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PARQUE LOGÍSTICO DE ALFARELOS
Estudos hidrológicos e hidráulicos
1. Enquadramento
O estudo tem como objetivo dar resposta às questões colocadas pela APA- Agência Portuguesa
do Ambiente, Oficio de 17/07/15 (vide Anexo I), em sede da 1ª Correção Material à delimitação
da REN do Município de Soure, em matéria de avaliação do impacte nas condições de
escoamento do meio recetor causadas pela extensão do Terminal da TMIP. Neste
enquadramento o estudo pretende:
- Proceder à análise e articulação da pretensão de constituição do terminal com o projeto
de Regularização do Baixo Mondego- Drenagem das zonas de Encosta- Bacias 9E e
10E (Alfarelos) (INAG, 1981);
- Avaliar as condições de escoamento da cheia centenária.
O estudo comtempla também uma análise das condições de escoamento para caudais de cheia
de maior frequência (períodos de retorno de 10 anos, 20 anos e 50 anos) e o reordenamento e
reabilitação das linhas de água intercetadas.
No Anexo II é apresentada a área de implantação do projeto de expansão do Terminal da TMIP
e uma avaliação preliminar da movimentação de terras necessárias à constituição da plataforma.
2. Caracterização e funcionamento do sistema de drenagem
das zonas de encosta
Dados de dimensionamento e caracterização do sistema
A zona em estudo integra-se na bacia de encosta definida como 10E em (INAG, 1981), localizada
entre dois grandes afluentes do Mondego, o rio Ega, localizado a montante, e o rio Arunca, a
jusante. A regularização do Mondego datada da década de 80 reposicionou o leito central do rio
num traçado próximo da vala de Alfarelos (Figura 1), implicando também o seu reperfilamento.
O leito do rio Mondego foi protegido por diques longitudinais que acomodam o leito menor e
maior do rio, sendo que a confluência das linhas de água afluentes encontram-se condicionadas
por estruturas de controlo.
Figura 1- Regularização do Baixo Mondego
Antes
Depois
A zona denominada como zona de encosta em (INAG, 1981) é drenada por um sistema de valas,
com uma vala coletora principal (vulgarmente designada por vala de Alfarelos) situada entre a
linha ferroviária de Alfarelos (Ramal de Alfarelos) e o dique da margem esquerda do Mondego
com descarga direta para o rio Mondego, através de uma conduta de D500 instalada a jusante
da ponte sobre o Mondego da EN347. Contudo, para níveis do Mondego superiores a 3,4m, os
caudais de encosta são derivados para a margem direita do rio, por sifão que atravessa o leito
regularizado, localizado no mesmo sítio da conduta, composto por duas condutas D1500 (Figura
2).
Figura 2- Sistema de drenagem da zona de encosta (a amarelo vala de Alfarelos e Sifão)
Os caudais drenados correspondem às bacias assinaladas na Figura 3, que no total
apresentam uma área de cerca de 5,5km2, dos quais 2,3km2 interessa diretamente à área em
estudo, correspondente à Ribeira do Vale de Soure.
Figura 3- Bacias de encosta
O caudal total afluente ao sifão para o período de retorno de 25 anos foi estimado em (INAG,
1981) em 15,6m3/s1, correspondendo a um caudal amortecido de 9m3/s para o qual foi
1 O caudal foi estimado pelo método racional, admitindo um valor de C=0,5, um tempo de concentração de
2,3h (estimado pelo método de Giandotti) e uma precipitação correspondente de 46,8mm. O caudal
dimensionado o sistema de drenagem. A curva de vazão do sifão estimada é dada pela seguinte
equação que contabiliza todas as perdas de carga do escoamento.
𝑁 = 3,4 + 3,965 𝑉2
2𝑔
em que,
V- velocidade do escoamento nas condutas
N- nível a montante
O amortecimento do caudal de ponta é conseguido através da inundação dos campos marginais
até à cota de 4,5m.Os dados e resultados do amortecimento efetuado em (INAG, 1981),
encontram-se reproduzidos no Anexo III.
