hidráulica, recursos hídricos e ambiente

Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC-FCTUC

Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Propostas de temas para dissertação de mestrado (2015/2016) Página 1

Hidráulica, Recursos

Hídricos e Ambiente (HRHA)

Propostas de Temas para Dissertação de Mestrado

(2015-2016)





Tema: A influência de diferentes campos de precipitação na resposta de

sistemas de drenagem. Orientador: Prof. Nuno Eduardo Simões e Prof. João Pedroso de Lima Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia

Número de alunos: 1 ou 2 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: A distribuição espacial da precipitação tem um impacto significativo na geração de escoamentos superficiais. O

seu conhecimento é de extrema importância na previsão de cheias urbanas, na gestão e operação de sistemas de

drenagem, uma vez que diferentes distribuições espaciais de precipitação podem dar origem a eventos de precipitação com o mesmo período de retorno mas com impactos diferentes no sistema de drenagem.

Os radares meteorológicos permitem ter o conhecimento da distribuição espacial da precipitação, mas são

equipamentos extremamente caros. Os udómetros são equipamentos fiáveis e baratos, mas fazem apenas medições pontuais. No entanto, através de uma rede de udómetros é possível aplicar diversas técnicas de

interpolação, com diferentes discretizações espaciais e temporais e assim obter uma distribuição espacial da

precipitação.

Os objetivos poderão ser (exemplos): 1) analisar o impacto do uso de diferentes técnicas de interpolação num sistema de drenagem, 2) analisar o impacto de diferentes discretizações e/ou distribuições espaciais e temporais

nas simulações de um sistema de drenagem, 3) criar chuvadas de projeto com diferentes distribuições espaciais e

temporais e estudar o seu impacto nas diferentes simulações, ou 4) simular em laboratório a resposta de um sistema de drenagem num protótipo.

Palavras-chave: precipitação, drenagem pluvial.

Trabalhos envolvidos (propostas 1) a 4), ou qualquer combinação dessas quatro propostas):

i) Recolha e análise de bibliografia;

ii) Análise dos dados existentes; iii) Criação e desenvolvimento de diferentes distribuições espaciais de precipitação (natural ou

simulada);

iv) Preparação da rede de drenagem para a simulação hidráulica (real ou simulada); v) Aplicação e análise dos resultados aplicados a um caso de estudo.

Local de trabalho: Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC-FCTUC.

Referências bibliográficas:

Gires A., Onof C., Maksimovic C., Schertzer D., Tchiguirinskaia I., Simões N. (2012). “Quantifying the impact

of small scale unmeasured rainfall variability on urban hydrology through multifractal downscaling: a case study”. Journal of Hydrology 442– 443 (2012) 117–128.

Lima, J.L.M.P & Singh, V.P. (2002). The influence of the pattern of moving rainstorms on overland flow.

Advances on Water Resources. 25(7), 817-828.

Simões, N., Wang, L., Ochoa, S., Leitão, J. P., Pina, R., Sá Marques, A., Maksimović, Č., Carvalho, R., David,

L., (2011) Urban flood forecast based on raingauges network. 12th International Conference on Urban Drainage,

Porto Alegre, Brazil.

Willems, P. (2001). A spatial rainfall generator for small spatial scales. Journal of Hydrology. 252, 126-144.





Tema: Termografia como instrumento de apoio à gestão de ecossistemas:

Aplicação ao estudo da deteção e movimento de fluidos. Orientador: Prof. João Pedroso de Lima Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia


Descrição do tema e objetivos: A termografia baseia-se na deteção de radiação infravermelha que é transformada em sinais elétricos

proporcionais e definem uma imagem térmica. A termografia constitui uma metodologia de ensaio em tempo

real bastante rápida e eficaz, podendo ser aplicada a várias escalas temporais e espaciais. Com diversos domínios e áreas de intervenção, a termografia assume um papel relevante na investigação e no apoio ao desenvolvimento

de novas técnicas usadas no estudo de alguns fenómenos hidrológicos e hidráulicos, que envolvam a deteção da

presença de água e movimentos desta.

Os objetivos gerais poderão ser a utilização de traçadores térmicos em laboratório ou no campo para: i) estudo de

campos de velocidade de escoamentos pouco profundos, ii) visualização de caminhos preferenciais de

escoamento, ou iii) estudo da resposta hidrológica de um sistema de drenagem. Outro objetivo pode igualmente ser a contribuição da termografia como ferramenta para o desenvolvimento de políticas e programas, que

promovam a gestão sustentável dos ecossistemas em risco.

Palavras-chave: termografia, escoamento superficial, ensaios laboratoriais, ensaios de campo

Trabalhos envolvidos: i) Recolha e análise de bibliografia;

ii) Preparação e calibração de equipamentos e instalações laboratoriais (ou de campo) e

definição/selecção de metodologias;

iii) Medições de laboratório e/ou de campo utilizando sistemas portáteis de termografia e traçadores térmicos;

iv) Modelação/análise dos processos envolvidos;

v) Redação final da dissertação.

Local de trabalho: Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC-FCTUC. Eventual

trabalho de campo na zona urbana de Coimbra.


1. de Lima, J. L. M. P. and J. R. C. B. Abrantes, 2014. Can infrared thermography be used to estimate soil

surface microrelief and rill morphology? CATENA 113, 314–322. doi:10.1016/j.catena.2013.08.011.

2. de Lima, J. L. M. P. and J. R. C. B. Abrantes, 2014. Using a thermal tracer to estimate overland and rill flow velocities. Earth Surface Processes and Landforms 39 (10), 1293-1300. DOI: 10.1002/esp.3523

3. de Lima, J. L. M. P., J. R. C. B. Abrantes, V. P. Silva Jr, A. A. A. Montenegro, 2014. Prediction of skin

surface soil permeability by infrared thermography: a soil flume experiment. Quantitative Infrared

Thermography Journal, 08/2014; DOI: 10.1080/17686733.2014.945325

4. de Lima, J.L.M.P., J.R.C.B. Abrantes, V.P. Silva Jr, M.I.P. de Lima and A.A.A. Montenegro, 2014.

Mapping soil surface macropores using infrared thermography: an exploratory laboratory study. The

Scientific World Journal, Article ID 845460, 8 pages. http://dx.doi.org/10.1155/2014/845460

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03418162/113/supp/C





Tema: Escoamentos multifásicos e transporte sólido em sistemas de

drenagem de águas residuais comunitárias.

Orientadores: Prof. António Freire Diogo

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia Ano Letivo: 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: Devido às características das águas residuais comunitárias, os sistemas de saneamento funcionam

predominantemente por gravidade e com escoamento com superfície livre, isto é, no sentido da topografia

descendente. A adoção de grandes sistemas integrados pode apresentar consideráveis vantagens económicas,

mas agrava significativamente o tempo de escoamento nos coletores (e a possibilidade de ocorrência de condições de septicidade) e aumenta drasticamente as dificuldades topográficas, com o frequente surgimento de

múltiplos obstáculos naturais ou artificiais à continuidade hidráulica do escoamento com superfície livre.

Estações elevatórias e sifões invertidos são infra-estruturas complementares tradicionais da rede de colectores

praticamente indispensáveis em grandes sistemas, embora por vezes alternativas, mas que funcionam sob

pressão e sem arejamento natural (para regiões quentes e cargas orgânicas elevadas o regulamento português, MOPCT, 1995, estabelece que nas canalizações sob pressão dever ser injetado ar comprimido, oxigénio ou

aplicados produtos oxidantes, sempre que o tempo de retenção seja superior a 10 minutos). Os sifões, em

particular, apesar de permitirem normalmente o aproveitamento da energia gravítica disponível, são

extremamente vulneráveis quer à variabilidade de caudais afluentes, quer à deposição de sólidos em suspensão e matéria orgânica transportada nas águas residuais, sendo frequentes obstruções, por vezes problemáticas de

eliminar. A utilização de bombas air-lift para a bombagem de águas residuais tem sido limitada, devido à sua

baixa eficiência (Metcalf and Eddy, 1981), mas a oxigenação que a técnica air-lift permite e o efeito de flotação podem apresentar consideráveis vantagens em sistemas de saneamento (Diogo e Oliveira, 2008, Diogo e

Apóstolo, 2012, Diogo e Oliveira, 2013).

O objetivo principal deste estudo é o da análise experimental e modelação em escoamentos multifásicos (i.e.

escoamentos trifásicos ar-água-sólidos), particularmente nestas infra-estruturas de saneamento, com e sem a

injeção de ar atmosférico, de (i) características do escoamento, (ii) arejamento natural ou artificial da massa

líquida e (iii) transporte sólido. Para o efeito deverá ser utilizada em particular uma instalação experimental existente no LHRHA que permitirá a introdução, recolha e medição de caudais sólidos.

Palavras chave: Sistemas de saneamento, Escoamentos multifásicos, Arejamento, Septicidade, Transporte sólido, Air-lift.

Trabalhos envolvidos:

i) Recolha e análise bibliográfica na área do arejamento e transporte sólido em sistemas de

saneamento;

ii) Modelação dos fenómenos e execução de ensaios laboratoriais;

iii) Análise e discussão dos resultados obtidos;

iv) Redação final da dissertação.

Referências bibliográficas/Alguns elementos bibliográficos a consultar:

Diogo, A. F., and Apóstolo, A. S. (2012). “Experimental gain of hydraulic head by air injection in inverted siphons.” Proc.,1st International Congress on Water, Waste and Energy Management, Salamanca, Spain.

Diogo, A. F., and Oliveira, M. C. (2013). “A preliminary numerical approach for the study of compressed air injection in inverted siphons.” J. Hydraul. Eng., 139(7), 772–784.





Tema: Modelos de Apoio à Decisão para o Cumprimento da Directiva

Quadro da Água: Caso dos Sistemas de Drenagem e Tratamento de

Águas Residuais a Nível Regional

Orientador: Prof. M. Conceição Cunha e Prof. João Zeferino

Descrição do tema e objetivos: Implementar um modelo de apoio à decisão que permite determinar a

localização e as dimensões óptimas do conjunto de estações de tratamento e da rede de coletores a instalar para resolver o problema de drenagem e tratamento de águas residuais a nível regional, tendo em consideração o

futuro cumprimento da Diretiva Quadro da Água (incluindo aspetos económicos, sociais e ambientais), e que tira

partido das mais recentes evoluções havidas quer ao nível algorítmico, quer ao nível das capacidades computacionais. A União Europeia criou diversos grupos de trabalho que produziram documentos para a

definição de uma estratégia comum para a implementação da DQA, nomeadamente o documento “Best practices

in river basin planning - Guidance on the planning process” (WP2, 2003). Neste documento é referida a

importância dos modelos de apoio à decisão neste contexto.

Palavras-chave: Desenvolvimento sustentável; modelos de apoio à decisão.


i) Recolher informação sobre modelos de otimização para a resolução do problema descrito.

ii) Implementação de um programa de otimização para a resolução do problema descrito.


Referências bibliográficos:

Cunha, M.C., “An integrated framework for solving wastewater problems at regional level “, International

Journal of Ecodynamics, WITpress, 2(2), pp. 117-123, 2007.

Cunha, M.C., Pinheiro, L., Zeferino, J., Antunes, A., Afonso, P. “An optimization model for integrated regional

wastewater systems planning”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 135(1), pp. 23-

33, 2009.





Tema: Metodologias para a gestão de infraestruturas em situação de

risco

Orientador: Prof. M. Conceição Cunha

Descrição do tema e objetivos: As infraestruturas estão expostas a uma grande variedade de situações de risco

natural (intempéries, sismos, ventos, cheias, secas, deslizamento de terras, atividade vulcânicas) e também a

acidentes provocados por inesperadas falhas tecnológicas ou atos terroristas. Assim, é necessário dispor de metodologias que permitam aos decisores definir as ações para tornar as infraestruturas mais seguras, resilientes

e robustas. Para isso é essencial elaborar procedimentos para a análise e a gestão do risco. Existem vários aspetos

a ser ponderados, categorizando ameaças e vulnerabilidades.


i) Recolha bibliográfica sobre metodologias para gestão de infraestruturas em situação de risco.

ii) Análise e comparação das metodologias para gestão de infraestruturas em situação de risco.

iii) Elaboração de um trabalho de síntese sobre metodologias para gestão de infraestruturas em situação

de risco e aplicação a um estudo de caso.



Cunha, MC, “Proactive risk management of urban water supply infrastructures”, Urban Design and Planning –

Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 162(1), pp. 3-6, 2009.

Marques, J., Cunha, M.C., "Infrastructure management methodologies in risk situations.", International Journal of Sustainable Development and Planning, WIT Press, 6(1), pp. 1-12, 2011.





Tema: Modelos de Apoio à Decisão para a Gestão Integrada de Águas

Subterrâneas/Superficiais

Orientador: Prof. M. Conceição Cunha e Prof. João Vieira

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia Número de alunos: 1 ou 2 alunos

Descrição do tema e objetivos: Definir qual a localização e a dimensão de captações para satisfazer uma dada procura (considerando a possibilidade de diferentes usos) tendo em consideração aspectos físicos, económicos,

ambientais e legais.

Palavras-chave: gestão integrada de recursos hídricos; modelos de apoio à decisão.


i) Realização de um estado da arte sobre modelos de apoio à decisão para a gestão integrada de águas

subterrâneas/superficiais.

ii) Implementação de um programa de otimização para determinar a localização e a dimensão de

captações para satisfazer uma dada procura tendo em consideração aspetos físicos, económicos,

ambientais e legais.



