Publicações

The capability of two di erent OpenFOAM® solvers, namely interFoam and twoPhaseEulerFoam, in reproducing the behavior of a free water jet was investigated. Numerical simulations were performed in order to obtain the velocity and air concentration profiles along the jet. The turbulence intensity was also analyzed. The obtained results were compared with published experimental data and, in general, similar velocity and air concentration profiles were found. InterFoam solver is able to reproduce the velocity field of the free jet but has limitations in the simulation of the air concentration. TwoPhaseEulerFoam performs better in reproducing the airconcentration along the jet, the results being in agreement with the experimental data, although the computational runs are less stable and more time consuming. The sensitivity analysis of the inlet turbulent intensity showed that it has no influence in the characteristics of the jet core. With this research it is possible to conclude that: interFoam with k-Epsilon (k-") turbulence model is the best choice if the goal of the numerical simulations is the simulation of the velocity field of the jet. Meanwhile, twoPhaseEulerFoam with mixturek-Epsilon (mk-") shall be considered if the objective is the simulation of the velocity field and the air concentration.

Métodos simplificados são alternativas úteis para análise prévia dos efeitos da ruptura de barragens, podendo orientar a tomada de decisão da realização de estudos mais completos. Nesse contexto, propõe-se uma nova abordagem simplificada para análise de aspectos da ruptura de barragens de terra, cuja falha ocorre por galgamento, a partir da altura da barragem e do volume do reservatório como dados de entrada. Casos hipotéticos de ruptura foram analisados por meio de simulações hidrodinâmicas, cujos resultados permitiramdesenvolver equações capazes de estimar o amortecimento da vazão de pico e o tempo de chegada da vazão máxima no vale a jusante. A abordagem proposta foi aplicada em estudo de caso hipotético (em uma barragem com 15 m de altura e 17 hm3 de volume no reservatório), obtendo-se resultados próximos dos alcançados por meio de outros metodos, especialmente na estimativa da vazão máxima no vale a jusante, onde as diferenças médias entre os resultados dos métodos considerados foram da ordem de 15%.

The success of experimental studies to investigate hydraulics of dam breaching requires an adequate specification of geotechnical parameters and control over its realization in field or in laboratory conditions. Although this is known, there are few studies specifically addressed to formulate and discuss the requirements for comparable laboratory hydraulic tests to study embankment failure by overtopping. This study addresses this research gap specifically for homogeneous earthfill dams. It is aimed at proposing and discussing a set of core procedures and monitoring techniques to be observed in studies of dam breaching by overtopping. A first procedural step involves the theoretical discussion of similarities between model and prototype erodibility. Further steps involve observations of breached model dams under controlled hydraulic and geotechnical conditions. Requirements for comparability of hydraulic laboratory practice are described and discussed, and it is argued that the key geotechnical parameters of control are the soil composition (more specifically, the fraction of fine material) and the compaction conditions (relative compaction and water content). To attain similarity conditions in what concerns model dam erodibility, whose failure modes should include headcuts and undercutting, a range of reference values for the geotechnical control parameters is suggested and construction/compaction methods are discussed.

This article presents an overview of the current European practices with regards to protecting surface water and groundwater bodies, in what concerns the application of legislation to protect water resources and to evaluate the vulnerability of water bodies to traffic related activities. This is achieved through the application of the EU Water Framework Directive and all Directives containing procedures to identify pressures affecting the state of water and environment, and the establishment of measures to ensure that all surface water and groundwater bodies achieve good status. A flowchart has been constructed to assist the assessment of the environmental legal constraints related to a road project. A combination of layers was integrated in GIS environment to address legislative needs and constraints, as well as the need to implement a risk assessment analysis of road runoff impact to surface and groundwater bodies.

For improving sustainable water resources management and planning at local andregional scales, specifically in small islands, long-term and recent rainfall trends due totemporal shifts in major climatic drivers should be investigated based on dense and longrunningground data series

The collapse of bridges inevitably leads to economical losses and may also be responsible for human fatalities. A bridge may fail due to several reasons, with local scouring around its foundation being the most common. Despite decades of scouring research, there are still many uncertainties affecting the design process of bridge piers. The most critical and least explored are the hydrological and hydraulic variables. The recent intensification of floods may also increase the vulnerability of bridges to scour effects. Therefore, the present work aims to propose a risk-based methodology for considering scour at bridge foundations. It is composed of three main steps: (i) assessing extreme hydrological events (hazards); (ii) modeling river behavior through the computation of flow characteristics and bridge scour depths; and (iii) assessing bridge scour risk by associating its scour depth to foundation depth ratio with the priority factor (vulnerability) and assigning a qualitative evaluation of the scour risk rating (level of risk). The hydrological modeling incorporates uncertainty with an averaging approach in the design floods definition. The flow characteristics are simulated with the HEC-RAS model, which also contains a scour module for bridge scour assessment. However, other empirical estimates are considered for simple and pile-supported foundations. This study ends with a qualitative assessment of how the scouring phenomenon affects bridge vulnerability and its safety. The proposed risk-based methodology - validated through a case study, the new Hintze Ribeiro bridge in Portugal - can be potentially incorporated into regular bridge inspection schedules as a useful tool for risk management measures, assisting in catastrophic events

Extremal dependence or independence may occur among the components of univariate orbivariate random vectors. Assessing which asymptotic regime occurs and also its extent are crucialtasks when such vectors are used as statistical models for risk assessment in the field of Climatologyunder climate change conditions. Motivated by the poor resolution of current global climate modelsin North Atlantic Small Islands, the extremal dependence between a North Atlantic Oscillation index(NAOI) and rainfall was considered at multi-year dominance of negative and positive NAOI, i.e.,

In recent years, interest has increased in new renewable energy solutions for climate change mitigation and increasing the efficiency and sustainability of water systems. Hydropower still has the biggest share due to its compatibility, reliability and flexibility. This study presents one such technology recently examined at Instituto Superior Técnico based on a transient-flow induced compressed air energy storage (TI-CAES) system, which takes advantage of a compressed air vessel (CAV). The CAV can produce extra required pressure head, by compressing air, to be used for either hydropower generation using a water turbine in a gravity system or to be exploited in a pumping system. The results show a controlled behaviour of the system in storing the pressure surge as compressed air inside a vessel. Considerable power values are achieved as well, while the input work is practically neglected. Higher power values are attained for bigger air volumes. The TI-CAES offers an efficient and flexible solution that can be exploited in exiting water systems without putting the system at risk. The induced transients in the compressed air allow a constant outflow discharge characteristic, making the energy storage available in the CAV to be used as a pump storage hydropower solution.

