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Monitorização e simulação de afluências salinas a
sistema de saneamento em zonas costeiras
O Caso do Subsistema de Alcântara, em Lisboa
Catarina Pina Teixeira de Melo Amaro
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia do Ambiente
Orientador: Professor Doutor José Manuel de Saldanha Gonçalves Matos
Júri
Presidente: Professor Doutor Ramiro Joaquim de Jesus Neves
Orientador: Professor Doutor José Manuel de Saldanha Gonçalves Matos
Vogal: Professora Doutora Filipa Maria Santos Ferreira
Outubro 2016
2
iii
Agradecimentos
Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor José Saldanha Matos pela transmissão de
conhecimentos, pela constante disponibilidade e apoio e pelas oportunidades que me deu e
continua a dar.
À empresa AdLVT, em especial ao Eng. Nuno Pimentel, Eng.ª Fátima Paixão, Eng. Pedro Póvoa,
Eng. Pedro Álvaro e Eng.ª Catarina Pecurto, pela disponibilização dos meios necessários e pelo
apoio sempre demonstrado na realização das campanhas de monitorização.
Um agradecimento especial à Joana Pisoeiro pelo apoio e motivação ao longo do projeto e por
estar sempre disponível para me ajudar.
Aos meus amigos, pela amizade, cuidado e preocupação que têm comigo. Aos colegas do
Laboratório de Tecnologias e Informação de Civil (LTIDeCivil) pelas risadas e por todos os
momentos incríveis que passamos juntos.
À Inês, porque sem ela teria sido tudo mais difícil. Por estar sempre ao meu lado e por juntas
termos tornado estes cinco anos algo inesquecível.
À minha família, por serem presença constante na minha vida e o melhor apoio do mundo. Aos
meus avós por todos os ensinamentos que me dão e por todo o orgulho que têm em mim, à
minha mãe por ser o meu maior suporte e o meu maior exemplo, ao meu pai pelo interesse que
tem em tudo o que faço e à minha mana, por toda a paciência e carinho que tem comigo.
Ao João, por todo o amor, por todo o apoio e compreensão ao longo destes anos e por ser
sempre o melhor para mim.
A todos, o meu muito obrigada!
iv
v
Resumo
Em Portugal, uma parte importante dos sistemas de drenagem de águas residuais localiza-se
em zonas costeiras com influência de marés, e uma parte significativa das infraestruturas
apresenta cotas de soleira inferiores ao nível da água do mar, possibilitando a entrada de águas
salinas nos sistemas. As afluências salinas resultam em efeitos indesejáveis, provocando uma
sobrecarga hidráulica na rede de coletores, corrosão dos equipamentos eletromecânicos e
equipamentos elétricos, devido à entrada de cloretos, bem como agravamento dos encargos de
energia com bombagem e tratamento de águas residuais, inviabilizando, em distintas situações,
a reutilização dos efluentes tratados para a rega de espaços verdes.
No presente documento pretende-se contribuir para o estudo das afluências salinas em Lisboa,
nomeadamente no Subsistema de águas residuais da bacia de Alcântara. Foram realizadas
campanhas de monitorização de condutividade elétrica, durante os meses de julho, agosto e
setembro de 2016, na estação elevatória EE3, em Alcântara. Concluiu-se que, para níveis de
maré de, talvez de cerca de 2,8 m a água do mar começa a entrar nos sistemas, mas que só a
partir do nível de maré de 3,6 m o volume de entrada de água salina é significativo. Após uma
análise dos resultados, efetuada através de balanço de massas obteve-se uma expressão
empírica que relaciona o volume afluente de água do mar com o nível de maré, para o subsistema
de Alcântara, permitindo fazer estimativas de volumes afluentes indesejáveis de água do mar,
para vários cenários de preia-mar. A aplicação desta expressão permite estimar valores anuais
deste tipo de afluências, e avaliar o impacto técnico e económico no desempenho das
infraestruturas de bombagem e tratamento. Permite, também, ter uma ideia aproximada, face a
cenários de alterações climáticas.
Palavras chave: Afluências indevidas, afluência salina, águas residuais, águas salinas,
condutividade, subsistema de Alcântara
vi
vii
Abstract
In Portugal, an important proportion of the wastewater drainage system is located in coastal
areas, with a significant part of sewers installed below the sea water level. Due to broken pipes
and overflows the saline waters enters the system. The inflow of seawater in drainage systems
may result in undesirable effects, particularly hydraulic overload, corrosion of electro-mechanical
equipment and electrical installations, as well as the increase of energy and chemical costs with
wastewater treatment. It may also hamper the reuse of treated wastewater for agricultural purpose
due to high chlorides concentration.
