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MONITORIZAÇÃO BATIMÉTRICA DE ALBUFEIRAS
- ALBUFEIRA DE CAMPILHAS -
DIRECÇÃO DE SERVIÇOS DE RECURSOS HÍDRICOS
Ana Catarina Mariano Maria Raquel Veríssimo Maria Teresa Álvares Maria Teresa Pimenta Sónia Fernandes
Outubro de 2002
Portugal em Acção
Ministério das Cidades, Ordenamento do
Território e Ambiente
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
AGRADECIMENTOS
Agradece-se a colaboração dos funcionários Brito Calrão e Abel Gonzaga, respectivamente no
trabalho do levantamento hidrográfico e na digitalização de perfis antigos.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
ÍNDICE
RESUMO ...................................................................................................................................................................... 7
1. INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................... 8
2. OBJECTIVOS......................................................................................................................................................... 8
3. CARACTERÍSTICAS GERAIS DA BARRAGEM, ALBUFEIRA E BACIA HIDROGRÁFICA .............. 10
4. RESULTADOS ..................................................................................................................................................... 19 4.1. PREPARAÇÃO E EXECUÇÃO DO LEVANTAMENTO BATIMÉTRICO......................................................................... 19
4.1.1. Processamento dos dados ......................................................................................................................... 22 4.2. MODELO NUMÉRICO DE BATIMETRIA ................................................................................................................ 25
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS................................................................................. 35
6. BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................................... 37
ANEXOS.................................................................................................................................................................... 38
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 3.1 - ALBUFEIRA DE CAMPILHAS - VISTAS DE JUSANTE, DO COROAMENTO E DE MONTANTE. ....................... 10 FIGURA 3.2 - DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS
(NICOLAU, 2002)............................................................................................................................................... 13 FIGURA 3.3 - MODELO NUMÉRICO DO TERRENO DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS. .............. 14 FIGURA 3.4 - OCUPAÇÃO DO SOLO NA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS (IGP, EX-CNIG). ...... 15 FIGURA 3.5 - TIPOS DE SOLO (IHERA) E FONTES DE POLUIÇÃO (INAG/DRA). ...................................................... 16 FIGURA 3.6 - DECLIVES DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS. ..................................................... 17 FIGURA 3.7 – HISTOGRAMA DOS DECLIVES DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS. ........................ 17 FIGURA 3.8 - GEOLOGIA DA BACIA HIDROGRÁFICA DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS (IGM). ........................................ 18 FIGURA 4.1 - REPRESENTAÇÃO DOS MARCOS GEODÉSICOS DISTRIBUÍDOS EM REDOR DA ALBUFEIRA, EVIDENCIANDO
AQUELES SELECCIONADOS PARA O CÁLCULO DOS PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO LOCAIS. ........................... 19 FIGURA 4.2 - ESTUDO DE VISIBILIDADE PARA A ALBUFEIRA DE CAMPILHAS A PARTIR DA: BASE 1, JUNTO AO
COROAMENTO (A); BASE 2 (B); E BASE 3 (C). .................................................................................................... 20 FIGURA 4.3 - LOCALIZAÇÃO DAS FIADAS PLANEADAS E DE ALGUNS ECOGRAMAS. ..................................................... 23 FIGURA 4.4 – (1) TOTAL DE PONTOS LEVANTADOS; (2) IDENTIFICAÇÃO DE ERROS; (3) SELECÇÃO FINAL DE PONTOS;
(4) MODELO NÚMERICO DE BATIMETRIA FINAL. .................................................................................................. 25 FIGURA 4.5 - MODELO NUMÉRICO DE BATIMETRIA ACTUAL (2001) DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS VISTA A 3D....... 27 FIGURA 4.6 - LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO DE 1935, ANTERIOR À CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM DE CAMPILHAS.