Foram igualmente avaliadas as condições de escoamento para um grau de colmatação da grelha
de montante do sifão de 30% ao que correspondeu uma cota de inundação de 4,7m e a um valor
estimado no início da vala de 5,2m. O critério subjacente do dimensionamento consistiu na
salvaguarda da Linha de Alfarelos cuja cota mínima se posicionava a 6,31m), tendo-se admitido
que não deveria ser ultrapassada o nível 6,0m.
No Anexo II, apresenta-se o levantamento topográfico da zona em estudo correspondente à zona
identificada na Figura 2, “encravada” entre a Linha de Alfarelos (LAlfarelos) e a Linha do Norte
(LNorte). Verifica-se que o nível de água correspondente à cota 5,2m na zona interessada pela
extensão do terminal da TMIP só ocorre numa franja adjacente à linha de Alfarelos, em particular
na zona mais próxima das atuais instalações da TMIP. No que se refere à linha de Alfarelos,
entre 1981-83 foi reperfilada, apresentando atualmente cotas não inferiores a 6,8m.
Condições de funcionamento
De forma geral o sistema funciona tal como previsto, existe no entanto alguma falta de
manutenção do estado de limpeza das valas. No Anexo IV apresentam-se algumas fotos do
sistema de drenagem e da zona de expansão da TMIP.
No que se refere à zona de expansão, verifica-se também que foi objeto de movimentações de
terras que prejudicaram a definição da rede hidrográfica. Nomeadamente a Rib. Do Vale de
Soure que devia atravessar a zona de expansão entre PH1 da LNorte e a PH1 da LAlfarelos, tem
um alinhamento divergente para este, aproximando-se da PH2 da LAlfarelos que tem uma
dimensão muito reduzida.
Refira-se que esta linha de água que aparece marcada na carta 1/25000 desviada para este, a
montante da LNorte, e que aparenta atravessar esta estrutura na passagem rodoviária PH2 da
LNorte, não tem na realidade quaisquer condições para que o escoamento se processe nesta
orientação, coincidente com a estrada que liga a estrada da APA à povoação da Granja do
Ulmeiro.
Refere-se, também, que no troço da vala de Alfarelos adjacente à área de expansão do terminal
não são conhecidas inundações dos campos marginais. Em 2001, ano de ocorrência excecional
no Mondego (embora com menor incidência de precipitação na zona em estudo) o rio Ega
transbordou junto à estação de Alfarelos, no entanto nas bacias de encosta, em particular na
zona de expansão do terminal, os níveis atingidos não foram significativos, não puseram em
perigo as duas famílias que habitavam as edificações situadas junto à entrada da TMIP (Figura
4).
especifico estimado para um período de retorno de 25 anos foi de 2,8m3/s/km2 e para 100 anos de
3,5m3/s/km2 .
Figura 4- Zona adjacente à TMIP
3. Reavaliação dos caudais de cheia
Procedeu-se à atualização dos caudais de cheia, tendo por base a informação atualizada para a
zona. Procedeu-se também a uma análise de sensibilidade ao cálculo do tempo de concentração
das bacias drenantes. A análise procurou seguir nos demais parâmetros a informação constante
em INAG,1981, nomeadamente os parâmetros físicos das bacias, por forma a não alterar
significativamente os fatores de comparação.
Avaliação do tempo de concentração
Os tempos de concentração foram estimados pela comparação das metodologias propostas por
Temez, Giandotti, Kirpich e SCS2, tendo por base as características fisiográficas determinadas
em INAG,1981. Tal como naquele estudo, considerou-se que o tempo de concentração de
resposta do conjunto de bacias é controlado pelo tempo de resposta da maior bacia, a bacia da
Rib. Do Vale de Soure.