Thus, the main purpose of this thesis is to contribute to the assessment of salt inflows in Lisbon
wastewaters, namely in the Alcântara’s system. There were developed campaigns for monitoring
the electric conductivity of the pumping station EE3 during June, July and August 2016, within
Alcântara’s system. The conclusions were that for tide levels of 2,8 m, salt water starts to enter
the system, but only for tide levels of 3,6 m the volume of inflow salt water is relevant. After an
analysis of the results, carried out through mass balance it was obtained an empirical expression
that relates the salt water inflows with tide levels for the Alcântara’s system. The application of
these studies allows to estimate annual values of such inflows, and evaluate the technical and
economic impact on the performance of pumping infrastructure and treatment. It also allows the
estimation of the salt-water inflows according to climate change effects.
Keywords: Alcantara’s system, conductivity, saline water inflow, saline wastewater, unwanted
inflows, wastewater
viii
ix
Índice de Texto
Agradecimentos............................................................................................................................. iii
Resumo ......................................................................................................................................... v
Abstract ........................................................................................................................................ vii
Lista de Acrónimos ....................................................................................................................... xv
1 Introdução .............................................................................................................................. 1
1.1 Enquadramento e relevância do tema .......................................................................... 1
1.2 Objetivos da dissertação ............................................................................................... 2
1.3 Estrutura da dissertação ............................................................................................... 2
2 Sistemas de drenagem de águas residuais em meio urbano ............................................... 5
2.1 Considerações iniciais ................................................................................................... 5
2.2 Características e composição das águas residuais ...................................................... 5
2.3 Ciclo Urbano da água .................................................................................................... 9
2.4 Sistemas de drenagem urbana ................................................................................... 10
2.5 Tratamento de Águas Residuais ................................................................................. 12
3 Afluências indevidas aos sistemas de águas residuais ...................................................... 15
3.1. Considerações iniciais ................................................................................................. 15
3.3. Impacto no Sistema ..................................................................................................... 16
3.4. Afluência Salina ........................................................................................................... 16
3.4.1. Caracterização da Água do Mar .......................................................................... 16
3.4.2. Efeitos nos coletores ........................................................................................... 20
3.4.3. Efeitos nas Estações de Tratamento de Águas Residuais ................................. 21
4. Descrição Geral do Caso de Estudo ................................................................................... 25
4.1. Considerações Iniciais ................................................................................................ 25
4.3. Caracterização Geral do Intercetor Algés - Alcântara ................................................. 28
4.3.1. Descarregadores ................................................................................................. 30
4.3.2. Sistemas Elevatórios ........................................................................................... 32
4.4. Caracterização Geral do Intercetor Cais do Sodré – Alcântara e Terreiro do Paço -
Cais do Sodré - Alcântara ....................................................................................................... 34
4.5. Estuário do Rio Tejo .................................................................................................... 36
4.5.1. Descrição Geral ................................................................................................... 36
4.5.2. Cunha Salina ....................................................................................................... 37
x
4.5.3. Caracterização de parâmetros de qualidade e de marés ................................... 38
4.5.3.1. Salinidade ........................................................................................................ 38
4.5.3.2. Condutividade .................................................................................................. 39
4.5.3.3 Marés ............................................................................................................... 40
5. Estudos antecedentes realizados no âmbito de afluências salinas no Subsistema de
Alcântara ..................................................................................................................................... 42
5.1. Considerações Iniciais ................................................................................................ 42
5.2. Metodologia ................................................................................................................. 42
5.3. Análise em tempo seco de caudais bombeados e níveis de maré ............................. 43
5.4. Monitorização da Condutividade ................................................................................. 45
5.5. Inspeção Visual ........................................................................................................... 46
5.6. Tipos de anomalias identificadas ................................................................................ 46
5.7. Localização dos pontos de entrada de maré .............................................................. 47
5.8. Impactos da entrada de maré no caudal afluente à ETAR de Alcântara .................... 49
6. Trabalho de Campo e Resultados no âmbito desta dissertação ........................................ 51
6.1. Considerações iniciais ................................................................................................. 51
6.2. Descrição das Campanhas de Monitorização ............................................................. 51
6.2.1. Aspetos Introdutórios............................................................................................... 51
6.2.2. Descrição do material e recursos utilizado.............................................................. 53
6.3. Apresentação e discussão dos resultados .................................................................. 53
6.4. Medidas de minimização ............................................................................................. 64
6.5. Impacto das alterações climáticas na afluência de águas salinas ao de Alcântara ... 65