............................................................................................................................................................................ 28 FIGURA 4.7 - PONTOS DE REFERÊNCIA UTILIZADOS PARA A TRANSFORMAÇÃO DE COORDENADAS. ........................... 29 FIGURA 4.8 - MODELO NUMÉRICO DE BATIMETRIA DE 1935 DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS VISTA A 3D. ................ 30 FIGURA 4.9 - CURVAS DE CAPACIDADE DA ALBUFEIRA DE CAMPILHAS PARA DIFERENTES ANOS: 1935 - ANTERIOR À
CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM; 1954 – CURVA DE PROJECTO; 1965 – LEVANTAMENTO DA DGSH; E 2001 – LEVANTAMENTO DA DSRH.................................................................................................................................. 31
FIGURA 4.10 – DIFERENÇA DE COTAS ENTRE AS SUPERFÍCIES DE 2001 E DE 1935. ................................................. 32 FIGURA 4.11 - SUPERFÍCIE DAS ALTERAÇÕES MORFOLÓFGICAS ENTRE 1935 E 2001 COM INDICAÇÃO DA
LOCALIZAÇÃO DE ALGUNS PERFIS. ........................................................................................................................ 33 FIGURA 4.12 – EXEMPLOS DE ALGUNS PERFIS PARA DIFERENTES DATAS. .................................................................... 34
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ÍNDICE DE QUADROS
QUADRO 3.1 - PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA BARRAGEM E ALBUFEIRA DE CAMPILHAS. ....................................... 11 QUADRO 3.2 - CARACTERIZAÇÃO BIOFÍSICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DEFINIDA PELA BARRAGEM DE CAMPILHAS. .. 12 QUADRO 4.1 - MARCOS GEODÉSICOS UTILIZADOS NO CÁLCULO DOS PARÂMETROS LOCAIS...................................... 21 QUADRO 4.2 - PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO LOCAIS DE DATUM WGS84 (SISTEMA A) PARA DATUM LISBOA –
CAMPILHAS (SISTEMA B)..................................................................................................................... 21 QUADRO 4.3 - RESÍDUOS ENTRE O SISTEMA A E O SISTEMA B. .................................................................................. 22 QUADRO 4.4 - NÍVEIS DE ARMAZENAMENTO DA ALBUFEIRA NOS DIAS DO LEVANTAMENTO BATIMÉTRICO. ............... 24 QUADRO 4.5 – ERROS DA TRANSFORMAÇÃO “AFIM”. ................................................................................................ 29
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Monitorização Batimétrica de Albufeiras
Albufeira de Campilhas
Instituto da Água - Direcção de Serviços de Recursos Hídricos
Maria Teresa Álvares, Sónia Fernandes, Ana Catarina Mariano, Maria Teresa Pimenta e Maria
Raquel Veríssimo
RESUMO
Desde 1998 que estão a ser implementadas, pelo Instituto da Água, as alterações às redes de
monitorização definidas no processo de reestruturação. Para a rede sedimentológica a
monitorização passa, nomeadamente, pela realização de levantamentos batimétricos em
albufeiras, cursos de água e lagoas costeiras para posterior determinação das alterações
morfológicas, como erosão e sedimentação. Especificamente para as albufeiras, é possível
assim o cálculo de volumes de armazenamento e a actualização das curvas de capacidade,
necessárias à modelação e gestão de recursos hídricos.
Com base na “Metodologia para Monitorização Batimétrica de Albufeiras” (Mariano et al., 2002)
e da elaboração do "Plano de Trabalhos para Execução de Levantamentos Batimétricos nas
Albufeiras da Rede Sedimentológica” (Álvares et al., 2001), são elaborados relatórios técnicos
para cada albufeira, troço de rio ou lagoa costeira.
Neste relatório apresentam-se os resultados do trabalho de campo efectuado em 2001 na
albufeira de Campilhas, nomeadamente alguns perfis obtidos pela sonda hidrográfica, o
modelo numérico do fundo da albufeira e as novas curvas de capacidade da albufeira. Com
base em levantamentos batimétricos anteriores calcula-se também a superfície de alterações
topográficas/morfológicas do fundo da albufeira. De referir que grande parte do
processamento dos dados geográficos foi efectuado com recurso a Sistemas de Informação
Geográfica (SIG).
PALAVRAS-CHAVE: Albufeira de Campilhas, batimetria, GPS, sedimentação, Sistemas de
Informação Geográfica, Sonda hidrográfica.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
1. INTRODUÇÃO
Um dos principais objectivos de monitorização da rede sedimentológica é a realização
periódica de levantamentos batimétricos em albufeiras, cursos de água e lagoas costeiras.
Estes trabalhos, necessários à modelação e gestão de recursos hídricos, para além de
permitirem estimar o modelo numérico de batimetria, calcular volumes de armazenamento e
actualizar as curvas de capacidade das albufeiras, permitem também, quando existem
levantamentos batimétricos de data anterior, verificar as modificações do fundo da albufeira,
identificando as zonas de erosão e deposição preferenciais. Esta informação é apresentada
neste relatório, para a albufeira de Campilhas, uma vez que existem dados topográficos para
diferentes anos.
Os resultados obtidos neste trabalho são disponibilizados no SNIRH (Sistema Nacional de
Informação de Recursos Hídricos) do MCOTA (Ministério das Cidades, Ordenamento do
Território e Ambiente), com acesso através da página da Internet do INAG (em www.inag.pt),
onde poderão ser consultados o relatório produzido e toda a informação batimétrica recolhida
bem como as superfícies batimétricas sob a forma de mapas temáticos. É também
disponibilizada toda a informação cartográfica existente, anterior e posterior à construção da
barragem, de modo a possibilitar uma análise da evolução do fundo da albufeira monitorizada.