The presence of vegetation on the floodplains of compound channels affects thestructure of mean flow, increases flow resistance and turbulence intensity, andimpacts sediment transport. In prismatic compound channels, the shear stress at theinterface between the flows in the main channel and lateral floodplains has a stronginfluence in the cross sectional velocity distribution and thus conveyance of thechannel. Due to mass transfer between subsections, these effects are enhanced innon-prismatic channels. In the present study, the three-dimensional turbulent flowstructure in a vegetated non-prismatic convergent compound channel is experimentallyinvestigated. The main purpose is to clarify the explicit influence of the combinationof two factors (floodplain vegetation and convergent floodplains) on mean flowand large-scale turbulence. The experiments were conducted for relative depths(i.e., the ratio between floodplain and main channel flow depths) equal to 0.21 and0.31 and floodplain convergence angles equal to 7.25 and 11.3 . The resultsobtained in straight compound channel with vegetated floodplains were used as areference. The analysis of the Acoustic Doppler Velocimeter measurements showsthat due to convergent floodplains, a transverse current is directed from the floodplainsto the main channel from both sides, generating two helical secondary currents.Investigations of the vegetation influence on Reynolds stresses shows thatthere is a significant vertical and lateral spreading of the shear region towards themain channel side slope. As the convergence angle increases, the floodplain flow proportiondecreases. In this case, the presence of vegetation in the floodplain leads to asuppression of the momentum exchange between main channel and floodplainscausing the discharge distribution between sub-sections to be significantly differentfrom what would be without floodplain vegetation.

During flood events, the overbank flow is rather common in alluvial valleys. The so-called compound channel flow is characterized by the interaction between the deeper and faster main channel flow and the shallower and slower floodplain flow. The flow structure becomes much more complex than in a single channel. In the shear layer formed in a region near the interface, a lateral momen- tum exchange between the main channel and the floodplains and the secondary currents due to the non-isotropic turbulence lead to a 3D flow structure. Despite the availability of 2D and 3D flow models that may solve this question, 1D methods are often preferred due to the less amount of parameters required and to the shorter processing time. In the present paper, a new method to compute flow discharge in compound channels is proposed namely by incorporating the apparent shear stress in the Manning roughness. The method is calibrated and validated taking into account stage discharge relationships in several compound channel facilities.

O presente trabalho consiste na comparação de dois ensaios experimentais de rotura por galgamento de barragens de aterro homogéneas com diferentes teores de humidade. As barragens foram construídas em condições idênticas de composição do solo (mesma curva granulométrica), condições de material de aterro (grau de compactação e teor em água) e dimensões. Num dos ensaios, após a construção, encheu-se totalmente a albufeira da instalação experimental, permitindo a total saturação do aterro a ensaiar.A análise dos ensaios baseou-se na comparação da evolução do processo de rotura, tanto em termos de taxa de evolução lateral da erosão ao nível da brecha como na evolução do hidrograma efluente. A reconstrução 3D da barragem erodida, durante o processo de evolução da rotura, serviu igualmente como forma de comparação de resultados entre os dois ensaios.A informação necessária para a análise da morfologia da brecha foi obtida por ferramentas de análise de imagem, nomeadamente aplicadas a informação de imagens digitais adquiridas com camaras HD e com um sensor de movimento (Kinect). O hidrograma efluente foi obtido por balanço de massa na albufeira, onde são monitorizados quer o caudal afluente, quer os níveis de água com sondas ultrasónicas.O efeito do teor de humidade sobre a evolução do processo de rotura e desenvolvimento da brecha foi bastante evidente. A saturação do aterro conduziu a um processo de rotura significativamente mais lento, tendo o tempo de rotura sido extendido para aproximadamente o triplo do que ocorreu no ensaio onde o aterro não se encontrava saturado.

The effluents from agriculture practices usually contain several contaminants creating an environmental concern to downgradient water bodies. The use of SAT systems to improve the effluents water quality, during the transport of infiltrated water through the unsaturated and saturated zones, can bring a solution for water reclamation, water reuse, and overall as a water resources management tool. The research was carried out under MARSOL project were SAT experiments were executed in a physical (sandbox) model. These experiments aimed to contribute solving the problem of removing rice field contaminants from water, using a soil-aquifer prototype basin to treat water prior to its discharge in Melides lagoon, Portugal. The sandbox model was divided into three sections to test the adsorption and degradation capacity of three soil profiles, two of them including soil mixtures of sand with vegetal compost with different layouts. In each section, two tracer experiments were performed with spiked fertilizer and hydrocarbons. To analyse the tracers behaviour, monitoring devices were installed in three piezometers for continuous in situ readings of pH, T, EC, ORP and water level, besides water sampling hand-pump for chemical analysis. The results obtained in the experiments gave useful knowledge necessary to build an in situ facility.

