ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto
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Browsing ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto by advisor "Afonso, Maria José Coxito"
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- Alterações espácio-temporais da vulnerabilidade das águas subterrâneas urbanas e perímetros de protecção nos aquíferos cristalinos fracturados da cidaPublication . Mansour, Reem; Afonso, Maria José Coxito; Freitas, LilianaThis study presents a spatiotemporal analysis of changes in groundwater vulnerability and the safeguard zones using an integrated, multidisciplinary, and GIS-based approach. The fractured hard-rock aquifer of Porto city in the surroundings of Paranhos and Salgueiros spring galleries was used as an experimental case study where the TIME–INPUT method was used for assessing the intrinsic vulnerability and the Time-Dependent model was used for assessing the sanitary safeguard zones. Two scenarios were compared: the end of the XIXth century when the water was still used for drinking, and there were no sanitary sewers, and the present day in the XXIst century, after the city's urban expansion. The vulnerability and the safeguard zones were completely assessed using flow travel time components, and the results are based on travel times rather than categories of unitless numbers. Dug-wells data were used to estimate the thickness of the fissured zone, the saturated zone, and the unsaturated zone. The historical land use map was reconstructed using a historic map from 1892. Then, GIS models were built to predict the recharge, groundwater vertical and horizontal travel time, and surface travel time. Several updated elements have been added to enhance the calculation of vulnerability in urban areas, such as the maps of hydraulic networks. The study shows that the TIME-INPUT method and the Time-dependent model apply to urban fractured hard-rock aquifers. The results indicate that the land use in the study area has changed over time with rapid growth in urbanization, and the most affected factor by this change are the recharge (INPUT Factor) and surface travel time. Areas around tectonic lineaments are the most vulnerable, and the overall spatiotemporal changes in vulnerability and the safeguard zones are small in the study area between the past and present time.
- Avaliação multitécnica em hidrogeologia ambiental e suas implicações na gestão de recursos hídricos subterrâneosPublication . Pereira, Alzira dos Anjos Castro de Medeiros; Chaminé, Helder Gil Iglésias de Oliveira; Afonso, Maria José CoxitoEste trabalho apresenta, numa abordagem multidisciplinar, uma combinação multitécnica das ferramentas hidrogeológicas, hidrogeofísicas e ecotoxicológicas. O estudo hidrogeofísico da área da nascente termal Poço Quente (Granjão, Peso da Régua), envolveu, numa primeira fase um reconhecimento geológico da área no sentido de apoiar e decidir qual a abordagem hidrogeofísica mais adequada para o local e, numa fase posterior, a cartografia aplicada, ensaios geofísicos (método electromagnético), ensaios esclerométricos e um inventário dos diversos pontos de água. Esta abordagem teve como objectivo principal a apresentação duma nova contribuição em termos da geofísica aplicada no refinamento do modelo hidrogeológico conceptual associado às águas termominerais do Poço Quente, bem como delinear futuras potencialidades deste georrecurso em termos do seu potencial geotérmico. Foram realizados estudos hidrogeológicos e ecotoxicológicos ao longo e na área envolvente das galerias subterrâneas, com cerca de 3 km, correspondentes ao antigo manancial de Paranhos (também conhecido como manancial da Arca d`Água), o qual constituiu, durante mais de cinco séculos, uma das principais fontes de abastecimento de água à cidade do Porto. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que as águas subterrâneas da cidade do Porto são adequadas para a irrigação. Esta metodologia foi extremamente valiosa no conhecimento dos sistemas de água subterrânea. Além disso, poderá ser um bom instrumento para o planeamento e a gestão dos recursos hídricos subterrâneos de uma forma sustentável.
- Cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca d’Água (Paranhos): implicações para o modelo geomecânico comportamentalPublication . Moreira, Patrícia Francisca de Sousa; Chaminé, Helder Gil Iglésias de Oliveira; Afonso, Maria José CoxitoEste trabalho pretende enfatizar a importância da elaboração de uma base de dados extensa e robusta para o melhoramento da cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca d´Água (Paranhos, Porto). Este estudo envolveu o refinamento das principais características geomecânicas ao longo de um traçado com cerca de 400m, para a caracterização do maciço rochoso subterrâneo de Arca d´Água. Para esta caracterização foram coligidos e uniformizados dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos relativos a cinco campanhas de campo, realizadas entre 2005 e 2009, tendo estado a técnica da amostragem linear aplicada ao grau de compartimentação do maciço rochoso na base de todos os dados. Além disso, procedeu-se a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico-geotécnicos e geomecânicos a estas associados. O zonamento geotécnico do maciço granítico foi refinado sempre em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço in situ. Pretende-se que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da compartimentação dos maciços rochosos em geral e, em particular, do modelo geomecânico comportamental do maciço rochoso do Porto.
- Cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca D'Água (sector de Carvalhido–Burgães): implicações para o modelo geomecânico comportamentalPublication . Martins, André Pereira; Chaminé, Helder Gil Iglésias de Oliveira; Afonso, Maria José CoxitoEste trabalho pretende enfatizar a importância da elaboração de uma base de dados extensa e robusta para o melhoramento da cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico do sector de Carvalhido–Burgães (Porto). Este estudo envolveu a análise e o refinamento das principais características geomecânicas ao longo de um traçado com cerca de 1220 m, para a caracterização do maciço rochoso da galeria subterrânea Carvalhido–Burgães. Para esta caracterização foram coligidos e uniformizados dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos relativos a várias campanhas de campo, realizadas entre 2005 e 2011, tendo estado a técnica da amostragem linear aplicada ao grau de compartimentação do maciço rochoso na base do seu estudo. Além disso, procedeu‐se a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico‐geotécnicos e geomecânicos a estas associados. O zonamento geotécnico do maciço granítico foi realizado sempre em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço in situ. Pretende‐se que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da compartimentação dos maciços rochosos em geral e, em particular, do modelo geomecânico comportamental do maciço rochoso do Porto.
- Classificação geomecânica RMR|89 vs RMR|14: uma aplicação a frentes de escavação em maciços rochosos heterogéneos (Norte de Portugal)Publication . Mateus, Suse Cárin de Almeida; Afonso, Maria José CoxitoA classificação geomecânica Rock Mass Rating (RMR) é uma das classificações de maciços rochosos mais difundida mundialmente no projecto de escavação de túneis. A versão mais recente da RMR, a RMR|14, descrita nesta dissertação, mantém três parâmetros da versão RMR|89 (resistência à compressão uniaxial da rocha intacta, número de descontinuidades por metro e o efeito da água). Além disso, foram introduzidas nesta versão três alterações, o parâmetro da alterabilidade da rocha na presença de água (Id2), e dois fatores de ajustamento, um relacionado com o método de escavação (Fe) e outro relacionado com o comportamento elástico‐plástico do maciço nas frentes de escavação (Fs). Esta dissertação envolveu uma extensa caracterização geológica, geotécnica e geomecânica e a avaliação de frentes de escavação de um túnel no Norte de Portugal; foram cartografados 4589 m de extensão do túnel, num total de 1414 frentes de escavação. Para esta caracterização foram coligidos e uniformizados dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos relativos aos levantamentos realizados em cada frente de escavação. Além disso, procedeu‐se a um tratamento estatístico das descontinuidades e dos parâmetros geológico‐geotécnicos e geomecânicos associados. Elaboraram‐se zonamentos geotécnicos e geomecânicos do túnel em análise em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço in situ. Foi realizada uma análise comparativa entre duas versões do RMR, RMR|89 e RMR|14. Os resultados mostram uma boa correlação entre as duas versões do RMR, apesar dos valores de RMR|89 serem mais conservadores que os obtidos pelo RMR|14. Por outro lado, o RMR|14 parece adequar‐se melhor a métodos de escavação mecânicos, como a TBM. Estabeleceu‐se ainda a correlação com a classificação geomecânica Q e o índice geomecânico GSI. Pretende‐se que este trabalho contribua para um melhor conhecimento do RMR|14 e da sua aplicabilidade em projectos de geoengenharia de escavação subterrânea.
- Delineating environmental groundwater vulnerability and protection zones mapping in fractured rock massesPublication . Meerkhan, Helen; Chaminé, Helder Gil Iglésias de Oliveira; Afonso, Maria José CoxitoHard‐rock watersheds commonly exhibit complex geological bedrock and morphological features. Hydromineral resources have relevant economic value for the thermal spas industry. The present study aims to develop a groundwater vulnerability approach in Caldas da Cavaca hydromineral system (Aguiar da Beira, Central Portugal) which has a thermal tradition that dates back to the late 19th century, and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. In this work different layers were overlaid, generating several thematic maps to arrive at an integrated framework of several key‐sectors in Caldas da Cavaca site. Thus, to accomplish a comprehensive analysis and conceptualization of the site, a multi‐technical approach was used, such as, field and laboratory techniques, where several data was collected, like geotectonics, hydrology and hydrogeology, hydrogeomorphology, hydrogeophysical and hydrogeomechanical zoning aiming the application of the so‐called DISCO method. All these techniques were successfully performed and a groundwater vulnerability to contamination assessment, based on GOD‐S, DRASTIC‐Fm, SINTACS, SI and DISCO indexes methodology, was delineated. Geographical Information Systems (GIS) technology was on the basis to organise and integrate the geodatabases and to produce all the thematic maps. This multi‐technical approach highlights the importance of groundwater vulnerability to contamination mapping as a tool to support hydrogeological conceptualisation, contributing to better decision‐making of water resources management and sustainability.