2. OBJECTIVOS
Este relatório teve como objectivo principal a apresentação dos resultados finais do trabalho de
campo efectuado na albufeira de Campilhas e de toda a informação pertinente para a
caracterização geomorfológica da mesma, que incluem:
- uma caracterização geral da barragem, albufeira e bacia hidrográfica;
- a informação batimétrica recolhida de Julho a Setembro de 2001;
- a superfície batimétrica de 2001 calculada a partir desta informação;
- a superfície batimétrica calculada a partir das cartas 1:2 500, editadas em 1935 pela
Junta Autónoma das Obras de Hidráulica Agrícola (JAOHA);
- a superfície de alterações morfológicas do fundo da albufeira calculada a partir de duas
superfícies batimétricas de datas diferentes;
- a actualização das curvas de capacidade da albufeira;
- uma análise comparativa de alguns perfis (Ferreira, 1966), para os anos de 1935, 1954,
1965 e 2001.
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3. CARACTERÍSTICAS GERAIS DA BARRAGEM, ALBUFEIRA E BACIA
HIDROGRÁFICA
A albufeira de Campilhas situa-se na ribeira de Campilhas, afluente do rio Sado, na bacia
hidrográfica principal do rio Sado (Figura 3.1).
Figura 3.1 - Albufeira de Campilhas: vistas de jusante, do coroamento e de montante.
No Quadro 3.1 apresentam-se algumas características da barragem e da albufeira de
Campilhas. Foram também calculados alguns parâmetros biofísicos relevantes para a
caracterização da bacia hidrográfica que se apresentam no Quadro 3.2.
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Quadro 3.1 - Principais características da barragem e albufeira de Campilhas.
Nome Campilhas
Coordenadas M e P (m) 157 740 e 97 832
Cartas 1:25 000 527 e 536
Freguesia/Concelho/Distrito Cercal e Vale de Água/Santiago do Cacém/Setúbal
Linha de Água Ribeira de Campilhas
Bacia Hidrográfica Principal Rio Sado
Tipo de Aproveitamento/Usos Agrícola/Rega
Entidade Exploradora Associação de Beneficiários de Campilhas e Alto Sado
Tipo de Barragem Terra
Altura da Barragem (m) 35
Comprimento do Coroamento (m) 711
Ano de Entrada em Funcionamento 1954
Superfície Inundável ao NPA (ha) 333
Perímetro (km) 39,45
Comprimento Máximo (m) 4000
Coeficiente de Regularização = Escoamento Anual
Médio/Capacidade Total
0,61
Capacidade Total (dam3) 27 156
Capacidade Útil (dam3) 26 156
Volume Morto (dam3) 1 000
Capacidade do Descarregador (m3/s) 124
Nível de Máxima Cheia (m) 109,15
Nível de Pleno Armazenamento (m) 108
Nível de Capacidade Morta (m) 92,53
Volume de Armazenamento Médio (%) 46
Volume de Armazenamento Médio em Março (%) 61
Volume de Armazenam. Médio Setembro (%) 25
Nível de Armazenamento Médio (m) 103
Nível de Armazenamento Médio em Março (m) 105
Nível de Armazenamento Médio em Setembro (m) 100
Estado Trófico 1997-2000 (Ferreira, 2002) Eutrófico
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Quadro 3.2 - Caracterização biofísica da bacia hidrográfica definida pela barragem de Campilhas.
Nome da barragem Campilhas
Bacia Hidrográfica Principal Rio Sado
Área da Bacia Hidrográfica (km2) - 1:25000 107,5
Área da Bacia Hidrográfica Própria (km2) - 1:25000 107,5
Precipitação Anual Média (mm) 789,3
Altitude Máxima (m) 382,9
Altitude Média (m) 158,8
Altitude Mínima (m) 87,8
Declive Médio (%) 8,1
Comprimento Máximo da Linha de Água Principal (m) 16 184,5
Escoamento Médio Anual (dam3) 16 662,5
Escoamento em Regime Natural Q=50% (dam3) -
Escoamento em Regime Natural Q=20% (dam3) -
Caudal Máximo de Cheia (m3/s) -
Precipitação Anual Média Ver Figura 3.2
Modelo Numérico do Terreno Ver Figura 3.3
Ocupação do Solo (Carta de Ocupação do Solo 1990 - COS'90) Ver Figura 3.4
Tipos de solo e Fontes de Poluição Ver Figura 3.5
Declives Ver Figura 3.6 e Figura 3.7
Geologia Ver Figura 3.8
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Figura 3.2 - Distribuição espacial da precipitação na bacia hidrográfica
da albufeira de Campilhas (Nicolau, 2002).
A precipitação anual média da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas varia entre os 728 e
os 931 mm, verificando-se os maiores valores nas cabeceiras a sul da bacia (a sul do Cercal)
(Figura 3.2) que correspondem, obviamente, aos valores de maior altitude de cerca de 380
metros.
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Figura 3.3 - Modelo Numérico do Terreno da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas.