Tabela 1- Tempo de concentração
O tempo de concentração de 1,5h, estimado pelo método de Temez, situa-se próximo da média
dos valores estimados, parecendo melhor ajustado que o método de Giandotti. Será este o valor
adotado.
2 Foi considerada uma velocidade media de escoamento superficial de 0,8m/s (adaptado de Chow et
al,1988)
Area Comprimento Cota Altura Velocidade Tc
Bacia Max Min Declive média media Kirpich Temez Giandotti SCS Media
(km2) (m) (m) (m) (m) (m/s) (h) (h) (h) (h) (h)
2,3 3500 106 0 0,030 38 0,8 0,7 1,5 2,3 1,2 1,4
TMIP
Caraterização do regime de precipitação
O regime de precipitação teve por base as curvas IDF constantes em (Brandão, 2001),
nomeadamente, os valores estimados para Coimbra e Aveiro e em (Santos, 2009) para a estação
de Pombal. Os valores estimados quando comparados com os valores considerados no
dimensionamento do sistema de drenagem afiguram-se superiores para precipitações com
durações próximas da 1,5h, pelo que de forma conservadora adotaram-se as curvas IDF
correspondentes a Pombal, também mais próximas da média dos valores das restantes curvas.
Figura 5- Curvas de Intensidade de Precipitação-Duração- Frequência
Avaliação dos caudais de cheia afluentes:
Apresentam-se seguidamente os valores estimados pelo método Racional e pelo Método do
SCS,
Método Racional3
Tabela 2- Caudais de cheia
3 O valor do Coef. Escoamento “C” não corresponde ao considerado em INAG,1981. O valor de 0,5, então
considerado, parece excessivo em função das características da bacia. Note-se que o valor de 0,5 é o valor
máximo recomendado em (Lencastre, 2003) para áreas agrícolas em solos argilosos pesados, e que as
áreas com características urbanas, que cobrem menos de 1/3 da bacia, o valor aplicável (zonas residenciais
vivendas na periferia) é de 0,4.
C I A Qp Vol ume Qp
( mm/ h) ( km2) ( m3/ s) ( m3) ( m3/ s/ km2)
10 22 13, 1 1183 2, 4
20 25 15, 3 1381 2, 8
50 28 17, 0 1534 3, 1
100 31 18, 7 1680 3, 4
5, 5
Per i odo de
Ret or no
0, 4
Método do SCS
Tabela 3- Caudais de Cheia
O número de escoamento adotado corresponde ao proposto em SNIRH – Atlas do Ambiente
para zona, que atinge à escala de leitura possível no máximo NC=75(vide Figura 6), ou seja para
condições de humedecimento do solo extremas (AMCIII) um valor de NC=88. Este valor é um
pouco inferior ao adotado em (INAG, 1981), NC=90.
Figura 6- Números de escoamento. AMCII. Fonte: SNIRH
A comparação dos caudais agora estimados com os previstos em (INAG, 1981) encontram-se
na tabela 4. Verifica-se que a atualização dos valores de precipitação e das condições de
escoamento superficial traduzidas no número de escoamento e coeficiente de escoamento e no
tempo de concentração da bacia conduzem, no conjunto, a valores menos conservadores dos
considerados no dimensionamento do sistema, fazendo corresponder sensivelmente o período
de retorno de 100anos ao período de retorno de 25 anos então estimado. Relembre-se que já
em (INAG, 1981) a aplicação do método de cálculo do LNEC (método do SCS adaptado) já
apontava para caudais bastante inferiores, 60% dos que acabaram por ser adotados para o
dimensionamento do sistema.
Tabela 4- Caudal de ponta de cheia adotado
4. Avaliação das condições de escoamento da cheia
centenária
A avaliação das condições de escoamento seguiu a metodologia proposta em INAG,1981.