- Estudo geológico e geotécnico de taludes rochosos em S. Pedro da Afurada (Vila Nova de Gaia): contributos para a avaliação da estabilidade estruturalPublication . Monteiro, Rosália Isaura Malta Ribeiro; Chaminé, Helder Gil Iglésias de Oliveira; Afonso, Maria José CoxitoEste trabalho pretende enfatizar a importância dos estudos geológicos e geotécnicos para uma melhor compreensão da estabilidade de taludes rochosos graníticos na região de São Pedro da Afurada (Vila Nova de Gaia, NW de Portugal). Este estudo envolveu, numa primeira fase, a caracterização da área em questão, nas vertentes topográfica, geológica e morfoestrutural e, numa etapa posterior, a sua avaliação geotécnica e geomecânica. Foram compiladas e integradas as principais características cartográficas, geológicas, geotécnicas e geomecânicas dos três taludes graníticos estudados, tendo-se recorrido à técnica da amostragem linear aplicada a superfícies expostas do maciço. Além disso, foi avaliada a resistência à compressão uniaxial do material-rocha com base nos ensaios esclerométrico e de resistência à carga pontual (Point Load Test, PLT). Procedeu-se, ainda, a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico-geotécnicos e geomecânicos a estas associados sugeridos pela ISRM. Com o intuito de classificar a qualidade do maciço rochoso, foram aplicadas as classificações geomecânicas RMR, GSI e SMR. A classificação SMR (Slope Mass Rating) foi particularmente importante para avaliar a estabilidade dos três taludes e permitiu extrapolar os potenciais mecanismos de rotura. A projecção estereográfica, em conjunto com o método do cone de atrito, foi também uma ferramenta muito útil para avaliar os potenciais processos de rotura nestes taludes. Pretendese que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da estabilidade dos taludes rochosos na área ribeirinha do rio Douro, em Vila Nova de Gaia e que esta possa ser aplicada na prevenção e predição da instabilidade de taludes rochosos.
- Estudo hidrogeológico e hidropedológico das áreas periurbanas de Valbom e Avintes: implicações na gestão dos recursos hídricos subterrâneosPublication . Teixeira, Cosme Manuel Fernandes; Chaminé, Helder Gil Iglésias de Oliveira; Afonso, Maria José CoxitoEste trabalho pretende apresentar, numa abordagem multidisciplinar, uma caracterização hidrogeológica e hidropedológica de dois campos experimentais nas áreas peri‐urbanas das regiões de Valbom (Gondomar) e de Avintes (Vila Nova de Gaia). O estudo da zona não saturada foi realizado numa perspectiva hidropedológica. A distribuição espacial das feições dos solos depende, fundamentalmente, do material original, do relevo, do clima e da ocupação dos mesmos. Este estudo envolveu, numa primeira fase, a caracterização dos locais através de critérios topográficos, morfoestruturais e tectónicos e, numa fase posterior, a caracterização através de critérios hidrogeológicos. Esta abordagem teve como objectivo principal a elaboração de um esboço geológico sintético das áreas em estudo, culminando com a execução de mapas hidrogeológicos locais. Assim, todas as fontes potenciais de contaminação nas áreas envolventes às localidades de Rossamonde (Valbom) e de Espinhaço (Avintes) foram inventariadas no intuito de se gerar mapas de susceptibilidade. A elaboração do inventário seguiu as seguintes etapas: i) compilação de dados; ii) implementação do inventário; iii) análise e avaliação dos pontos reconhecidos como potenciais fontes de contaminação da água subterrânea. Neste estudo recorreu‐se à tecnologia SIG, a qual foi fundamental para um melhor conhecimento da área de estudo. Esta metodologia foi extremamente valiosa no conhecimento da susceptibilidade à contaminação dos sistemas de água subterrânea de Valbom e de Avintes. Além disso, poderá ser um bom instrumento para o planeamento e a gestão dos recursos hídricos subterrâneos de uma forma sustentável.