Gupta, R.S., Hydrology & Hydraulic Systems, Prentice-Hall, 1989

Cunha, M.C. "Optimization techniques for groundwater and water distribution systems", Water International

(Journal of the International Water Resources Association) , 25(3), pp. 394-402, 2000.

Cunha, M.C., “Water systems planning: the optimization perspective”, Engineering Optimization, 35(3),

pp. 255-266, 2003.

Vieira, J.C., Cunha, M.C., Nunes, L., Monteiro, J.P., Ribeiro, L., Stigter, T., João Nascimento, J., Lucas, H.,

“Optimization of the operation of large-scale multisource water supply systems”, Journal of Water Resources

Planning and Management, ASCE, 137(2), pp.150-161, 2011.





Tema: Análise de estruturas hidráulicas em zonas fluviais/costeiras

Orientador: Prof. Rita Fernandes Carvalho

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia


Descrição do tema e objetivos: A funcionalidade de estruturas localizadas em zonas costeiras é analisada com base nos valores da maré, das características das ondas (altura e período da onda e velocidade) e de diversos parâmetros (linha de rebentação e

número de Iribarren), que se relacionam com os objetivos da estrutura. O estudo da estrutura pode ser efetuado

através de modelo numéricos com diferentes aproximações (modelo COULWAVE e/ou o modelo

OPENFOAM) analisando a resposta da estrutura considerando diferentes geometrias e diferentes condições de agitação marítima incidente.

O estudo da estrutura pode também ser efetuado com recurso a modelo físico. Em todos estes estudos, os

aparelhos de medição na zona de rebentação mostram limitações e os respetivos resultados não são muitas vezes satisfatórios, pode testar-se novos aparelhos de medição das condições hidrodinâmicas na zona de rebentação e

avaliar o seu desempenho.


i) Síntese e recolha bibliográfica

ii) Análise da infraestrutura em estudo e sua implementação,

iii) Desenvolvimento de uma metodologia e procedimentos de tratamento de dados

iv) Análise dos resultados, conclusões e redação da dissertação

Nota: O trabalho poderá ter colaboração institucional do LNEC.


Carvalho, R.F. Lopes, P. e Martins, R. “Curso prático de OpenFoam” Departamento de Engenharia Civil da

Universidade de Coimbra (2012)

Ferreira, R., Costeira, J.P., Silvestre, C., Sousa, I. e Santos, J.A. (2006). Using stereo image reconstruction to

survey scale models of rubble-mound structures. Proc. 1st CoastLab 2006 - International Conference on

the application of physical modelling to port and coastal protection. Porto, Portugal. (pp.107-116).

Mendonça, A.; Fortes, C.J.; Capitão, R.; Neves, M.G., Moura, T. & Antunes do Carmo, J.S. (2010). “Wave

hydrodynamics around at a multi functional artificial reef at Leirosa, J. Coast Conserv. DOI

10.1007/s11852-012-0196-1;- Simulação da propagação de ondas sobre um recife artificial. Modelação numérica com o modelo DREAMS. 10º Cong. da Água – Marcas d’Agua, Algarve, 2 a 24 de Março





Tema: Infraestruturas e escoamentos nos sistemas de água Orientador: Prof. Rita Fernandes Carvalho


Número de alunos: 1 a 2 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: A diretiva europeia relativamente aos Sistemas de drenagem (SD) exige a recuperação de SD e limites nos parâmetros, defendendo conceitos de sustentabilidade. Para garantir SD sustentáveis é necessário um estudo e

um planeamento adequado das bacias de drenagem existentes e o desenvolvimento de ferramentas e de

tecnologias que permitam o controlo e previsão dos SD nomeadamente nas estruturas hidráulicas que compõe a

infraestrutura. Por outro lado em outros sistemas de água como o de circuitos hidroelétricos o aumento de potência tem levado au aumento de caudal nos circuitos e à incorporação de elementos e/ou estruturas que

controlem o novo escoamento.

Este trabalho propõe uma análise de uma estrutura hidráulica, de um conjunto de infraestruturas ou de uma parte de um circuito hidráulico para diferentes escoamentos possíveis. Pode ser efetuada uma comparação a partir de

dados experimentais medidos em laboratório ou em protótipo e com resultados de modelação numérica de vários

tipos consoante o objetivo do estudo: Muskingum Cunge, modelo se Saint-Venant, modelo SWMM existente ou modelo HEC-RAS ou OpenFoam. É necessário aprender a usar alguns equipamentos disponíveis no laboratório,

tais como transdutores de pressão onde existe a instalação DD-MLE ou nos sistemas públicos de drenagem no

país para avaliar em maior detalhe características do escoamento.



ii) Análise da infraestrutura em estudo,



Nota: Trabalho poderá ter a colaboração institucional das Águas de Coimbra e/ou C.T.G.A. (Centro

Tecnológico de Gestão Ambiental) e/ou Universidade de Bochum (o aluno poderá ir à Universidade de Bochum

na Alemanha com financiamento na duração de um mês) e/ou Universidade de Shefield.


Carvalho, R. F. & Leandro, J. (2012): “Physical Research Of A Drop Square Manhole With A Downstream Control Gate” J.

of Irrigation and Drainage, ASCE, , v.138, Nº6, p569-576; DOI: 10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000437;

WOS:000304825400011 (Final accepted on 20 November 2011,

Carvalho, R. & Leandro, J. (2013). ”Closure To “Hydraulic Characteristics Of A Drop Square Manhole with a Downstream

Control Gate” by Rita F. Carvalho and Jorge Leandro.” J. Irrig. Drain Eng., 139(7), 594–

595.http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000608.





Tema: Análise do escoamento junto de descargas de ETAR

Orientador: Prof. Rita Fernandes Carvalho e Dr. Pedro Tavares


Número de alunos: 1 a 2 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: O objetivo fundamental a alcançar com as estações de tratamento (vulgo ETAR) é o de tratar as águas residuais comunitárias a níveis tais que cumpram com as normas de descarga aplicáveis a cada meio recetor final.

A exploração e operação de uma ETAR envolvem um importante enquadramento legal ou normativo e requerem

um conjunto de procedimentos de controlo operacional e uma gestão necessariamente adequada dos vários

processos envolvidos, assumindo a fase de arranque, em particular, uma especial importância no contexto da exploração, na medida em que se torna indispensável verificar se as garantias contratuais de eficiência de cada

equipamento, bem como da totalidade da obra são satisfeitas, sendo por vezes necessário reavaliar algumas

opções tomadas em fases anteriores do projeto face a especificidades ou particularidades locais encontradas. Tendo por base casos de estudo, pretende-se efetuar uma análise de uma descarga junto de uma determinada

ETAR, apresentar os critérios para apreciação do funcionamento, os procedimentos correntes de operação e

manutenção e ainda nos casos em que funcionam os descarregadores de tempestade. Os problemas operacionais serão abordados, procedendo-se à sua identificação e definição de ações a desenvolver para os evitar ou eliminar.

Nota: Trabalho poderá ter a colaboração institucional C.T.G.A. (Centro Tecnológico de Gestão Ambiental)



ii) Análise da infraestrutura em estudo,




Temido, J. (2011). “Tratamentos Biológicos”. Departamento de Engenharia Civil da Universidade de

Coimbra, Coimbra.





Tema: Modelação numérica e validação experimental de escoamentos

mistos em coletores pluviais.

Orientador: Prof. José Manuel Abreu

Requisitos: MIEC; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica. Número de alunos: 1 aluno em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: As condições operacionais dos sistemas de coletores de águas pluviais podem ser drasticamente alteradas em

consequência da ocorrência de chuvadas intensas. Estes sistemas são normalmente dimensionados para

operar em regime de escoamento com superfície livre mas, no decurso de eventos de grande pluviosidade,

podem criar-se condições para que a capacidade de transporte em regime de superfície livre seja excedida com a consequente transição para um escoamento em pressão e a expulsão do ar do interior dos coletores. Ao

nível dos modelos computacionais sempre que existam descontinuidades na solução na forma de ressaltos

hidráulicos ou frentes de onda, o escoamento deixa de ser gradualmente variável para se tornar rapidamente variado.

O objetivo do presente trabalho consiste em efetuar, a partir de um modelo numérico da base já implementado, uma comparação e validação de aplicabilidade de diferentes metodologias e técnicas

numéricas. A verificação do modelo será realizada a partir de resultados provenientes de uma nova

instalação experimental à escala 1:1 do Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC.

Palavras-chave: escoamentos mistos, esquemas numéricos, ensaios laboratoriais.


i) Revisão e análise crítica do modelo computacional existente.

ii) Recolha de dados da instalação experimental.

iii) Validação do modelo computacional para escoamentos mistos. iv) Análise dos resultados, conclusões e redação da dissertação.



Lopes, P., Abreu, J. e Leandro, J. (2012) – “Escoamentos Mistos em Colectores: Modelação matemática e

algoritmos numéricos. 11º Congresso da Água, Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos (APRH), Porto

(Portugal) 6-8 de Fevereiro de 2012.





Tema: Seleção e dimensionamento de dispositivos de proteção em

condutas elevatórias Orientador: Prof. José Manuel Abreu Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica.


Descrição do tema e objetivos: O critério de menor custo (modelos estático ou quase-estático) conduz, em geral, a condutas elevatórias com

velocidades de circulação elevadas as quais agravam potencialmente os riscos de acidentes durante a exploração

devido aos transitórios hidráulicos (golpe de aríete), originados como consequência das paragens de bombas. Os modelos de simulação elásticos devem ser utilizados para evitar, sempre que possível, os efeitos negativos do

golpe de aríete (modificando o diâmetro ou traçado das condutas, reduzindo o valor da velocidade em

escoamento permanente, etc.) e, apenas posteriormente, se deverá passar à fase de proteção com dispositivos adicionais. Nos casos em que tal se revele indispensável, os sistemas de proteção devem ser cuidadosamente

estudados e analisados de forma a proporcionar fiabilidade na operação.

O trabalho proposto consiste, numa primeira fase, em efetuar uma revisão e síntese das principais técnicas de proteção contra o golpe de aríete e dos critérios básicos para a seleção de dispositivos especiais de proteção. Esta

análise em paralelo com a utilização do programa de cálculo de transitórios “Allievi”

(http://www.allievi.net/allievi-es.php ) deverá permitir propor, com base em parâmetros adimensionais, critérios orientativos conducentes à escolha do dispositivo de proteção primário a utilizar no caso de sistemas simples.

Palavras-chave: choque hidráulico, dispositivos de proteção, software de cálculo de transitórios.


i) Revisão e síntese das principais técnicas de proteção contra o golpe de aríete e dos critérios básicos

para a seleção de dispositivos especiais de proteção.

ii) Aprendizagem e utilização do software de cálculo de transitórios Allievi.

iii) Análise dos resultados, conclusões e redação da dissertação.



Abreu, J.; Cabrera, E.; Espert, V., Garcia-Serra, J.; Sanz, F. Editores (2012), Transitorios Hidráulicos –

del régimen estacionário al golpe de aríete. 1ª Edição, Editorial Universitat Politécnica de Valencia.

(587 pag.) ISBN 978-84-8363-780-7.

Almeida, A.B., (1982), “Manual de Protecção contra o Golpe de Aríete em Condutas Elevatórias ”, LNEC,

Lisboa.

http://www.allievi.net/allievi-es.php





Tema: Análise Energética de Sistemas Hidráulicos. Orientadores: Prof. José P.P.G. Lopes de Almeida e Prof. José Alfeu A. Sá Marques

Requisitos: MIEC e/ou MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia Número de alunos: 1 , 2 ou 3 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: As cidades de Coimbra e Vila Real, tal como muitas cidades portuguesas, tem uma configuração topográfica bastante acidentada. Consequentemente a água aduzida, distribuída e drenada é muitas vezes mobilizada

recorrendo a grupos moto-bomba elétricos. É por isso determinante uma judiciosa operação de modo a

minimizar os custos de bombeamento tirando partido da descontinuidade tarifária. Outra forma de aumentar a eficiência energética do sistema consiste no aproveitamento do excesso de carga hidráulica usualmente dissipado

com reservatórios de perda de carga ou com válvulas redutoras de pressão. Neste caso deverá estudar-se a

viabilidade da adoção de micro-geração. O problema apresenta, portanto à partida, uma globalidade considerável. Por isso, no presente trabalho, propõem-se duas abordagens em alternativa, a primeira consistindo

no estudo de sub-sistemas de menor complexidade que possam ser analisados de forma independente, a segunda

baseada no estudo global do sistema obtido por aglutinação dos sub-sistemas quando estes tenham já sido

previamente analisados. A terceira abordagem proposta consiste em analisar o potencial energético das pequenas albufeiras existentes nas regiões onde estão implantados os sistemas de abastecimento água. No final será

efetuada uma comparação com a situação atual, de modo a avaliar os potenciais ganhos energéticos envolvidos e

a viabilidade técnica da sua implementação.

Palavras-chave: termografia, escoamento superficial, ensaios laboratoriais, ensaios de campo


i) Revisão e análise da bibliografia, e colheita de informação junto das empresas de abastecimento de

água; ii) Análise de um sistema ou sub-sistema do ponto de vista energético com identificação dos pontos

que irão ser objecto de estudo, desenvolvimento e implementação de um modelo computacional

visando a redução dos custos de exploração das estações elevatórias e/ou potenciar a micro-geração de energia eléctrica;

iii) Análise dos resultados, conclusões e redacção da dissertação.

Local de trabalho: Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC-FCTUC. Eventuais deslocações às empresas “Águas de Coimbra” ou às “Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro”.