Procurou-se desta forma obter condições idênticas de comparação para os dois cenários de
avaliação. Por uma questão de coerência, o hidrograma utilizado foi o SCS, com maior volume
que o proposto para o método racional.
A avaliação das condições de amortecimento dos caudais afluentes teve por base a curva de
volumes armazenados do sistema de drenagem e zonas adjacentes (vide Anexo II) deduzida
dos volumes de aterro esperados na zona de expansão do terminal (Figura 7).
Os volumes de aterro entre as cotas com interesse para a presente análise, situadas entre a cota
4 e 6,5m, foram estimados em cerca de 28000m3. Duas ordens de grandeza abaixo da curva de
volumes armazenados para as mesmas cotas. Pelo que desde já se espera que o impacto do
aterro desta zona não tenha nenhuma influência nas condições de amortecimento dos caudais
de cheia.
As condições de vazão são ditadas pelo sifão, já que se considera que a ocorrência da cheia na
zona de encosta terá grande probabilidade de ocorrer com níveis no Mondego elevados. A curva
de vazão considerada corresponde à referenciada no capítulo 2.
T
Racional LNEC*
10 13 9 13,2 9 3,6
20 15 12 12 4,8
25 15,7 9,4
50 17 14 17,6 14 5,5
100 19 16 19,5 16 6,4
AdotadoMetodo
Racional
Metodo do
SCS
Caudal de cheia afluente ao sistema de drenagem(m3/s)
Estudo Hidroprojecto
Caudal afluente
à Rib. Do Vale
de Soure (m3/s)
Figura 7- Curva de volumes armazenados
O caudal total afluente para o período de retorno de 100 anos, estimado em 16m3/s é amortecido
para um caudal de 9m3/s (Figura 8). O amortecimento do caudal de ponta é conseguido através
da inundação dos campos marginais até à cota de 4,6m ( 0,1m acima do que serviu de base ao
dimensionamento do sistema de drenagem).
Figura 8- Amortecimento do caudal de ponta de cheia centenário
Por forma a avaliar condições extremas de escoamento, foi avaliado um cenário em que a
capacidade de vazão do sifão se reduzia em 30%, por colmatação. Os resultados são
apresentados na Figura 9. O caudal amortecido é neste caso cerca de 7m3/s e os níveis atingidos
imediatamente a montante do sifão foram estimados em 4,8m (mais 0,1m que o considerado em
INAG,1981, em idênticas condições).
Figura 9-Amortecimento do caudal centenário. Cenário de redução da capacidade de vazão do sifão para metade.
As condições de propagação para montante, para o início da vala de Alfarelos, dos níveis de
água atingidos junto ao sifão foram avaliados em INAG 1981 como correspondentes a uma cota
de 5,2m, para níveis no sifão de 4,7m. Admitindo a mesma perda de carga do escoamento,
resulta para condições de pleno funcionamento do sifão uma cota 5,1m e uma cota de 5,3 para
uma situação de colmatação de 30%. Na Figura 10, apresentam-se as áreas inundadas
correspondentes à cota 5,3m.
Figura 10- Áreas inundadas à cota 5,3m
5. Requalificação da rede hidrográfica
Embora o projeto da extensão do terminal não provoque impacte significativo nas condições de
formação e escoamento de cheias, considera-se oportuna a requalificação do sistema, em face
do desordenamento da rede hidrográfica na zona de influência do projeto. Na Figura 11,
apresenta-se o arranjo geral proposto.