- Evolução hidrogeoquímica das águas minerais das Caldas da Cavaca: avaliação preliminarPublication . Rodrigues, Carlos Miguel Vieira; Afonso, Maria José CoxitoO principal objectivo desta dissertação foi avaliar a evolução hidrogeoquímica das águas minerais das Caldas da Cavaca, para uma melhor compreensão do modelo hidrogeológico conceptual deste sistema hidromineral. Desta forma, foram coligidos numerosos dados hidroquímicos, quer da nascente clássica (Nossa Senhora dos Remédios spring ou Furo Velho), quer de 3 furos (Furo Novo, Furo 2 e Furo 3). Foram compiladas e analisadas 134 análises hidroquímicas no período 1939‐2012, incluindo características organolépticas (cheiro, cor e turbidez), diversas propriedades físicoquímicas (temperatura, pH, condutividade eléctrica, sulfuração, etc), os principais catiões e aniões (bicarbonato, fluoreto, sódio, lítio, etc) e os elementos vestigiários (chumbo, tungsténio, boro, etc). Foram igualmente reunidos e discutidos alguns dados isotópicos (oxigénio‐18, deutério e trítio). O recurso hidromineral das Caldas da Cavaca está condicionado pela litologia e pelas condições tectónicas. As análises químicas revelaram que as águas minerais das Caldas da Cavaca apresentam uma boa estabilidade química nos últimos 80 anos. Estas águas são orto‐ a hipertermais, fracamente mineralizadas, de reacção alcalina, sulfídricas, bicarbonatadas sódicas, carbonatadas e muito fluoretadas. Estas características são claramente distintas das águas normais da região. As águas das Caldas da Cavaca são bastante diferentes, em diversos parâmetros, às águas minerais de Entre-os-Rios. Os dados isotópicos permitiram concluir que as águas das Caldas da Cavaca têm uma origem meteórica, com um tempo de residência longo no sistema aquífero, e que são, muito provavelmente, submodernas, com uma recarga anterior a 1952. Na região das Caldas da Cavaca coexistem três sistemas aquíferos, um sistema aquífero superficial, relacionado com os depósitos aluvionares, e um sistema livre a semi‐confinado, no maciço alterado e no granito fracturado, ambos com circulação de águas normais, e um sistema aquífero profundo, confinado, controlado por uma estrutura tectónica profunda, no granito são, com circulação de água mineral.
- Evolução hidrogeoquímica das águas sulfúreas de Entre-os-Rios: avaliação preliminarPublication . Ferreira, Maria do Rosário Nogueira; Afonso, Maria José CoxitoO principal objectivo desta dissertação foi avaliar a evolução hidrogeoquímica das águas minerais de Entre‐os‐Rios, para uma melhor compreensão do modelo hidrogeológico conceptual deste sistema hidromineral. Desta forma, foram coligidos diversos dados hidroquímicos, quer das nascentes clássicas (Torre, Curveira, Ardias, Arcos Esquerda e Arcos Direita), quer do furo Barbeitos. Foram compiladas e analisadas oitenta análises hidroquímicas no período 1938‐2012, incluindo características organolépticas (cheiro, cor e turbidez), diversas propriedades físico-químicas (temperatura, pH, condutividade eléctrica, sulfuração, etc), os principais catiões e aniões (bicarbonato, fluoreto, sódio, lítio, etc) e os elementos vestigiários (chumbo, tungsténio, boro, etc). Além disso, foram integrados os dados históricos disponíveis de finais do século XIX e inícios do século XX. Foram igualmente reunidos e discutidos alguns dados isotópicos (oxigénio‐18, deutério e trítio). O recurso hidromineral de Entre‐os‐Rios está condicionado pela litologia e pelas condições tectónicas. As análises químicas revelaram que as águas minerais de Entre‐os‐Rios apresentam uma estabilidade química nos últimos 100 anos. Estas águas são orto‐ a hipertermais, fracamente mineralizadas, de reacção alcalina, sulfídricas, bicarbonatadas sódicas, carbonatadas e muito fluoretadas. Estas características são claramente distintas das águas normais da região. As águas de Entre‐os‐Rios são muito semelhantes às águas minerais de S. Vicente e, em diversos parâmetros, bastante diferentes das águas minerais das Caldas da Saúde. Os dados isotópicos permitiram concluir que as águas de Entre‐os‐Rios têm uma origem meteórica, com um tempo de residência longo no sistema aquífero, e que são, muito provavelmente, submodernas, com uma recarga anterior a 1952. Na região de Entre‐os‐Rios coexistem três sistemas aquíferos, um sistema granítico superficial, livre e um sistema livre a semi‐confinado, ambos com circulação de águas normais, e um sistema aquífero granítico, profundo, confinado, com circulação de água mineral.