relatoriohidrografia_mondego

Prévia do material em texto

INAG – Março 2002 1/7
RELATÓRIO TÉCNICO SOBRE O ESTUDO DO LEITO DE 
CHEIA NUM TROÇO DO RIO MONDEGO 
 
Instituto da Água - Direcção de Serviços de Recursos Hídricos 
 
Sónia Fernandes, Ana Catarina Mariano, Maria Teresa Álvares, Maria Raquel 
Veríssimo, Brito Calrão 
 
 
1. Objectivo 
O presente trabalho pretende avaliar quais as zonas que ficam submersas quando ocorrem cheias na zona de 
Coimbra. Para este estudo procedeu-se a um levantamento batimétrico entre a Ponte Europa e o Açude Ponte de 
Coimbra, no rio Mondego. Com base nesta informação e noutra já existente no Instituto da Água (INAG) e 
recorrendo às funcionalidades dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG’s), foi possível determinar várias 
superfícies de cheia para esta zona. 
2. Introdução 
Actualmente, os levantamentos batimétricos combinam, em tempo real, medidas de posicionamento e leituras de 
profundidade provenientes de sondas hidrográficas. O equipamento utilizado para determinar as posições exactas 
das profundidades na água em tempo real é o GPS (Global Position System - Sistema de Posicionamento Global). A 
correspondência entre as medições de posição (fornecidas pelo GPS) e as medições de profundidade (fornecidas 
pela sonda) permitem obter um conjunto de pontos, referenciados geograficamente, a partir dos quais se estimam as 
superfícies do fundo de albufeiras ou de troços de rios, podendo ser expressas em profundidades ou em cotas. 
Adicionalmente, a utilização de um software de navegação permite que a informação batimétrica existente e a 
recolher em trabalhos futuros sejam coincidentes, de acordo com o plano de navegação pré-definido. 
3. Equipamento 
O INAG possui um sistema constituído por uma sonda hidrográfica portátil modelo EA 501P (funcionando com um 
transdutor de 200 kHz tipo 200-7-G), da marca SIMRAD e um sistema de posicionamento diferencial (DGPS) para 
funcionar em tempo real e com inicialização em movimento (dupla frequência) composto por dois receptores 
SR9500 e um sistema de rádio modem, da marca LEICA (Figura 3.1). O transdutor seleccionado está indicado para 
detectar profundidades de 0.80 m até aos 600 m em água doce com uma precisão de 1 cm. O sistema GPS adquirido, 
permite obter, para medições de fase, precisões na ordem dos 5 a 10 mm + 1 ppm em modo estático e em modo 
cinemático - tempo real, valores de 10 mm + 2 ppm, em posicionamento horizontal. A precisão altimétrica é menor 
aproximadamente cerca de 2 vezes a planimétrica. 
A sincronização entre a sonda e o GPS faz-se através do software de navegação que correlaciona e guarda os dois 
tipos de medições (posição e profundidade). 
Para a execução dos levantamentos utiliza-se o GPS em modo dinâmico (modo cinemático com inicialização em 
movimento – “on the fly”). As medições com este método fornecem a trajectória da unidade móvel, sem a 
INAG – Março 2002 2/7
necessidade de realizar uma inicialização estática para a resolução de ambiguidades, sendo no entanto determinante 
a existência de sinal de rádio entre as duas antenas (referência e móvel). 
Para se obter um levantamento com posições precisas (erros de 2, 3 centímetros) é necessário: 
• uma constelação de satélites com um número mínimo de 5 satélites, com uma geometria favorável, ou seja, 
bem distribuídos relativamente ao utilizador, com valores de GDOP (Geometrical Dilution of Precision) 
baixos; 
• não ocorrerem perdas de sinal nos primeiros 4 a 5 minutos do movimento, para a resolução de ambiguidades 
iniciais; 
• que a distância entre receptores (referência e móvel), não seja superior a 10 km. 
O software de navegação utilizado é o Hypack® Max. Este software é constituído por vários módulos utilizados nas 
fases de planeamento, levantamento e processamento dos dados recolhidos: 
• módulo Survey, utilizado para a preparação e execução do levantamento, com o qual se definem as linhas guia 
ou fiadas de navegação e se executa o levantamento de acordo com o planeamento de navegação previamente 
estabelecido; 
• módulo Single Beam Processing, que permite o pós-processamento dos dados recolhidos durante o 
levantamento; 
• módulo Final Product utiliza os dados processados para obter perfis transversais na área de levantamento, para 
determinar o volume entre perfis, para calcular superfícies e para exportar a informação processada. Este 
módulo possui apenas um método para cálculo de superfícies - TIN (Triangular Irregular Network). 
No levantamento utiliza-se o módulo Survey que aliado ao GPS e à sonda hidrográfica, permite a sua execução 
sobre as linhas de navegação definidas durante a fase de preparação. Na fase de pós-processamento utiliza-se o 
módulo Single Beam Processing para efectuar um primeiro tratamento da informação recolhida e para exportar os 
dados. Neste trabalho, o módulo Final Product não é utilizado uma vez que foi feito um estudo prévio para as 
albufeiras em que o cálculo do modelo batimétrico é realizado no SIG, por este dispor de maiores e melhores 
capacidades de processamento. Para além disso, é necessário também estimar as superfícies do fundo das massas de 
água a partir de informação já existente (cartografia ou levantamentos), não sendo isto possível no Hypack. 
 
INAG – Março 2002 3/7
 
Figura 3.1- Equipamento utilizado nos levantamentos batimétricos. 
 