Sousa, J. J., Cunha, C. C., Sá Marques, J. A. (2003) “Otimização do Funcionamento Integrado de Sistemas

Adutores e Estações de Tratamento de Água”, Revista da Associação Portuguesa de Recursos Hídricos – APRH, 6º Congresso da Água, Vol. 23, No 1. pp. 111-119.





Tema: Variabilidade hidrológica com origem natural e antrópica: identificação e

impactes

Orientador: Prof. Isabel Pedroso de Lima Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidrologia


Descrição do tema e objetivos: Alterações climáticas podem ter impactos importantes sobre a sociedade e o meio ambiente. São particularmente

importantes manifestações resultantes de condições climáticas extremas (inerentes à variabilidade climática,

natural ou antropogénica), nomeadamente secas (desenvolvimento, grau de severidade) e eventos pluviosos (ocorrência, intensidade, persistência) que possam potenciar situações de excesso cheia, por exemplo.

O objetivo principal associado a este trabalho será a caracterização de diferentes regimes estatísticos na precipitação em Portugal, visando a distinção entre a variabilidade de origem natural e antrópica neste processo e

avaliação de consequências para o sistema hidrológico, para os recursos hídricos. Estudar-se-ão as flutuações no

campo de precipitação observadas num largo intervalo de escalas, e suas propriedades escalantes. Os resultados

poderão contribuir para a identificação de tendências no regime de precipitação, e portanto, para a modelação deste e outros processos hidrológicos a diferentes escalas (temporais e espaciais). Num quadro de alterações

climáticas, as áreas de aplicação são diversas, incluindo a definição de questões significativas da água, a gestão

de recursos naturais e o dimensionamento de infraestruturas hidráulicas em vários setores da água.

Palavras-chave: precipitação; alterações climáticas; tendência; secas; cheias.


Em termos gerais, prevê-se que o trabalho a desenvolver possa incluir as seguintes fases:

i) Revisão bibliográfica;

ii) Preparação/processamento de dados e definição de metodologias; iii) Análise de dados;


Local de trabalho: Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC-FCTUC, podendo

envolver também uma estadia e co-orientação no Instituto Português do Mar e da Atmosfera, em Lisboa.

Referências bibliográficas: de Lima, M. I. P.; Espírito Santo, F.; Ramos, A. M.; de Lima, J. L. M. P. (2013). Recent changes in daily precipitation and

surface air temperature extremes in mainland Portugal, in the period 1941–2007. Atmospheric Research, 27: 195-209,

doi:10.1016/j.atmosres.2012.10.001.

Espírito Santo, F., A. M. Ramos, M. I. P. de Lima, R. M. Trigo, 2014. Seasonal changes in daily precipitation extremes in mainland Portugal from 1941 to 2007. Regional Environmental Change, 14(5): 1765-1788 DOI: 10.1007/s10113-013-0515-

6.

Klein Tank AMG, Zwiers FW, Zhang X (2009) Guideline on analysis of extremes in a changing climate in support of

informed decisions for adaptation. Climate Data and Monitoring. WCDMP-No. 72, WMO-TD No. 1500, Geneve,

Switzerland.

Miranda, P. M. A.; Valente, M. A.; Tomé, A. R.; Trigo, R.; Coelho, M. F. E. S.; Aguiar, A.; Azevedo, E. B. (2006). O

Clima de Portugal nos séculos XX e XXI”. In: Santos, F. D. e Miranda, P. (eds) - Alterações climáticas em Portugal.

Cenários Impactos e Medidas de Adaptação. Projecto SIAM II, Gradiva, pp. 47-113.

Vicente-Serrano SM, Trigo RM (2011) Hydrological, Socioeconomic and Ecological Impacts of the North Atlantic Oscillation in the Mediterranean Region. Advances in Global Change Research. Vol. 46, Springer, New York





Tema: Aproveitamento da água da chuva em zonas urbanas: estudo

laboratorial Orientador: Prof. João Pedroso de Lima e Prof. Alexandre Sílveira (Prof. Univ. UNIFAL de visita ao DEC em

2015/2016)

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias da área de hidrologia Número de alunos: 1 ou 2 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos:

O uso de fontes alternativas de água é citado como uma das soluções possíveis para o problema de escassez da

água potável. O aproveitamento das águas pluviais destaca-se como uma das soluções para reduzir o consumo de

água potável tratada e que pode ainda ser vantajosa porque promove a redução do escoamento superficial na perspetiva da minimização dos problemas com cheias em áreas urbanas. Esta proposta de tema de dissertação de

mestrado prende-se com o estudo do potencial de utilização da água da chuva, com vistas ao seu aproveitamento

para fins potáveis e não potáveis, como seja a manutenção de espaços verdes. Serão avaliadas em instalação laboratorial os processos de transporte de poluentes em função das características da cobertura ou superfície de

captação de água. Os resultados obtidos poderão contribuir para a promoção de projetos e ações no âmbito do

uso eficiente da água.

O DEC tem atualmente um conjunto vasto de equipamentos para monitorizar a precipitação e o escoamento,

tanto em termos quantitativos como em termos qualitativos (e.g., molinetes, udómetros, udógrafos, distrómetros,

amostradores).

Palavras-chave: Águas pluviais; uso de água não potável; fontes alternativas de água.


Em termos gerais, prevê-se que o trabalho a desenvolver possa incluir:

i) Revisão bibliográfica;

ii) Definição/selecção de metodologias e equipamentos; iii) Preparação da instalação laboratorial e execução de trabalho experimental;

iv) Preparação/processamento e análise de dados recolhidos;

v) Avaliação de soluções práticas no âmbito do aproveitamento das águas pluviais; vi) Redação final da dissertação.



de Lima, J. L. M (ed.), 2010. Hidrologia Urbana - Vol. I – Conceitos básicos, Entidade Reguladora dos Serviços

de Águas e Resíduos (ERSAR), Lisboa, Série "Cursos Técnicos", nº 1.

Fendrich, R.; Oliynik, R., 2002. Manual de utilização das águas pluviais: 100 Maneiras Práticas. Curitiba:

Livraria do Chain Editora.

Vickers, A., 2001. Handbook of Water Use and Conservation: WaterPlow Press, Amherst, Massachusetts, 446 p.





Tema: Contribuição para o estudo de bacias de retenção em sistemas de

drenagem pluvial urbana. Simulação do comportamento em regime

variável. Orientador: Prof. António Freire Diogo

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas de Hidráulica Recursos Hídricos e

Ambiente. Número de alunos: 1 aluno em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: As bacias de retenção são basicamente reservatórios de regularização por vezes utilizados em sistemas de drenagem pluvial urbana que têm por principal finalidade reduzir os caudais máximos pluviais afluentes aos

coletores, aumentando o tempo de escoamento nos mesmos, durante e após a precipitação. Para um determinado

volume de armazenamento, pretende-se analisar a influência da forma das bacias naturais ou artificiais e das condições de alimentação e de descarga, nos hidrogramas de descarga e respetivos caudais máximos atingidos a

jusante.

Palavras-chave: Bacias de retenção, Regime variável.



ii) Síntese dos aspectos básicos relacionados com o dimensionamento de bacias de retenção;

iii) Análise dos principais modelos de cálculo existentes e de simulação em regime variável; iv) Aplicação, estruturação e desenvolvimento dos resultados encontrados;

v) Redacção final da dissertação de Mestrado Integrado.



Almeida, A. B. (1985), “Fórmulas aproximadas para dimensionamento preliminar de bacias de retenção de

águas pluviais, Revista de Recursos Hídricos, APRH, Vol. 6, nº 1.

EPA (United States Environmental Protection Agency), (2008), “Storm Water Management Model User´s

Manual, Version 5.0”.





Tema: Modelos Computacionais de Apoio à Gestão de Aproveitamentos

Hidroeléctricos de Fins Múltiplos. Orientadores: Prof. José P. P. G. Lopes de Almeida

Requisitos: MIEC e/ou MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia Número de alunos: 1 ou 2 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: Os aproveitamentos hidroelétricos de fins múltiplos estão sujeitos a um vasto conjunto de restrições associadas à

satisfação de diversas finalidades entre as quais se destacam a produção de eletricidade, a irrigação, o

abastecimento público, a regularização de cheias, a garantia de caudais estivais, a navegabilidade e a defesa contra incêndios florestais. Para uma adequada gestão destes empreendimentos, torna-se necessário desenvolver

modelos computacionais, quer de simulação quer de otimização, que incorporem devidamente a complexidade

inerente à situação real que pretendem reproduzir, tanto no que respeita à infraestrutura, aos equipamentos e ao meio natural onde se inserem, nomeadamente a variabilidade hidrológica, como no que respeita à operação do

aproveitamento atendendo nomeadamente às constantes alterações do tarifário hidroelétrico. Neste âmbito

propõe-se o desenvolvimento de modelos de otimização da exploração de aproveitamentos hidroelétricos de fins múltiplos, recorrendo ao software GAMS. As políticas ótimas de exploração permitirão deduzir regras de

exploração que poderão ser implementadas em modelos de simulação da exploração, anteriormente

desenvolvidos. A comparação dos resultados permitirá avaliar o grau de aproximação entre a exploração real

(modelos de simulação) e a exploração ótima (modelos de otimização), permitindo analisar a problemática associada à implementação da gestão otimizada destes empreendimentos.

Palavras-chave: aproveitamentos hidroelétricos, fins múltiplos, otimização, simulação, GAMS


i) Revisão e análise crítica da bibliografia;

ii) Formulação, implementação e aplicação do modelo computacional de otimização (linguagem GAMS) e/ou desenvolvimento e/ou utilização de um modelo de simulação;




Lopes de Almeida J.P.P.G., Lejeune A.G.H., Marques J.A.A.S. & Cunha M.C.M.O., April 2006. “OPAH a

model for optimal design of multipurpose small hydropower plants”. Advances in Engineering Software, Volume 37, Issue 4, 236-247.

Aníbal T. de Almeida, Carlos Inverno, J. Lopes de Almeida, J. Alfeu Sá Marques, Bruno Santos, December

2011. "Small-hydropower integration in a multi-purpose dam-bridge for sustainable urban mobility". Renewable

and Sustainable Energy Reviews, Volume 15, Issue 9, 5092-5103.

Almeida A.T., Moura P.S., Marques J.A.A.S. & Lopes de Almeida J.P.P.G., April 2005. “Multi-impact

evaluation of new medium and large hydropower plants in Portugal Centre Region”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 9, Issue 2, 149-167.





Tema: Potencial de Produção Elétrica de Infraestruturas Hidráulicas. Orientadores: Prof. José P. P. G. Lopes de Almeida e Prof. Aníbal Traça de Carvalho Almeida

Requisitos: MIEC e/ou MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia


Descrição do tema e objetivos: Recentemente foi publicada a Resolução da Assembleia da República n.º 136/2012, que recomenda a regulamentação da produção hidroelétrica através do “…aproveitamento e transformação de moinhos, azenhas,

açudes ou outros engenhos hídricos já existentes em território nacional, em regime não bonificado …” e que

também indica que se “Proceda, paralelamente, ao levantamento do potencial hídrico nacional para utilização

dos referidos engenhos hidráulicos.”. Dados os recentes exemplos, no nosso país, de projetos de demonstração de dispositivos de aproveitamento da energia das ondas marítimas esta análise não deve esquecer a componente

marítima. Em linha com esta resolução, propõe-se a delimitação de uma zona territorial de intervenção na qual

se vai fazer uma identificação das infraestruturas hidráulicas pré-existentes e a implementar. Seguidamente levantar-se-á a informação relevante relativa a essas infraestruturas (informação hidrológica, hidrométrica,

topográfica, administrativa, estrutural, hidráulica, etc.) a qual permitirá caracterizar o potencial existente. Após

uma análise cruzada das características específicas de cada infraestrutura hidráulica com as soluções tecnológicas correntemente disponíveis, será desenvolvida uma metodologia de análise baseada na simulação da

exploração dos eventuais aproveitamentos hidrelétricos a associar, de modo a estimar a sua produtibilidade

energética e assim estabelecer o seu potencial. O estudo tirará partido do know-how laboratorial e computacional

desenvolvido no âmbito dos projetos HIDROVALOR e MODERN.

Palavras-chave: energia elétrica, infraestruturas hidráulicas, potencial de produção, regime não bonificado


i) Revisão bibliográfica geral, delimitação de uma zona de intervenção, identificação e caracterização das

infra-estruturas hidráulicas pré-existentes e a implementar, com recolha da informação relevante

disponível; ii) Definição de uma metodologia de análise e sua implementação para efectuar uma avaliação do potencial

hidroeléctrico levando em conta o novo tarifário não bonificado;




Aníbal T. de Almeida, Carlos Inverno, J. Lopes de Almeida, J. Alfeu Sá Marques, Bruno Santos, December

2011. "Small-hydropower integration in a multi-purpose dam-bridge for sustainable urban mobility". Renewable

and Sustainable Energy Reviews, Volume 15, Issue 9, Pages 5092-5103.

Almeida A.T., Moura P.S., Marques J.A.A.S. & Lopes de Almeida J.P.P.G., April 2005. “Multi-impact evaluation of new medium and large hydropower plants in Portugal Centre Region”. Renewable and Sustainable

Energy Reviews, Volume 9, Issue 2, Pages 149-167.

Wave Enegy Centre – Centro de Energia das Ondas (WEC), (2004). “Potencial e Estratégia de desenvolvimento

da energia das ondas em Portugal”, WEC.