O presente trabalho está relacionado com a previsão da qualidade das águas de escorrência rodoviárias. Partindo de informação sobre um conjunto de 20 estradas europeias (incluindo configuração da via, tráfego e condições climatéricas), são implementados quatro modelos de previsão

The present work consists in the comparison of two homogeneous dam breach experimental tests, performedunder identical conditions of soil composition (same grain-size distribution curve), embankment material(compaction degree and water content), reservoir dimensions and inflow. The pilot channel (initial notch to startthe overtopping) was the varied parameter throughout the experiment.In the tests was possible to fully reproduce the main overtopping breaching mechanisms for cohesiveembankments: headcut erosion, associated with mass detachment episodes induced by underscouring.Results analysis was based on the comparison of the breach hydrograph and the breaching process evolution,through evolution of the breach width in the crest and 3D reconstructions of the breach. A depth sensing device(Kinect sensor) was used for this purpose. The 3D reconstruction of the breach required to stop the breachingprocess by cutting the inflow and emptying out the reservoir, since KINECT sensor is no able to acquire underthe breach outflow.In both tests were observed identical breach mechanisms and temporal evolutions. A small time delay isnoticeable when comparing the time stamps of the two tests. This time delay results from the time required forthe smaller pilot channel (1.5 cm deep) reaches a section equivalent to the larger pilot channel (5 cm deep).Hence, it is apparent that the influence of the pilot channel is negligible in dam breach experiments.

balho, de índole experimental, baseia-se na adoção de técnicas de análise e pós-processamento de imagem para a extração de dados de ensaios de rotura por galgamento de barragens de aterro homogéneas.A aplicação destas técnicas à caracterização da morfologia da brecha e da velocimetria superficial espacial do escoamento junto é apresentada.

Inundation by dike breaches can cause loss of lives and significant costs. This work presents an effort to validate the shallow-water and morphological solver, STAV-2D, for fluvial dike breach processes with a simplified geotechnical failure engine.

O código FREEWAT (FREE and open source software tools for WATer resource management) é um código aberto e gratuito que integra o código de modelação numérica de diferenças finitas MODFLOW (escoamento e transporte subterrâneo) num sistema de informação geográfica também de código aberto. O FREEWAT é uma extensão (plugin) do QGIS e orienta o utilizador/modelador desde o primeiro passo da criação de um modelo e o pré-processamento da informação, até ao pós-processamento (visualização) dos resultados do modelo, sempre em ambiente SIG. O FREEWAT é uma comunidade aberta, permitindo que qualquer interessado contribua para o desenvolvimento do programa.A versão 1.0 da extensão FREEWAT não permite o uso de malhas de espaçamento variável, obrigando a que, quando se pretende fazer modelação com mais detalhe de uma área em estudo, seja necessário reduzir o espaçamento entre células aumentando grandemente o número de células do modelo e o esforço de cálculo numérico. Apresenta-se a introdução na extensão FREEWAT de uma opção para desenhar uma malha de espaçamento variável que foi englobada no item

Local scouring around bridge foundations is a major reason forbridge collapse worldwide. It occurs due to the formation of vortices aroundbridge foundations as a result of changing the unidirectional approach flowinto the three-dimensional field in an erodible channel bed, leading to thedevelopment of a scour hole in its vicinity. In the present work, two differenttechniques were applied for a full characterization of the scour holegeometry developed in a sand bed flume experiment by means of a Kinectsensor and a close-range photogrammetry. These advanced survey andsensor technologies offer efficient techniques of deriving point clouds andDigital Elevation Models (DEMs), respectively. The potential, limitationsand results of both techniques are herein examined and convenientlycompared, including a description of measurement devices, reference pointsand respective software. Reliable and accurate estimates of the topographicrepresentation of the scour hole and inherent features were obtained. Thedesign of the bridge pier used, with a 0.14 m wide rectangular round-noseconcrete column (henceforth termed as oblong pier), replicates the typicalshape used in the 19th and 20th centuries, and are the most common inPortugal.

Este trabalho consiste em uma avaliação comparativa de padrões de escoamento obtidos emdois reservatórios retangulares rasos, relacionados em escala 1:2 e construídos em laboratório. Umdos reservatórios dispunha de 3,0 m de comprimento, 1,5 m de largura e 0,30 m de profundidademáxima (CPH-UFMG, Brasil). O outro possuía 1,5 m de comprimento, 1,0 m de largura e 0,18 mde profundidade máxima (LH-IST, Portugal). Em ambos os reservatórios, previram-se três posicõesalternativas em suas paredes transversais para instalação dos canais de montante e de jusante:esquerda, central e direita. Avaliaram-se cinco combinações geométricas de instalação dessescanais, cada qual submetida a três diferentes vazões em regime permanente: 0,50; 1,25 e 3,40 L/spara o CPH-UFMG e suas vazões correspondentes de 0,15; 0,37 e 1,00 L/s para o LH-IST. Osresultados indicaram adequada correspondência entre os padrões de escoamento para os três paresde vazões nas três configurações em que o canal de montante foi instalado na posição esquerda. Emcontrapartida, para as outras duas geometrias em que o canal de montante permaneceu alinhado aoeixo longitudinal do reservatório, houve discordância entre alguns resultados, possivelmente porconta da ocorrência de diferentes regimes de escoamento no interior dos respectivos reservatórios.

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O livro encontra-se estruturado nos seguintes capítulos, além de anexos contendo cópia de algumas publicações relevantes dos editores:

The construction of barriga dam in Spain started in 2004. The project of this rockfill dam used a new solution for the concrete spillway developing over its central body. The spillway, designed for the discharge of 161 m3/s, includes an entrance, a stepped steep wedge block channel and ends in a bucket. The channel blocks have been studied, in scale 1/1.6, in Colorado State University (CSU) Hydraulics Laboratory within a Statement of Work involving CSU, U.S. Bureau of Reclamation, ARMORTEC, Polytechinc University of Madrid and PYPSA.The spillway hidraulic study included a physical model, on 1/25 scale, built at the National Laboratory of Civil Engineering in Portugal. This study focused on the flow behaviour on the intake area of the spillway and the flip bucket. According of the test results, some relevant modifications on the initial design were proposed: namely, modifications on the shape of the spillway entrance (as planned by the designer)and the inclusion of blocks in the bucket. These modifications lead to a less perturbation flow in the channel entrance zone and lower scour effects downstream. The erosion and scour analysis carried out included river conditions near the bridge existing on site and the side banks topography. The purpose of this communication is to describe the above mentioned physical model and the changes proposed for the final design of the dam as a consequence of the observed behaviour.