7. Conclusões e Trabalhos futuros .......................................................................................... 68
7.1. Conclusões .................................................................................................................. 68
7.2. Trabalhos futuros......................................................................................................... 69
Referências bibliográficas ........................................................................................................... 70
ANEXOS ......................................................................................................................................... I
ANEXO I - Principais Características do Intercetor Algés – Alcântara ...................................... I
ANEXO II – Variação da Condutividade e Temperatura no Estuário do Tejo, campanha de 19
e 20 de setembro ..................................................................................................................... III
ANEXO III – Tempos de percurso das três frentes de drenagem à estação elevatória EE3 ... V
ANEXO IV – Dados de caudal bombeado e de condutividade na EE3 .................................. VII
xi
ANEXO V- Dados de volume médio na EE3 e nível de maré ................................................. IX
Índice de Figuras do texto
Figura 2.1 - Padrão diário típico de águas residuais domésticas. Adaptado de Metcalf and Eddy
(2003) ............................................................................................................................................ 8
Figura 2.2 – Ciclo Urbano da Água ............................................................................................... 9
Figura 2.3 – Principais etapas do processo de tratamento de um efluente numa estação
elevatória, www.agda.pt .............................................................................................................. 12
Figura 3.1 - Abordagem metodológica (LNEC, 2016) ................................................................. 15
Figura 3.2 – Relação entre condutividade elétrica e TDS (Management, 2016) ........................ 18
Figura 3.3 – Relação de referência de marés (Antunes, 2007) .................................................. 18
Figura 3.4- Variação sazonal média do NMM de Cascais, NMM de 207 e modelação da
componente harmónica SA (Antunes, 2010) .............................................................................. 19
Figura 3.5 - Efeito do pH na taxa de corrosão ............................................................................ 20
Figura 3.6 - Efeito da concentração de cloretos na taxa de corrosão (Prawoto et al., 2009) ..... 20
Figura 3.7 - Pitting Corrosion (Tinnea and Covino, 2011) .......................................................... 21
Figura 3.8 - Eficiência de remoção do CQO para diferentes concentrações de sal (Gurtekin
2016) ........................................................................................................................................... 22
Figura 3.9 - Eficiência de remoção do nitrogénio total para diferentes concentrações de sal
(Gurtekin 2016)............................................................................................................................ 22
Figura 3.10 - Eficiência de remoção do fósforo total para diferentes concentrações de sal
(Gurtekin 2016)............................................................................................................................ 23
Figura 4.1 – ETAR de Alcântara ................................................................................................. 26
Figura 4.2 – Delimitação das bacias das três frentes de drenagem do Subsistema de Alcântara
(Martins, 2010) ............................................................................................................................ 26
Figura 4.3 - Contribuições de caudal para a ETAR de Alcântara, em Lisboa (Pimentel et al.,
2016) ........................................................................................................................................... 27
Figura 4.4 – Planta de caracterização da bacia de drenagem, incluindo os limites
administrativos (Hidra, 2006) ...................................................................................................... 28
Figura 4.5 - Traçado esquemático do intercetor Algés-Alcântara ............................................... 29
Figura 4.6 – Localizações das estações elevatórias EE1 e EE2, respetivamente (Hidra 2006) 32
Figura 4.7 – Localização da estação elevatória EE3 (Hidra, 2006) ............................................ 32
Figura 4.8 - Traçado esquemático dos intercetores Cais do Sodré – Alcântara e Terreiro do
Paço-Cais do Sodré-Alcântara. ................................................................................................... 34
Figura 4.9 - Traçado entre EE6 e EE5 (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016) ....................... 36
Figura 4.10 – Estuário do Tejo .................................................................................................... 36
Figura 4.11 – Fenómeno de intrusão salina num estuário .......................................................... 38
Figura 4.12 - Distribuição de salinidade média de Verão (‰) MARETEC (2003) ...................... 39
Figura 4.13 - Distribuição de salinidade média anual (‰) MARETEC (2003) ............................ 39
xii
Figura 4.14 – Localização do Marégrafo de Lisboa, Google Maps ............................................ 40
Figura 4.15 – Variação do nível de maré em Lisboa durante o mês de junho de 2016 ............. 41
Figura 5.1 – Volumes diários em tempo seco, na EE1 e EE2, e nível máximo diário da maré no
Estuário do Tejo, entre abril e julho de 2015 (Pimentel et al., 2016) .......................................... 44
Figura 5.2 - Volumes diários em tempo seco, na EE3, e nível máximo diário da maré no
Estuário do Tejo, entre abril e julho de 2015 (Pimentel et al., 2016) .......................................... 44
Figura 5.3 – Registos de condutividade na EE5 no dia 19 de março (maré alta) e 11 de Abril
(maré baixa) (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016) ............................................................... 46
Figura 5.4 - Entrada de maré pelo ponto de descarga no meio recetor (David et al., 2016) ..... 46
Figura 5.5 - Abertura permanente da válvula bico de pato (David et al., 2016) ......................... 46
Figura 5.6 - Válvula de maré danificada (David et al., 2016) ...................................................... 47
Figura 5.7 - Entrada de maré por ligação entre coletores (David et al., 2016) ........................... 47
Figura 5.8 – Planta da interseção do coletor do Rio Seco, (Águas de Lisboa e Vale do Tejo,
2016) ........................................................................................................................................... 47
Figura 5.9 - Identificação dos pontos de entrada de maré no subsistema de Alcântara (Águas
de Lisboa e Vale do Tejo, 2016) ................................................................................................. 48
Figura 5.10 - Variação de caudais para salinidades baixas (Águas de Lisboa e Vale do Tejo,
2016) ........................................................................................................................................... 49
Figura 5.11 - Variação de caudais para salinidades elevadas (Águas de Lisboa e Vale do Tejo,
