Implementação de metodologias BIM na Direção de Engenharia de Barragens da EDP: casos de estudo de projeto de estruturas em obras hidroelétricas

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Um estudo sobre as águas subterrâneas da região de Piracicaba

Uma opção para abastecimento de água às indústrias e populações tem sido a utilização das águas subterrâneas. Na região de Piracicaba, onde os mananciais de superfície apresentam os maiores teores de poluição do Brasil, tem-se procurado a utilização dos recursos hídricos subterrâneos. Com uma contribuição às medidas de ordem prática no estabelecimento de baterias de poços artesianos, iniciamos um estudo sistemático dessas águas visando sua utilização para o abastecimento da população, indústria e agricultura. Neste estudo foram analisadas amostras de águas subterrâneas da região de Piracicaba, colhidas em 23 poços artezianos, 3 artezianos jorrantes, 4 freáticos e 3 mananciais. Por meio da espectrometria de massa foram feitas determinações das concentrações dos isótopos D e (18)0 e estudou-se a correlação destes dados com as concentrações de D e (18)0, previamente determinadas por SALATI et alii (1972) para as águas de precipitação da mesma região e para o rio Piracicaba. Algumas análises químicas também foram efetuadas. De um exame preliminar pode deduzir-se que: a) as águas subterrâneas de vários poços de região podem ser representativas de um único aquífero, em virtude das pequenas variações apresentadas por suas concentrações isotópicas; b) a concordência entre as concentrações de D e (18)0 das águas de precipitação e subterrâneas sugere que as zonas de recarga são muito permeáveis; c) as concentrações isotópicas mais elevadas das águas do rio Piracicaba, em comparação com as das águas subterrâeas indicam ser este rio um efluente dos aquíferos da região em foco; d) de maneira geral, as águas subterrâneas, apresentam-se de qualidade imprópria para o consumo humano; e) evidenciou-se também a pequena vazão oferecida pela maioria dos poços profundos. Por ultimo, este estudo proporcionou outras informações que permitirão melhor orientação nas futuras investigações hidrogeológicas.

Prevención, seguimiento y evaluación de la descontaminación de percloroetileno en suelo y aguas subterráneas en un terreno industrial

La contaminación de suelos y aguas subterráneas es uno de los problemas ambientales más extendidos en gran parte de los terrenos industriales de Cataluña. En este proyecto se ha analizado el proceso de gestión de la contaminación: caracterización, remediación y seguimiento de la descontaminación en suelos y aguas subterráneas por un caso de afección por organoclorados (percloroetileno) y otros contaminantes (hidrocarburos, selenio y cromo) en un emplazamiento industrial situado en una zona agroforestal (superficie de 81.462 m2). A partir de la implantación en la empresa del sistema de gestión ISO 14.001 en 1.996, se abrieron diferentes proyectos de gestión para los posibles contaminantes. Por las mismas fechas, también se detectó una afección por selenio en aguas subterráneas, ajena a la empresa de estudio. Por el momento, el único contaminante que ha requerido de un proceso de descontaminación ha sido el percloroetileno. En suelos se emplea el método “soil vapor extraction” y en aguas subterráneas el método “airstripping”. Finalmente, se ha llevado a cabo una comparación de los costes reales derivados del proceso de descontaminación del percloroetileno en contra de los costes que se hubiesen derivado la implantación de medidas de prevención de la contaminación. El resultado de la valoración indica que la descontaminación de éste compuesto requiere de una inversión económica importante, unas 10 veces más elevada que los costes derivados de las medidas de prevención.

Aplicação de Redes Neuronais no Planeamento de Emergência em Barragens de Aterro

O controlo de segurança para preservação da integridade estrutural da barragens é, durante a fase de exploração normal, uma actividade que tem essencialmente como elemento fulcral as inspecções à estrutura e os dados resultantes das observações periódicas da obra, apoiando-se em modelos de comportamento da mesma. Neste sentido, a análise de situações de emergência requer, em regra, a atenção de um especialista em segurança de barragens, o qual poderá, perante os resultados da observação disponíveis e da aplicação de modelos do comportamento da estrutura, identificar o nível de alerta adequado à situação que se está a viver na barragem. Esta abordagem tradicional de controlo de segurança é um processo eficaz mas que apresenta a desvantagem de poder decorrer um período de tempo significativo entre a identificação de um processo anómalo e a definição do respectivo nível de gravidade. O uso de novas tecnologias de apoio à decisão e o planeamento de emergência podem contribuir para minorar os efeitos desta desvantagem. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo de aferição do comportamento de uma barragem através da aplicação de redes neuronais do tipo Perceptrão Multicamadas aos resultados da observação de uma barragem de aterro, por forma a identificar anomalias de comportamento e a quantificar o correspondente nível de alerta. A tese divide-se essencialmente em duas partes. A primeira parte aborda os aspectos que se relacionam com as barragens de aterro, nomeadamente definindo as soluções estruturais mais correntes e identificando os principais tipos de deteriorações que podem surgir nestas estruturas. São, igualmente, abordadas as questões que se relacionam com o controlo de segurança e o planeamento de emergência em barragens de aterro. A segunda parte do trabalho versa sobre o modelo de rede neuronal desenvolvido em linguagem de programação java – o modelo ALBATROZ. Este modelo permite definir o nível de alerta em função do nível de água na albufeira, da pressão registada em quatro piezómetros localizados no corpo e na fundação da barragem e do caudal percolado através da barragem e respectiva fundação. Nesta parte, o trabalho recorre, aos resultados da observação da barragem de Valtorno/Mourão e usa os resultados de um modelo de elementos finitos (desenvolvido no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, no âmbito do plano de observação da obra) por forma a simular o comportamento da barragem e fornecer dados para o treino da rede neuronal desenvolvida.