Cap. 6 - Sistemas para a retenção de derrames acidentais de substâncias perigosas em estrada

Cap. 4 - Impactes das águas de escorrência de estradas nos solos e nas águas subterrâneas. Análise de casos de estudo na Europa

Este livro aborda as principais matérias relacionadas com aspectos teóricos e práticos relativos às características de águas de escorrência de estradas e à minimização dos seus impactes nos recursos hídricos e nos solos. Os seus textos são a edição dos trabalhos apresentados no curso sobre Características de Águas de Escorrência de Estradas e Minimização dos seus Impactes que decorreu no Centro de Congressos do LNEC, de 13 a 15 de Outubro de 2003. O livro encontra-se estruturado nos seguintes capítulos, além de anexos contendo cópia de algumas publicações relevantes dos editores: Cap. 1 - Pollution from road runoff. Concepts and Engineering Cap. 2 - Highway stormwater runoff. Water quality impacts and mitigation Cap. 3 - Características das águas de escorrência de estradas em Portugal Cap. 4 - Impactes das águas de escorrência de estradas nos solos e nas águas subterrâneas. Análise de casos de estudo na Europa Cap. 5 - Monitorização de águas subterrâneas e de solos Cap. 6 - Sistemas para a retenção de derrames acidentais de substâncias perigosas em estrada - Os textos explanam conceitos teóricos, apresentam resultados de estudos e projectos de investigação e, ainda, a experiência e o estado da arte nesta área, em particular nos três países onde os autores desenvolvem o seu trabalho: Portugal, Dinamarca e EUA. Ao longo dos capítulos são analisados os seguintes temas, entre outros: - Características e variabilidade das águas de escorrência de estradas - Previsão da qualidade das águas de escorrência de estradas - Desenvolvimento de modelos para previsão da qualidade de águas de escorrência de estradas em Portugal - Avaliação de impactes ambientais nos recursos hídricos e nos solos - Minimização de impactes ambientais - Projecto e gestão de sistemas de retenção de derrames acidentais de substâncias tóxicas - Monitorização de águas de escorrência, de sistemas de tratamento, de recursos hídricos e de solos O livro pretende assim dar um contributo, neste domínio, a técnicos que trabalham no âmbito do projecto, construção e manutenção de infra-estruturas rodoviárias, outros profissionais envolvidos no processo de Avaliação de Impactes Ambientais de estradas e na gestão de recursos hídricos, bem como a investigadores.

- Os textos explanam conceitos teóricos, apresentam resultados de estudos e projectos de investigação e, ainda, a experiência e o estado da arte nesta área, em particular nos três países onde os autores desenvolvem o seu trabalho: Portugal, Dinamarca e EUA. Ao longo dos capítulos são analisados os seguintes temas, entre outros:

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The prediction of scour evolution at bridge foundations is of utmost importance forengineering design and infrastructures

The flow through an eroding dam is three-dimensional and exhibits several length scales. Laboratory experiments are fundamental to characterize these flows. Instrumentation and monitoring techniques in laboratory environ-ment must be able to capture this complexity and scale amplitude and should be, preferentially, non-intrusive, particularly if the failure event is related with earth dams, where erosion patterns may be affected by instrument intrusiveness. Re-garding embankment dam failures, the processes usually subjected to great scru-tiny require the measurement of the breach effluent flow (BEF), the breach mor-phological evolution (through longitudinal and transversal profiles as well as 3D reconstructions) and the flow velocity over the dam and through the breach. This chapter presents advances in instrumentation to be deployed in dam breach la-boratory tests and novel measuring methods made possible with such instrumen-tation. Emphasis is placed on the description of the critical components of the instruments, with emphasis on digital imagery, and on image analysis and post-processing techniques. A detailed exposition of existent methods, and respective evaluation of its suitability in the context of laboratory work, is presented.

Water scarcity episodes are being experienced in many parts of the Mediterranean Basin as a result ofchanges in rainfall intensity and duration, causing more intense extreme events, like droughts and riverfloods. Adaptive and innovative water management strategies, such as the storage of reclaimed water orexcess water from different sources in Managed Aquifer Recharge (MAR) schemes, can greatly increasethe groundwater availability and therefore help addressing water scarcity challenges. Besides, waterquality can be improved during transport of the infiltrated water through the unsaturated and saturatedzone, together with Soil-Aquifer-Treatment (SAT) systems, due to chemical and biological reactions,linking water reclamation, water reuse, and water resources management (González et al., 2015).This paper presents the results of a DEMO scale experiment made in S. Bartolomeu de Messines (SBM)Waste Water Treatment Plant (WWTP), where SAT basin systems were built. The SAT systems aimedto improve the treated effluent water quality prior to its discharge in Ribeiro Meirinho, that laterinfiltrates in an important karstic aquifer along the river influent sections. The water quality enhancementwas obtained using the soil's ability to reduce the concentrations of contaminants, namely pharmaceuticalcompounds and nutrients, through natural processes (e.g. particle retention, adsorption andbiodegradation). Prior to this, soil-column experiments were conducted aiming to reproduce optimalSAT conditions using different soil mixtures as depuration media (Martins, 2016; Martins et al., 2016).The soil physico-chemical conditions were optimized in terms of permeability, organic matter content,and aerobic / anaerobic conditions. The results obtained showed an improvement of water infiltratedthrough SAT, for several pharmaceuticals and nutrients.This research was carried out under MARSOL project (Demonstrating Managed Aquifer Recharge as aSolution to Water Scarcity and Drought), whose main objective was to demonstrate that MAR is a sound,safe and sustainable strategy that can be applied with great confidence and therefore offering a keyapproach for tackling water scarcity in Southern Europe.

#NOME?