Tema: Conceção e projeto hidráulico para a sustentabilidade de uma casa

flutuante

Orientador: Prof. Fernando Seabra Santos Requisitos: Unidades curriculares obrigatórias da área da hidráulica, dos recursos hídricos e do ambiente

Número de alunos: 1 aluno do MIEC em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: Este trabalho visa a componente hidráulica da concepção e do projeto técnico de uma Casa Flutuante com 6 metros de largura e 9 a 17 metros de comprimento, em função da

tipologia, nível de conforto e nível de equipamentos requeridos, desenvolvida numa ótica de sustentabilidade

energética e ambiental, autonomia e mobilidade moderada, podendo ser utilizada como residência principal num espírito alternativo de organização de vida, como segunda habitação para estadias mais ou menos

prolongadas ou ainda, em regime de aluguer, como bungalow ou suite de hotel.

A análise da onda de projeto será feita através das abordagens devidas a Sverdrup-Munk e Bretschneider (método SMB) e a Hasselmann

1, tanto para situações de água profunda como de água pouco profunda, para

velocidades de vento de até 150 Km/h, um fetch variando entre algumas centenas de metros e 20 Km, para uma

onda plenamente desenvolvida e qualquer ângulo de incidência. As características mecânicas da onda e

nomeadamente o campo de velocidades e de pressão serão calculados, consoante os casos2, pela teoria linear

3 ou

pela teoria da água pouco profunda4. No que diz respeito ao equilíbrio intacto e ao comportamento dinâmico, a

plataforma será modelada pelo código DeftShip5. Procurar-se-á abranger as possíveis situações de ondulação que

a casa flutuante pode vir a ter que enfrentar. O campo de pressões dinâmicas correspondente a cada uma das situações referidas dará origem a um conjunto de esforços sobre a estrutura, nomeadamente momentos fletores e

momentos torsores, que esta deverá absorver.

No plano da hidráulica urbana, haverá que comparar vários cenários possíveis de captação e tratamento de águas de abastecimento e de tratamento e deposição final das águas residuais numa dupla perspetiva de, por

um lado, enquadramento com a legislação em vigor e, por outro, de desenvolvimento experimental de um

protótipo com elevada autonomia e sustentabilidade.



ii) Estudo do equilíbrio estático intacto; iii) Caracterização da onda de projeto;

iv) Estudo do equilíbrio dinâmico;

v) Estudo da resistência dinâmica da carena;

vi) Cenários de tratamento de água de abastecimento; vii) Cenários de de tratamento e deposição de águas residuais;

viii) Redação final da dissertação.



1 Shore Protection Manual. Vol. I, US Army Corps of Engineers. Washington DC. 1984 2 Seabra-Santos, F. Contribution à l'étude des ondes de gravité en eau peu profonde. Thèse d'État. INPG.

1985. 3 Dean, Robert G. and Dalrymple, Robert A. Water wave mechanics for engineers and scientists. Prantice-

Hall, Inc. New Jersey, 1984. ISBN 0-13-946038-1 4 Antunes do Carmo J.S., Seabra Santos F.J. & Barthélémy E., 1993. “Surface waves propagation in shallow-

water: A finite element model.” International Journal for Numerical Methods in Fluids, Wiley InterScience,

Vol. 16, 447-459. ISSN: 0271 2091 5 DelftShip

TM Professional. DelftShip DV 2013. www.delftship.net





Tema: Autonomia e sustentabilidade ambiental de uma casa flutuante

Orientador: Prof. Fernando Seabra Santos Requisitos: Unidades curriculares obrigatórias da área da hidráulica, dos recursos hídricos e do ambiente

Número de alunos: 1 aluno do MIEA em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: Só recentemente a legislação portuguesa se tem vindo a adaptar no sentido de tornar possíveis esses

desenvolvimentos. Como fatores muito positivos do enquadramento legal atual, referimos a publicação do

Decreto Lei nº 269/2003, de 28 de Outubro (Regulamento da Atividade Marítimo Turística) alterado pelo Decreto Lei nº 289/2007 de 17 de Agosto, que dá uma outra abertura à utilização de embarcações (em sentido

alargado) para exploração comercial de atividades culturais e de lazer, permitindo nomeadamente o seu aluguer

sem tripulação e definindo as condições em que essa modalidade poderá ser praticada por quem não detenha habilitação de navegador de recreio. O desenvolvimento completo do conceito subjacente ao presente projeto

requer um estudo detalhado desse enquadramento, não só em Portugal como no estrangeiro, o qual será uma das

primeiras atividades a realizar. Também no plano do abastecimento de água e da deposição de águas residuais haverá que fazer um

levantamento do atual enquadramento legal e preparar vários cenários que podem incluir o de um protótipo

experimental com máxima autonomia.

Embora com o nível de conforto de uma casa "normal", o desenvolvimento deste conceito apela igualmente a uma redução dos consumos elétricos, à utilização de dispositivos eficientes, à produção autónoma

através de painéis solares térmicos e fotovoltaicos, ao aproveitamento de produtos da floresta, de forma a evitar

tanto quanto possível o recurso a combustíveis fósseis. O condicionamento de ar será feita com uma bomba de calor de elevado GOP, aproveitando a capacidade térmica do meio envolvente, o aquecimento ambiente será

feito a partir de pellets para evitar o excesso de consumo elétrico nos meses de menor produção, a iluminação

será feita com a tecnologia LED. O objetivo é atingir, na configuração standard, uma taxa de cobertura (relação

entre a produção solar autónoma e o consumo) de 100% entre o início de Abril e o final de Setembro. A sustentabilidade ambiental é um dos valores fundamentais de quem procura a aproximação à

Natureza. Na configuração standard, a casa flutuante deverá recorrer a combustíveis fósseis para suprir menos

de 25% do total da energia que consome no ano e, na sua configuração mais evoluída, deverá ter capacidade para tratar toda a água de que necessita para consumo, incluindo o tratamento de água de abastecimento e o

tratamento preliminar, primário, secundário e terciário da água residual, compatível com as elevadas exigências

de qualidade para a sua disposição final no meio receptor. Uma avaliação detalhada da sustentabilidade ambiental da Casa Flutuante será efetuada através da análise do Ciclo de Vida.


i) Recolha e análise de bibliografia; ii) Barcos-casa e Casas Flutuantes; iii) Breve enquadramento histórico e geográfico das Casas Flutuantes; iv) A Casa Flutuante em resposta às preocupações ambientais dos nossos dias;

v) Balanço entre mobilidade, conforto, autonomia e sustentabilidade; vi) Cenários de tratamento de água de

abastecimento; vii) Cenários de tratamento e deposição de águas residuais no quadro da atual legislação; viii) Redação final da dissertação.

Referências bibliográficas: 1) O Hypercluster da Economia do Mar", coord. Êrnani Lopes. SaeR/ACL, 2009.

2) Náutica de Recreio em Portugal. Grupo de Trabalho da Náutica de Recreio. coord. Eduardo Almeida Faria.

EPUL., 2012.

3) PENT-Plano Estratégico Nacional de Turismo. Horizonte 2013-2015. Gabinete do Ministro da Economia e do Emprego.

4) Diretiva 2000/60/CE; Lei nº 58/2005 de 29 de Dezembro; DL nº 77/2006 de 30 de Março.





Tema: Modelação Hidráulica em Regime Variável de Escoamentos sob

Pressão.

Orientador: Prof. Alfeu Sá Marques e Prof. Nuno Eduardo Simões

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia Número de alunos: 1 ou 2 alunos em 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: A adequada conceção e funcionalidade dos sistemas de distribuição e de utilização de água, de forma a viabilizar

a sua exploração segura e eficaz, só é atualmente possível com o recurso à modelação computacional dos

diferentes tipos de escoamentos que podem ocorrer nesses sistemas. Numa perspetiva “conservadora” a

modelação hidráulica dos escoamentos nos sistemas de distribuição de água, tem, na maioria das situações, sido considerada condições de regimes permanentes ou quasi-permanentes, dado que a modelação em regime

variável, além de mais complexa, se torna muito mais exigente em termos de esforço computacional, tanto no

respeitante ao tempo necessário à execução do cálculo como ainda relativamente à memória requerida. No entanto, uma vez que a modelação dos escoamentos em regime dinâmico se aproxima mais da realidade física

dos escoamentos, além de por vezes se tornar essencial a sua utilização, no presente trabalho pretende dar-se um

contributo para fazer face a alguns inconvenientes que apresentam os modelos dinâmicos, nomeadamente o Método das Características (MOC). Nesta conformidade pretende-se implementar novas componentes (e.g.

bombas, VRPs, etc.) numa estrutura de cálculo computacional, ajustando o referido Método da Características,

de modo a conseguir com o mesmo, tempos de cálculo e necessidades de memória computacional mais baixas,

sem que no entanto seja colocado em causa o rigor das soluções a alcançar.

Palavras-chave: Sistemas de abastecimento de água, modelação hidráulica, regimes variáveis.


i) Recolha e análise de bibliografia

ii) Execução de trabalhos de em instalação laboratorial e de campo (medições de caudais e pressões). iii) Implementação e/ou exploração de estruturas computacionais para modelação dos processos

envolvidos.

iv) Análise dos resultados e escrita da tese


Referências bibliográficas: CHAUDHRY, M. Hanif. (1979). “Applied hydraulic transients”. Van Nostrand Reinhold Co.

LEJEUNE, André; SÁ MARQUES, Alfeu, 1991 – La Stabilité Hydraulique des Systèmes des Chambres

d´Équilibre. XXIV Congresso da IAHR, Madrid, Espanha, Setembro, pp. D103-D112..

PINA, Rui; SÁ MARQUES, Alfeu; SIMÕES, Nuno, 2010 – Modelação hidráulica em regime variável de escoamentos sob pressão. Análise do comportamento de válvulas redutoras de pressão, 10º Congresso da Água,

Alvor Praia – Algarve, Março

SIMÕES, Nuno; SÁ MARQUES, Alfeu; CARVALHO, Rita, 2005 – Modelação Dinâmica em Sistemas de Distribuição de Água. Tecnologia da Água, Edição I, Lisboa, Portugal, Maio, pp. 46 a 52.

WYLIE, E. B. e STREETER, V. L., (1978) “Fluid Transients”, McGraw-Hill.





Tema: Modelação de sistemas de drenagem em meios urbanos Orientador: Prof. Nuno Eduardo Simões e Prof. Alfeu Sá Marques



Descrição do tema e objetivos: As recentes inundações em todo o mundo mostram a vulnerabilidade dos ambientes urbanos às condições

hidrológicas extremas. Em parte resultam do efeito combinado das alterações climáticas e do aumento da

urbanização, que originando um aumento de caudais superficiais, provocam cheias que são cada vez mais frequentes, devastadoras e dispendiosas. As inundações em meio urbano ocorrem essencialmente devido à chuva

intensa e à incapacidade do sistema de drenagem para drenar toda a água resultante de precipitação. Como

consequência da não entrada de água nos coletores ou da entrada em carga destes, um volume considerável de água é escoado sobre a superfície através de caminhos preferenciais e pode eventualmente acumular-se em zonas

baixas. Isso pode causar danos materiais menores, mas também grandes incidentes com consequências óbvias na

vida da população e nas atividades económicas.

O objetivo é modelar bacias urbana usando a abordagem tradicional 1D e a abordagem avançada de drenagem dual 1D1D e/ou 1D2D e analisar as vantagens e inconvenientes de cada uma aplicando a um caso de estudo real.

Esta temática tem diversas aplicações tais como: elaboração de mapas de risco de inundação, avaliação da

implementação de Sistemas Urbanos de Drenagem Sustentável (SUDS), avaliação do impacto das alterações climáticas na drenagem urbana, entre outros.

Palavras-chave: Drenagem urbana, modelação hidráulica, drenagem dual.


i) Recolha e análise de bibliografia

ii) Estudo e implementação dos diversos modelos hidráulicos iii) Simulação hidráulica dos diversos cenários




Leitão, J. P., Simões, N. E., Maksimović, Č., Ferreira, F., Prodanović, D., Matos, J. S., and Sá Marques, A. (2010). "Real-time forecasting urban drainage models: full or simplified networks?" Water Science &

Technology—WST Vol 62 No 9 pp 2106–2114.

Simões, N. E., Leitão, J. P., Maksimović, Č., Sá Marques, A., and Pina, R. (2010). "Sensitivity Analysis of Surface Runoff Generation in Urban Floods Forecasting." Water Science & Technology—WST Vol 61 No 10

pp 2595–2601.

Simões, N., Leitão, J. P., Pina, R., Ochoa, S., Sá Marques, A., Maksimović, Č. (2011) Urban drainage models for flood forecasting: 1D/1D, 1D/2D and hybrid models. 12th International Conference on Urban Drainage,

Porto Alegre, Brazil.





Tema: Drenagem Urbana Sustentável: Os Telhados Verdes

Orientador: Prof. Nuno Eduardo Simões e Prof. Alfeu Sá Marques Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas da hidráulica e da hidrologia


Descrição do tema e objetivos: As recentes inundações em todo o mundo mostram a vulnerabilidade dos ambientes urbanos às condições

hidrológicas extremas. Em parte, resultam do efeito combinado das alterações climáticas e do aumento da

urbanização que originam um aumento de caudais superficiais. A partir de certa escala, a construção de grandes obras de drenagem deixa de ser eficiente e viável, quer técnica quer economicamente.