As cotas do fundo da albufeira variam entre os 88 e os 108, sendo que a altura máxima de
água não ultrapassa os 20 metros (Figura 3.3).
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Figura 3.4 - Ocupação do Solo na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas (IGP, ex-CNIG).
Na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas os tipos de ocupação do solo predominantes
são as Terras aráveis com Culturas anuais (48,5%) e a Floresta de Folhosas (30,8%). Numa
percentagem menor são as Áreas agrícolas heterogéneas, os Territórios agro-florestais e a
Ocupação arbustiva e herbácea (Figura 3.4). Em alguns locais este tipo de coberto vegetal,
conjuntamente com o relevo, favorece o escoamento da água e a erosão hídrica em condições
de regime torrencial.
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Figura 3.5 - Tipos de Solo (IHERA) e Fontes de Poluição (INAG/DRA).
Na bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas predominam os Litossolos eutricos, que são
solos pouco evoluídos com um horizonte superficial fértil. Também com alguma
representatividade aparecem os Luvissolos plínticos que são solos caracterizados pela
acumulação de argila que endurecem irreversivelmente quando expostos (Figura 3.5).
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Figura 3.6 - Declives da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 - 1 1 - 3 3 - 5 5 - 10 10 - 15 15 - 20 20 - 25 25 - 30 30 - 35 35 - 55
Figura 3.7 – Histograma dos declives da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas.
Esta bacia apresenta um relevo pouco acentuado com um declive médio de 8% (Figura 3.6)
sendo a classe predominante de declives entre 5% e 10%.
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Figura 3.8 - Geologia da bacia hidrográfica da albufeira de Campilhas (IGM).
Observando a carta geológica à escala 1:500 000, da bacia hidrográfica desta albufeira, nota-
se que as rochas silicatadas são predominantes, seguindo-se depois as areias e os arenitos,
tendo estes especial interesse na medida em que interceptam a área inundada pela albufeira.
Durante os levantamentos hidrográficos, efectuou-se um reconhecimento geológico in situ
mais detalhado, em torno da albufeira, onde em geral se observa que as margens mais
abruptas são constituídas essencialmente por xistos argilosos bastante alterados e as margens
mais suaves por materiais argilo-arenosos.
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4. RESULTADOS
De acordo com a metodologia descrita em Mariano et al. (2002), foi efectuado o levantamento
batimétrico da albufeira de Campilhas com início a 9 de Julho e terminado a 14 de Setembro de
2001. Este trabalho foi realizado durante 16 dias em cerca de 8 horas diárias, e incluiu 1 dia de
levantamento para colmatação de lacunas.
4.1. Preparação e execução do levantamento batimétrico
A preparação do levantamento batimétrico começou pela selecção dos marcos geodésicos
circundantes à albufeira e pela análise das distâncias entre estes, da qual resultou a selecção
daqueles que serviram de base para o cálculo dos parâmetros de transformação locais (Figura
4.1).
Figura 4.1 - Representação dos marcos geodésicos distribuídos em redor da albufeira, evidenciando aqueles seleccionados para o cálculo dos parâmetros de transformação locais.
Para a determinação das coordenadas WGS84 dos marcos geodésicos seleccionados (de
coordenadas conhecidas com rigor em datum Lisboa), foi realizada uma missão GPS, durante a
qual também se coordenaram três pontos (base 1, 2 e 3) que serviram de unidade de referência
para o levantamento batimétrico. A localização destes últimos pontos foi escolhida com base
num estudo de visibilidades em SIG (Figura 4.2), de modo a garantir a comunicação via rádio
com qualquer ponto dentro da área da albufeira.
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Figura 4.2 - Estudo de Visibilidade para a Albufeira de Campilhas a partir da: Base 1, junto ao coroamento (A); Base 2 (B); e Base 3 (C).
1
2
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Com base na missão GPS foram calculados em gabinete, utilizando a aplicação SkiPro da Leica,
os parâmetros de transformação locais que foram utilizados durante o levantamento. Foram
também definidas, na aplicação Hypack, as linhas de navegação que cobrem toda a superfície
inundada da albufeira e que servem de linhas guia no levantamento batimétrico.
Os parâmetros de transformação locais para a albufeira de Campilhas apresentam-se no
Quadro 4.2 e os valores dos resíduos entre os dois sistemas de coordenadas no Quadro 4.3: o
sistema A é o sistema definido pelas coordenadas obtidas a partir das medições GPS efectuadas
(WGS84) e o sistema B é o sistema de coordenadas conhecidas (datum Lisboa), fornecidas pelo
Instituto Geográfico Português (ex-Instituto Português de Cartografia e Cadastro). Os marcos
geodésicos utilizados para o cálculo dos parâmetros locais para Campilhas foram os
apresentados no Quadro 4.1.