This paper addresses groundwater artificial recharge solutions for integrated management of watersheds and aquifer systems under extreme drought scenarios. Based on a lecture presented by Dr. JP Lobo Ferreira at UNESCO

The Gabbros of Beja Aquifer System extends for approximately 350 km2 and is one of the most important reservoirs of groundwater in the context of hard rocks aquifers of South Portugal (Alentejo Region). The average annual rainfall in the area is about 500 to 600 mm.Groundwater resources are used for public supply over 3 councils and irrigation. During drought cycles consumption increases and pumping rates decrease with correspondent management difficulties and conflicts between private and public interests.The correct assessment of annual recharge is of utmost importance for regional planning and management of groundwater resources under semiarid climate conditions. Moreover the aquifer was recently declared vulnerable to nitrate diffuse pollution of agriculture origin and recharge mechanisms are the major natural factor controlling contamination of shallow waters in the Gabbros of Beja aquifer.Recharge assessment and modelling was performed on the base of several complementary methodologies: 1) water balance based on historical data of annual pumping rates; 2) chloride mass balance between groundwater and rainfall compositions; 3) daily sequential water balance modelling of hydrological parameters using Balseq model, and 4) soil and vadose zone daily water balance modelling using lumped model Earth and piezometric water level curves for calibration.Results of direct and indirect methods show that annual average recharge should be between 10% and 20% or even more of annual rainfall.

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A surface flow hydrograph separation technique was used to compute base flow in 13 watersheds developed partially or totally in fractured massifs of Portugal. This technique consists firstly in isolating distinct precipitation/surface flow episodes, and, secondly, for each episode, in separating surface flow into base flow and direct runoff. Annual values of average and median base flow are presented for each watershed, as well as the linear equations that relate the obtained annual base flow with annual precipitation. The watersheds were grouped into four lithological groups and linear regressions were derived for these groups. In some conditions, that are assumed to be almost fulfilled in the 13 studied watersheds, groundwater recharge of the watershed equals base flow.By using the average values of annual base flow, it was possible to obtain a regression line model that relates average annual base flow (Fb) with annual average precipitation (P): Fb = 0.5210 * P 284 (mm/a). While no other new studies are developed, this model is proposed as a first approach to characterise average annual recharge of the Portuguese fractured massifs.

O trabalho que se apresenta inicia, em Portugal, o estudo das metodologias mais adequadas à quantificação do transporte de massa (poluentes) em águas subterrâneas (equação diferencial da convecção-dispersão em meios porosos). A experiência adquirida permite o desenvolvimento de estudos de impacto ambiental de poluição de águas subterrâneas, originados pela Indústria e Minas, Agricultura, por Efluentes de Aglomerados Populacionais e por Acidentes Ambientais. Após uma apresentação geral dos principais métodos matemáticos adequados à resolução do problema do transporte de massa (soluções analíticas, método das células de mistura, método das diferenças finitas, método das características, método do percurso aleatório, método dos elementos finitos e método dos elementos de fronteira) desenvolve-se uma análise custo-eficácia dos modelos testados, para a obtenção de um escalonamento objectivo e de um escalonamento subjectivo (com base em oito variáveis ponderadas) dos vários modelos. Os escalonamentos permitem a selecção do método matemático e do modelo mais eficaz para a resolução de estudos de poluição de águas subterrâneas, dos pontos de vista da precisão dos resultados, dos custos e prazos do projecto, e da carência de dados. Para facilitar a selecção traçaram-se quatro Árvores de Decisão que abrangem problemas reais ou potenciais de poluição de águas subterrâneas.O tratamento matemático da equação diferencial do transporte de massa requer o conhecimento prévio da variável dispersão longitudinal (ou da variável dispersividade longitudinal) do meio poroso. Analisam-se as técnicas de realização de ensaios de traçadores em em águas subterrâneas e os métodos destinados à interpretação dos seus resultados. Descrevem-se os ensaios de traçadores realizados com cloreto de sódio e com sulforodamina B no aquífero de areias brancas de Rio Maior.A aplicação dos métodos matemáticos e experimentais analisados é exemplificada pelo desenvolvimento de um estudo hidrogeológico de poluição, que inclui a consideração de vários cenários de gestão e de poluição de águas subterrâneas.O trabalho é completado pela apresentação dos aspectos básicos da poluição de águas subterrâneas, pela apresentação do estado de conhecimentos na modelação matemática das águas subterrâneas (problemas de escoamento, de transporte e de gestão) e ainda pela apresentação das conclusões do estudo e dos temas sugeridos para o prosseguimento da investigação.

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The main objectives of BINGO are to provide adaptation strategies for climate change-related challenges, by coproduced tools and methodologies for water and land resources management strategies that are based on an improved understanding of future climate and its impact on the hydrological cycle and in human activities, in order to sustain key economic sectors and the environment. Decision under uncertainty (climate changes evolution) is a risk management process, of weighing policy alternatives, in consultation with all interested parties, considering risk assessment and other relevant factors and, if needed, selecting appropriate prevention and control options. The main job of BINGO is to put in practice, in a realistic but scientific way, a comprehensive risk management framework approach, aiming to support efficiently decision-making for sustainable development and improved governance, resulting in the adaptation strategies and policies to be achieved in work package 5 (WP5 - risk treatment). BINGO WP4 will perform the assessment of impacts of climate change extreme scenarios on human activities, at each research site, based on the risk assessment procedure of ISO 31000:2009, in such a way that its results assist to develop risk validated adaption strategies to cope with climate changes in WP5. This document aims at providing some guidance to BINGO partners on WP4 implementation, articulating with the remaining project activities. It explains how ISO 31000:2009 needs to be adapted into BINGO project, and addresses in detail the steps required to establish the context for the risk management process at each research site, envisaging as well later results extrapolation for other European regions.