Os sistemas urbanos de drenagem sustentável têm o objetivo de “replicar” o ciclo hidrológico natural. Este novo

conceito usa técnicas inovadoras como a telhados verdes, construção pavimentos permeáveis, canais abertos com vegetação, bacias de retenção, entre outros, com o objetivo de atenuar os picos de cheia, diminuir os risco de

cheias e reduzir a concentração de poluentes das águas de chuva nas áreas urbanas. Algumas grandes cidades a

nível mundial têm já legislação que em determinadas condições obriga à construção de infraestruturas como os

telhados verdes O objetivo deste trabalho é analisar os diversos tipos de telhados verdes, avaliar a eficácia da sua implementação

na redução de caudais superficiais, na qualidade da água e avaliar os custos ao longo do tempo.

Palavras-chave: Drenagem urbana, SUDS, sustentabilidade, telhados verdes

Trabalhos envolvidos: i) Recolha e análise de bibliografia

ii) Estudo e implementação dos diversos componentes dos SUDS no modelo hidráulico

iii) Simulação hidráulica dos diversos cenários estudados




Evers, M., Jonoski, A., Maksimovic, C., Lange, L., Ochoa, O., Dinkneh, O. Cortés, J., Almoradie, A., van

Andel, S., Simões, N., Wang, L., and Makropoulos, C. (2012), Collaborative modelling for active involvement

of stakeholders in urban flood risk management, Natural Hazards and Earth System Sciences, 12, 2821–2842

Leitão, J., Almeida, M.C., Simões, N. and Martins, A., 2013 “Methodology for qualitative urban flooding risk assessment”, Water Science & Technology—WST, 68.4, 829-838.

Simões, N. E., Leitão, J. P., Maksimović, Č., Sá Marques, A., and Pina, R. (2010). "Sensitivity Analysis of Surface Runoff Generation in Urban Floods Forecasting." Water Science & Technology—WST Vol 61 No 10

pp 2595–2601.

Skilton, Danielle , 2007, Implementation of Blue-Green Corridors in Urban Environments, Msc Thesis, Imperial

College London

Woods-Ballard, B., Kellagher, R., Martin, P., Jefferies, C., Bray, R., & Shaffer, P. (2007) The SUDS Manual

C697. London, CIRIA.





Tema: Fugas e Perdas em sistemas de abastecimento de água Orientador: Prof. Alfeu Sá Marques e Prof. Nuno Eduardo Simões



Descrição do tema e objetivos: A escassez de água doce, aliada ao crescimento da população constitui um grave problema com a qual as

sociedades atuais se debatem. Desta forma, a eficiência dos sistemas de abastecimento de água mostra-se cada

vez mais essencial para dar resposta a este e outros problemas. Em Portugal, a Entidade Reguladora dos Serviços

de Água e Resíduos (ERSAR) revelou que, em média, cerca de 35% do volume de água captado, tratado e distribuído pelos sistemas de abastecimento não é faturado, chegando este valor, em casos mais graves, rondar os

70%. O combate às fugas e perdas é, portanto, um imperativo económico, social e ambiental.

Os objetivos do trabalho são: fazer o levantamento das diversas técnicas de combate a fugas e perdas em sistemas de abastecimento de água; fazer uma avaliação das fugas numa instalação experimental, determinando

os coeficientes de vazão a utilizar em modelação computacional, considerando vários tipos de rotura (orifícios e

fendas), em condutas com diferentes diâmetros, caudais e pressões; comparar os resultados experimentais com resultados computacionais.

Palavras-chave: Sistemas de abastecimento de água, modelação hidráulica, regimes variáveis.


i. Recolha e análise de bibliografia.

ii. Execução de trabalhos de em instalação laboratorial e de campo.

iii. Implementação e/ou exploração de estruturas computacionais para modelação dos processos

envolvidos.

iv. Análise dos resultados e escrita da tese.



PINA, Rui; SÁ MARQUES, Alfeu; SIMÕES, Nuno, 2010 – Modelação hidráulica em regime variável de escoamentos sob pressão. Análise do comportamento de válvulas redutoras de pressão, 10º Congresso da Água,

Alvor Praia – Algarve, Março

SIMÕES, Nuno; SÁ MARQUES, Alfeu; CARVALHO, Rita, 2005 – Modelação Dinâmica em Sistemas de

Distribuição de Água. Tecnologia da Água, Edição I, Lisboa, Portugal, Maio, pp. 46 a 52. WYLIE, E. B. e STREETER, V. L., (1978) “Fluid Transients”, McGraw-Hill.

FARLEY, M. (2001), “Leakage management and control”. World Health Organization. Geneva, Suiça.





Tema: Regras de exploração para sistemas de múltiplas albufeiras Orientador: Prof. João Vieira e Prof. M. Conceição Cunha


Número de alunos: 1 ou 2 alunos

Descrição do tema e objetivos: A exploração de sistemas de múltiplas albufeiras é um processo de decisão

complexo envolvendo habitualmente vários aspetos, objetivos, riscos e incertezas. Na maior parte dos sistemas existentes, a sua gestão é baseada em regras de exploração determinadas antecipadamente, indicando as decisões

a tomar em função de informação observada relativa ao estado atual do sistema e eventos anteriores de

precipitação ou escoamento, e em função de previsões relativamente a futuros hidrológicos futuros. Em sistemas

de múltiplas albufeiras, as regras de exploração devem especificar não apenas os volumes totais a serem utilizados, mas também os volumes a serem libertados por cada uma das albufeiras dos sistemas em cada

período. As regras podem ser avaliadas usando modelos de simulação, mas têm de ser definidas antes de serem

experimentadas. Em sistemas complexos, pode ser conjugada a utilização de modelos de otimização com modelos de simulação para a definição das regras de exploração.

Os objetivos de trabalhos a realizar no âmbito do presente tema podem incluir: 1) revisão e aplicação de regras de exploração da literatura e/ou 2) definição e avaliação de regras de exploração conjugando a utilização de

modelos de otimização e de simulação.

Palavras-chave: regras de exploração, simulação, otimização.


i) Recolha bibliográfica sobre regras de exploração para sistemas de múltiplas albufeiras. ii) Implementação de modelos computacionais para a definição e/ou análise de regras de exploração para

sistemas de múltiplas albufeiras.

iii) Aplicação a um estudo de caso.


Referências bibliográficas: Castelletti, A., Pianosi, F., Soncini-Sessa, R. (2008). “Water reservoir control under economics, social and

environmental constraints.” Automatica, 44(6), 1595–1607.

Labadie, J. (2004). Optimal operation of multireservoirs systems: state-of-the-art review. Journal of Water

Resources Planning and Management, 130(2), 930–111.

Oliveira, R., Loucks, D.P. (1997). Operating rules for multireservoir systems. Water Resources Research, 33(4), 839–852.

Rani, D., Moreira,M. (2010). Simulation–optimization modeling: a survey and potential application in reservoir systems operation. Water Resources Management, 24(6), 1107–1138.





Tema: Gestão e otimização de zonas agrícolas irrigadas Orientador: Prof. João Vieira e Prof. M. Conceição Cunha



Descrição do tema e objetivos: A irrigação é um fator determinante no aumento da produção de alimentos cuja

procura deve aumentar em 60% até meados do século XXI quando a população mundial atingir cerca de 9,5 mil milhões de habitantes. Sem uma gestão adequada, a intensificação da agricultura de regadio pode ser

comprometida pela disponibilidade de recursos hídricos e provocar sérios danos ambientais (e.g., contaminação

e redução da biodiversidade), ameaçando a sustentabilidade dos sistemas. Dados os diferentes aspetos (e.g.,

económicos, fisiológicos, ambientais) que devem ser incluídos numa abordagem holística à gestão de zonas agrícolas irrigadas, diversos problemas têm sido tratados por modelos de otimização. Os problemas a tratar no

âmbito deste tema podem incidir sobre objetivos específicos tais como: 1) a seleção de culturas economicamente

viáveis; 2) a afetação de terras a cada cultura; 3) a afetação de água a cada cultura; 4) a calendarização da rega; ou 5) a rega em situações de escassez de água.

Palavras-chave: irrigação, funções de produção agrícola, modelos de otimização.

Trabalhos envolvidos (incidindo sobre um dos objetivos específicos 1) a 5) ou combinação de objetivos):

i) Recolha bibliográfica sobre modelos de otimização para a gestão de zonas agrícolas irrigadas.

ii) Implementação de modelos de otimização para gestão de zonas agrícolas irrigadas. iii) Aplicação a um estudo de caso.



Cunha, M. C., Hubert, P., Tyteca, D. (1993). Optimal management of a groundwater system for seasonally

varying agricultural production. Water Resources Research, 29(7), 2415-2426.

Cunha, M. C. (2006). Irrigation management: the optimization perspective. WIT Transactions on Ecology and

the Environment, WIT Press, Vol. 96, 237-246.

Doorenbos J., Kassam A. H. (1979). Yield Response to Water. FAO, Roma, Italia, FAO Irrigation and Drainage

Paper No. 33.

Singh, A. (2014). Irrigation planning and management through optimization modelling. Water Resources

Management, 28(1), 1-14.





Tema: Operação em tempo real de albufeiras Orientador: Prof. João Vieira e Prof. Nuno Eduardo Simões



Descrição do tema e objetivos: Uma dificuldade importante na gestão operacional de albufeiras prende-se com conhecimento imperfeito em

relação a eventos futuros, seja do lado da oferta (e.g., afluências) ou da procura (e.g., volumes solicitados). Na

ausência de incerteza e após o estabelecimento de um conjunto de regras de exploração, deveria ser possível

tomar as decisões mais apropriadas em cada momento em relação aos volumes a retirar das albufeiras para consumo, a turbinar para a produção de hidroeletricidade ou a descarregar para jusante para proteção contra

inundações. Atualmente, existem avanços técnicos e científicos na área da meteorologia (informação de radar,

satélite, previsão numérica do tempo ou combinação de diferentes técnicas) que permitem reduzir a incerteza em relação aos eventos futuros de precipitação e, consequentemente, aos volume das afluências às albufeiras.

Juntamente com abordagens na área dos modelos de decisão direcionadas para uma operação em tempo real,

existem oportunidades para o desenvolvimento de ferramentas computacionais de auxílio aos processos de decisão com vista ao aperfeiçoamento da gestão operacional de albufeiras. O objetivo do trabalho é construir um

modelo de gestão em tempo real da albufeira da barragem da Aguieira, com base na previsão meteorológica a

curto prazo, e quantificar o seu benefício na produção de eletricidade, diminuição de cheias e aumento das

reservas de água.

Palavras-chave: albufeiras, operação em tempo real, modelação precipitação-escoamento, modelos de decisão.

Trabalhos envolvidos

i) Recolha bibliográfica sobre modelos de decisão para a operação em tempo real de albufeiras.

ii) Implementação de um modelo de decisão para a operação em tempo real de albufeiras.

iii) Aplicação a um estudo de caso. iv) Análise dos resultados e escrita da dissertação



Morari M, Lee JH (1999). Model predictive control: past, present and future. Computers & Chemical Engineering 23(4-5), 667-682.

Seabra Santos FJ, Sá Marques JA, Simões N., Amado Mendes P. (2013). Modelação numérica de cheias fluviais

e urbanas na bacia do Mondego in Riscos: Naturais, Antrópicos e Mistos. Homenagem ao Professor Doutor Fernando Rebelo, Edição: Dep Geografia, Faculdade de Letras, UC.

Schwanenberg D, Becker B, Xu M (2014). The open RTC-Tools software framework for modeling real-time control in water resources systems. Journal of Hydroinformatics, doi:10.2166/hydro.2014.046.

van Overloop PJ, Weijs S, Dijkstra S (2008). Multiple model predictive control on a drainage canal system. Control Engineering Practice 16(5), 531-540.

Wang L, Ochoa S, Simões N, Onof C, Maksimovic C (2013). Radar-raingauge data combination techniques: a

revision and analysis of their suitability for urban hydrology”. Water Science & Technology—WST, 68(4), 737-747.





Tema: Optimização de sistemas de saneamento com reutilização de águas

residuais tratadas.

Orientadores: Prof. António Manuel Abreu Freire Diogo e Prof. Pedro Lopes Tavares

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente. Ano Lectivo: 2015/2016

Descrição do tema e objetivos: No vasto campo da otimização de sistemas urbanos de drenagem de águas residuais, é possível observar um significativo esforço de investigação desenvolvido ao longo das últimas décadas, cobrindo diversos aspectos da

modelação dos sistemas, com o objetivo da racionalização de recursos. Pretendem-se, em geral, determinar

condições adequadas de funcionamento hidráulico-sanitário com minimização dos custos totais de primeiro investimento e de exploração. Os efluentes das redes separativas de drenagem de águas residuais comunitárias

são normalmente submetidos a tratamento em ETARs a jusante. As estações de tratamento e a consequente

restituição ao meio natural são frequentemente o destino final nas modelações.

Em trabalhos de investigação anteriores desenvolvidos no LHRHA, foram desenvolvidos modelos de implantação e de otimização em perfil que permitem a seleção ótima do traçado em planta e dimensionamento

em perfil dos sistemas, a seleção do número e localização ótima de estações elevatórias e a seleção do número e

localização ótima de estações de tratamento de águas residuais, definindo as bacias naturais ou artificiais drenadas (Diogo, 1996, Diogo et al., 2000, Diogo e Graveto, 2006). Os modelos desenvolvidos são gerais e

aplicáveis a qualquer sistema ou área considerada. Em Tavares (2007) é estudada a otimização da gestão de

lamas de ETAR numa perspetiva regional.

A reutilização de águas residuais pode ser decisiva, particularmente em regiões com escassos recursos hídricos.