As barragens em Cabo Verde: Avaliação dos Impactes Ambientais, Socioeconómicos e Culturais. Caso de Estudo “ A Barragem do Poilão” Ilha de Santiago.

Os sucessivos anos de seca têm agravado a crónica falta de água que marca o quadro hídrico de Cabo Verde. No arquipélago verifica-se a perda de um grande volume de água que se escoa para o mar, aquando das grandes chuvadas, e que é estimado em milhões de m3/ano. Para atenuar a problemática da falta de água, principalmente no setor agrícola, o Governo Cabo-verdiano tem apostado na política de construção de barragens. No ano de 2006 com o objetivo de aumentar os recursos hídricos disponíveis e concomitantemente alargar a área irrigada e diminuir a pobreza, foi inaugurada a barragem do Poilão, a primeira do arquipélago, no interior da ilha de Santiago no concelho de São Lourenço dos Órgãos. Baseado no pressuposto que as barragens são estruturas de grande impacte ambiental e socioeconómico, antes, durante e depois da sua construção, o presente trabalho tem como objetivo principal avaliar o desempenho ambiental, socioeconómico e cultural da Barragem de Poilão. Para tal, o trabalho segue uma metodologia DPSIR1e a aplicação de inquéritos e entrevistas, procurando integrar o conhecimento e a perceção da paisagem na área de influência da albufeira por parte de diversos atores locais. Espera-se colher subsídios que sirvam de base para os estudos futuros das demais barragens projetadas e a serem construídas em Cabo Verde.

Gestão Optimizada das Águas Subterrâneas

A procura de água, a todos os níveis, tem vindo a originar exploração inadequada e aumento da escassez dos recursos hídricos bem como graves problemas de poluição. As águas superficiais são as mais afectadas, consequentemente, há um maior recurso às águas subterrâneas, começando estas, também a ser afectadas por aqueles problemas. Por estes factos, torna-se necessária uma exploração adequada e planeada destes recursos. Esta dissertação se insere precisamente no âmbito do planeamento e gestão das águas subterrâneas. Sistemas de águas subterrâneas são sujeitas a várias incertezas. No futuro diferentes cenários podem ocorrer dependendo das variações demográficas, ambientais e tecnológicas. A incerteza considerada neste trabalho é a variação na solicitação na procura de água. Assim, a aplicação do modelo de optimização robusta visa encontrar soluções fiáveis em qualquer cenário provável. A presente dissertação propõe-se resolver três problemas a minimização da soma das alturas de elevação, a minimização do custo de extracção de um dado caudal considerando uma abordagem determinística e a minimização do custo de extracção de um dado caudal utilizando uma abordagem robusta de um problema hipotético de planeamento e gestão referente ao aquífero de Palmela. Os problemas são resolvidos utilizando uma das técnicas de optimização o Software GAMS/MINOS. O GAMS/MINOS é concebido para resolver problemas de características lineares e não lineares em que facilmente é encontrado o óptimo local.

Gestão de Águas Subterrâneas em Ambientes Insulares: Caso de Estudo da Ilha do Maio (Cabo Verde)