INTRODUCTION AND MAIN GOALSThe main objectives of WP4

The work progress of WP4 between month 19 and 27 was conducted with the strong collaboration of the three Portuguese partners (LNEC, TARH and UAlg) as well as with the regional water authorities (APA Algarve and APA Alentejo), the water supply company (AdA, Águas do Algarve), and the General Direction for Agriculture (DRAPALG), some of the main potential users of MAR.As reported before, the main purposes of three DEMO sites are:

The main objectives of WP4

Workpackage 12 deals with modelling MAR solution

O presente estudo tem por objeto dar seguimento ao trabalho de análise e de acompanhamento dosprocessos de reabilitação das águas subterrâneas, que vêm sendo desenvolvidos desde há algunsanos, através de uma assessoria técnica anual em curso desde 2012 para a Entidade Reguladorados Serviços de Águas e Resíduos dos Açores (ERSARA).Este é o 1.º Relatório elaborado no âmbito do ajuste direto n.º AjD/ERSARA/2014/07, tendo comoobjetivo estabelecer o Caderno de Encargos para realização de análises químicas em águassubterrâneas do concelho de Praia da Vitória, ilha Terceira, Açores.O objetivo destas análises químicas é a monitorização semestral das águas subterrâneas, visando ocomplemento e a fiscalização dos dados de qualidade das águas obtidos pela Força AéreaAmericana (dentro dos locais contaminados) e da entidade gestora da água para consumo humano(furos de captação), na perspetiva da salvaguarda da água para consumo humano, incluindo arepetição de algumas das análises de TCE e PCE realizadas pela entidade gestora nos furos decaptação. Os elementos fornecidos no caderno de encargos visam: (1) fornecer as especificaçõestécnicas e os elementos necessários para dar resposta ao pedido de realização de um conjunto deanálises químicas em amostras de águas subterrâneas; (2) definir os responsáveis pela recolha deamostras; (3) explicitar as informações necessárias e as responsabilidades do laboratório a contratare (4) definir os parâmetros de referência que serão utilizados pelo LNEC para a seleção dolaboratório.

Este relatório apresenta os resultados da monitorização do nível piezométrico e da qualidade daságuas subterrâneas efetuada nos furos e nos poços localizados no interior do perímetro do campusdo LNEC, bem como dos volumes de água drenados pelo sistema de bombagem instalado nas cavesdo edifício principal, durante o ano hidrológico 2012-2013.Apresentam-se as principais conclusões obtidas na perspetiva de compreensão da dinâmica entre osfenómenos de precipitação e a sua importância para a reposição dos níveis piezométricos, tendo emvista uma melhor gestão dos recursos hídricos subterrâneos do campus do LNEC

No presente relatório apresentam-se os objetivos, as atividades desenvolvidas, os resultados obtidosdo projeto supracitado e a bibliografia produzida, assim como as alterações ao programa inicialmenteestabelecido, de modo a superar limitações que foram ocorrendo ao longo da investigação. Osresultados apresentam-se associados aos projetos que lhes deram origem e que concorreram para opresente Projecto de Investigação Programada.

INTRODUÇÃO1. No sentido de se dar cumprimento ao disposto no nº VI do artigo 2º da Resolução nº 144 do CNRH, de 10 de julho de 2012, um dos desafios que se identificou logo no início dos serviços analíticos e consultivos em segurança de barragens foi como lidar com a escassez de dados que as metodologias normalmente consagradas para a definição de zonas potencialmente comprometidas por rupturas de barragens requerem.2. Destacam-se a este respeito, em particular, a falta de dados topográficos e relativas à ocupação dos vales a jusante das barragens. Para se ultrapassar esta limitação foi consensualmente acordado entre os técnicos das entidades envolvidas, designadamente do LNEC enquanto participante do DSIET com a atribuição de desenvolver e aplicar uma metodologia simplificada, do Banco Mundial enquanto entidade que dirigiu os trabalhos e da ANA como destinatária dos estudos desenvolvidos, que seria necessário desenvolver-se uma abordagem simplificada, mas que, não obstante, fosse adequada para os fins pretendidos, ou seja, para a definição da área a jusante potencialmente comprometida para efeitos da classificação do dano potencial associado DPA.3. Os trabalhos foram desenvolvidos entre maio de 2013 e novembro de 2014, sendo que a metodologia de definição da área a jusante potencialmente comprometida por eventual ruptura de uma barragem está descrita no relatório designado de Produto 6 - Classificação de Barragens Reguladas pela Agência Nacional de Águas, de novembro de 2014 e se aplica às 113 barragens fiscalizadas pela ANA. 4. No desenvolvimento dos trabalhos de definição e aplicação da metodologia de definição da área potencialmente comprometida, houve uma continuada colaboração, discussão e validação de resultados entre os técnicos do LNEC, do Banco Mundial e da ANA. 5. Um dos aspectos que maior discussão mereceu prende-se com as correções à zona comprometida pela onda de inundação devido à ruptura da barragem, em particular no caso das pequenas barragens, ou seja, obras com menos de 15 m de altura e com reservatórios com volume de armazenamento inferior a 3 hm3. De acordo com o preconizado, estas correções são de dois tipos:

No presente relatório são avaliadas as atuais cargas poluentes que atingem o meio hídrico subterrâneoe superficial (bacia hidrográfica da ribeira de Melides e Lagoa de Melides) em função das pressõesatuais, considerando ainda a contribuição percentual de cada fonte poluente para a carga total depoluição que atinge estes meios hídricos. São também analisadas as condições quantitativas,qualitativas e ecológicas e apresentada a evolução futura das cargas poluentes e consequenteevolução das condições quantitativas, qualitativas e ecológicas, em função da evolução das pressõessobre os meios hídricos referidos, prevista em conformidade com os cenários socioeconómicosdefinidos para a região do Alentejo, pela equipa de estudos socioeconómicos deste projeto. Apresentaseainda um exercício de avaliação da evolução destas mesmas condições para os meios hídricos dahidrográfica bacia de Melides em cenários de alterações climáticas.Após esta análise são apresentadas as medidas com vista a recuperar e posteriormente manter oestado quantitativo, qualitativo e ecológico Bom do meio hídrico, nas suas componentes superficiais esubterrânea, para o horizonte 2027. Estas medidas têm uma estrutura subjacente de gestão integrada,dado que, como se demonstrará ao longo do presente trabalho, a atuação num meio refletir-se-á sobrea qualidade, quantidade e ecológicas das restantes componentes no ciclo hidrológico.São ainda apresentadas medidas tendentes a manter o estado quantitativo, qualitativo e ecológico Bomem condições de alterações climáticas. Estas medidas devem ser encaradas como de proatividade,pois as alterações climáticas originarão inevitavelmente alterações difíceis de contrariar na composiçãoe funcionamento dos ecossistemas. Assim, estas medidas têm por objetivo assegurar as condiçõesmínimas de estado Bom qualitativo e quantitativo, sob o pressuposto que possam de alguma formaminorar os inevitáveis impactos das alterações climáticas sobre os ecossistemas.Foi também elaborado um código de boas práticas de utilização do recurso hídrico, para os diferentestipos de utilizadores/atividades económicas, e uma proposta de diretrizes para a gestão dos recursoshídricos, onde é contemplada a estruturação da aplicação das medidas de recuperação e manutençãodo bom estado dos meios hídricos da bacia de Melides.Desenvolveu-se uma metodologia de identificação SIG das áreas prioritárias de intervenção onde asmedidas apresentadas deverão ser primeiramente aplicadas, sendo apresentado o zonamento dessasáreas prioritárias. Por fim, como ferramenta de apoio à decisão, no que toca à escolha de quais asmedidas mais consensuais e mais eficazes na relação custo/benefício foi também desenvolvida umametodologia baseada em matrizes de decisão, de que se apresenta também um exercícioexemplificativo.

Neste Estudo apresenta-se a estimativa da recarga natural da área abrangida pelos sistemas aquíferos de Quarteira e de Albufeira-Ribeira de Quarteira, situados no Algarve. A recarga foi estimada com um modelo de balanço hídrico sequencial diário, que utiliza como dados de entrada a precipitação diária e a evapotranspiração de referência diária e que quantifica os processos de infiltração superficial, evapotranspiração real e infiltração profunda do solo. Os métodos de interpolação das séries de precipitação e os métodos de cálculo dos diferentes processos intervenientes foram desenvolvidos no âmbito deste Estudo. O período de análise foi de 1995-10-01 a 1999-09-30. Para a caracterização das séries de precipitação diária dividiu-se a área em estudo em polígonos de Thiessen, tendo-se desenvolvido uma técnica que toma em atenção a distribuição não uniforme da precipitação na área dos sistemas aquíferos.Para o cálculo da infiltração superficial desenvolveu-se um método, a partir do modelo de infiltração de Philip, que relaciona a infiltração superficial com a textura do solo, o teor de humidade inicial e a precipitação diária. A textura do solo foi caracterizada a partir da interpretação do mapa de solos.A evapotranspiração de referência foi quantificada pelo método de Penman-Monteith da FAO utilizando os dados da estação climatológica de Faro (Aeroporto). Para o cálculo da evapotranspiração real adoptou-se a metodologia da FAO, considerando ocoeficiente cultural dual e a possibilidade da existência de até dois cobertos vegetais. A informação sobre o coberto vegetal é a da carta de ocupação do solo, tendo sido interpretados os ciclos de desenvolvimento dos cobertos vegetais presentes, quer para a caracterização do coeficiente cultural dual quer para a caracterização da área ocupada pelos cobertos e da profundidade das suas raízes, que são variáveis no tempo.A infiltração profunda foi calculada em função dos solos e do défice de água em relação à sua capacidade de campo.Os resultados obtidos permitiram estimar a recarga do sistema aquífero de Albufeira-Ribeira de Quarteira em 308 mm/ano e a recarga do sistema aquífero de Quarteira em 349 mm/ano. Estes valores representam cerca de 44 % da precipitação que ocorre sobre os sistemas, correspondendo a cerca de 23 % da precipitação nas áreas de ocorrência de formações de porosidade intergranular e entre 63 % e 69 % nas áreas de ocorrência de formações carsificadas.

Apresentam-se conceitos matemáticos subjacentes ao desenvolvimento de um novo método destinado ao cálculo de zonas de protecção de águas subterrâneas em torno de captações para abastecimento público, com base em soluções analíticas. Os limites das zonas de protecção são definidos em função da geologia local, dos parâmetros e das características hidráulicas regionais dos aquíferos e ainda dos caudais de extracção (ou, na sua ausência, da produtividade hídrica do meio). Esta ferramenta matemática, que se considera robusta e de fácil aplicação, visa facilitar a aplicação do novo Decreto Lei nº 382/99 de 22 de Setembro, sobre delimitação de perímetros de protecção de captações em função do tempo de percurso no meio subterrâneo.

A presente publicação é uma versão remodelada dum relatório de estágio apresentado em Janeiro de 1996, à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, cuja realização decorreu no Grupo de Investigação de Águas Subterrâneas (GIAS). O tema principal deste trabalho é o estudo da intrusão salina na faixa costeira de Portugal Continental. Numa primeira fase realiza-se a caracterização da situação actual relativamente a este fenómeno na faixa costeira e numa segunda fase procede-se ao estudo geológico e hidrogeológico de uma região situada a norte de Sines, onde foram detectados teores de cloretos elevados e à posterior aplicação de um modelo matemático de diferenças finitas designado de INTDIS para a simulação da intrusão salina.

Este trabalho tem por objectivo apresentar alguns dos últimos avanços no campo da análise fractal directamente relacionados com as áreas de investigação em Hidráulica. São assim apresentados alguns dos últimos desenvolvimentos no âmbito dos estudos de porosidades de meios porosos não fracturados, da estruturação de redes de drenagem, da análise de precipitações e diversos outros domínios das ciências hidráulicas.A investigação nestes domínios encontra-se actualmente em fase de acelerado desenvolvimento, sendo de esperar nos anos próximos significativas contribuições para o conhecimento em todas estas áreas nomeadamente nos estudos de turbulência e fenómenos associados, assim como no campo da investigação de porosidades, no respeitante à sua estrutura, evolução e controle de processos geológicos responsáveis pela génese e evolução desta propriedade de solos e rochas. Grande parte destes progressos situa-se ainda num campo exclusivamente teórico, embora neste momento comecem a surgir já alguns desenvolvimentos a nível laboratorial.