No presente trabalho de investigação, pretendem-se estender e aplicar os modelos de implantação à possibilidade

de reutilização de águas residuais tratadas para rega agrícola ou paisagística, armazenamento superficial em

albufeiras, recarga de aquíferos subterrâneos, ou outros fins, em áreas ou pontos selecionados, numa perspetiva intermunicipal. Os modelos deverão pois ser capazes de incorporar no processo global de decisão o transporte de

águas residuais a partir das ETARs para múltiplos pontos ou áreas diferenciadas com requisitos de caudais

reciclados.

Palavras-chave: Sistemas de saneamento, ETARs, Reutilização de águas residuais, Otimização, Modelos de

implantação.


i) Recolha e análise de bibliografia; ii) Estudo pormenorizado de modelos de implantação existentes;

iii) Desenvolvimento e aplicação de modelos de implantação que incluam o caso da reutilização;


Referências bibliográficas/Alguns elementos bibliográficos a consultar:

Diogo, A. F.; Walters, G. A.; Sousa, E. R.; Graveto, V. M. (2000), “Three-Dimensional Optimization of Urban

Drainage Systems”, Journal of Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 15(6), p. 409-426.

Diogo, A. F. and Graveto, V. M. (2006), “Optimal Layout of Sewer Systems: A Deterministic Versus a Stochastic Model”, Journal of Hydraulic Engineering, American Society of Civil Engineers, Vol. 132, No. 9, p.

927-943.

MIEA – Perfil de Território e Gestão do Ambiente – 2015/16

Tema: Avaliação de danos de inundação urbana aplicada à

localização otimizada de bacias de detenção

Orientador: Prof. João Zeferino e Prof.ª Maria C. Cunha


Atualmente, com as alterações climáticas e aumento da urbanização, as cidades estão

mais suscetíveis às ameaças naturais, onde se incluem inundações que podem colocar em

risco pessoas e bens e afetar as atividades económicas.

A alteração dos padrões de precipitação e caudais superficiais obriga a uma readaptação

dos sistemas de drenagem existentes. As soluções a implementar podem passar pela

inclusão de elementos, tais como as bacias de detenção, que permitem uma diminuição

dos caudais de ponta através de armazenamentos temporários.

Dada a importância, a complexidade e os elevados custos envolvidos, é necessário decidir

entre várias alternativas possíveis para a localização e dimensões de tais infraestruturas.

Um sistema de drenagem eficiente deve ser capaz de receber o escoamento de um evento

de precipitação sem que ocorram inundações ou, pelo menos, sem danos significativos.

Neste sentido, foi desenvolvido um modelo de otimização para o problema de localização

e dimensionamento de bacias de detenção com custo global mínimo.

Este tipo de medidas de prevenção requer uma correta avaliação económica dos prejuízos

causados por inundações, assim como dos benefícios originados pela sua redução. Neste

estudo pretende-se desenvolver uma abordagem para a avaliação dos custos relativos a

danos diretos e indiretos provocados por inundações urbanas. Após uma pesquisa do

estado da arte nesta matéria, as condições de aplicabilidade da abordagem são testadas

através de um estudo de caso.

Tema: Drones e modelos de drenagem urbana: novas tecnologias para a caracterização da

ocupação do solo e melhoria da modelação de cheias pluviais em meio urbano

Orientador: Prof. Nuno E. Simões e Doutor João P. Leitão (Eawag: Inst. Fed. Suiço Ciência e Tec. da

Água)

Requisitos: MIEC e MIEA; Hidrologia e Recursos Hídricos, Saneamento Básico/SADA.



O aumento da urbanização, combinada com as alterações climáticas, aumenta o

risco de inundação em áreas urbanas. Em particular, as inundações causadas

por eventos de precipitaçao intensa têm-se tornado frequentes (e.g., Riviera

Francesa em setembro 2015 e Albufeira em Portugal em novembro 2015),

causando, em regra, elevados prejuízos materiais e, em casos extremos, custar

vidas humanas. Existem vários softwares para modelação dos sistemas de

drenagem e modelação das condições de inundação em meio urbano. A

qualidade dos dados utilizados nestes modelos influenciará os resultados;

infelizmente, a aquisição (e actualização) destes dados é uma actividade

dispendiosa e demorada.

Figure 1. Fixed-wing

“eBee” drone from

senseFly SA.

Os drones (ou UAVs: Unmanned Aerial Vehicles) (Figura 1) apresentam várias vantagens quando

comparados com outras plataformas para a aquisição de dados geográficos. Os drones são mais flexívies,

apresentam um baixo custo de operação e permitem a aquisição de imagens de elevada resolução por

poderem voar a baixas altitudes. O objectivo deste trabalho visa a investigação da potencialidade da

utilização dos drones para a melhoria dos modelos de drenagem urbana, através duma nova caracterização da

ocupação do solo e definição áreas permeáveis/impermeáveis. Os resultados obtidos serão aplicados a um

caso de estudo e comparados com o resultado de abordagens tradicionais.

Palavras-chave: drones, classificação de imagens, mapas de uso do solo, modelação, drenagem urbana.


(i) Recolha e análise de bibliografia e análise dos dados existentes;

(ii) Caracterização do uso do solo e geração de mapas de áreas permeáveis e impermeáveis com base em

dados de elevada resolução obtidos com drones;

(iii) Preparação do modelo de drenagem para a simulação hidráulica;

(iv) Análise da influência dos mapas de áreas permeáveis e impermeáveis com elevada resolução nos

modelos de drenagem urbana. Aplicação a um caso de estudo. Local de trabalho: Laboratório de Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente do DEC-FCTUC.


Leitão, J.P., Moy de Vitry, M., Scheidegger, A., Rieckermann, J. (2015). Assessing the quality of DEM

obtained from mini-Unmanned Aerial Vehicles for overland flow modelling in urban areas. HESS

Discussions, 12, 5629–5670.

Leitão, J., Almeida, M.C., Simões, N., Martins, A. (2013). Methodology for qualitative urban flooding risk

assessment”, Water Science & Technology, 68(4), 829-838.

Simões, N. E., Leitão, J. P., Maksimović, Č., Sá Marques, A., Pina, R. (2010). Sensitivity Analysis of

Surface Runoff Generation in Urban Floods Forecasting. Water Science & Technology, 61(10),

2595–2601.

Tokarczyk, P., Leitão, J.P., Rieckermann, J., Schindler, K., Blumensaat, F. (2015). High-quality observation

of surface imperviousness for urban runoff modelling using UAV imagery. HESS, 19, 4215-4228.

GEOTECNIA

Propostas de Temas para Dissertação de

Mestrado

(2015-2016)

Tema: Avaliação da Estrutura das “Argilas dos Prazeres”

Orientador: Prof. António Pedro & Prof. Jorge Almeida e Sousa

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas de Mecânica dos Solos

Número de alunos: 1 aluno em 2015/2016


Com vista à avaliação da estrutura da formação do Miocénico marinho de Lisboa conhecida por “Argilas dos

Prazeres”, pretende-se realizar ensaios edométricos sobre amostras reconstituídas colhidas a cerca de 4 m de

profundidade. O estudo das amostras intactas deverá ser realizado no edómetro de grande capacidade com

vista a caracterizar o ramo virgem da curva de compressão e identificar a tensão de pré-consolidação e o grau

de sobreconsolidação. Os resultados obtidos deverão ser comparados com os de outros ensaios do mesmo

tipo já efetuados no Laboratório de Geotecnia do DEC sobre amostras intactas da mesma formação colhidas

a diversas profundidades. As amostras reconstituídas serão ensaiadas no edómetro clássico. A comparação

das curvas obtidas em ambos os tipos de amostra permitirá identificar a sensibilidade desta unidade

geológica e aferir a presença marcada ou não de micro-estrutura.

Palavras-chave: Ensaios Edométricos; Estrutura; Miocénico; Argilas dos Prazeres


Realização de ensaios edométricos em amostras reconstituídas;

Comparação com resultados efectuados em amostras intactas

Local de trabalho: Laboratório de Geotecnia do DEC-FCTUC.


Laranjo, M. (2013) Miocene Clays of Lisbon. Parametrization for the Design of Geotechnical Structures.

PhD thesis. Oporto University, Oporto.

Moitinho de Almeida, I. (1991) Geotechnical Characteristics of the Lisbon Soils. PhD thesis. University of

Lisbon, Lisbon.

Pedro, A. (2013) Geotechnical Investigation of Ivens Shaft in Lisbon. PhD thesis. Imperial College of

London, London.

Silva, J. M. P. d. (2011) Geotechnical Characterization of the Miocene Formations of Lisbon. MSc thesis.

University of Coimbra, Coimbra.

Tema: Estudo da utilização de solo reforçado em estradas não pavimentadas

Orientador: Prof. Isabel Pinto e Prof. Arminda Almeida (DEC)

Requisitos: MIEA.



As estradas não pavimentadas constituem vias rodoviárias com baixo custo de construção, mas que têm

necessidade de frequentes intervenções de conservação. O trabalho a desenvolver inclui, numa primeira fase, a

caracterização das estradas não pavimentadas, procedendo-se ao levantamento, compilação e análise dos

aspetos mais importantes dos processos construtivos e de dimensionamento, estabelecidos a nível nacional e

internacional. Numa segunda fase faz-se uma análise paramétrica, com o estudo da influência da utilização de

solo reforçado (pode ser com telas de geossintéticos, com microfibras virgens e resgatadas, cabelos, etc)

comparativamente à utilização habitual do solo não reforçado. Para tal, serão realizados ensaios de

caracterização do solo reforçado e não reforçado, nomeadamente ensaios de resistência ao corte, ensaios de

CBR e ensaios de pista. Procede-se por último à análise da influência do reforço em termos de

dimensionamento e previsão da necessidade de conservação.

Palavras-chave: estradas não pavimentadas, reforço de solos, resíduos, estudo laboratorial, ensaios de pista

Trabalhos envolvidos: pesquisa bibliográfica, ensaios laboratoriais, análise dos resultados, escrita

Local de trabalho: Laboratório de Geotecnia e Laboratório de Vias do DEC-FCTUC.


- Basu G, Roy A N, Bhattacharyya S K, Ghosh S K, 2009, “Construction of unpaved rural road using jute–

synthetic blended woven geotextile – A case study”, Geotextiles and Geomembranes 27: 506-512.

- “Unpaved Roads - BMP Manual”, Massachusetts Department of Environmental Protection, Project

906/319, 2001.

- “Field Guide for Unpaved Rural Roads”, FHA Kansas Department of Transportation, 2004.

- Cook J R, Petts R C, Rolt J, 2013, “Low Volume Rural Road Surfacing and Pavements – A Guide to

Good Practice”, OTB Engineering, UK, 117 pages.

- Rodrigues N, 2015, “Reforço de Estradas não Pavimentadas”, Dissertação de Mestrado, DEC FCTUC, 77

páginas.

Tema: Estudo do solo como material de construção sustentável

Orientador: Prof. Isabel Pinto e Prof. Adelino Vasconcelos Lopes (DEC)

Requisitos: MIEA



O solo é um material durável, que se encontra disponível em todo o mundo, por isso é económico e ecológico.

É cada vez mais necessário utilizar os recursos naturais (melhorados com recurso a produtos tradicionalmente

classificados como resíduos) como materiais nobres de construção. É a designada por eco construção ou

construção sustentável. O desenvolvimento do trabalho inclui a avaliação de misturas de vários solos com

vários materiais considerados resíduos com vista à sua utilização como material de construção em aplicações

estruturais na edificação considerada sustentável. É feito um estudo paramétrico e avaliadas as propriedades

mecânicas e de durabilidade do material resultante.

Palavras-chave: construção sustentável, solo, estudo laboratorial, resíduos

Trabalhos envolvidos: pesquisa bibliográfica, ensaios laboratoriais, análise dos resultados, escrita

Local de trabalho: Laboratório de Geotecnia e Laboratório de Estruturas do DEC-FCTUC.


- “O Solo como Material de Construção”, Cybèle Celestino Santiago, EDUFBA, Salvador da Bahia, 2ª

Edição, 2001, 76 páginas.

- “The Ecology of Building Materials”, Olorn Berge, Elsevier, Amsterdam, 2nd Edition, 2009, 447 pages.

- Torgal P, Jalali S, 2009, “Construção em terra: o passado, o presente e o futuro”, Arte & Construção,

Outubro, pp.52-56.

- Inácio, C, 2016, “Estudo do solo enquanto material de construção sustentável”, Dissertação de Mestrado,

DEC FCTUC. (em fase final)

Tema: Estudo do cabelo como possível resíduo a valorizar

Orientador: Prof. Isabel Pinto

Requisitos: MIEA



O cabelo é um material de degradação muito lenta e que em geral tem como destino final a deposição em

aterro. Neste trabalho pretende-se fazer um estudo da atual modelo de gestão do resíduo cabelos humanos e

pelos de animais domésticos, da disponibilidade destes materiais, características e possível necessidade de pré-

tratamentos com vista à sua utilização como reforço do solo. A caracterização será baseada em ensaios

laboratoriais: essencialmente será feito o estudo da sua geometria e determinada a sua densidade. Será também

feito um breve estudo das características mecânicas e de deformabilidade através da realização de alguns

ensaios de corte.