4. Determinação da Superfície de Cheia 
4.1. Levantamento Batimétrico 
O levantamento batimétrico, realizado nos dias 20 e 21 de Setembro de 2001, desenvolveu-se segundo linhas de 
navegação (fiadas) paralelas às margens distanciadas de cerca de 30 metros entre elas e algumas fiadas transversais 
em zonas onde era necessário mais pormenor. 
Durante o levantamento batimétrico visualizam-se os perfis (ecogramas) como está ilustrado na 
 
Figura 4.1, procendo-se posteriormente ao processamento dos dados, que tem inicio com a visualização, no Hypack, 
dos perfis efectuados eliminando automaticamente os dados que não apresentam um correcto posicionamento ou que 
tenham valores anómalos de profundidade. Na Figura 4.2 apresenta-se um exemplo desta fase do processamento no 
Hypack. No primeiro gráfico, a azul, é representada a fiada planeada e a navegada, em planta. No segundo gráfico, a 
vermelho, apresenta-se o perfil vertical da respectiva fiada navegada. No quadro inferior são listados para todos os 
pontos dessa fiada, os valores dos parâmetros recolhidos como sejam: tempo, evento, profundidades obtidas, posição 
entre outros. 
Execução de levantamento batimétrico 
Unidade de referência GPS 
Sonda hidrográfica e transdutor 
Bastão com as antenas 
(rádio e unidade móvel GPS) e 
transdutor 
Computadores com software da sonda e 
navegação 
INAG – Março 2002 4/7
O software permite eliminar automaticamente valores nulos ou mínimos de profundidade, definidos pelo utilizador. 
Como se pode ver no segundo gráfico da Figura 4.2, a detecção e eliminação de valores anómalos de profundidade 
é também de fácil execução, onde com um simples “arrastar do rato” são seleccionados os pontos a apagar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.1 - Exemplo de um ecograma (as cores mais escuras correspondem a um sinal mais forte de detecção do 
fundo). 
 
Figura 4.2 - Processamento no Hypack. 
Provável 
Vegetação arbustiva 
Informação de 
navegação 
(hora, dia, coordenadas
Camada 
Fundo 
Perda de sinal
em profundidade 
Sinal 
INAG – Março 2002 5/7
Como o Hypack não possui uma rotina que permita eliminar os pontos com igual posição e diferentes 
profundidades, denominados por “sondas batidas”, foi desenvolvido um programa em Visual Basic (VB) que 
processa os ficheiros provenientes do Hypack. A experiência adquirida após vários levantamentos permitiu 
constatarque nem sempre ocorrem “sondas batidas” e que a sua frequência pode ter origem nas diferentes 
velocidades de comunicação entre os equipamentos bem como da alteração da configuração dos satélites durante o 
levantamento. 
No Hypack o novo ficheiro, sem “sondas batidas”, é alvo de uma selecção de pontos distanciados de um raio de 5 
metros a partir dos quais é estimada uma superfície batimétrica para detecção de lacunas na informação processada. 
Caso estas existam é efectuado novo levantamento somente nesses locais. Seguidamente, os dados de profundidade 
são convertidos em cotas considerando a cota de água em cada dia do levantamento, utilizando também um 
programa em VB. A informação assim obtida é exportada para o SIG sendo então estimada a superfície batimétrica. 
4.2. Modelo Numérico do Terreno 
O método de interpolação utilizado para cálculo do modelo numérico do terreno foi o comando TOPOGRID do 
Arc/Info e a informação de base utilizada foi a seguinte: 
♦ dados do levantamento batimétrico (Figura 4.3); 
♦ curvas de nível (linhas) e pontos cotados retirados de cartografia à escala 1:1 000 e 1:2 000. 
Deste cálculo resultou uma matriz de cotas com uma resolução de 5 metros conforme se apresenta na Figura 4.4 e 
que serve de base para o cálculo da superfície de cheia. 
 
 
Figura 4.3 – Levantamento batimétrico. 
 
Figura 4.4 – Modelo digital do terreno. 
INAG – Março 2002 6/7
4.3. Superfícies de cheia 
Para o cálculo das superfícies de cheia é necessário conhecer o nível da água no maior número possível de pontos. A 
combinação de pares de pontos define planos que constituem a superfície interpolada. 
Nas simulações realizadas foram utilizados 15 pontos, deste o Açude da Raiva até ao Açude de Ponte de Coimbra, 
onde são conhecidos os níveis para vários caudais. Foi calculada uma superfície de níveis de água, para cada caudal, 
que ao ser interceptada com o modelo numérico do terreno revela as zonas inundadas por essa superfície. Para obter 
as zonas alagadas (pela cheia) a partir do rio é necessário depois apagar as manchas de água que não são adjacentes 
ao rio. Uma das superfícies de cheia calculada para um caudal de 4279 m3/s, encontra-se representada na Figura 4.5. 
Figura 4.5 – Extracto da superfície de cheia. 
INAG – Março 2002 7/7
5. Desenvolvimentos Futuros 
Pretende-se aprofundar o estudo desta zona tendo como base a informação já recolhida e processada, a informação 
proveniente da estereo-restituição de um levantamento aéreo de 1974, à escala 1:15 000 existente no INAG (Figura 
5.1) e a informação de um levantamento batimétrico agendado para este ano. O cruzamento destes dados permitirá 
avaliar o equilíbrio dos regimes fluviais deste curso de água e a vulnerabilidade de estruturas e orgãos hidráulicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.1 – Extracto de uma fotografia aérea do levantamento de 1974 
(INAG).