago e representam os diversos tipos de uso da terra e as diferentes zonas bioclimaticas da ilha. Existe um gradiente climático entre as três bacias hidrográficas. Na verdade, Longueira que abrange uma área de 4,18 km2, tem um declive médio de 47 %, uma zona florestada de 69% e uma área agrícola de 17 %. Grande com uma área de 1,87 km2, é localizada numa zona sub humida com um declive médio de 50%, é essencialmente agrícola. Godim, com uma área de 2,0 km2, é localizado numa zona semi-árida com um declive médio de 32%, é particularmente uma zona agricola. Para estes três bacias hidrográficas, as cheias foram medidas e amostradas de 2004 a 2009. A bacia de Longueira teve um maior acompanhamento, nomeadamente em termos de amostragem e monitoramento dos escoamentos. Em cada amostra foram feitas a determinação da concentração de matérias em suspensão e a análise dos principais elementos quimicos. Os resultados mostram que a erosão mecânica nas três bacias hidrográficas é caracterizada por uma forte variabilidade espacial e temporal. Durante o período de 2005-2009, o balanço anual média para as bacias hidrográficas de Longueira, Grande e Godim é: 4266, 157 e 10,1 t.km2.an-1, respectivamente. A estação das chuvas de 2006 foi a mais erosiva para as três bacias, particularmente em Longueira, com 2 cheias excepcionais, que têm gerado uma concentração média de sólidos em suspensão superior a 100 g / l. Porém, as estações do ano de 2005 e 2008 foram de uma forma geral menos erosivas porque as concentrações médias não inferiores a 20 g / l. Além disso, não houve cheias para as temporadas 2005 e 2007 para a bacia do Godim. Na bacia de Longueira, o estudo dos fenómenos de histerese na caracterização das cheias mostrou que a evolução temporal das exportações de sólidos em suspensão durante a temporada é fortemente influenciada pelas atividades agrícolas. Na verdade, a primeira cheia causou uma exportação maciça de sedimento disponível e localizado no leito da ribeira. Assim, a segunda cheia exportou menos sedimentos. Um mês após as primeiras chuvas, a prática da monda que reduz a densidade da cobertura vegetal e destructura a camada superficial do solo, gerou uma grande quantidade de sedimento que novamente permitiu uma exportação muito forte de sedimentos durante a terceira forte cheia. Os resultados da erosão química na bacia de Longueira indicam que a taxa de erosão é de 45 t.km2.an-1 com uma forte variabilidade temporal. Na verdade, as temporadas de 2006 e 2007 são as mais erosivas, enquanto 2005 teve uma exportação de matérias disolvidas baixa. A utilização do modelo EMMA (End- Members Mixing Analysis) mostra que os escoamentos hipodermico e profundo, alimentandos os fluxos de elementos dissolvidos são os principais factores da erosão química. É mostrado que esses fluxos causam mais de 90% dos fluxos de erosão química. O escoamento superficial, que contribui com cerca de 70% na formação das cheias, é o maior factor da erosão mecânica do solo.

Otimização Não Linear de Mínimos Quadrados

O problema de otimização de mínimos quadrados e apresentado como uma classe importante de problemas de minimização sem restrições. A importância dessa classe de problemas deriva das bem conhecidas aplicações a estimação de parâmetros no contexto das analises de regressão e de resolução de sistemas de equações não lineares. Apresenta-se uma revisão dos métodos de otimização de mínimos quadrados lineares e de algumas técnicas conhecidas de linearização. Faz-se um estudo dos principais métodos de gradiente usados para problemas não lineares gerais: Métodos de Newton e suas modificações incluindo os métodos Quasi-Newton mais usados (DFP e BFGS). Introduzem-se depois métodos específicos de gradiente para problemas de mínimos quadrados: Gauss-Newton e Levenberg-Larquardt. Apresenta-se uma variedade de exemplos selecionados na literatura para testar os diferentes métodos usando rotinas MATLAB. Faz-se uma an alise comparativa dos algoritmos baseados nesses ensaios computacionais que exibem as vantagens e desvantagens dos diferentes métodos.

