Teórica: Estabilização e Restauro Fluvial (continuação). Fronteiras de um curso de água (características da fronteira – cursos de água aluvionares e com leito de pedra, características da secção transversal – leito principal e leito de cheia). O processo de restauro (objectivos, causas de desequilíbrio, determinação da forma mais estável, curvas regionais e caudal dominante); estabilização das margens (controlo com vegetação e estrutural) e passagem de estradas.

Erosão Eólica. Processos (destacamento, transporte – saltação, suspenção e arrastamento – e deposição). Factores (erosividade do vento e erodibilidade do solo). Modelação da Erosão Eólica (modelos empíricos, conceptuais e de base física). Estratégias para Controlo da Erosão Eólica (medidas agronómicas – florestação, culturas de protecção, rotações e consociações, culturas em faixas, resíduos das culturas, quebra-ventos e cortinas de abrigo – gestão do solo e métodos mecânicos).

Prática: Obtenção da curva de vazão de um descarregador de tubo com entrada em queda, que pode funcionar de três formas distintas, consoante a altura da água acima do tubo de entrada: como decarregador livre, como orifício ou em pressão.

Teórica: Estabilização e Restauro Fluvial. Escalas espaciais (Regional, paisagem, corredor, rio, troço de curso de água). Estrutura da paisagem (matriz, partes, corredor e mosaico). Bacia hidrográfica e sistema de drenagem (tipos de redes, descrição quantitativa, perfil longitudinal do curso de água). Geometria em planta de um curso de água (sinuosidade, padrões fluviais – cursos de água rectilíneos, meandrizados, entrançados e anastomosados, caracterização e relações com variáveis ambientais e hidráulicas).

Teórica: Erosão do solo e conservação. Prevenção e controlo de ravinas (continuação). Síntese. Critérios para selecção das medidas para controlo de ravinas.

Conceitos fundamentais de Hidrologia: Métodos hidrológicos de propagação de ondas de cheia. Caracterização geral dos métodos Hidráulicos e Hidrológicos de propagação de ondas. Equação da continuidade – integração com diferentes intervalos de discretização temporal.

Propagação hidrológica de ondas em albufeiras. Relações entre caudal de saída e armazenamento. Caracterização física da albufeira e das estruturas de saída de água: relações cota – armazenamento, cota – caudal descarregado e armazenamento – caudal descarregado. Método de Puls modificado.

Prática: Aplicação do método de Puls a uma albufeira. Exemplo de redimensionamento do nível de máxima de cheia.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Prevenção e controlo de ravinas (continuação). Medidas de controlo (introdução; medidas de prevenção – gestão do solo, medidas mecânicas e desvio do escoamento; controlo com vegetação; medidas temporárias – preenchimento do canal da ravina, sebes e faxinas, barragens porosas de diferentes materiais; estruturas permanentes – descarregadores de queda, descarregadores em canal de encosta, descarregadores não convencionais, descarregadores de tubo, com entrada em queda e aquedutos simples, descarregadores de tubo, com entrada com tampa, barragens de terra).

Prática: B - Dimensionamento de canais (continuação) – Dados o caudal a escoar, o tipo de solo do leito, o tipo de vegetação a utilizar no revestimento, o declive dos taludes e o declive longitudinal, obtenção da secção trapezoidal para as condições de resistência mínima da vegetação (considerando que o coeficiente de rugosidade de Manning varia com a velocidade da água e o raio hidráulico) e obtenção posterior da altura de projecto para as condições de resistência máxima da vegetação (Problema 7).

Teórica: Erosão do solo e conservação. Prevenção e controlo de ravinas. Introdução, classificação das ravinas (quanto à dimensão, forma, grau de conexão e estado de desenvolvimento), características dos sistemas de ravinas, critérios de avaliação (escala regional e escala da bacia hidrográfica) e de selecção das ravinas a controlar.

Prática: B - Dimensionamento de canais (continuação) – Dados o caudal a escoar, o coeficiente de rugosidade, o declive dos taludes e o declive longitudinal do Problema 4, obtenção da secção trapezoidal utilizando o método da força de arrastamento (Problema 5).

Problema detalhado relativo ao dimensionamento de um canal trapezoidal, com folga de segurança, dados o caudal a escoar, a cobertura vegetal da bacia hidrográfica, o tipo de solo e o valor mínimo para a largura do fundo, utilizando o método das velocidades limite e considerando dois declives longitudinais de projecto alternativos (Problema 6a e b).