2016) ........................................................................................................................................... 50
Figura 6.1 – Medição de condutividade elétrica, em contínuo, na estação elevatória EE3 ....... 52
Figura 6.2 – Medição de condutividade elétrica, pontual, no Estuário do Tejo .......................... 52
Figura 6.3 – Sonda multiparamétrica portátil .............................................................................. 53
Figura 6.4 – Dados obtidos de condutividade na campanha dos dias 25 e 26 de julho, na EE3 e
relação com o nível de maré ....................................................................................................... 54
Figura 6.5- Dados obtidos de condutividade na campanha dos dias 19 e 20 de setembro, na
EE3 e relação com o nível de maré ............................................................................................ 55
Figura 6.6 - Dados obtidos de condutividade na campanha do dia 23 de setembro, na EE3 e
relação com o nível de maré ....................................................................................................... 56
Figura 6.7 - Dados obtidos de condutividade na campanha dos dias 24 e 25 de setembro, na
EE3 e relação com o respetivo nível de maré ............................................................................ 56
Figura 6.8 - Variação da condutividade elétrica em função do nível de maré, na EE3 .............. 57
Figura 6.9 – Variação da condutividade elétrica e temperatura no Estuário do Tejo, na
campanha de 25 e 26 de julho .................................................................................................... 58
Figura 6.10 – Áreas de provável entrada de maré no subsistema de Alcântara ........................ 59
Figura 6.11 – Dados de caudal bombeado e de condutividade elétrica na campanha de 23, 24 e
25 de setembro............................................................................................................................ 60
Figura 6.12 – Dados de volume medido na EE3 e nível de maré, campanha de 23,24 e 25 de
setembro ...................................................................................................................................... 61
Figura 6.13 – Volume de entrada de água do mar por nível de maré [m3] ................................. 63
xiii
Figura 6.14 – Soluções para minimização da afluência de água salina (Águas de Lisboa e Vale
do Tejo, 2016) ............................................................................................................................. 65
Figura 6.15 – Variação do nível médio da maré em Cascais (Série de médias mensais)
(Antunes, 2007) ........................................................................................................................... 66
Figura 6.16 - Projeção da subida do nível médio do mar, em Cascais até 2100 (Antunes, 2016).
..................................................................................................................................................... 66
Figura 6.17 – Projeção de aumento do volume de entrada de água do mar por nível de maré 67
Índice de Tabelas
Tabela 2.1 - Principais propriedades da água residual. Adaptado de Metcalf and Eddy (2003) .. 5
Tabela 2.2 - Principais fatores, quantitativos e qualitativos, que, regra geral, influenciam as
características das águas residuais, em sistemas de drenagem unitários. Adaptado de Metcalf
and Eddy (2003) ............................................................................................................................ 7
Tabela 2.3 - Componentes do caudal que circula nos sistemas unitários de drenagem.
Adaptado de Metcalf and Eddy (2003) .......................................................................................... 8
Tabela 2.4 – Componentes do caudal que circula nos sistemas unitários de drenagem.
Adaptado de Metcalf and Eddy (2003) ........................................................................................ 11
Tabela 4.1 – Características dos descarregadores existentes na frente de drenagem Algés –
Alcântara (Hidra, 2006) ............................................................................................................... 31
Tabela 4.2 – Principais características das estações elevatórias da frente de drenagem Algés –
Alcântara (Hidra, 2006) ............................................................................................................... 33
Tabela 4.3 - Percentagem de vezes que o nível de maré é superior a um determinado nível .. 40
Tabela 5.1 - Caudais médio, máximo e mínimo diário bombeados na EE1, EE2 e EE3 (Pimentel
et al., 2016) .................................................................................................................................. 44
Tabela 5.2 – Volume médio para diferentes valores de nível de maré (Pimentel et al., 2016) .. 45
Tabela 6.1 – Dias das campanhas com a respetiva altura de maré ........................................... 52
Tabela 6.2 – Altura de maré, volumes médios diários de águas residuais, caudal médios de
águas residuais e condutividades máximas para cada campanha, registados na EE3 ............. 60
Tabela 6.3 – Volumes de entrada de água salgada por nível de maré ...................................... 62
xiv
Índice de Figuras em Anexo
Figura Anexo A - Variação da condutividade e temperatura no Estuário do Tejo, campanha de
19 e 20 de setembro 2016 ........................................................................................................... III
Figura Anexo B – Tempos de percurso das três frentes de drenagem à estação elevatória EE3,
no subsistema de Alcântara .......................................................................................................... V
Figura Anexo C – Dados de caudal bombeado e de condutividade, na EE3, na campanha de 25
e 26 de julho ................................................................................................................................ VII
Figura Anexo D - Dados de caudal bombeado e de condutividade, na EE3, na campanha de 19
e 20 de setembro ........................................................................................................................ VII
Figura Anexo E – Dados de volume médio, na EE3, e nível de maré, na campanha de 25 e 26
de julho ......................................................................................................................................... IX
Figura Anexo F - Dados de volume médio, na EE3, e nível de maré, na campanha de 19 e 20 de
setembro ....................................................................................................................................... IX
Índice de Tabelas em Anexo
Tabela Anexo A - Principais Características do Intercetor Algés – Alcântara ................... I
xv
Lista de Acrónimos
Sigla Significado
BRS Bactérias redutoras de sulfato
CBO Carência bioquímica de oxigénio
CE Condutividade elétrica
CQO Carência química de oxigénio
COT Carbono orgânico total
DP Desvio padrão
EE Estação elevatória
ETAR Estação de tratamento de águas residuais
NMM Nível médio do mar
PM Preia-mar
SA Solar anual
SFT Sólidos fixos totais
ST Sólidos totais
SSV Sólidos suspensos voláteis
SST Sólidos suspensos totais
SVT Sólidos voláteis totais
TSD Total de sólidos dissolvidos
UV Ultravioleta
ZH Zero hidrográfico
xvi
1
1 Introdução
1.1 Enquadramento e relevância do tema
As afluências indevidas têm efeitos adversos nos sistemas de drenagem urbanos, sendo estes
sistemas absolutamente essenciais para a economia, saúde e bem-estar da população.