BACIA DA TRINDADE: ANÁLISE DOS RISCOS HIDROLÓGICOS PARA A CIDADE DA PRAIA

A inundação urbana é um evento tão antigo quanto as cidades ou aglomerações urbanas. Este evento pode ocorrer devido ao comportamento natural dos cursos de água, quando o excesso do volume da chuva que não consegue ser drenado ocupa a várzea e inunda, em função da topografia, as áreas próximas aos cursos de água (inundações ribeirinhas), ou pode ocorrer pelo efeito da alteração produzida pelo homem através da urbanização devido à impermeabilização das superfícies e canalização dos rios. Um conjunto de factores pode ser relacionado quanto à ocorrência das inundações. Certamente, um dos mais preocupantes é a falta de planeamento para ocupação de bacias hidrográficas, resultando a ocupação de áreas consideradas de risco de inundação. A população de maior poder aquisitivo tende a habitar os locais seguros ao contrário da população carente que ocupa as áreas de alto índice de inundação, provocando problemas sociais que se repetem por ocasião de cada cheia na região. A cidade da Praia, enquanto cidade ribeirinha, está sujeita a riscos de inundações de certas áreas que hoje estão ocupadas. Esta tese é reforçada pelo facto de Cabo Verde se situar numa zona de influência de um clima muito instável, podendo em curtos períodos de tempo produzir precipitações de tal forma intensas com consequências imprevistas. Neste trabalho fez-se uma análise da problemática de inundações em áreas ribeirinhas a jusante da bacia hidrográfica da Trindade, onde está localizada a cidade da Praia, a capital administrativa de Cabo Verde, cuja população sofre ocasionalmente com a força dos cursos de água que desaguam no Oceano Atlântico, à luz de uma proposta de construção de uma barragem de retenção de águas superficiais desenvolvida em 1992. Buscou-se, portanto, soluções práticas e eficientes para o melhor aproveitamento das áreas a fim de evitar transtornos, possibilitando melhor qualidade de vida para o meio urbano da capital do país, para além de se ter apresentado propostas de aproveitamento dos recursos hídricos da bacia da Trindade para utilização diversa. Conclui-se com a realização deste trabalho que os riscos hidrológicos associados à bacia da Trindade são neste momento bastante consideráveis quando se consideram os dados dos cálculos hidrológicos para períodos de retorno acima de Dissertação de Mestrado em Ordenamento & Desenho do Território 5 50 anos pois, os níveis de inundações seriam tais que punham em risco habitações e infra-estruturas na cidade da Praia localizadas na zona jusante da bacia. A falta de planeamento e a ausência de uma gestão integrada dos recursos hídricos na bacia hidrográfica da Trindade são factores que contribuem potencialmente para um aumento nos prejuízos associados a evento chuvoso. É importante ressaltar que, as soluções para a protecção e o controlo das inundações devem ser incorporadas nos Planos Directores Municipais através de Planos Directores de Drenagem. A bacia da Trindade, pela sua dimensão e contributo para fenómenos de enchentes, deveria ser alvo de uma abordagem integrada e sistémica de modo a perceber melhor o comportamento hidráulico no seu interior e, delinear um plano de intervenção que permita minimizar os impactos negativos desse tipo de fenómenos sobre as populações com base em estudos aprofundados que permitam o dimensionamento do conjunto das infra-estruturas a serem construídas.

Contribuição para o Estudo de um Sistema Integrado de Abastecimento de Água e Tratamento de Água Residual Doméstica. Caso de Estudo: Cidade da Praia

O problema de escassez de água em muitas regiões do globo acompanhado do acelerado crescimento da população e das decorrentes alterações climáticas, constituem um conjunto de preocupações ligadas à gestão dos recursos hídricos, principalmente no que diz respeito à satisfação das necessidades de consumo quer em termos quantitativos, quer em termos qualitativos. Tanto o abastecimento de água para o consumo humano, como a descarga e reutilização de águas residuais urbanas, requerem, à priori, um conjunto de processos e operações de tratamento tanto mais exigentes quanto maior o nível de qualidade final pretendido, tendo sempre em consideração aspectos como a saúde e a exposição humana como também o tipo de actividade a que se destina a água. Com o presente trabalho pretende-se dar um contributo para a avaliação da viabilidade de implementação de um sistema integrado de abastecimento de água e de tratamento de águas residuais domésticas na cidade da Praia, em Cabo Verde, tendo por base a situação actual, e um ano horizonte de 20 anos (2015 a 2035). Cabo Verde é um país com sérios problemas no que se refere aos recursos hídricos uma vez que carece de chuva e de reservas de águas subterrâneas. Circundado pelo mar, quase a totalidade dos municípios é abastecida pela água proveniente de processos de dessalinização da água do mar, através de tecnologias de membranas - Osmose Inversa (OI). Neste estudo, através de inquérito directo (260 inquéritos) e visitas presenciais a instituições, empresas e directamente à população, fez-se a caracterização dos sistemas de gestão da água e de águas residuais da referida cidade, por forma a perceber o funcionamento dos mesmos. Em 2014, cerca de 90% da água distribuída à população da Praia (10.000 m3.dia-1) proveio da água dessalinizada na central da ELECTRA. No mesmo ano, o caudal médio diário de água residual afluente à ETAR do Palmarejo foi de 2245 m3.dia-1. A deficiente cobertura da rede de drenagem de águas residuais da cidade (26,5%, segundo resultados do inquérito) é a principal razão pela baixa afluência à ETAR. Neste trabalho, procedeu-se ainda, à avaliação comparativa de custos para produção de água para a rega de áreas verdes da cidade, quer a partir de técnicas de dessalinização quer a partir da reutilização de água residual tratada. Com a reutilização de água residual tratada na rega das áreas verdes da cidade da Praia (92,4 ha), concluiu-se que, ao fim dos próximos 21 anos, poupar- se-á, na dessalinização, cerca de 32 milhões de euros (3.520 milhões de ECV). Da análise efectuada, concluiu-se que o volume necessário para o sistema de armazenamento da água residual tratada (estimado com base no mês de maior necessidade de rega do ano horizonte, Junho de 2035, assumindo um tempo de retenção hidráulico de um dia) é de 5.000 m3.