Teórica: Erosão do solo e conservação. Hidráulica dos escoamentos em canais (continuação). Dimensionamento de canais (declive, rugosidade – nM, secções mistas e compostas, secção transversal e secção hidraulicamente mais favorável, velocidade no canal e força de arrastamento).

Prática: A – Escoamentos em regime uniforme - Dadas as características geométricas de um canal e o caudal a escoar, obtenção da altura do escoamento uniforme, altura crítica e alturas conjugadas, para secções rectangular (Problema 1) e trapezoidal (Problema 2).

B - Dimensionamento de canais – Dados o caudal a escoar, o coeficiente de rugosidade e o declive longitudinal, obtenção da secção trapezoidal hidraulicamente mais favorável (Problema 3).

Repetição do problema anterior, com imposição do declive dos taludes (Problema 4 ).

Teórica: Erosão do solo e conservação. Métodos mecânicos (continuação) – Medidas temporárias de conservação (cercas para limo, rolos de serapilheira, fardos de palha e bacias de sedimentação). Estruturas de estabilização (técnicas de bioengenharia, gabiões e geotêxteis).

Hidráulica dos escoamentos em canais (em parte, revisão). Regimes de escoamento (laminar e turbulento – nº de Reynolds; rápido, crítico e lento – nº de Froude), tipos de escoamento (permanente e variável, uniforme e não uniforme / variado, gradualmente variado e bruscamente variado), equações do escoamento (equação da continuidade e de Bernoulli; energia específica; controlo do escoamento – montante, jusante e secção crítica; escoamento uniforme e equação de Manning).

Entrega do primeiro teste e discussão de algumas das perguntas / respostas.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Métodos mecânicos (continuação) –Dimensionamento dos terraços com canal (comprimento, declive constante e variável, secção transversal – altura de escavação e de aterro, caudal e volume de dimensionamento). Orgãos de saída de terraços com canal (valas vegetalizadas e drenagem sub-superficial). Dimensionamento dos terraços em socalcos (declive, largura, distância vertical e secção transversal). Eliminação do escoamento.

Tipos de revestimento das valas, estruturas de queda associadas e dimensionamento de valas vegetalizadas (forma da secção transversal, velocidades máximas de projecto e variação do coeficiente de rugosidade com a velocidade de escoamento – classes de resistência da vegetação ao escoamento, dimensionamento para as condições mínima e máxima de resistência da vegetação).

É feriado, fénix!

Primeiro teste de avaliação de conhecimentos.

Revisão e discussão  da matéria dada, a avaliar no próximo teste.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Métodos mecânicos (continuação) – Terraços (terraços de retenção, terraços em socalcos e valas de encosta). Sistemas de condução de água associados aos terraços (valas de drenagem superficial, terraços com canal e valas revestidas). Dimensionamento dos terraços com canal (distância vertical e espaçamento).

Teórica: Erosão do solo e conservação. Estratégias para controlo da erosão hídrica. Medidas agronómicas (continuação) - controlo das culturas e da vegetação (culturas em faixas, consociação de culturas e alta densidade de plantação, mulching, luta diferida contra infestantes, vegetalização, sistemas agro-florestais).

Gestão do solo - Matéria orgânica, estabilizadores de solo, práticas de lavoura (lavoura convencional, lavoura de nível, lavoura conservativa - sementeira directa, em faixas, com mulch e lavoura mínima). Agricultura biológica.

Métodos mecânicos – Muros de terra e de pedra solta, Terraços (geral, classificações dos tipos de terraços, terraços com canal).

Prática: Estimativa da erosão média anual numa encosta com a cultura do milho no Huambo, Angola, com a USLE (com o factor LS estimado já com a formulação da RUSLE1). Avaliação das práticas conservativas que conduzem a perdas de solo aceitáveis.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Estratégias para controlo da erosão hídrica. Perda de solo tolerável, conservação do solo em zonas cultivadas, não cultivadas e urbanas. Medidas agronómicas - controlo das culturas e da vegetação (Afolhamento e rotações, culturas de protecção).

Prática: Conclusão do problema relativo à estimativa do factor composto LS para três encostas com o mesmo comprimento e declive e diferentes formas.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Modelação da erosão hídrica (continuação). Modelos conceptuais (modelo de Morgan-Morgan-Finney) e de base física (de 1ª geração – AGNPS, GAMES, ANSWERS, CREAMS; e de 2ª geração – WEPP, GUESS, EUROSEM).

Produção de sedimentos. Medição em reservatórios e em cursos de água. Método do coeficiente de produção de sedimentos e método da equação universal das perdas de solo modificada (MUSLE).