Quadro 4.1 - Marcos geodésicos utilizados no cálculo dos parâmetros locais.
Marco
Geodésico
Carta
1:25 000
Latitude
M
Longitude
P
Arrunhada 536 37º 47’ 56.32’’ N 8º 36’ 35.07’’ W
Casa Velha 535 37º 50’ 01.35’’ N 8º 41’ 55.10’’ W
Garrocheira 527 37º 53’ 22.99’’ N 8º 38’ 17.14’’ W
Quereiras I 527 37º 52’ 27.04’’ N 8º 35’ 53.48’’ W
Quadro 4.2 - Parâmetros de transformação locais de datum WGS84 (sistema A) para datum Lisboa – Campilhas (sistema B).
Parâmetro Valor Erro Quadrático
Médio Unidades
Deslocamento em X 91,4354 49,3912 m
Deslocamento em Y -241,7910 64,3364 m
Deslocamento em Z -48,9387 51,8536 m
Rotação em X 3,48052 1,67750 m
Rotação em Y -5,28674 1,84947 m
Rotação em Z -10,30248 1,86575 m
Factor de escala 11,6380 6,6828 ppm
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Quadro 4.3 - Resíduos entre o sistema A e o sistema B.
Sistema A Sistema B dX (m) dY (m) dZ (m)
Arrunhada Arrunhada 0,0144 0,0958 0,0055
Casa Velha Casa Velha -0,0610 -0,0532 0,0615
Garrocheira Garrocheira 0,0336 -0,0150 -0,0336
Quereiras I Quereiras I 0,0130 -0,0276 -0,0335
Estes parâmetros foram introduzidos nas unidades GPS (referência e móvel) e foi efectuado o
levantamento batimétrico, com uma distância entre fiadas de 20 metros e frequência de
emissão de sinal – ping de 0,1 segundo.
Nesta albufeira o levantamento do corpo principal, entre a barragem e os dois braços
principais, foi efectuado exclusivamente de manhã, pois à data do levantamento a intensidade
do vento aumentava consideravelmente durante a tarde, o que introduz erros muito grandes
devido à forte ondulação que provoca.
Apresenta-se na Figura 4.3 três extractos da albufeira de Campilhas com as fiadas planeadas e
alguns ecogramas identificados.
4.1.1. Processamento dos dados
Conforme definido na metodologia, o processamento dos dados iniciou-se com a visualização,
no Hypack, dos 434 perfis efectuados eliminando automaticamente os dados que não
apresentavam um correcto posicionamento ou com valores anómalos de profundidade. Desta
primeira edição resultaram 1 007 134 pontos. Estes ficheiros depois foram processados com o
programa desenvolvido em Visual Basic (VB), resultando 1 002 414 pontos após a extracção
das "sondas batidas" (pontos com igual posição e diferentes profundidades). Para reduzir o
erro na construção do modelo batimétrico, provocado pela distância entre fiadas (20 metros) e
pela distância dos pontos sobre a fiada (inferior a 1 metro), foi realizada uma nova selecção de
pontos na aplicação Hypack, de onde resultaram 32 106 pontos. Estes pontos foram então
convertidos em cotas e exportados para o SIG, onde foi estimada a primeira superfície
batimétrica para detecção de lacunas. A conversão dos dados de profundidade em cotas é
feita, considerando o nível de armazenamento da albufeira (Quadro 4.4) em cada dia do
levantamento, utilizando também um programa em VB. Só deste modo, é possível comparar
levantamentos feitos com diferentes níveis de armazenamento da albufeira.
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Figura 4.3- Localização das fiadas planeadas e de alguns ecogramas.
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Quadro 4.4 - Níveis de armazenamento da albufeira nos dias do levantamento batimétrico.
DATA COTA (dd-MMM-aa) (Dia Juliano) (m)
09-Jul-01 190 106,40 10-Jul-01 191 106,38 19-Jul-01 200 106,00 20-Jul-01 201 105,98 30-Jul-01 211 105,70
01-Ago-01 213 105,66 02-Ago-01 214 105,63 03-Ago-01 215 105,60 13-Ago-01 225 105,29 14-Ago-01 226 104,25 23-Ago-01 235 104,94 24-Ago-01 236 104,93 30-Ago-01 242 104,74 31-Ago-01 243 104,73 13-Set-01 256 104,35 14-Set-01 257 104,33
Identificadas as lacunas foi efectuado mais um dia de levantamento e integrados estes novos
dados nos já existentes. Esta informação foi depois novamente visualizada no SIG, tendo sido
alvo de uma análise qualitativa detalhada e de uma nova edição para eliminar os pontos com
qualidade duvidosa ou deficiente. Aqui foi também efectuada uma nova selecção de pontos (de
15 em 15 metros) e assim o número final de pontos utilizado para a construção do modelo de
batimetria foi de 10 432. Na Figura 4.4 mostra-se a selecção de pontos anterior à edição em
SIG e o respectivo modelo gerado, nas imagens (1) e (2), sendo bem visíveis quatro fiadas com
qualidade duvidosa. Na imagem (3) está representada a selecção final de pontos e na (4) o
respectivo modelo numérico de batimetria.