Enquanto nas zonas altas a contribuição de infiltração ocorre sobretudo no Inverno, por aumento
do nível dos aquíferos, no caso das zonas baixas costeiras, a origem das afluências indevidas
resulta, também, da afluência de águas salinas. Este fenómeno é resultado de níveis altos da
maré, acima da crista de descarregadores, de válvulas de retenção da rede em baixa a não
operarem adequadamente e de falta de estanquicidade dos sistemas, nomeadamente em
coletores, caixas domiciliárias e câmaras de visita (Pimentel et al., 2016) . Quando o nível de
maré atinge a cota de crista dos descarregadores inicia-se a entrada de águas salobras no
sistema.
A afluência indevida de águas salinas aos sistemas de drenagem pode resultar em sobrecarga
hidráulica na rede, diluição dos efluentes e agravamento de encargos energéticos com
bombagem e tratamento. Causa impacte significativo no desempenho da ETAR, tanto em termos
de processos físico-químicos, como é o caso da decantação e filtração, como em processos
biológicos, onde poderá levar à inibição ou destruição da comunidade microbiológica. A
concentração elevada de cloretos contribui para acelerar a degradação das infraestruturas uma
vez que promove a corrosão do betão e dos equipamentos eletromecânicos e instalações
elétricas (David et al., 2016). Esta situação é especialmente significativa em condição de preia-
mar, na enchente, quando os níveis no estuário são mais altos e a massa líquida apresenta maior
salinidade. Em vazante, em baixa-mar, os riscos de entrada de maré no sistema são mínimos ou
mesmo nulos (Pimentel et al., 2016).
O subsistema de Alcântara pode ser divido em duas zonas, a zona alta e a zona baixa. A zona
alta está associada aos caudais drenados que afluem à ETAR de Alcântara através do Caneiro
de Alcântara, provenientes do norte da cidade de Lisboa e do Município da Amadora. A zona
baixa recebe os caudais drenados com origem da zona ribeirinha de Lisboa, e dos municípios
de Oeiras e Amadora, sendo que os caudais afluem à ETAR através de vários sistemas
elevatórios. Esta zona divide-se em três frentes de drenagem principais: Algés-Alcântara, Cais
do Sodré-Alcântara e Terreiro do Paço-Cais do Sodré-Alcântara (Pimentel et al., 2016).
Dada a localização ribeirinha das três frentes de drenagem, tem lugar afluências de maré que
resultam em elevados volumes bombeados em alturas de pico de maré que, frequentemente,
levam a sucessivas aberturas e fechos da comporta das estações elevatórias por falta de
capacidade das mesmas (David et al., 2016).
No futuro, com riscos de aumento do nível da água do mar, esta situação terá naturalmente
tendência a agravar-se (Pimentel et al., 2016).
2
1.2 Objetivos da dissertação
O objetivo principal da presente dissertação é contribuir para o estudo das afluências das águas
salinas em sistemas de drenagem urbana, nomeadamente do ponto de vista de estratégias para
estimar caudais e impactos nos sistemas.
O caso de estudo da dissertação corresponde à Zona Baixa da bacia de drenagem de Alcântara,
nomeadamente as frentes de drenagem Algés – Alcântara, Cais do Sodré – Alcântara e Terreiro
do Paço - Cais do Sodré - Alcântara, em Lisboa, Portugal. As campanhas experimentais de
medição de condutividade elétrica foram realizadas na estação elevatória EE3, localizada em
Alcântara.