Avaliação dos riscos de erosão à escala regional (índices de erosividade, notação factorial, cartas de capacidade de uso, cartas de sistemas de ocupação do solo, cartas com inventário de erosão verificada) e da parcela (inventários detalhados, métodos quantitativos).

Prática: Dadas as características de textura e estrutura de um solo, obtenção do respectivo índice de erodibilidade (discussão prévia acerca das características hidrodinâmicas do solo, sua estimativa a partir das classes de textura deste e conversão entre os sistemas de classificação de Atterberg e do USDA).

Teórica: Erosão do solo e conservação. Modelação da erosão hídrica. Objectivos; Modelos empíricos de caixa negra (Equações de Fournier) e de regressão múltipla (USLE e RUSLE – Estimativa das variáveis, principais diferenças entre USLE, RUSLE1 e RUSLE2).

Prática: Estimativa do factor composto LS para três encostas com o mesmo comprimento e declive e diferentes formas: linear, côncava e convexa. Utilização das formulações USLE e RUSLE1.

Férias da Páscoa

Férias da Páscoa

Teórica: Erosão do solo e conservação. Factores que influenciam a erosão hídrica. Erosividade da precipitação e índices de Wischmeier, Hudson e Fournier; erodibilidade do solo e influência da textura, da estabilidade dos agregados, da resistência ao corte e da capacidade de infiltração - índice de erodibilidade de Wischmeier; influência do relevo (comprimento, declive e forma da encosta); influência da cobertura vegetal (rácio de perda de solo, influência sobre a precipitação e sobre o escoamento).

Prática: Dado um udograma, obtenção da energia cinética da chuvada e do factor de erosividade Ecr30, utilizando a metodologia da USLE e da RUSLE2.

Dada a relação entre a erosividade da precipitação e o índice de Fournier para África, obtenção da erosividade da precipitação na cidade do Huambo, conhecidos os valores mensais de precipitação média nesta cidade.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Processo de erosão hídrica (continuação) (caracterização da erosão em cursos de água – zonas de uma bacia hidrográfica, cargas do material de lavagem e do fundo; e em massa – causas e tipos de movimentos de massa).

Apresentação do pequeno filme: “A river basin perspective”.

Dispositivos de medição da erosão hídrica. (1) Medições no terreno: Talhões de erosão – talhões isolados, caixas de Gerlach. Alterações do nível do solo – pregos de erosão, pontes de erosão. Medição da erosão por salpico, em sulcos e em ravinas. (2) Bacias hidrográficas: Produção de sedimentos (coeficiente de produção de sedimentos), medição do caudal sólido em suspensão e por arrastamento, levantamentos topográficos de reservatórios (eficiência da captura de sedimentos), bacias experimentais, traçadores. (3) Ensaios em laboratório: Simuladores de chuva e simuladores de escoamento. (4) Medições mistas.

Apresentação do filme “Medição da erosão do solo” (Soil erosion measurement), pelo Hydraulics Research de Wallingford.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Cálculo do caudal de ponta em países com insuficiência de dados, nomeadamente, em África: estimativa do tempo de concentração; curva intensidade-duração da precipitação para o tempo de retorno de 10 anos; cálculo do caudal de ponta com o método Cook, modificado.

Utilização do HU sintético do SCS na obtenção de um hidrograma de cheia de projecto com o volume e o caudal de ponta anteriormente estimados para o projecto.

Prática: Continuação do trabalho prático da aula anterior: cálculo do hidrograma de cheia para o tempo de retorno de 100 anos com o método directo do SCS, dados o caudal de ponta de cheia e o volume de cheia com o mesmo tempo de retorno.

Teórica: Erosão do solo e conservação. Introdução. As múltiplas funções do solo e os agentes de degradação. Definições – erosão natural e acelerada, erosões hídrica e eólica. Processos de degradação do solo devida à erosão (físicos, químicos e biológicos) e factores que favorecem a erosão (desflorestação, sobre-pastoreio e má utilização dos solos). Distribuição global dos riscos de erosão. Erosão hídrica e precipitação média anual. Distribuição mundial da erosão hídrica.

Processo de erosão hídrica (características gerais – destacamento, transporte e deposição; caracterização da erosão por salpico, laminar, entre-sulcos, em sulcos, em ravina, em cursos de água e em massa).

Prática: Apresentação do conjunto de trabalhos efectuados em hidrologia, que exemplificam as etapas a percorrer na caracterização de uma bacia hidrográfica e do seu comportamento hidrológico.