A presente publicação é uma versão remodelada duma tese de mestrado apresentada em 1991 à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. Neste trabalho é apresentado um levantamento das actividades e fontes poluentes da região vestibular do rio Sizandro, a caracterização hidroquímica das águas subterrâneas duma parte do aquífero aluvial deste rio assim como os resultados da modelação matemática de transporte de poluentes neste meio, concluindo-se por um síntese globalizante dos resultados dos estudos hidroquímicos e de modelação matemática.

Apresenta-se uma introdução à problemática da contaminação de águas subterrâneas, relacionada com a evacuação de excreta. Recordam-se conceitos gerais de hidrogeologia necessários ao desenvolvimento posterior de alguns aspectos básicos da poluição de águas subterrâneas .Reflecte-se e responde-se a questões relacionadas com direcções, velocidades e concentrações de poluentes em águas subterrâneas. Termina-se com a apresentação de um método prático para a delimitação de zonas de protecção de captações para o abastecimento de água.

This paper is divided in two main parts:1st PART:A simple theoretical introduction to the Finite Element Method(FEM), is presented and is complemented by a comparison of the FEM with other methods that can also be used to solve differential equations. In this part we will prsent some differencial equations which allow the application of the FEM to several problems in water resouces engineering.2nd PART:In this part we will introduce a practical work recently done at the Technical University of Berlin (FRG) on FEM. This work has two parts:a) The first one is the Manual of Operating of a Computer Program;b) The second one is concerned with the theoretical background of the approach used.This part is intended to give an overall idea of the relationship between theory and its applications.The 2nd part ends with some conclusions and a list of bibliographic references.This paper is directed to people not acquainted with the FEM, who intended, however, to be introduced to some new techniques and theoretical methods wich may be applied in the Water Resouces Engineering field.

In Europe, numerous urban sites exist where top layers of soil are enriched in potentially toxic elements. The land uses in urban environment are a matter of concern for human health and food security in cities, also in the context of the growing trend in Europe and elsewhere for using urban soil to grow food [1][2]. Nonetheless, the risk to the subsoil and groundwater may be minimal, depending on the nature and chemistry of the constituents released, as well as on the local conditions [e.g. climate, soil type, chemical conditions (pH, EC, redox and dissolved organic matter), and hydrogeology (permeability, dispersion, preferential flow paths)] [3][4][5]. The evaluation of the variability and mobility of potentially toxic element from contaminated materials and soil into water is essential. Judgment based on dynamic leaching experiments can be a valuable tool to assess long-term impact from contaminated sites. Long-term risk assessment therefore relies on dynamic leaching experiments rather than in assessing the maximum potential release capacity in equilibrium conditions, based on the total soil composition. In this study, the release of inorganic constituents from soils is assessed for different urban allotment soils from Scotland [4] and Portugal [6] using soil-column laboratory facility for tracer tests, for which the methodology is described in [7]. The release of inorganic constituents (metals) into waters provide the boundary conditions for the analysis of implications in human and environmental health, namely through plant uptake in urban allotments.

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Este relatório apresenta os trabalhos desenvolvidos para o estudo da viabilidade e sustentabilidade, quantitativa e qualitativa, de utilização das águas subterrâneas do campus do LNEC para o abastecimento de água aos modelos físicos do Pavilhão da Hidráulica Marítima e para a rega dos jardins do campus do LNEC.Procurou-se, igualmente, justificar os fenómenos de rebaixamento dos níveis de água nos poços do LNEC, de forma a propor técnicas e volumes de extração mais adequados às formações hidrogeológicas existentes no subsolo do LNEC.Os resultados obtidos permitem concluir que existem águas subterrâneas em quantidade suficiente para abastecer os modelos físicos do Pavilhão da Hidráulica Marítima e para regar os jardins do campus do LNEC, num total de 12 m3/d + 50 m3/d, respetivamente, sem que prejudique a sustentabilidade do sistema hidrogeológico (considerando não haver alterações significativas a nível climatológico).Não obstante, o regime de exploração não poderá ser contínuo, sob risco de exaurir os recursos na zona envolvente da captação e de danificar o equipamento instalado. Assim, a extração deverá ser controlada de forma a não ultrapassar o valor de 62 m3/d mas, simultaneamente, com valores horários compatíveis com manter os níveis hidrodinâmicos 5 m acima da bomba.A elevada dureza deste tipo de águas constitui uma limitação ao seu uso direto nos modelos físicos do Pavilhão de Hidráulica Marítima, atendendo à possível deposição de sais nas sondas resistivas, elétrodos e outros instrumentos de medição habitualmente utilizados. Assim, e para este fim, deverá ser feita a sua mistura com água da EPAL numa proporção de 1:3 até 1:7.

Os grandes desafios da gestão integrada e sustentável das águas subterrâneas para o século XXIassentam na efectiva aplicação de medidas articuladas entre os diversos sectores implicados, quecontribuam para proteger, melhorar e reabilitar a qualidade das massas de águas subterrâneas dasprincipais origens de contaminação e de deterioração a que estão, ou possam vir a estar, sujeitas.As principais linhas de força dessas medidas devem assegurar a redução global da poluição e/ou amanutenção da qualidade das águas, tendo em vista alcançar um Bom estado das águassubterrâneas (químico e quantitativo).Neste artigo apresentam-se alguns dos desafios principais com que Portugal se defronta tendosido seleccionadas três linhas de pressões principais: actividades potencialmente poluidoras (agricultura, golfe, estradas, aeroportos,lixeiras); pressões causadas por catástrofes

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