O levantamento topográfico da zona envolvente à área inundada, até ao nível de pleno
armazenamento da albufeira, com vista a colmatar a informação relativa à área não identificada
pela sonda, não foi efectuado. Para uma albufeira de grandes dimensões com 30 km de
perímetro e com margens de difícil acesso de como é o caso de Campilhas, o levantamento
topográfico clássico é demasiado moroso sendo mais aconselhável utilizar um modelo
numérico do terreno de alta resolução actualizado. Uma vez que tal informação não se
encontrava disponível foi utilizada a informação topográfica da carta militar do IGeoE à escala
1:25 000.
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Figura 4.4 – (1) Total de pontos levantados; (2) Identificação de erros; (3) Selecção final de pontos; (4) Modelo Numérico de Batimetria final.
4.2. Modelo numérico de batimetria
A superfície batimétrica foi calculada, com base nas medições efectuadas com a sonda
hidrográfica após a edição dos pontos, recorrendo ao comando TOPOGRID que se testou ser o
mais adequado para modelação do terreno e gerando menores erros (Mariano et al., 2002).
Calculado o modelo numérico de batimetria foi possível, utilizando ferramentas próprias do
SIG, calcular a área e o volume de armazenamento para diferentes cotas ou níveis de albufeira,
ou seja, uma nova curva de capacidades da albufeira. Na Figura 4.5 apresenta-se uma vista a
3D do modelo numérico de batimetria, a partir do qual se calcularam as curvas de capacidade
da albufeira. A construção de modelos batimétricos, com base nos levantamentos efectuados
(1) (3)
(2) (4)
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em anos anteriores (Figura 4.6), permite determinar perdas de capacidade de armazenamento e
taxas de sedimentação.
Para a construção do modelo batimétrico anterior à construção da barragem foi utilizada a
cartografia da JAOHA de 1935, tendo sido digitalizadas as 13 cartas à escala 1: 2 500 (Figura
4.6). Uma vez que só a partir de 1941 é que se verificou em Portugal uma normalização para o
uso de um datum (Lisboa) e de uma projecção (Gauss no Ponto Central) e não havendo
qualquer indicação sobre o sistema de referência utilizado na produção da cartografia de 1935,
foi necessário efectuar uma transformação de coordenadas desta informação depois de
digitalizada. O método escolhido foi uma transformação “Afim” ([Equação 4.1 e [Equação 4.2),
usando os cinco pontos representados na Figura 4.7, resultando os erros apresentados no
Quadro 4.5 e um Erro Quadrático Médio de 3 metros. Com base na informação resultante da
transformação foi calculado o modelo batimétrico de 1935, representado em 3D na Figura 4.8,
e finalmente, foi elaborada a curva de capacidade para esta data (Figura 4.9).
Na Figura 4.9 apresentam-se as curvas de capacidade da albufeira de Campilhas para
diferentes anos, podendo ver-se a diferença que existe entre as curvas de 2001 e as curvas de
1935 e dos primeiros anos de funcionamento. Verifica-se um afastamento, bastante mais
evidente entre as curvas de área, para os extremos do intervalo de variação das cotas. Nas
cotas mais altas este facto poderá ser atribuído à pouca variação de armazenamento ao longo
dos diferentes anos, o que resulta na deposição preferencial de sedimentos (grosseiros). Para
as cotas mais baixas há também uma deposição de sedimentos (finos), explicada pela
construção da barragem que provocou a colmatação do leito original dos rios (Figura 4.10).
Pela diferença entre os dados de 2001 e 1954 (ano de entrada em funcionamento - Quadro
3.1), verificou-se que a perda de capacidade de armazenamento da albufeira, neste período de
tempo, foi cerca de 1 642,42 dam3, o que corresponde a 6% da Capacidade Total da albufeira.
Considerando que o Nível de Capacidade Morta é de 92,53 metros (correspondente ao Volume
Morto de 1 000 dam3, conforme o Quadro 3.1), calculou-se a perda de capacidade para esta
cota (conforme os valores do Anexo I) e chegou-se a um valor de 41,4% do volume morto que
foi colmatado pelos sedimentos, durante um período de 47 anos. Este resultado confirma que a
deposição foi preferencialmente nas cotas mais elevadas, não correspondendo à totalidade do
Volume Morto.
