Mestrado em Engenharia do AmbienteO presente trabalho tem como principal objectivo avaliar os processos hidrológicos
numa bacia hidrográfica urbanizada. Neste sentido, seleccionou-se como área de estudo
a ribeira dos Covões, localizada nas imediações da cidade de Coimbra, devido às suas
características de área peri-urbana. Esta é uma bacia de pequenas dimensões (cerca de 7
Km2) e que apresenta uma população residente de aproximadamente 7000 habitantes,
distribuída de forma assimétrica. Sobretudo nas últimas três décadas, esta área tem sido
alvo de um processo contínuo de urbanização, representando o tecido urbano cerca de
25% da área total da bacia, no ano 2002.
O estudo hidrológico da bacia iniciou-se com a caracterização físico-química dos solos
(textura, densidade aparente, capacidade máxima para a água, capacidade de campo,
pH e matéria orgânica) a diferentes profundidades (0-2 cm, 5-7 cm e 15-17 cm). Esta
caracterização incidiu sobre 13 locais seleccionados em função do uso do solo (urbano,
florestal, agrícola, culturas arbóreas e terrenos abandonados) e da distância às linhas de
água. Nestes locais foram ainda monitorizados, ao longo do tempo, o teor de humidade
do solo, a hidrofobia e a capacidade de infiltração de água. Os resultados indicaram
variações espaciais e temporais dentro da bacia, e diferentes respostas em locais com o
mesmo uso do solo. A área de eucaliptal foi a que revelou menor condutividade
hidráulica do solo (entre 0,007 e 0,307 m d-1), enquanto que os valores mais elevados
foram registados numa área de olival (0,194 - 2,314 m d-1) e num terreno abandonado
junto a uma zona residencial (0,737 – 2,056 m d-1).
Com o objectivo de perceber a influência da cobertura do solo na geração de
escoamento superficial, foram instaladas e monitorizadas parcelas fechadas, que
revelaram que um solo desprotegido (cobertura apenas com pedras) promove a geração
de escoamento entre 9 e 42% da precipitação registada, enquanto solos com 100% de
cobertura (vegetação e material em decomposição) não proporcionam escoamento
superficial.
De modo a perceber o impactes da intervenção humana/uso do solo nos processos
hidrológicos, foram realizados ensaios de simulação de chuva em áreas florestais,
desflorestadas, em áreas agrícolas lavradas e abandonadas, bem como em áreas sujeitas
a obras de construção civil. Estes ensaios revelaram uma total infiltração da
precipitação nas áreas agrícolas (0% de escoamento), diferenças pouco significativas
entre as áreas florestadas e desflorestadas (30-37% da precipitação convertida em
escoamento), e a geração de escoamento superficial em quantidades variáveis nas áreas
intervencionadas com maquinaria pesada (40-45% de escoamento), com elevada carga
de material sólido.
No intuito de avaliar a resposta hidrológica ao nível da bacia, foi analisada a relação
entre a precipitação e o escoamento superficial, com base em dados recolhidos no ano
2005 e 2008. Esta relação é variável ao longo do ano, concentrando-se a maior parte do
escoamento nos meses entre Dezembro e Março (67,4% em 2005, sem considerar o
mês de Janeiro). De 2005 para 2008 os valores de escoamento aumentaram de 5,5%
(sem Janeiro) para 9,1 % (entre Janeiro e Setembro), o que se pode dever à maior queda
pluviométrica, podendo também querer reflectir o aumento da impermeabilização da
bacia entre estes anos. O estudo de dados recolhidos em intervalos de tempo de 5
minutos, revelou ainda que a bacia dos Covões proporciona uma resposta bastante
rápida aos eventos de precipitação, mas diferenciada ao longo do tempo, que se traduz
por picos de cheia súbitos e que demonstram a sua vulnerabilidade ao processo de
urbanização.
Contudo, os resultados apresentados são apenas preliminares e constituem uma
pequena parte de um estudo muito mais abrangente, desenvolvido no âmbito do
projecto POCI/CLI/60421/2004, financiado pela Fundação para a Ciência e a
Tecnologia.
ABSTRACT: The present work was developed to evaluate hydrological processes in an actively
urbanizing catchment. To achieve this goal, the Ribeira dos Covões catchment, in the
outskirts of Coimbra, was selected as the study site because of its urban fringe situation.
The catchment is relatively small (7 km2), with a 7,000 population concentrated in
about 25 % of the area. The area has undergone both progressive urbanisation (and
abandonment of rural land uses) particularly over the last three decades and by 2002
urban land use represented about 25% of the catchment area.
The hydrological study of the catchment started with a soil physico-chemical
characterization (texture, bulk density, maximum water capacity, field capacity, pH and
organic content) at different depths (0-2 cm, 5-7 cm e 15-17 cm). This was done in 13
locations of varying land use (urban, forest, agricultural, trees cultures and badlands)
and distance to a watercourse. Soil moisture content, water repellency and infiltration
capacity were monitored at different times to assess variations with season and
antecedent weather. Significant spatial and temporal variations were recorded,
including differences between sites of the same land use. Hydraulic conductivity was
low in the eucalyptus area (0,007 - 0,307 m d-1), but higher in olive groves (0,194 -
2,314 m d-1) and in an abandoned area close to a residential zone (0,737 – 2,056 m d-1).
To try to understand the influence of soil cover in runoff, several bounded plots were
installed and monitored. Whereas bare soil sites (covered only with stones) led to
runoff of 9 – 42 % of the rainfall, soils with total coverage by vegetation and/or litter
did not promote any overland flow.
Human intervention/land use impacts on overland flow and erosion were assessed by
rainfall simulation experiments in forested, deforested, tilled agriculture and badland
areas, and also in areas undergoing civil construction. Total rain infiltration (zero
runoff) occurred in agriculture areas; intermediate runoff in forest and deforested areas
(30-37% of rainfall) and highest runoff (40-45 %) and erosion in some urbanising sites
due to compaction by machinery and people.
To evaluate hydrological catchment response, rainfall and stream runoff relationships
were analysed using 2005 and 2008 data. Streamflow varied greatly with season, with
highest flows in December and March (67% in 2005). Runoff increased from 5,5%
(without January) in 2005 to 9,1% in 2008 (January to September). This may be due to
higher rainfall in 2008, but it may also reflect an increase in the percentage of
impermeable urban land over the period. The 5-minute-interval data collected
demonstrated a relatively small, but flashy response of “Ribeira dos Covões” catchment
to rainfall events, suggesting that parts of the urban section of the catchment were
providing this quick response.
The presented results are only provisional and represent a small part of a larger project
(POCI/CLI/60421/2004) funded by the Portuguese Science and Technology
Foundation