Os objetivos específicos do trabalho são os seguintes:
Aprofundar o estudo sobre as afluências indevidas costeiras em drenagem urbana;
Medir em contínuo a condutividade no sistema, para diferentes valores de cotas de preia-
mar, relacionando-os com caudais de afluências indevidas;
Determinar para que níveis de maré começa a ocorrer a afluência de água salina;
Analisar os caudais bombeados na estação elevatória EE3, em tempo seco, para
diferentes níveis de maré;
Tendo em conta os tempos de percurso do efluente, analisar os locais de provável
entrada de maré;
Quantificar o volume de água salgada afluente ao sistema.
A dissertação é desenvolvida com o intuito de dar resposta parcial à falta de informação e
pesquisa em Portugal, neste domínio de investigação.
1.3 Estrutura da dissertação
O presente documento encontra-se estruturado em 8 capítulos, descritos de seguida de forma
sucinta.
No Capítulo 1 é abordado o enquadramento, relevância do tema e âmbito do trabalho, referindo
ainda os objetivos que se pretendem alcançar, bem como a estrutura do relatório.
No Capítulo 2 é apresentado o enquadramento teórico de drenagem de águas residuais,
passando pelo ciclo urbano até à caracterização das etapas das operações e processos de
tratamento.
No Capítulo 3 expõe-se a componente de afluências indevidas, mais concretamente a afluência
salina a sistemas de saneamento. É feita uma abordagem do tema e os principais efeitos que
causa no sistema.
No Capítulo 4 apresenta-se o Caso de Estudo, ou seja, a Zona Baixa da Bacia de Drenagem de
Alcântara, onde é feita uma descrição das três frentes de drenagem que afluem à estação
elevatória EE3, Algés – Alcântara, Cais do Sodré Alcântara e Terreiro do Paço - Cais do Sodré -
3
Alcântara. Por fim, é feita uma descrição geral do Estuário do Tejo, caracterizando-o em termos
de parâmetros de qualidade e de marés.
No Capítulo 5 é feita uma revisão e análise dos estudos já realizados, sobre afluência salina, no
subsistema de Alcântara. É apresentada a metodologia implementada para deteção das
afluências salinas e as respetivas conclusões.
No Capítulo 6 apresenta-se o trabalho de campo e os resultados da investigação no âmbito da
dissertação. Em primeiro lugar apresenta-se a metodologia utilizada para determinação das
afluências salinas aos sistemas de saneamento. De seguida, é feita uma descrição das
campanhas de monitorização de condutividade elétrica, bem como dos materiais usados. Segue-
se uma análise dos dados obtidos em termos de valores de condutividade e caudais bombeados
na estação elevatória EE3. Por fim, procede-se a uma análise crítica e de interpretação dos
resultados.
No Capítulo 7 é feito um enquadramento do tema tendo em conta o efeito das alterações
climáticas.
Por fim, apresentam-se as notas conclusivas em relação ao projeto desenvolvido e à relevância
do mesmo, indicando ainda as perspetivas de trabalhos futuros.
4
5
2 Sistemas de drenagem de águas residuais em meio urbano
2.1 Considerações iniciais
No presente capítulo apresenta-se o enquadramento da drenagem de águas residuais. Será feita
uma descrição das características e composição das águas residuais, uma explicação concisa
do ciclo urbano da água, incluindo as interações e processos envolventes. Segue-se uma
descrição breve do sistema típico de drenagem urbano, explorando as classificações existentes
e considerando as infraestruturas do sistema. Posteriormente, dedica-se um subcapítulo à
caracterização das etapas das operações e do processo de tratamento das águas residuais.
2.2 Características e composição das águas residuais
A água residual corresponde a uma mistura complexa de compostos naturais orgânicos e
inorgânicos, juntamente com compostos produzidos pela atividade humana. É caracterizada
segundo as propriedades físico-químicas e biológicas que constam na Tabela 2.1.
Tabela 2.1 - Principais propriedades da água residual. Adaptado de Metcalf and Eddy (2003)
Tipo de Propriedade Propriedade
Física
Sólidos Totais (ST), Sólidos Voláteis Totais
(SVT), Sólidos Fixos Totais (SFT), Sólidos
Suspensos Totais (SST), Sólidos Suspensos
Voláteis (SSV), entre outros sólidos.
Distribuição do tamanho das partículas,
turvação, cor, transmitância, odor,
temperatura, densidade, condutividade.
Química
Químicas inorgânicas: Amónia (NH4+),
Azoto orgânico, Azoto Total, Nitritos (NO2-),
Nitratos (NO3-), Fósforo inorgânico, Fósforo
total, Fósforo orgânico, pH, alcalinidade,
metais, gases (O2, CO2, NH3, H2S, CH4),
entre outros.
Químicas orgânicas: Carência Bioquímica
em Oxigénio (CBO5), Carência Química em
Oxigénio (CQO), Carbono Orgânico Total
(COT), entre outros.
Biológica
Bactérias Coliformes, Microrganismos
específicos (bactérias, protozoários, vírus),
Toxicidade.