Pela análise dos dados do Anexo I, salienta-se o facto do volume de armazenamento ter
aumentado de 1935 (cartografia de base) para 1954 (dados de projecto), fenómeno este que
não terá sido devido a condições naturais de erosão deste local, mas sim à movimentação de
terra para a construção da barragem. Pode-se referir ainda que existiu uma maior afluência de
sedimentos, correspondente a uma diminuição de volume de armazenamento, nos primeiros
anos de funcionamento da albufeira, tendendo a atingir as condições de equilíbrio com o
passar dos anos.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Figura 4.5 - Modelo numérico de batimetria actual (2001) da albufeira de Campilhas vista a 3D.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Figura 4.6 - Levantamento topográfico de 1935, anterior à construção da barragem de Campilhas.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Figura 4.7 - Pontos de referência utilizados para a transformação de coordenadas.
Quadro 4.5 – Erros da transformação “Afim”.
Pontos Erro em X Erro em Y 5 -0.815 1.143 6 -0.572 1.064 7 3.989 -2.176 8 -4.438 -0.278 9 1.835 0.248
Transformação “Afim”
71,024 - y 0,001 x 0,999 +=X [Equação 4.1]
641,758 y 0,999 x 0,003 - ++=Y [Equação 4.2]
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Figura 4.8 - Modelo numérico de batimetria de 1935 da albufeira de Campilhas vista a 3D.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Figura 4.9 - Curvas de capacidade da albufeira de Campilhas para diferentes anos: 1935 - anterior à construção da barragem; 1954 – curva de projecto; 1965 – levantamento da DGSH; e 2001 – levantamento da DSRH.
Nesta figura não se apresentam as curvas de área para os anos de 1954 e 1965, por não
estarem disponíveis nos trabalhos publicados para esta albufeira.
0 5000 10000 15000 20000 25000 3000088
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108C
ota
(m)
Volume (dam3)
050100150200250300350400450Área (ha)
0 500 1000 150088
89
90
91
92
93
94
950102030
Volume 1935 (dam3)
Volume 2001 (dam3)
Área 1935 (ha)
Área 2001 (ha)
Volume 1954 (dam3)
Volume 1965 (dam3)
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Figura 4.10 – Diferença de cotas entre as superfícies de 2001 e de 1935.
Para uma análise das alterações morfológicas do fundo da albufeira e usando as capacidades
dos SIG, foi calculada uma superfície de diferença de cotas entre as superfícies de 2001 e 1935
(Figura 4.11). Nesta figura os valores negativos indicam erosão e os positivos indicam
deposição.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Figura 4.11 - Superfície das alterações morfológicas entre 1935 e 2001 com indicação da localização de alguns perfis.
Observando a localização dos perfis na Figura 4.11 e os gráficos da Figura 4.12, verifica-se que
houve uma deposição de sedimentos mais acentuada nas linhas de água originais,
principalmente na zona junto ao descarregador (Perfil 1) e nas margens mais abruptas (Perfil
5), enquanto que nas zonas esta deposição é mais extensa e menos possante nas mais planas,
confirmando assim a relação entre a morfologia da albufeira e o seu assoreamento.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
Perfil 1
80
85
90
95
100
105
110
115
0 100 200 300 400 500 600 700
Distâncias (m)
Cot
as (m
)
1935195419652001
ME - "0" Perfil 5
80
85
90
95
100
105
110
115
-50 0 50 100 150 200 250 300 350
Distâncias (m)
Cot
as (m
)
1935195419652001
ME - "3" Perfil 16
80
85
90
95
100
105
110
115
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Distâncias (m)
Cot
as (m
)
1935195419652001
MC - "2"
Perfil 32
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
-30 20 70 120 170 220Distâncias (m)
Cot
as (m
)
1935195419652001
ME - "SH - 11" Perfil 35
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
-20 30 80 130 180 230 280
Distâncias (m)
Cot
as (m
)
1935195419652001
ME - "SH - 14" Perfil 42
103
104
105
106
107
108
109
110
111
50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250Distâncias (m)
Cot
as (m
)
1935195419652001
ME - "SH - 6"
Figura 4.12 – Exemplos de alguns perfis para diferentes datas.
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Nos 16 dias de levantamento batimétrico da albufeira de Campilhas foram efectuados 434
perfis trabalhando cerca de 8 horas diárias. Após a eliminação dos pontos com zeros e
profundidades erradas resultaram 1 007 134 pontos, dos quais ficaram 1 002 414 pontos após
a extracção das “sondas batidas”. Da selecção de pontos efectuada na aplicação Hypack,
resultaram 32 106 pontos com os quais foi construído o modelo numérico de batimetria. Após
a análise qualitativa no SIG, resultaram 10 432 pontos com os quais foi construída a superfície
final.
A partir das cartas topográficas de 1935, à escala 1:2 500, editadas pela Junta Autónoma das
Obras de Hidráulica Agrícola (JAOHA) foi calculado o respectivo modelo batimétrico.