Palavras-chave: cabelos, reciclagem, reforço de solos, estudo laboratorial, ensaios de corte

Trabalhos envolvidos pesquisa bibliográfica, inquéritos, ensaios laboratoriais, análise dos resultados, escrita



Tema: Utilização de satélites para a monitorização dos locais de deposição de resíduos

Orientador: Prof. Isabel Pinto e Prof. Adélia Nunes (FLUC)

Requisitos: MIEA



O objetivo deste trabalho é o estudo da viabilidade da utilização de um sistema inteligente e versátil para a

monitorização dos locais de deposição de resíduos bem como para a vigilância contínua de áreas consideradas

vulneráveis devido ao dumping legal ou ilegal. A monitorização dos aterros e a deteção de lixeiras

descontroladas é uma questão ambiental central em todos os países desenvolvidos. Os sensores remotos podem

ser muito úteis para facilitar a monitorização de aterros. Dados de observação da Terra podem fornecer

informações fundamentais para a identificação, classificação e monitorização de áreas contaminadas, usando

métodos não-invasivos. Este trabalho investiga a utilidade dos satélites de observação da Terra atualmente

disponíveis. Numa primeira fase o foco são os locais de deposição de resíduos já existentes e conhecidos.

Numa fase posterior pretende-se detetar eventuais questões ambientais ou outras situações críticas causadas

por contaminação do aterro.

Palavras-chave: resíduos, contaminação, satélites, localização, monotorização ambiental

Trabalhos envolvidos: pesquisa bibliográfica, estudo e utilização de software específico, análise dos

resultados, escrita

Local de trabalho: Laboratório de Geotecnia do DEC-FCTUC e laboratório do Departamento de Geografia

da FLUC


- Cadau E, Putignano C, Aurigemma R, Melchiorre A, Bosco P, Tesseri A and Battazza F, 2013, “SIMDEO:

An Integrated System for Landfill Detection and Monitoring using EO DATA”, 4 pages, International

Geoscience and Remote Sensing Symposium, Melbourne, Australia.

- Im, J, Jensen J, Jensen R, Gladden J, Waugh J and Serrato M, 2012, “Vegetation Cover Analysis of

Hazardous Waste Sites in Utah and Arizona Using Hyperspectral Remote Sensing”. Remote Sensing, 4(2):

327-353.

- Kamil Faisal, Mohamed AlAhmad, Ahmed Shaker, 2012, “Remote Sensing Techniques as a tool for

Environmental Monitoring” International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial

Information Sciences”, Volume XXXIX-B8, Melbourne, Australia.

- Milillo P, Fielding E, Masi S, Lundgren P, Serio C, 2015, “Monitoring Municipal Solid Waste Small

Magnitude Landfill Settlement with DINSAR”,EARSel eProceedings 14, :25-36.

- Silvestri S. and M. Omri, 2008, “A method for the remote sensing identification of uncontrolled landfills:

formulation and validation,” International Journal of Remote Sensing, 29 (4): 975-989.

- Toutin T. and Gray, 2000, “State-of-the-art of elevation extraction from satellite SAR data”, ISPRS Journal

of Photogrammetry & Remote Sensing”, 5(1): 13-33.

- Vassilia Karathanassi, Chris Choussiafis and Zoi Grammatikou, 2012, “Monitoring the Change in Volume

of Waste in Landfill Using SAR Interferometry” Proceedings of EARSeL.

Tema: Comportamento de um solo estabilizado quimicamente com incorporação de um subproduto da

indústria automóvel (fibras proveniente de pneus)

Orientador: Paulo José da Venda Oliveira e António Alberto Santos Correia




Neste trabalho pretende-se analisar a influência da adição de fibras metálicas provenientes de pneus usados,

em misturas de solo-ligante em termos de resistência à compressão simples e à tração. Será analisada a

influência do comprimento e dosagem de fibra utilizado, assim como a dosagem de ligante. A análise

experimental será fundamentalmente baseada em ensaios de compressão simples e de compressão diametral.

Palavras-chave: Ensaios de compressão não confinada; Ensaios de compressão diametral


Realização de ensaios de compressão não confinada e Ensaios de compressão diametral em amostras de solo-

ligante-fibras preparadas em laboratório

Avaliação da performance resultante da incorporação de fibras metálicas de pneus usados



Correia, A.A.S. (2011) Aplicabilidade da técnica de deep mixing aos solos moles do Baixo Mondego, PhD

Tese, Universidade de Coimbra.

Lagarinhos, C.A.F. (2011) Reciclagem de pneus: análise do impacto da legislação ambiental através da

logística reversa. PhD Tese, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Brasil

Santos, C.C. e Rodrigues, J.P. (2014) Betão com adição de fibras de aço e têxteis recicladas de pneu sujeito a

altas temperaturas, 4as Jornadas de Segurança aos Incêndios Urbanos, Instituto Politécnico de Bragança

Khaloo, A.R., Dehestani, M., Rahmatabadi, P. Mechanical properties of concrete containing a high

volume of tire - rubber particles, Waste Management Journal, vol. 28, 2008, p. 2472-2482.

Turki, M., Bretagne, E., Rouis, M.J., Quéneudec, M. Microstructure, physical and mechanical roperties

of mortar – rubber aggregates mixtures, Construction and Building Materials, vol. 23, 2009, p. 2715-2722.

Tema: Análise laboratorial do coeficiente de permeabilidade de solos estabilizados quimicamente quando

sujeitos à percolação com contaminantes

Orientador: Paulo José da Venda Oliveira e António Alberto Santos Correia




Neste trabalho pretende-se analisar a influência a variação do coeficiente de permeabilidade em solos

estabilizados quimicamente quando sujeitos à percolação de contaminantes. Será analisada a influência do

tipo e dosagem de ligante utilizado, do tipo de contaminante utilizado e do gradiente hidráulico. A análise

experimental será fundamentalmente realizada no permeâmetro de carga variável e na célula de Rowe.

Palavras-chave: Ensaios de permeâmetro de carga variável; Ensaios na célula de Rowe; caracterização

química do solo e dos contaminantes


Realização de ensaios de permeâmetro de carga variável e de Ensaios na célula de Rowe em amostras de solo

contaminadas preparadas em laboratório

Avaliação da performance do material decorrente da contaminação





Taborda. S.R.M. (2012), “Compressibilidade e resistência ao corte de areias contaminadas por óleos”,

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente, DEC-FCTUC.

Tema: Utilização de nanomateriais na descontaminação de solos

Orientador: António Alberto Santos Correia e Maria Graça Rasteiro (DEQuímica)




Pretende-se com este trabalho avaliar o potencial da utilização de nanomateriais na remediação de solos

contaminados. Será desenvolvido um trabalho laboratorial exploratório visando a caracterização dos

nanomateriais (mais especificamente nanotubos de carbono) e do meio de aplicação (solução de base

polimérica), adaptando-os ao tipo e natureza dos contaminantes.

Palavras-chave: Ensaios de caracterização química dos materiais (solo, contaminantes, nanomateriais,

polímeros); Ensaios de desempenho


Realização de ensaios vários com vista à caracterização dos materiais (solo, contaminantes, nanomateriais,

polímeros); Ensaios de desempenho – ensaios de compressão não confinada; ensaios de microscopia

electrónica, ensaios de luz dispersa

Preparação laboratorial de solos contaminados

Avaliação da performance da descontaminação

Local de trabalho: Laboratório de Geotecnia do DEC-FCTUC e Laboratório de Materiais e Processos do

DEQ-FCTUC




Taborda. S.R.M. (2012), “Compressibilidade e resistência ao corte de areias contaminadas por óleos”,

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente, DEC-FCTUC.

Casaleiro, P.D.F. (2014) “Estabilização Química do Solo Mole do Baixo Mondego por Recurso a

Nanomateriais”, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil, DEC-FCTUC.

Figueiredo, D.T.R. (2014) “Characterization of Carbon Nanotubes Dispersions for Application in Soil

Stabilization”, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química, DEQ-FCTUC.

CONSTRUÇÕES


Mestrado

(2015-2016)

Tema: Estratégias bioclimáticas para melhoria do comportamento térmico de edifícios

Orientador: Prof. Paulo Fernando Antunes dos Santos (Construções, DEC-FCTUC)


As alterações climáticas (aquecimento global), assim como a escassez e os elevados preços das energias

fósseis (não renováveis), conduziram a uma crescente preocupação e exigência relativamente à eficiência

energética, em particular nos edifícios. Esta preocupação ficou claramente expressa com a publicação da

Diretiva Comunitária, em 2002.

Mais recentemente, em Maio de 2010, a anterior Diretiva Comunitária foi reformulada, tendo sido definidos

objetivos ainda mais ambiciosos no respeita à eficiência energética em edifícios. Entre estes destaca-se a

pretensão de que em 2020 todos os edifícios novos sejam auto-suficientes no que respeita à energia (“nearly

zero buildings”). Este objetivo será alcançado com base na redução das necessidades de energia dos edifícios

através da melhoria da sua eficiência energética, em simultâneo com a utilização de energias renováveis para

satisfação da remanescente energia necessária.

Nesta dissertação pretende-se avaliar a relevância de determinadas estratégias bioclimáticas (e.g. ventilação

natural, inércia térmica, ganhos solares) em função do clima. Para o efeito será utilizado um software

desenvolvido especificamente para este efeito (ver imagem em baixo) e analisados diversos climas típicos

existentes na Europa.

Print-screen do software para análise das estratégias bioclimáticas

Palavras-chave: Edifícios; Comportamento térmico; Estratégias bioclimáticas; Simulação numérica.

Trabalhos envolvidos: (1) Revisão do estado da arte; (2) Familiarização com o software; (3) Simulações

numéricas; (4) Análise crítica de resultados; e (5) Escrita da dissertação.

Local de trabalho: Laboratório de Construções do DEC-FCTUC ou outro local onde esteja disponível um

computador com o software instalado e com acesso à internet.

Tema: Sistemas de avaliação e classificação da sustentabilidade de edifícios

Orientadores: Prof. Paulo Fernando Antunes dos Santos (Construções, DEC-FCTUC)

Prof.ª Helena Maria dos Santos Gervásio (Mec. Estrutural, DEC-FCTUC)


A indústria da construção é um dos sectores de atividade que consume mais recursos e onde se produzem

mais resíduos, sendo simultaneamente um dos principais motores da economia global, desempenha um papel

fundamental no desenvolvimento sustentável. Os edifícios estão entre as estruturas de engenharia mais

importantes. As medidas para tornar os edifícios mais sustentáveis resultam principalmente das abordagens

de ciclo de vida, abrangendo os três principais aspetos da sustentabilidade: ambiental, económica e

social/cultural.

As ferramentas (ou metodologias) para avaliação da sustentabilidade podem ser agrupadas em qualitativas ou

quantitativas, sendo estas últimas habitualmente baseadas numa análise de ciclo de vida. Nesta dissertação

pretende-se descrever as principais metodologias qualitativas para avaliação e classificação da

sustentabilidade do ambiente construído (e.g. edifícios). Estas metodologias geralmente baseiam-se na

atribuição de pontos aos indicadores previstos por cada método/sistema.

Dois exemplos internacionais são os sistemas: LEED – “Leadership in Energy and Environmental Design”

originário dos Estados Unidos da América e o sistema BREEAM – “Building Research Establishment

Environmental Assessment Method” desenvolvido no Reino Unido. A nível nacional os dois sistemas mais

divulgados são o SBTool_PT – a versão Portuguesa do SBTool “Sustainable Building Tool”, e o LiderA –

Sistema de avaliação da sustentabilidade.

Sistemas de avaliação da sustentabilidade: logotipos (exemplos)

Palavras-chave: Edifícios; Sustentabilidade; Sistemas de avaliação; Análise comparativa.

Trabalhos envolvidos: (1) Revisão do estado da arte; (2) Identificação e seleção dos principais sistemas;

(3) Estudo da metodologia utilizada por cada sistema; (4) Comparação entre os diversos sistemas,

identificando diferenças e semelhanças; e (5) Escrita da dissertação.

Local de trabalho: Laboratório de Construções/Mecânica Estrutural do DEC-FCTUC ou outro local onde

esteja disponível um computador com acesso à internet.

Tema: Análise de ciclo de vida de produtos de madeira




Existem no planeta vários reservatórios de carbono (atmosfera, oceanos e solo), os quais trocam carbono

entre si. Antes da industrialização o ciclo global do carbono encontrava-se basicamente em equilíbrio, não

havendo trocas significativas de carbono entre reservatórios.

Contudo, o aumento da concentração de gases com efeito de estufa (nos quais se inclui o CO2) na atmosfera

ao longo do último século, devido às atividades antrópicas como a queima de combustíveis fósseis e

mudanças no uso da terra, provocou um desequilíbrio entre os reservatórios naturais de carbono, conduzindo

a trocas entre os mesmos, e tem contribuído consideravelmente para o aquecimento do planeta. As árvores

nas florestas representam importantes reservatórios de carbono. Nas plantas em crescimento, o carbono

(carbono biogénico) é extraído e armazenado devido ao processo da fotossíntese. No entanto, quando a

planta se degrada ou é queimada, o CO2 é libertado.

Deste modo, a madeira e os produtos derivados constituem depósitos temporários de carbono. O papel

destes depósitos na mitigação do problema do aquecimento global e a sua modelação em análises de

ciclo de vida, são temas para os quais não existe consenso generalizado na comunidade científica.

Assim, o objetivo principal da dissertação é a pesquisa e comparação entre normas existentes para o cálculo

da análise de ciclo de vido da madeira tendo em consideração o carbono biogénico.

Ciclo global do carbono (NASA Earth Observatory:

http://www.nasa.gov/centers/langley/news/researchernews/rn_carboncycle_prt.htm)

Palavras-chave: Produtos de Madeira; Ciclo do carbono; Análise de ciclo de vida; Normas; Análise

comparativa.

Trabalhos envolvidos: (1) Revisão do estado da arte; (2) Identificação e seleção das normas existentes;

(3) Estudo da metodologia utilizada por cada norma; (4) Comparação entre as diversas normas, identificando

diferenças e semelhanças; e (5) Escrita da dissertação.


esteja disponível um computador com acesso à internet.

