Publicação

Resiliência de infraestruturas de drenagem rodoviárias face às alterações climáticas: análise dos fatores condicionantes na estimação de caudais de cheia

Detalhes bibliográficos
Resumo:	No século XXI, as alterações climáticas suscitam a incerteza sobre os fenómenos hidrológicos e as metodologias normalmente utilizadas para a estimação de caudais de cheia. Os eventos de cheia são um dos maiores fatores de risco associados às infraestruturas de drenagem rodoviárias, que terão inevitavelmente de ser adaptadas face às alterações climáticas, e as metodologias de estimação de caudais de cheia terão também necessariamente de ser adaptadas e/ou validadas para incluir os efeitos destas alterações, de forma a dar resposta aos novos desafios. Por um lado, o grande aumento populacional e a sua concentração em densos centros urbanos tem promovido um aumento expressivo da impermeabilização dos solos, levando a que numa mesma bacia hidrográfica, e para um mesmo hietograma de precipitação, os hidrogramas demonstrem tendência para maiores caudais instantâneos, que ocorrem num menor espaço de tempo. Por outro, há ainda a registar os efeitos das alterações climáticas que ainda não são totalmente conhecidos e que vêm colocar grandes pressões sobre o ciclo hidrológico natural e sobre o ciclo hidrológico urbano, como é o caso das alterações nos regimes de precipitação e noutros processos que levam à formação do associado escoamento superficial. Pela complexidade dos fenómenos envolvidos, no dimensionamento de obras hidráulicas de menor dimensão, são por vezes utilizados métodos simplificados para a estimação de caudais de cheia. Na presente dissertação são analisados os fatores condicionantes da formação de escoamento superficial e da geração de caudais de cheia, a sua influência na resposta de cheia das bacias hidrográficas e a sua importância na estimação de caudais e hidrogramas de cheia. Com base nestes resultados serão identificadas as virtudes, limitações e campos de aplicação dos métodos clássicos para a estimação de caudais de cheia, a partir da análise das metodologias de estimativa de caudais de cheia para o dimensionamento das passagens hidráulicas, já implantadas, para o restabelecimento das linhas de água naturais interrompidas pela via rodoviária, em diferentes casos de estudo. Foram estudados quatro casos, tendo-se verificado que não foram tidas em conta as últimas décadas de registos da precipitação, a variação no tempo e no espaço do coeficiente de escoamento, a variabilidade temporal e espacial da precipitação e a influência dos processos hidrológicos na resposta de cheia da bacia hidrográfica. Salvo um caso, todas as metodologias se basearam no Método Racional, pelo que, foi considerado o caudal de cheia centenária para o dimensionamento das passagens hidráulicas e não foi considerado o hidrograma de cheia das bacias hidrográficas. Assim, apenas num caso, por ter sido necessária a reabilitação de uma passagem hidráulica, foi depois efetuada a análise hidrodinâmica da bacia hidrográfica pelo Método do Hidrograma Unitário Sintético de SCS. A existência de mais (anos de registo de) dados hidrológicos, maior conhecimento dos fenómenos hidrológicos e novos modelos de simulação, alguns com software de acesso livre e de simples utilização, torna possível a complementaridade dos métodos simples com as abordagens de Simulação de Monte Carlo e de Simulação Contínua, para melhor representar a variabilidade da precipitação e a incerteza dos fenómenos hidrológicos.
Autores principais:	Vieira, Clara Sofia Antunes da Silva
Assunto:	Precipitação Escoamento Caudais de cheia Fatores condicionantes Passagens hidráulicas Rainfall Runoff Flood flows Conditioning factors Road drainage infrastructures Culverts
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	português
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	No século XXI, as alterações climáticas suscitam a incerteza sobre os fenómenos hidrológicos e as metodologias normalmente utilizadas para a estimação de caudais de cheia. Os eventos de cheia são um dos maiores fatores de risco associados às infraestruturas de drenagem rodoviárias, que terão inevitavelmente de ser adaptadas face às alterações climáticas, e as metodologias de estimação de caudais de cheia terão também necessariamente de ser adaptadas e/ou validadas para incluir os efeitos destas alterações, de forma a dar resposta aos novos desafios. Por um lado, o grande aumento populacional e a sua concentração em densos centros urbanos tem promovido um aumento expressivo da impermeabilização dos solos, levando a que numa mesma bacia hidrográfica, e para um mesmo hietograma de precipitação, os hidrogramas demonstrem tendência para maiores caudais instantâneos, que ocorrem num menor espaço de tempo. Por outro, há ainda a registar os efeitos das alterações climáticas que ainda não são totalmente conhecidos e que vêm colocar grandes pressões sobre o ciclo hidrológico natural e sobre o ciclo hidrológico urbano, como é o caso das alterações nos regimes de precipitação e noutros processos que levam à formação do associado escoamento superficial. Pela complexidade dos fenómenos envolvidos, no dimensionamento de obras hidráulicas de menor dimensão, são por vezes utilizados métodos simplificados para a estimação de caudais de cheia. Na presente dissertação são analisados os fatores condicionantes da formação de escoamento superficial e da geração de caudais de cheia, a sua influência na resposta de cheia das bacias hidrográficas e a sua importância na estimação de caudais e hidrogramas de cheia. Com base nestes resultados serão identificadas as virtudes, limitações e campos de aplicação dos métodos clássicos para a estimação de caudais de cheia, a partir da análise das metodologias de estimativa de caudais de cheia para o dimensionamento das passagens hidráulicas, já implantadas, para o restabelecimento das linhas de água naturais interrompidas pela via rodoviária, em diferentes casos de estudo. Foram estudados quatro casos, tendo-se verificado que não foram tidas em conta as últimas décadas de registos da precipitação, a variação no tempo e no espaço do coeficiente de escoamento, a variabilidade temporal e espacial da precipitação e a influência dos processos hidrológicos na resposta de cheia da bacia hidrográfica. Salvo um caso, todas as metodologias se basearam no Método Racional, pelo que, foi considerado o caudal de cheia centenária para o dimensionamento das passagens hidráulicas e não foi considerado o hidrograma de cheia das bacias hidrográficas. Assim, apenas num caso, por ter sido necessária a reabilitação de uma passagem hidráulica, foi depois efetuada a análise hidrodinâmica da bacia hidrográfica pelo Método do Hidrograma Unitário Sintético de SCS. A existência de mais (anos de registo de) dados hidrológicos, maior conhecimento dos fenómenos hidrológicos e novos modelos de simulação, alguns com software de acesso livre e de simples utilização, torna possível a complementaridade dos métodos simples com as abordagens de Simulação de Monte Carlo e de Simulação Contínua, para melhor representar a variabilidade da precipitação e a incerteza dos fenómenos hidrológicos.