Determinados os modelos das duas superfícies (1935 e 2001), foram calculadas as curvas de
capacidade da albufeira e as alterações na área e volume de armazenamento. Uma vez que não
existe cartografia à data da entrada em funcionamento da barragem, não foi possível estimar o
respectivo modelo batimétrico, recorrendo-se então à informação da curva de capacidade do
projecto (1954), para cálculo da perda de capacidade da albufeira.
Por comparação das superfícies batimétricas de 1935 e 2001 verifica-se uma maior deposição
nas cotas mais altas da albufeira, relacionada com a pequena variação nos níveis de
armazenamento, e um preenchimento sedimentar do leito original dos rios confirmado também
nos perfis apresentados.
Pela análise dos dados para os diferentes anos, conclui-se que houve uma perda de capacidade
de 6% desde 1954 a 2001. O volume correspondente a este valor é superior ao volume morto,
mas analisando detalhadamente a perda de capacidade para o Nível de Capacidade Morta,
conclui-se que apenas 41,4% do volume morto já foi preenchido com sedimentos durante um
período de 47 anos.
A curto prazo, está prevista uma campanha de amostragem do substrato de fundo, utilizando
amostradores integrais, que contribuirá para aprofundar os conhecimentos sobre os
sedimentos acumulados na albufeira e relacioná-los com as formações geológicas da bacia. A
análise laboratorial destas amostras permitirá caracterizar a granulometria e espessura das
várias camadas, permitindo estudar os vários ciclos de sedimentação e dar indicações sobre a
da evolução da erosão da respectiva bacia hidrográfica.
Estão também a ser aplicados dois modelos de erosão hídrica, EUPS (Equação Universal de
Perda de Solo) e AnnAGNPS (ANnualized AGricultural Non Point Source Pollution Model) à bacia
da albufeira de Campilhas para modelação dos processos de erosão hídrica, do escoamento
superficial, da produção/transporte de sedimentos e da poluição difusa. Estes modelos serão
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posteriormente calibrados com os modelos numéricos de batimetria, nomeadamente o
levantamento de 2001 elaborado pelo INAG.
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6. BIBLIOGRAFIA
Álvares, M.T.; Fernandes, S.; Mariano, A.C.; Veríssimo, M.R., 2001 - Plano de Trabalhos para Execução de Levantamentos Batimétricos nas Albufeiras da Rede Sedimentológica. Relatório
Interno, Instituto da Água – Direcção de Serviços de Recursos Hídricos, Lisboa.
Ferreira, M.T., 2002 - Estado Trófico de Albufeiras in Ecossistemas Aquáticos e Ribeirinhos, Ecologia, Gestão e Conservação. Instituto da Água – Direcção de Serviços de Recursos Hídricos,
Lisboa, Cap. 11.
Ferreira, J.F.F. (Repartição de Projectos), 1966 - Estudo do Assoreamento da Albufeira de
Campilhas. Relatório Técnico, Direcção Geral dos Serviços Hidráulicos - Direcção de Serviços de
Aproveitamentos Hidráulicos, Lisboa.
Mariano, A.C., Álvares, M.T., Pimenta, M.T., Fernandes, S., Veríssimo, M.R., 2002 - Metodologia para Monitorização Batimétrica de Albufeiras. Relatório Interno, Instituto da Água – Direcção de
Serviços de Recursos Hídricos, Lisboa.
Nicolau, R., 2002 – Modelação e Mapeamento da Distribuição Espacial de Precipitação: Uma Aplicação a Portugal Continental. Tese de Doutoramento, Faculdade de Ciências e Tecnologia de
Lisboa, Monte da Caparica.
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ANEXOS
ANEXO I– Valores dos volumes e áreas para as diferentes cotas de armazenamento na albufeira de Campilhas.
VOLUMES (dam3) ÁREAS (ha) COTAS
1935 1954 1965 2001 1935 2001
88 62 81 5 1 5 1
89 134 165 12 10 2
90 253 296 147 48 15 6
91 438 492 152 22 16
92 701 762 638 367 30 27
93 1048 1117 684 39 37
94 1484 1561 1474 1105 48 47
95 2017 2109 1620 59 56
96 2660 2772 2723 2232 70 67
97 3428 3556 2963 84 80
98 4339 4482 4514 3835 99 95
99 5420 5579 4874 117 113
100 6688 6865 6902 6100 136 133
101 8155 8350 7533 158 154
102 9854 10070 10223 9202 182 180
103 11816 12053 11132 210 207
104 14082 14335 14464 13353 242 239
105 16666 16939 15904 275 270
106 19586 19884 19969 18754 311 299
107 22900 23227 21892 352 329
108 26634 26989 27026 25347 395 363
Monitorização Batimétrica de Albufeiras Albufeira de Campilhas - INAG/DSRH
EQUIPA DE HIDROGRAFIA
(Ana Catarina Mariano) (Maria Teresa Álvares) (Maria Teresa Pimenta) (Sónia Fernandes)