A partir de um dos trabalhos efectuados em hidrologia, apresentação do cálculo do número de Manning médio para as encostas da bacia hidrográfica, do declive médio do curso de água principal e da bacia, do comprimento do curso de água principal e do percurso médio do escoamento nas encostas. Referência à curva hipsométrica, altitudes mínima, máxima e média e altura média. Cálculo do número de escoamento médio da bacia e do coeficiente de escoamento médio. Estimativa do tempo de concentração da bacia hidrográfica, do caudal de ponta de cheia para o tempo de retorno de 100 anos (métodos racional, TR55 do SCS e do SCS) e do volume de cheia com o mesmo tempo de retorno, com o método do SCS.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Noção de tempo de retorno e relação com a função de distribuição acumulada de probabilidade. Séries temporais e obtenção de séries anuais de valores extremos (passagem de um processo estocástico para um processo probabilístico), máximos e mínimos. Análise de frequência. Tempos de retorno aconselhados para diferentes estruturas hidráulicas. Breve discussão das metodologias utilizáveis na obtenção do caudal de ponta cheia de acordo com os dados disponíveis. Obtenção de valores de projecto a partir de modelos hidrológicos de acontecimento.

Precipitações de curta duração (relações intensidade-duração-frequência e altura-duração-frequência).

Obtenção do volume de escoamento de projecto com o método do SCS.

Estimativa do caudal de cheia de projecto. Modelação em pequenas bacias: fórmula racional. Modelação em bacias de pequena e média dimensão: método TR-55 do SCS e método do SCS.

Prática: Obtenção do hietograma de precipitação eficaz com os métodos do índice fi e do índice fi modificado, dados o hietograma de precipitação total sobre a bacia e o hidrograma de escoamento directo produzido na secção de jusante desta.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Relações precipitação-escoamento. Obtenção do hietograma de precipitação eficaz (continuação): (iii) método do Soil Conservation Service - SCS - relação fundamental do método, percas iniciais e capacidade de retenção da bacia, aplicação a uma chuvada, a valores diários e a intervalos de tempo inferiores ao dia. Aplicação do método do SCS quando não há dados de escoamento directo - percas iniciais, tipos hidrológicos de solos e tabelas para o número de escoamento em função do tipo e uso do solo, condições antecedentes de humidade. Estimativa de CNI, CNII e CNIII quando há dados de escoamento. Etapas a percorrer quando não há dados de escoamento.

Prática: Obtenção do hietograma de precipitação eficaz com o método do SCS, dados o hietograma de precipitação total sobre a bacia e o hidrograma de escoamento directo produzido na secção de jusante desta.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Método do hidrograma unitário. Estrutura dos dados e descrição dos fundamentos do método (invariância no tempo, proporcionalidade e sobreposição). Validade dos pressupostos do método do HU. HU sintético do SCS (hidrograma com forma natural e hidrograma triangular).

Resposta de uma bacia impermeável a uma chuvada com uma intensidade constante e uma duração indefinida; tempo de concentração – definição, identificação de algumas características fisiográficas com interesse na sua estimativa, caracterização de linhas isócronas; comportamento de bacias de pequenas e de grandes dimensões.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Escoamento (continuação). Medição do escoamento: Medição de caudais (métodos químicos). Rede de estações de medição em Portugal Continental.

Componentes de um Hidrograma e separação em escoamento de base e escoamento directo, com apoio da curva de exaurimento das águas subterrâneas.

Prática: Separação dos componentes de um hidrograma de escoamento total em hidrograma de escoamento de base e hidrograma de escoamento directo.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Relações precipitação-escoamento. Introdução: Influência do intervalo de tempo de cálculo (anual, mensal, diário, menor que o dia) e da dimensão da bacia hidrográfica (pequena, média e grande) nos processos hidrológicos relevantes (precipitação, escoamento em encosta e no curso de água, armazenamentos, escoamento subterrâneo, evapotranspiração) e consequências no tipo de modelação a efectuar.

Obtenção do hietograma de precipitação eficaz: (i) método do índice fi, (ii) método do índice fi modificado.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Água no solo. Principais regiões de um solo. Teor em água. Breve revisão dos conceitos associados à capilaridade e tensão superficial e à aplicação do teorema de Bernoulli ao escoamento em tubos. Potenciais mecânicos (gravitacional e de pressão – decomposição desta) e carga hidráulica (piezómetros e tensiómetros, pressão da água e pressão capilar).