A gestão de águas subterrâneas em zonas costeiras assume particular relevância em ambientes insulares, devido a elevada proporção de terrenos adjacentes às massas de água oceânicas. Em ilhas planas, de reduzida dimensão e com clima árido ou semiárido, a problemática é ainda mais sensível, já que a escassa precipitação atmosférica e a elevada evapotranspiração potencial determinam reservas de água subterrânea muito limitadas. A estes aspectos de natureza climática, há que acrescentar a reduzida inclinação da interface água doce/água salgada e a consequente possibilidade de intrusão salina nas áreas costeiras. O presente estudo foi efectuado na ilha de Maio, a mais antiga e uma das mais planas ilhas do Arquipélago de Cabo Verde. Apresenta um comprimento máximo de 24,1 km e uma largura máxima de 16,3 km, ocupando uma área de, aproximadamente, 269 km2. A maior parte da ilha apresenta cotas muito baixas, frequentemente inferiores a 100 m. Constitui exceção o maciço central, onde se erguem algumas elevações, culminando no Monte Penoso com uma altitude de 436 m. Em termos hidrogeológicos, o escoamento geral é do tipo centrífugo e processa-se segundo gradientes hidráulicos que, nas regiões litorais, podem assumir valores muito baixos, favorecendo a intrusão salina. Não obstante, as captações de água subterrânea localizam-se essencialmente nestas zonas e acusam indícios de salinização, particularmente no sector setentrional. Numa perspectiva de gestão de recursos hídricos, sugere-se a construção de captações no maciço central, onde se aliam critérios de quantidade e qualidade dos recursos hídricos subterrâneos.

O Uso de Técnicas Isotópicas na Discriminação dos Processos Envolvidos na Mineralização das Águas Subterrâneas da Ilha de Maio (Cabo Verde): Contributo para a Gestão dos Recursos Hídricos Subterrâneos

ara além dos processos naturais, a mineralização das águas subterrâneas em ambientes costeiros e insulares pode ser influenciada diretamente pela massa de água oceânica. Este processo está relacionado com o equilíbrio da chamada interface água doce/água salgada que, mesmo em condições naturais, poderá contribuir para a salinização das águas doces continentais. O presente estudo foi realizado na ilha de Maio (Cabo Verde), uma das quatro ilhas pertencentes ao grupo do sotavento. É uma das mais planas ilhas do Arquipélago, atingindo uma altitude máxima de 436 m no Monte Penoso. Inserida na região Saheliana, a ilha de Maio apresenta um clima do tipo árido, com uma precipitação média anual de 124 mm e uma temperatura média de 24,4 ºC. Os aspectos climáticos da ilha do Maio e as suas características geológicas determinam uma mineralização relativamente elevada das águas subterrâneas, com valores de condutividade eléctrica maioritariamente superiores a 1 mS/cm. Além dos factores antes referidos, a mineralização destas águas parece estar, pelo menos em alguns casos, influenciada pela fraca inclinação da interface água doce/água salgada nas áreas litorais. Não obstante, subsistem dúvidas sobre a intervenção relativa dos diferentes processos na mineralização global das águas subterrâneas. As técnicas isotópicas têm-se revelado uma ferramenta útil na discriminação dos diferentes processos e na identificação do fenómeno de intrusão salina. Desta forma, no presente estudo apresentam-se resultados isotópicos de amostras de águas subterrâneas da ilha de Maio, no sentido de averiguar da existência de situações de salinização resultantes da intrusão das massas de água oceânicas.

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.

O Desafio dos Recursos Hídricos em Cabo Verde

É paradoxal que localizando-se o arquipélago de Cabo Verde no meio do oceano, a sua população sofra de carência de água. Na verdade, essa carência é de água de qualidade, com baixo teor em sais, adequada para o consumo humano e agricultura. Ao longo dos séculos o engenho dos habitantes, aliado ao trabalho duro, tem permitido às populações locais lutar com as condições climáticas adversas e produzir o seu sustento recorrendo a poços, galerias e furos. Este trabalho pretende retratar a situação atual e os recursos disponíveis em Cabo Verde, bem como as formas encontradas para exponenciar os escassos recursos hídricos existentes e garantir a sustentabilidade da população crescente do país. Pode dizer-se que a dependência centenária das águas subterrâneas está a diminuir gradualmente, à medida que diminuem as suas disponibilidade e se vai degradando a sua qualidade. Situação esta que levou a que se tenha recorrido a novas formas de obter da água, caso da dessalinização da água do mar e se tenha intensificado a captação das águas superficiais. A dessalinização é atualmente indispensável para abastecer os grande centros populacionais, apesar do elevado consumo energético que lhe está associado e da manifesta insuficiência e reduzida eficiência das redes de distribuição existentes. No entanto, o investimento em infra-estruturas de abastecimento de água em zonas rurais é uma ferramenta demográfica importante e deve ser utilizado para evitar o êxodo rural. O atual investimento do estado em barragens e grandes diques é uma aposta correta para satisfazer as necessidades agrícolas. No entanto, a experiência do passado tem demonstrado a necessidade de construção simultânea de obras de correção fluvial e de um conjunto significativo de pequenos diques nas bacias de captação para evitar o assoreamento rápido das novas barragens.

