Paulo Matos Martins(*), ISEL

Carlos Almeida, ISEL

Marco Gonçalves, ISEL

Sérgio Oliveira, LNEC

Alexandra Carvalho, LNEC

Lisboa, 22 de junho de 2013

FERRAMENTAS SIG APLICADAS À SISMOLOGIA E AO CONTROLO DAS GRANDES BARRAGENS EM

PORTUGAL

(*) paulo.martins@dec.isel.pt

FERRAMENTAS SIG APLICADAS À SISMOLOGIA E AO CONTROLO DAS GRANDES BARRAGENS EM PORTUGAL

I - Desenvolvimento de uma Plataforma SIG para apoio ao Estudo da Sismicidade em Portugal(Dissertação Marco Gonçalves)

II - Desenvolvimento de uma Plataforma SIG para apoio ao Controlo da Segurança das Grandes Barragens Portuguesas (Dissertação Carlos Almeida)

PARTE I - PLATAFORMA SIG PARA APOIO AO ESTUDO DA SISMICIDADE EM PORTUGAL

1. Enquadramento

2. SIG e os Fenómenos Sísmicos em Portugal Continental - ArcGis

3. Historicidade Sísmica

4. Intensidade Sísmica

5. Falhas Geológicas

6. Zonamento Sísmico segundo a NP – EN 1998 - 1

7. Rede Sísmica Nacional

8. Plataforma 2D - ArcMap

9. Plataforma 3D - ArcScene

10. Interligação ArcGis e Matlab

11. Conclusões e perspetivas futuras

• Facilidade de gestão de grandes quantidades de informação

• Gestão geográfica da informação

• Resposta em tempo real no apoio à tomada de decisão

• Aumento da eficiência

Importância dos Sistemas de Informação Geográfica no

estudo da Sismicidade em Portugal

Enquadramento

• Observar

• Compreender

• Pesquisar

• Interpretar

• Diagnosticar

• Visualizar

SIG e os Fenómenos Sísmicos

em Portugal Continental

SIG e os Fenómenos Sísmicos

em Portugal ContinentalFenómenos Sísmicos

• Danos Estruturais

• Escorregamento de Encostas

• Liquefação de Solos

• Interrupção de Linhas Vitais

Historicidade Sísmica

Localização Foco

(km)Magnitude Ano Mês Dia Hora Minutos

X (m) Y (m)

-210697,65 -293564,36 0 8,7175

511 1 9 40

-57851,94 -85081,31 0 6,0190

94 23 17 40

Intensidade Sísmica

Código Área Ocupada

(km²)

Perímetro

(km)Intensidade

9 1950,494 6,281 9

Falhas Geológicas

Falhas Geológicas

NomeProfundidade

Mínima

Profundidade

Máxima

Strike

Mínimo

Strike

Máximo

Dip

Mínimo

Dip

Máximo

Alqueva 1 17,5 272 282 30 60

Zonamento Sísmico segundo a NP – EN

1998 - 1Tipo 1

Concelho Distrito Perímetro (m) Área (m²) Zona agR

Faro Faro 100414,3 201592706,6 1,2 2,0

Zonamento Sísmico segundo a NP – EN

1998 - 1Tipo 2

Concelho Distrito Perímetro (m) Área (m²) Zona agR

Faro Faro 100414,3 201592706,6 2,3 1,7

Rede Sísmica Nacional

LocalizaçãoNome Distrito Localidade

X (m) Y (m) Cota (m)

11507,08 256235,81 1084 PGAV Viana do Castelo Gavieira

Plataforma 2D

Plataforma 3D

Interligação ArcGis e MatLab

Conclusões e Perspetivas Futuras

• Ferramenta com potencial

• Facilidade no acesso à informação

• Atualizar a informação já introduzida

• Introdução de nova informação de fenómenos sísmicos

• Criar modelos estruturais nos SIG´s

• Desenvolvimento de novos programas estruturais adaptados aos SIG´s

• Criação de um SIG com acesso ´aberto´

PARTE II - SIG PARA APOIO AO CONTROLO DA SEGURANÇA DAS GRANDES BARRAGENS PORTUGUESAS

1. Enquadramento

2. Barragens e SIG

3. Controlo de Segurança das Grandes Barragens

4. Segurança Hidráulico-Operacional

5. Segurança Ambiental

6. Segurança Estrutural

7. Plataforma 2D (ArcGIS – ArcMap, ArcGIS Explorer e ArcGIS Online)

8. Plataforma 3D (ArcGIS – ArcScene)

9. Conclusões e Perspetivas Futuras

Enquadramento

• Sistemas de Informação Geográfica (SIG)

• Acesso rápido a informação georreferenciada

• Monitorização do controlo de segurança

Importância na Engenharia Civil

Barragens e SIG

Barragens

• Aproveitamentos de fins múltiplos

• Comportamento das barragens em serviço

• Sinais de deterioração

SIG

• Recolher

• Organizar

• Gerir

• Analisar

• Distribuir

Barragens e SIG

Controlo de Segurança das Grandes Barragens

Segurança Hidráulico-Operacional

• Descarregadores de cheias

• Descargas de fundo

• Tomadas de água

Segurança Ambiental

• Bloqueio da migração de peixes

• Acumulação de sedimentos

• Alteração do habitat de animais e plantas

Segurança Estrutural

• Ações - pressão hidrostática, peso próprio, sismicidade, etc.