Lei de Darcy em solos saturados e generalização para solos não saturados. Velocidade de Darcy e velocidade linear. Aplicação da lei de Darcy em solos estratificados. Equação da continuidade para fluxos monodimensionais, verticais. Equação de Richards.

Infiltração. Definições, Modelação do processo de infiltração. Modelos empíricos (coluna de solo) – modelo de Horton. Modelos de base física (coluna de solo) – Aplicação da equação de Richards, Modelo de Green-Ampt e de Morel-Seytoux com tempo de empoçamento. Aplicação em solos estratificados. Influência da crosta na infiltração.

Escoamento. Mecanismos de formação do escoamento: escoamento em encosta (Hortoniano e de Hewlett) e escoamento sub-superficial. Medição do escoamento: geral, medição de alturas (limnígrafos). Medição de caudais (métodos volumétrico, secção-velocidade, medição da velocidade instantânea e média, método estrutural e métodos químicos), curva de vazão.

Prática: Aplicação do método dos polígonos de Thiessen à bacia hidrográfica de Penedos de Alenquer. Utilização de planímetro digital.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Evapotranspiração: Definições e conceitos. Postos de medição de variáveis meteorológicas em Portugal Continental. Intercepção. Equações aconselhadas para a estimativa da evapotranspiração (Turc, Priestley-Taylor, Hargreaves, Evaporímetros, Equação de Penman-Monteith). Evapotranspiração de referência, evapotranspiração de uma cultura (coeficientes culturais) e de plantas ornamentais (coeficientes para plantas ornamentais e factores de espécie, de densidade e de microclima). Apresentação de isolinhas e gráficos de caixa e bigodes para valores anuais e mensais de diversas variáveis de interesse, para Portugal Continental e por bacia hidrográfica.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: A água em Portugal. Classificação de modelos de simulação.

Precipitação: Formação da precipitação (relacionamento do tipo de precipitação com a sua duração, intensidade e área abrangida). Medição da precipitação: udómetros e udógrafos, radar e satélite. Postos de medição da precipitação em Portugal Continental e isoietas para precipitação média anual. Udograma e obtenção das intensidades média e instantânea de precipitação. Análise dos dados de precipitação: Periodo de base, análise de homogeneidade / consistência e preenchimento de falhas. Precipitação média em área (métodos de Thiessen, das isoietas e do inverso do quadrado da distância).

Prática: Identificação de uma bacia hidrográfica a partir de uma carta militar (escala 1:25000).

Obtenção de um hietograma de precipitação com intervalos de tempo constantes de 2 horas, a partir dos registos de um udógrafo de sifão.

Aplicação de médias móveis a uma série temporal. Obtenção da evolução temporal da precipitação média anual. Aplicação do método dos valores duplamente acumulados para identificar a quebra de homogeneidade de uma série de precipitação anual e respectiva correcção.

Teórica: Conceitos fundamentais de Hidrologia: Hidrologia em sentido restrito e caracterização geral dos principais processos hidrológicos (precipitação, intercepção e evapotranspiração, infiltração, água no solo, escoamento superficial em encosta e no sistema de drenagem e escoamento subterrâneo). A bacia hidrográfica como principal unidade espacial de análise. Equação da continuidade e sua integração: balanço hidrológico; escalas espacial e temporal. Exemplo de balanço hidrológico à escala da bacia hidrográfica; ano hidrológico.

Caracterização mais detalhada dos processos hidrológicos e sua interacção. Precipitações total, efectiva, em excesso e eficaz. Intercepção, transpiração e evaporação do solo. Retenção superficial. Movimento de água no solo, percolação e recarga do aquífero (teor de água no solo, lei de Darcy). Infiltração, perfil de teor em água do solo e tempo de empoçamento. Tipos fundamentais de aquíferos (freáticos e confinados) e respectiva linha piezométrica. Escoamento superficial de encosta: Hortoniano e de Hewlett. Escoamento sub-superficial (em meio poroso saturado e não saturado).

Apresentação: Objectivos e organização da disciplina. Bibliografia recomendada. Método de avaliação.

Teórica: Introdução – Identificação dos problemas e apresentação da estrutura dos livros de texto a considerar ao longo do semestre.

Uso eficiente da água e gestão e conservação de recursos hídricos (tipos de projectos, tipos de estruturas a dimensionar, necessidade de estudos hidrológicos).

Erosão do solo. Breve caracterização e definição de termos (erosão do solo, perda de solo e produção de sedimentos).

Conservação do solo (medidas agronómicas, de gestão do solo e mecânicas). Aplicação em zonas agrícolas e em zonas florestais.