Tema: Análise de ciclo de vida de produtos de madeira




Existem no planeta vários reservatórios de carbono (atmosfera, oceanos e solo), os quais trocam carbono A

indústria da construção é um dos sectores de atividade que consume mais recursos e onde se produzem mais

resíduos, sendo simultaneamente um dos principais motores da economia global, desempenha um papel

fundamental no desenvolvimento sustentável.

Os edifícios estão entre as estruturas de engenharia mais importantes. As medidas para tornar os edifícios

mais sustentáveis resultam principalmente das abordagens de ciclo de vida, abrangendo os três principais

aspetos da sustentabilidade: ambiental, económica e social/cultural.

O conceito de ciclo de vida considera todas as etapas: desde a conceção da estrutura até ao fim de sua vida

útil; desde a extração de matéria-prima até à gestão de resíduos de construção e demolição. A utilização

desta abordagem no início do processo de conceção é muito importante para a obtenção de uma construção

sustentável, como ilustrado na figura seguinte.

Pretende-se com esta dissertação realizar uma avaliação da sustentabilidade através da análise de ciclo de

vida realizada na fase de projeto de um edifício (caso de estudo), comparando a utilização de diferentes

soluções construtivas. Para o efeito será utilizada uma nova ferramenta de cálculo desenvolvida no âmbito de

um projeto europeu de investigação.

Influência das decisões de projeto sobre os impactes no ciclo de vida e custos

Palavras-chave: Edifícios; Avaliação da sustentabilidade; Fase de projeto; Soluções construtivas; Análise

comparativa.

Trabalhos envolvidos: (1) Revisão do estado da arte; (2) Familiarização com a ferramenta de cálculo;

(3) definição das soluções construtivas a estudar; (4) Simulações numéricas; (5) Análise crítica de resultados;

e (6) Escrita da dissertação.


esteja disponível um computador com acesso à internet e com a ferramenta de cálculo a funcionar.

Time

Envi

ron

men

tal i

mp

acts

an

d c

ost

s

Possibility to influence

impacts and costs

Cumulated impacts

and costs

Planning & Design Construction Use and maintenance

Tema: Estratégias para cidades mais silenciosas e verdes

Orientador: Andreia Pereira; Luís Godinho

Requisitos: Unidade curricular obrigatória de Acústica Ambiental



Mais de metade dos residentes em grandes cidades da Europa vive em zonas em que o ruído rodoviário e

ferroviário afecta de forma adversa a saúde humana e bem estar. Além disso, muitos espaços públicos, como

parques, esplanadas e zonas verdes são também afectados por estas fontes de ruído reduzindo o potencial

destas áreas. A implementação nas zonas urbanas de estratégias de mitigação do ruído trará ganhos na saúde

pública e consequentemente ganhos económicos. Neste trabalho pretende-se realizar uma compilação de

estratégias para reduzir o ruído de tráfego através do recurso a soluções sustentáveis.

Palavras-chave: Ruídos nas cidades, mitigação, soluções sustentáveis

Trabalhos envolvidos: Pesquisa bibliográfica

Local de trabalho: Laboratório de Construções do DEC-FCTUC.


1- European Environment Agency, Noise in Europe 2014

2- Novel solutions for quite rand greender cities, report about HOSANNA project,

3- G.J. van Blokland, Ir. D.F. de Graaff, Measures on road traffic noise in the EU March 2012

Tema: Impacto sonoro da mobilidade elétrica

Orientador: Andreia Pereira; Luís Godinho

Requisitos: Unidade curricular obrigatória de Acústica Ambiental



As preocupações ambientais e socio-económicas no sentido de se desenvolver uma política de mobilidade

urbana para os próximos anos privilegiando a redução das emissões de CO2 têm sido objectivos da União

Europeia e uma motivação crucial para a competitividade da indústria de transportes na Europa. Com este

intuito, têm vindo a ser implementadas políticas no sentido de serem desenvolvidas tecnologias alternativas

para motores capazes de reduzir as emissões de CO2. Actualmente as grandes marcas comercializam já

modelos com motores eléctricos, híbridos ou a hidrogénio capazes de reduzir de forma muito eficiente as

emissões de poluentes para a atmosfera. Esta nova geração de veículos tem ainda um potencial pouco

explorado: o facto de poder introduzir uma melhoria significativa na paisagem sonora urbana, Pretende-se

neste trabalho avaliar o impacto na paisagem sonora urbana desta nova geração de veículos, através de

pesquisa bibliográfica sobre o tema e de uma campanha de medições.

Palavras-chave: Ruídos nas cidades, mitigação, soluções sustentáveis, mobilidade elétrica

Trabalhos envolvidos: Pesquisa bibliográfica em língua inglesa, trabalho experimental



[1] K. Kaliski, I. Old and L. Blomberg, “Sound emissions from a plug-in electric vehicle,” in Inter.noise, New

York, 2012.

[2] J. Jabben, E. Verheijen and C. Potma, “Noise reduction by electric vehicles in the Netherlands,” in Inter.noise,

New York, 2012.

[3] Marbjerg, Gerd “Noise from electric vehicles –a literature survey” report within Compett project, April, 2013.

Tema: Medidas de acalmia de tráfego e seu impacto sonoro

Orientador: Andreia Pereira; Ana Bastos

Requisitos: Unidade curricular obrigatória de Acústica Ambiental e Vias de Comunicação I



As técnicas de acalmia de tráfego destinam-se tipicamente a reduzir as velocidades de circulação, ou a

controlar o volume de veículos designadamente relacionado com o tráfego de atravessamento podendo ser

aplicadas a uma rua, um bairro ou a uma zona. Pretende-se com estas medidas, sobretudo, reduzir a

frequência e severidade dos acidentes rodoviários, melhorar a qualidade de vida em áreas centrais ou

residenciais e reduzir os impactes ambientais do tráfego. Se aplicadas de forma adequada, estas técnicas

resultam num ambiente mais agradável, atrativo e seguro para os peões e ciclistas. Algumas destas técnicas

podem ser vantajosas ou inconvenientes no que concerne ao seu impacte sonoro em meio urbano. Neste

trabalho pretende-se avaliar a influência destas técnicas na paisagem sonora urbana. Serão analisadas

algumas destas medidas implementadas na cidade de Coimbra através de medições de nível sonoro

realizadas in situ.

Palavras-chave: Ruídos nas cidades, mitigação, soluções sustentáveis, acalmia de tráfego

Trabalhos envolvidos: Pesquisa bibliográfica em língua inglesa, trabalho experimental

Local de trabalho: Laboratório de Construções do DEC-FCTUC, in situ


[1] Inir (2011). “Medidas de Acalmia de Tráfego” (Vol. 1 a Vol. 5)” - Atravessamentos de Localidades,

Disposições normativas, Lisboa, Edição Inir

[2]http://www.imtt.pt/sites/IMTT/Portugues/InfraestruturasRodoviarias/InovacaoNormalizacao/Paginas/Divu

lgacaoTecnica.aspx

http://www.imtt.pt/sites/IMTT/Portugues/InfraestruturasRodoviarias/InovacaoNormalizacao/Divulgao%20Tcnica/MedidasAcalmiaTrafegoVol1.pdf

http://www.imtt.pt/sites/IMTT/Portugues/InfraestruturasRodoviarias/InovacaoNormalizacao/Paginas/DivulgacaoTecnica.aspx

http://www.imtt.pt/sites/IMTT/Portugues/InfraestruturasRodoviarias/InovacaoNormalizacao/Paginas/DivulgacaoTecnica.aspx

Tema: Estudo da eficiência energética de edifícios de habitação no âmbito do REH –

Influência dos sistemas técnicos

Orientador: Diogo Mateus / Andreia Pereira

Requisitos: MIEC e MIEA; Unidades curriculares obrigatórias das áreas de……..



À luz REH, aprovado pelo Decreto-Lei nº 118/ 2013 de 20 de Agosto, o desempenho energético dos edifícios

de habitação depende do comportamento térmico dos edifícios como da eficiência dos sistemas técnicos,

nomeadamente na climatização e nas águas quentes sanitárias. Neste contexto, e a partir de um conjunto de

“casos de estudo”, propõe-se como tema de investigação a avaliação da influência dos sistemas técnicos no

desempenho térmico dos edifícios de habitação, com especial destaque para sistemas com aproveitamento de

energias renováveis.

Palavras-chave: desempenho energético; sistemas técnicos; energias renováveis

Trabalhos envolvidos Aplicação a casos de estudo



REH, aprovado pelo Decreto-Lei nº 118/ 2013 de 20 de Agosto

ITE 50 - Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos Edifícios, LNEC

Tema: Aplicação do eco-design à construção Orientadores: Prof. Julieta António (Construções, DEC-FCTUC)

Doutor João Almeida (ITeCons)


A indústria da construção tem um impacto enorme na sociedade. Permite-nos desfrutar de espaços para viver,

trabalhar e ter momentos de lazer, dá-nos acesso a infra-estruturas importantes e tem um enorme impacto

positivo na economia. Contudo devido ao enorme consumo de recursos e às emissões que gera acarreta

grandes impactos ambientais.

A forma mais eficaz de reduzir os impactos ambientais dos produtos é considerar estes aspetos na fase de

conceção. O eco-design é a integração de considerações ambientais na conceção e desenvolvimento dos

produtos e serviços com o objetivo de melhorar o desempenho ao longo do ciclo de vida do produto /

serviço.

Nesta dissertação serão investigadas estratégias e metodologias de eco-design que possam ser aplicadas à

indústria da construção e será também aplicada a metodologia de eco-design a um produto específico.

Palavras-chave: Construção; Sustentabilidade; Eco-design.

Trabalhos envolvidos: Revisão do estado da arte; identificação das estratégias e metodologias a aplicar ao

eco-design; avaliação das dificuldades de aplicação das estratégias de ecodesign; elaboração de um plano de

metodologia de eco-design para aplicação a um produto específico; escrita da dissertação.

Local de trabalho: Departamento de Engenharia Civil/ Laboratório de Construções; ITeCons.

Tema: Critérios de sustentabilidade aplicados a edifícios escolares

Orientadores: Prof. Julieta António (Construções, DEC-FCTUC)


A sustentabilidade é uma palavra que ouvimos todos os dias. A avaliação da sustentabilidade da construção e

dos edifícios é uma questão que preocupa a sociedade e as entidades governamentais. Neste momento, os

sistemas de certificação/avaliação da sustentabilidade de edifícios são ainda esquemas voluntários. Os

sistemas de avaliação de sustentabilidade dos edifícios baseiam-se num conjunto de critérios de

sustentabilidade que são pontuados. É evidente que os edifícios escolares têm requisitos diferentes dos

requisitos de edifícios de habitação, de escritórios ou comerciais.

Nesta dissertação pretende-se identificar os requisitos específicos deste tipo de edifícios e verificar quais as

dificuldades e constrangimentos à aplicação de critérios de sustentabilidade. O objetivo será elaborar uma

lista de critérios adequados e em que esses critérios são pesados de acordo com a sua importância. Estes

critérios serão identificados tendo em conta fontes bibliográficas, eventuais sistemas de avaliação da

sustentabilidade para edifícios escolares e outros aspetos inerentes ao conceito de sustentabilidade.

Palavras-chave: Construção; Critérios de Sustentabilidade; Edifícios escolares

Trabalhos envolvidos: Revisão do estado da arte; identificação dos critérios de sustentabilidade de edifícios

gerais; identificação de critérios de sustentabilidade específicos para edifícios escolares; elaboração de uma

lista de critérios e avaliação do peso de cada critério; possível aplicação a um edifício; escrita da dissertação.

Local de trabalho: Departamento de Engenharia Civil/ Laboratório de Construções;

URBANISMO,

TRANSPORTES E

VIAS DE

COMUNICAÇÃO


Mestrado

(2015-2016)

Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente – Temas de Dissertação em UTVC 2015-2016

1

1 AVALIAÇAO AMBIENTAL NO CICLO DE VIDA DE

INFRAESTRUTURAS RODOVIÁRIAS

Descrição

Os Sistemas de Gestão de Redes Rodoviárias utilizam modelos de previsão da sua

qualidade estrutural e funcional e também têm em consideração os custos das

intervenções de conservação, os custos para os utentes e o valor residual das

infraestruturas no fim do seu período de vida. Cada vez mais se verifica a

necessidade de inclusão da qualidade ambiental (ruído, poluição, etc.) nesta análise.

No entanto, em Portugal não têm sido utilizados estes modelos de previsão da

qualidade ambiental em Sistemas de Gestão de Redes Rodoviárias, seja por falta de

informação, seja por dificuldades na sua implementação.

O objectivo principal que se pretende atingir com esta dissertação é o seguinte:

avaliar o estado da arte relativamente a modelos de previsão da qualidade ambiental

em infraestruturas rodoviárias e proceder à sua aplicação a uma rede rodoviária

municipal ou parte da rede rodoviária nacional. Para se atingir o objectivo proposto é

necessário efectuar as seguintes tarefas: revisão de conhecimentos na área dos

modelos de previsão da qualidade ambiental (ruído, poluição, etc.) em

infraestruturas rodoviárias; proposta de um modelo de previsão da qualidade

ambiental adequado para aplicação em Portugal; aquisição dos dados necessários

para aplicação do modelo a um estudo de caso; análise dos resultados obtidos;

conclusões e trabalhos futuros; organização e redação final da dissertação.

Orientador:

Professor Doutor Adelino Ferreira

hidráulica, recursos hídricos e ambiente

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