• Propriedades dos materiais – módulo de elasticidade, resistência a compressão e à tração, etc.

• Respostas estruturais – deslocamentos, movimentos de junta, tensões, deformações, etc.

Na plataforma SIG desenvolvida foi introduzida informação útil para apoio a estudos

de:

Segurança Hidráulico-Operacional

Barragem Localização Tipo

Secção da

Conduta

Caudal Máximo

(m3/s)

Controlo a

Montante

Controlo a

Jusante

Dissipação de

Energia

AGUIEIRA Talvegue

Através da

barragem

2,50 x 1,80m 180 - Sim -

ALQUEVA

Incorporada na galeria

de derivação provisória

- d 3,00 m 160 - - Trampolim

CABRIL Talvegue

Através da

barragem

3,00 m 200 -

Válvula

dispersora

Jato oco e fossas de

erosão

PÓVOA Talvegue

Através da

barragem

- - Comporta Jato oco

Jato oco e fossas de

erosão

Descarregadores de Fundo. Informação introduzida na plataforma SIG.

Segurança Hidráulico-Operacional

Descarregadores de cheias. Informação introduzida na plataforma SIG.

Barragem Localização

Tipo de

Controlo

Tipo de

Descarregador

Cota da crista de

soleira (m)

Desenvolvimento da

soleira (m)

Comportas

Caudal máximo

descarregado (m3/s)

Dissipação de

Energia

AGUIEIRA

No corpo da

barragem

Controlado Sobre a barragem 111 2 x 9,5 = 19 - 2080 Trampolim

ALQUEVA

2 no corpo da

barragem e

encontros

Controlado

Soleira tipo Wes c/

canal a jusante

139 2 x 19 = 38 - 6300 Trampolim

CABRIL

Em ambas as

margens

Controlado

Poço vertical ou

inclinado

278 - 2 2200

Jato e fossas de

erosão

PÓVOA Margem esquerda Sem controlo Canal de encosta 309,85 - - 110 -

Segurança Hidráulico-Operacional

Centrais Hidroelétricas. Informação introduzida na plataforma SIG.

Barragem Tipo de Central

Nº de grupos

instalados

Tipo de Grupos

Potencia total

instalada (MW)

Energia produzida em

ano médio (GWh)

AGUIEIRA Pé de barragem 3 Francis-Turbinas Bombas 270 209,6

ALQUEVA

Pé de barragem c/

bombagem

2 Reversíveis Turbo/Francis 240 269

CABRIL Pé de barragem 2 Eixo Vertical 97 301

PÓVOA Céu aberto 2 Francis 0,74 1,6

Segurança Ambiental

Barragem Controlo de Espécies Funcionamento

ALTO CÁVADO Escadas de Peixes Sim

BELVER Eclusa Sim

COIMBRA Escadas de Peixes Sim

TOUVEDO Elevador de Peixes Sim

• Escadas de peixe

• Elevadores de peixes

• Eclusas

• Defletores

• Fendas Verticais

• Bypass Channels

• Turbinas Fish-Friendly

Segurança Estrutural

Barragem

Modelos

Matemáticos

Expansões Desenhos

Desenhos de

Observação em

Alçado

Desenhos de

Observação

em Planta e

Perfil

Fissuração

Expansão

do Betão

Deslocamentos

AGUIEIRA Sim Sim - - - - - -

ALQUEVA Sim - - - - - - -

CABRIL Sim Sim Link 1 Link 2 Link 3 Link 4 Link 5 Link 6

PICOTE Sim Sim - - - - - -

PÓVOA Sim - - - - - - -

DESLOCAMENTO OBSERVADO EM VÁRIAS ÉPOCAS

SEPARAÇÃO DOS EFEITOS DEVIDOS ÀS SOLICITAÇÕES PRINCIPAIS

Efeito elásticodo nível

Efeito da ondatérmica anual

Outros efeitos do tempo ( )

Observações

Mod. I.Q.

Nível daAlbufeira

J F M A M J J A S O N D

t

u

u

h

hu

tu

u

u = u + u + uh t

t

t

h

o

Efeito viscoelástico do nível ( )fu = u + ut f o

u

u

Mod. E.F.

Observações

Modelos I.Q.

Modelo E.F.

• Modelos Matemáticos

• Expansões

• Desenhos

• Fissuração

• Deslocamentos

Plataforma 2D (ArcGIS – ArcMap, ArcGIS Explorer e ArcGIS Online)

ArcMap ArcGIS Explorer

ArcGIS Online

Plataforma 3D (ArcGIS – ArcScene)

Conclusões e Perspetivas Futuras

• Proposta de uma metodologia inovadora

• Facilidade no acesso à informação

• Atualizar a informação já introduzida

• Introdução de nova informação acerca de novas barragens

• Desenvolvimento de mais modelos em 3D à escala

• Transpor os protótipos académicos em modelos de informação estáveis

• Alojar as plataformas em servidores

• A nível estrutural, melhorar a ligação entre os sistemas/modelos existentes do LNEC

• Tornar possível utilizar as plataformas em tempo real

Paulo Matos Martinspaulo.martins@dec.isel.pt

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