6
Muitas das características apresentadas na Tabela 2.1 estão inter-relacionadas, a temperatura
afeta simultaneamente a quantidade de gases dissolvidos e a atividade biológica das águas
residuais. Em meio urbano, estas características são também extremamente variáveis e
dependem do tipo de rede de drenagem (unitária e/ou separativa), do aglomerado populacional
(condições socioeconómicas, nível de saúde, etc.), da natureza da água de abastecimento
público, entre outros fatores.
Na prática, qualquer substância pode ser descarregada nas redes de drenagem, o que inviabiliza
uma análise química exaustiva da qualidade da água. A natureza das águas residuais é descrita
pelas suas características quantitativas e qualitativas (Metcalf and Eddy, 2003).
As características quantitativas (caudal) dependem das variações de comunidade para
comunidade (clima, dimensão do aglomerado populacional, tipo de habitações, preço da água,
nível económico e social das populações e qualidade e permanência do abastecimento de água
da rede pública), das variações diárias e das variações sazonais.
As características qualitativas podem ser físicas, químicas e biológicas e dependem das
variações de comunidade para comunidade e das variações em função da expressão dos
diferentes componentes do efluente.
Na Tabela 2.2 apresentam-se alguns dos fatores que influenciam as características da água que
circula em sistemas de drenagem unitários.
As águas residuais domésticas provêm de instalações sanitárias, cozinhas e zonas de lavagem
de roupas e caracterizam-se por conterem quantidades apreciáveis de matéria orgânica, serem
facilmente biodegradáveis e manterem relativa constância das suas características no tempo. As
águas residuais industriais derivam da atividade industrial e caracterizam-se pela diversidade
dos compostos físicos e químicos que contêm, dependentes do tipo de processamento industrial
e ainda por apresentarem, em geral, grande variabilidade das suas características no tempo. As
águas residuais pluviais, ou simplesmente águas pluviais, resultam da precipitação atmosférica
caída diretamente no local ou em bacias limítrofes contribuintes e apresentam geralmente
menores quantidades de matéria poluente, particularmente de origem orgânica. Consideram-se
equiparadas a águas pluviais as águas provenientes de regas de jardins e espaços verdes, de
lavagem de arruamentos, passeios, pátios e parques de estacionamento, normalmente
recolhidas por sarjetas, sumidouros e ralos (Matos, 2003).
7
Tabela 2.2 - Principais fatores, quantitativos e qualitativos, que, regra geral, influenciam as características das águas residuais, em sistemas de drenagem unitários. Adaptado de Metcalf and Eddy (2003)
Parâmetro Fator
Quantitativos Qualitativos
Precipitação
Altura e volume
Intensidade
Duração
Condições atmosféricas
regionais
Origem de águas residuais
Capitação e variação do
consumo
Tipo de origem: residencial,
comercial, etc.
Tipo de origem
Características da bacia de
drenagem
Área
Tempo de concentração
Uso do solo
Características do solo
(permeabilidade)
Controlo de cheias
Práticas de gestão da bacia
hidrográfica
Acumulação e remoção de
poluentes
Tipo de Sistema e
características de traçado
e conservação
Diâmetro, inclinação e
geometria das tubagens
Caudal de infiltração
Assoreamento
Práticas de regulação de
caudal
Processos químicos e
biológicos
Qualidade/origem da
infiltração
Relativamente aos componentes das águas residuais, isto é, tipos de caudal que circulam na
rede de drenagem, dependem do tipo de sistemas, podendo incluir os componentes que constam
na Tabela 2.3. Nos sistemas separativos, especificamente nos coletores ditos domésticos, é
transportado caudal doméstico, industrial e, ainda, afluências indevidas. Em ambos os casos, os
componentes variam de acordo com as condições locais e com a altura do ano (Metcalf and
Eddy, 2003).
8
Figura 2.1 - Padrão diário típico de águas residuais domésticas. Adaptado de Metcalf and Eddy (2003)
Tabela 2.3 - Componentes do caudal que circula nos sistemas unitários de drenagem. Adaptado de Metcalf and Eddy (2003)
Componente Breve descrição
Caudal doméstico
Água residual descarregada de atividades
residenciais, comerciais, institucionais, entre
outras.
Caudal industrial Água residual produzida por atividades
industriais
Afluências Indevidas
Água que entra no coletor através de acessos
diretos ou indiretos. A infiltração diz respeito à
entrada de água indevida através de fugas
nas juntas, fendas, fraturas ou paredes
porosas. Afluências diretas pluviais
correspondem a águas pluviais que entram no
coletor pelos ramais pluviais
(descarregadores), escorrência dos telhados,
drenos de caves ou pelas tampas das
câmaras de visita. Podem ainda resultar de
afluências salinas ou de unidades industriais
não licenciadas.
Caudal Pluvial Escoamento resultante de eventos pluviosos
ou degelo.
A variação destes componentes constitui um aspeto a ter em consideração. Independentemente
do tipo de sistema (unitário ou separativo), o caudal de água residual doméstica possui um
padrão diário determinado essencialmente pelo padrão de consumo de água da população
servida e que, como foi referido anteriormente, não varia consideravelmente ao longo do ano.