Figura 11- Requalificação da rede hidrográfica
A requalificação proposta consiste fundamentalmente no reperfilamento e estabilização dos
taludes das valas existentes e redireccionamento da Rib. do Vale de Soure, nomeadamente:
- Rib. Do Vale de Soure: abertura e estabilização dos taludes do leito da Rib., com re-orientação
na direção da passagem hidráulica de maior dimensão sob a LAlfarelos, LAPH1; propõe-se o
revestimento das margens do leito menor, com gabiões, em secção de rasto de 2,5m e taludes
1:0,5 e, pontualmente, a sua cobertura sob os ramais ferroviários e sob o acesso rodoviário
a serem construídos, sempre em troços de extensão visitável;
- Vala a sul da LAlfarelos: reperfilamento e estabilização da vala, mantendo a sua dimensão
(~2,5m rasto e 5m de boca); reforço da ligação à vala de Alfarelos através de uma nova PH
dupla de diâmetro 2*D1500, sob a linha ferroviária; proteção da confluência da Rib. do Vale
de Soure com gabiões/colchões Reno;
- Vala a norte da LNorte, reperfilamento e estabilização da vala, que coletará os caudais de
drenagem da via da LNorte e eventualmente algum caudal de dreagem da plataforma do
LAPH1
LAPH2
PH1
LAPH Nova
LNPH1
terminal; reforço da ligação à vala sul da LAlfarelos, através de condutas de drenagem a pre-
dimensionar em fase de Estudo Prévio em função do projeto de drenagem da plataforma.
Avaliação das condições de vazão da Rib. Do Vale de Soure
As condições de escoamento foram pré-avaliadas tendo por base o layout esquemático da
plataforma do terminal, devendo serem ajustadas em fase de Estudo Prévio. Serve o presente
para uma primeira avaliação da seção de vazão necessária ao escoamento da cheia centenária.
Para um nível de água de 5,1m na vala de Alfarelos, as condições de vazão na vala a sul da
LAlfarelos são dadas pela curva de vazão4 constante na Figura 12. Para um caudal de 6,4m3/s
(caudal centenário na Rib. Do Vale de Soure), os níveis esperados são de 5,25m.
Figura 12- Curva de vazão sob a LAlfarelos, para um nível na vala de Alfarelos de 5,2m.
Os níveis na vala sul de Alfarelos praticamente não influenciam as condições de escoamento na
Rib. do Vale de Soure, em função da inclinação do leito proposto (que acompanhará a inclinação
da plataforma do aterro). Refira-se que a cota do leito junto da PH1 da Linha do Norte é de cerca
de 8,5m e as cotas de fundo da PH1 da Linha de Alfarelos é de cerca de 3,5m. A Figura 13 traduz
os níveis de cheia esperados5 ao longo do trecho final reperfilado.
4 O escoamento nas passagens hidráulicas é afogado, considerou-se um coeficiente de perda de carga à
entrada das passagens de 0,5 e, á saída, de 1. No cálculo da perda de carga contínua considerou-se um Ks=60m1/3s. 5 Os níveis foram simulados em regime permanente, considerando um coeficiente de rugosidade
correspondente ao um Ks=25m1/3/s na aplicação da fórmula de Manning-Strickler.
Figura 13- Níveis de cheia centenária na Rib. do Vale de Soure
6. Conclusões
Com o presente estudo, prevê-se que a cheia centenária afluente ao sistema de drenagem
(16m3/s) atinja junto do sifão da vala de Alfarelos, localizado a jusante da Ponte da estrada
EN347, uma cota de 4,6m a que corresponde uma cota estimada de 5,1m no início da vala de
Alfarelos.
Nas condições descritas, o caudal centenário da Rib. do Vale de Soure, estimado em 6,4m3/s,
atinge um nível de cerca de 5,3m na vala sul adjacente à Linha de Alfarelos. Este nível pouco
afeta as condições de escoamento da Rib do Vale de Soure em virtude da inclinação do leito.
A plataforma de expansão do terminal da TMIP, localizada entre a Linha do Norte e a Linha de
Alfarelos, desenvolver-se-á a cotas mínimas de 6,6m, prevendo-se que a plataforma possa,
inclusive, subir para cotas próximas da plataforma da linha de Alfarelos, da ordem do 6,8m. Neste
enquadramento, considera-se que uma folga de cerca de 1,3m entre os níveis de cheia
centenária na vala sul adjacente à Linha de Alfarelos e a cota de plataforma do aterro do terminal
é suficiente para assegurar que não será inundada, sendo o mesmo aplicável à Linha de
Alfarelos.