Gestão de Águas Subterrâneas em Ambientes Insulares

A gestão de águas subterrâneas em zonas costeiras assume particular relevância em ambientes insulares, devido a elevada proporção de terrenos adjacentes às massas de água oceânicas. Em ilhas planas, de reduzida dimensão e com clima árido ou semiárido, a problemática é ainda mais sensível, já que a escassa precipitação atmosférica e a elevada evapotranspiração potencial determinam reservas de água subterrânea muito limitadas. A estes aspectos de natureza climática, há que acrescentar a reduzida inclinação da interface água doce/água salgada e a consequente possibilidade de intrusão salina nas áreas costeiras. O presente estudo foi efectuado na ilha de Maio, a mais antiga e uma das mais planas ilhas do Arquipélago de Cabo Verde. Apresenta um comprimento máximo de 24,1 km e uma largura máxima de 16,3 km, ocupando uma área de, aproximadamente, 269 km2. A maior parte da ilha apresenta cotas muito baixas, frequentemente inferiores a 100 m. Constitui exceção o maciço central, onde se erguem algumas elevações, culminando no Monte Penoso com uma altitude de 436 m. Em termos hidrogeológicos, o escoamento geral é do tipo centrífugo e processa-se segundo gradientes hidráulicos que, nas regiões litorais, podem assumir valores muito baixos, favorecendo a intrusão salina. Não obstante, as captações de água subterrânea localizam-se essencialmente nestas zonas e acusam indícios de salinização, particularmente no sector setentrional. Numa perspectiva de gestão de recursos hídricos, sugere-se a construção de captações no maciço central, onde se aliam critérios de quantidade e qualidade dos recursos hídricos subterrâneos.

As Barragens em cabo Verde - Avaliação dos Impactes Ambientais - Socioeconómicos e Culturais - Caso de Estudo - A Barragem do Poilão Ilha Santiago

Os sucessivos anos de seca têm agravado a crónica falta de água que marca o quadro hídrico de Cabo Verde. No arquipélago verifica-se a perda de um grande volume de água que se escoa para o mar, aquando das grandes chuvadas, e que é estimado em milhões de m3/ano. Para atenuar a problemática da falta de água, principalmente no setor agrícola, o Governo Cabo-verdiano tem apostado na política de construção de barragens. No ano de 2006 com o objetivo de aumentar os recursos hídricos disponíveis e concomitantemente alargar a área irrigada e diminuir a pobreza, foi inaugurada a barragem do Poilão, a primeira do arquipélago, no interior da ilha de Santiago no concelho de São Lourenço dos Órgãos. Baseado no pressuposto que as barragens são estruturas de grande impacte ambiental e socioeconómico, antes, durante e depois da sua construção, o presente trabalho tem como objetivo principal avaliar o desempenho ambiental, socioeconómico e cultural da Barragem de Poilão. Para tal, o trabalho segue uma metodologia DPSIR1e a aplicação de inquéritos e entrevistas, procurando integrar o conhecimento e a perceção da paisagem na área de influência da albufeira por parte de diversos atores locais. Espera-se colher subsídios que sirvam de base para os estudos futuros das demais barragens projetadas e a serem construídas em Cabo Verde.

Águas Subterrâneas em Cabo Verde - Qualidade da Água na Ilha de Santiago

Em Cabo Verde os recursos hídricos subterrâneos desempenham um papel fundamental, constituindo a principal fonte de abastecimento de água para as populações de pequenos aglomerados urbanos. O trabalho que se apresenta enquadra-se num estudo alargado de caracterização de águas subterrâneas; foi efectuado nos seis concelhos da ilha de Santiago a maior do país, em captações do tipo poço, furo e galeria destinadas ao abastecimento da população através de chafarizes e resulta de uma parceria entre o Instituto Nacional de Gestão dos Recursos Hídricos de Cabo Verde (INGRH) e o Instituto Nacional de Saúde, Porto de Portugal (INSA-Porto). Com base nos dados obtidos, e no sentido de uma cooperação alargada, propõe-se a criação do Observatório de Águas Subterrâneas nos Países Africanos de expressão Portuguesa.

Controlo de segurança de barragens, Utilização de Métodos de Retroanálise na identificação de parâmetros relativos a propriedades dos materiais

A água é um factor fundamental na vida das comunidades, como elemento vital, mas também como factor de produção essencial na irrigação dos terrenos e no fabrico de utensílios e de materiais de construção. Por outro lado, os cursos de água, na medida em que são obstáculos naturais, por vezes de difícil transposição, têm grande importância na defesa das comunidades e, como vias privilegiadas de comunicação, contribuem significativamente para o desenvolvimento económico dos países (Castro: 1998). A utilização da água para abastecimento das populações ou para aplicações agrícolas ou industriais exige a construção de diversos tipos de obras, como barragens para formação de albufeiras, sistemas de captação, de transporte e de tratamento de águas, etc... Em regra, estas obras surgem integradas em sistemas complexos, frequentemente de fins múltiplos, designados de aproveitamentos hidráulicos. É neste contexto que surge a construção de barragens.