Embora o projeto da expansão do terminal não provoque impacte significativo nas condições de
formação e escoamento de cheias no perímetro de intervenção, nem nas áreas confinantes,
considera-se oportuna a requalificação do sistema, em face do desordenamento da rede
hidrográfica na zona de influência do projeto.
Agosto de 2015
Graça Jorge Carmona Rodrigues
Engª Civil Engº Civil
Bibliografia Brandão, C. e. (2001). Análise de Fenómenos Extremos – Precipitações Intensas em Portugal
Continental . INAG.
INAG. (1981). Regularização do Baixo Mondego. Hidroprojecto.
Lencastre. (2003). Lições de Hidrologia.
Santos, P. (2009). Cartografia De Áreas Inundáveis A Partir Do Método De
Reconstituição.Hidrogeomorfológica E Do Método Hidrológico-Hidráulico. Estudo
Comparativo Na Bacia Hidrográfica Do Rio Arunca. UC.FCT.
ANEXO I Ofício da APA
ANEXO II Elementos topográficos e caracterização preliminar
do aterro da plataforma do terminal
- Via férrea existente
Cliente
Autoria
Obra
Revisão Descrição Data TécnicoDesenhou
Alfarelos
Terminal Ferroviário da TMIP
.0581
Escala
Data
Rev.
Designação
Especialidade/Fase
Proj. Nº
311
AGOSTO 2015
Folha 1/1
Ficheiro CAD 113-EV-HID-1850.dwg
Desenho Nº
.
.
Projectou
DesenhouControle da qualidade
Coordenação
.
.
DIH
Especialidade
VE
Fase
ESTUDO HIDROLÓGICO
PLANTA GERAL E PERFIS TRANSVERSAIS PH's
Terminal Ferroviário de Alfarelos3130-080 Granja do Ulmeiro
- Via férrea projectada
- Limite do terreno
Cliente
Autoria
Obra
Revisão Descrição Data TécnicoDesenhou
Alfarelos
Terminal Ferroviário da TMIP
.2581
Escala
Data
Rev.
Designação
Especialidade/Fase
Proj. Nº
311
MAIO 2015
Folha 1/1
Ficheiro CAD 113-EV-TER-1852.dwg
Desenho Nº
.
.
Projectou
DesenhouControle da qualidade
Coordenação
.
.
RET
Especialidade
VE
Fase
TERRAPLENAGENS
ESTUDO DE VIABILIDADE
PERFIS TRANSVERSAIS
Terminal Ferroviário de Alfarelos3130-080 Granja do Ulmeiro
Perfil Transversal 1
Esc. h=1/1000 v=1/100
Perfil transversal 2
Esc. h=1/1000 v=1/100
Perfil transversal 3
Esc. h=1/1000 v=1/100
Perfil transversal 4
Esc. h=1/1000 v=1/100
ANEXO III Elementos do projeto do sistema de drenagem (INAG,1981)
ANEXO IV Fotografias
Vista da zona de intervenção, enquadrada á direita pela Linha do Norte e ao fundo pelas
instalações atuais da TMIP.
Passagem hidráulica sob a Linha de Alfarelos Designada como PH2. Vista de jusante.
Passagem rodoviária sob a Linha do Norte. Designada na topografia como PH2. Supostamente
segundo a carta 1:25000 seria esta a passagem hidráulica da rib. Do Vale de Soure.
Efetivamente no terreno não se verifica nenhuma ligação com expressão.
Passagem hidráulica na Rib do Vale de Soure da estrada de ligação da Granja de ulmeiro a
Alfarelos, a montante da zona de expansão da TMIP. Secção aproximada de 3m*3m.