Na Figura 2.1 apresenta-se um padrão diário típico do caudal de águas residuais domésticas,
embora meramente representativo.
9
2.3 Ciclo Urbano da água
O ciclo urbano da água corresponde a todas as etapas de utilização humana da água, desde que
ela é retirada à natureza, até ao momento em que é novamente devolvida, encontra-se
representado na Figura 2.2.
A primeira fase do ciclo urbano é a captação da água superficial armazenada em albufeiras, ou
a extração de água subterrânea dos aquíferos, dependendo das situações. De seguida, a água
segue para uma Estação de Tratamento de Água (ETA) onde é submetida a processos de
arejamento, floculação, decantação, filtração e desinfeção (processos físico-químicos
apropriados às características da água de forma a torná-la própria para consumo). A água tratada
é então transportada através de grandes adutoras até um reservatório, onde fica armazenada
até ser novamente transportada, através da rede de distribuição, até ao ponto de consumo.
Depois de utilizada (em ambiente doméstico ou industrial), a água é descarregada no sistema
de drenagem urbano, passando a ser classificada como água residual. É recolhida através de
coletores e canalizada para uma Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), onde é
novamente tratada. De um modo geral, as etapas do processo de tratamento são o tratamento
preliminar (gradagem e desarenação/ desengorduramento), decantação primária, tratamento
biológico, decantação secundária e desinfeção. O ciclo urbano termina com a restituição da água
à natureza, geralmente feita através da descarga dos efluentes da ETAR num curso de água
superficial (Metcalf and Eddy, 2003).
Figura 2.2 – Ciclo Urbano da Água
10
2.4 Sistemas de drenagem urbana
Os sistemas de drenagem têm classificações diferentes, conforme a natureza da qualidade das
águas residuais que transportam (pluvial, residual doméstica/industrial ou mista). De acordo com
o ponto 1 do artigo 116.º do Decreto Regulamentar 23/95 de 23 de agosto de 1995, os sistemas
de drenagem pública de águas residuais podem ser separativos, unitários, mistos ou separativos
parciais (ou pseudo-separativos).
Os sistemas separativos são constituídos por duas redes de coletores distintas, uma destinada
às águas residuais domésticas e industriais e outra à drenagem das águas pluviais ou similares.
Este tipo de sistema permite que os dois efluentes estejam sujeitos a diferentes condições de
tratamento e destino final, mais adaptado às suas características. Em regra, e em meios urbanos
desenvolvidos, as águas residuais domésticas são encaminhadas para uma ETAR e
posteriormente descarregadas no meio recetor, enquanto as águas pluviais poderão ser
descarregadas diretamente no meio ambiente ou, caso se justifique, poderão sofrer um
tratamento inferior ao das águas residuais. No entanto as redes separativas acarretam custos
elevados de investimento, uma vez que é necessário dispor de dois tipos de tubagens.
Acrescenta-se ainda que este sistema requer uma construção e implementação cuidadosa, no
que diz respeito à correta ligação de ramais prediais (Matos, 2003).
Os sistemas unitários são constituídos por uma única rede de coletores onde são admitidas
conjuntamente as águas residuais domésticas, industriais e pluviais. Este sistema requer
menores custos de primeiro investimento, tendo em conta que apenas é necessária a construção
de um único tipo de coletor, por outro lado, acrescenta-se os encargos energéticos e de
exploração em estações elevatórias (EE) e em ETAR, devido ao excedente de recolha pluvial
em tempo de chuva.
Os sistemas mistos são constituídos pela conjugação dos dois tipos anteriores, em que parte da
rede de coletores funciona como sistema unitário e a restante como sistema separativo.
Por fim, nos sistemas separativos parciais ou pseudo-separativos, admitem-se, em condições
excecionais, a ligação de águas pluviais, por exemplo, de pátios interiores, aos coletores de
águas residuais domésticas (Matos, 2003).
Grande parte dos sistemas de drenagem urbana em Portugal e na Europa comportam-se como
sistemas unitários, mistos ou pseudo-separativos, tendo a particularidade de transportar
conjuntamente águas residuais domésticas e águas pluviais.
Os sistemas de águas residuais, independentemente do tipo de sistema de drenagem urbano,
dispõem de um conjunto de componentes principais que se podem dividir em três grandes
grupos: rede de coletores; sistema elevatório e os órgãos acessórios. Na Tabela 2.4 estão
resumidas as componentes presentes nos sistemas de águas residuais (Metcalf and Eddy,
2003).
11
Tabela 2.4 – Componentes do caudal que circula nos sistemas unitários de drenagem. Adaptado de Metcalf and Eddy (2003)
Componente Finalidade
Rede geral de drenagem
Componente destinado à recolha das AR do
aglomerado ou conjunto de aglomerados,
apresentando serviço de percurso.
Ramais de ligação
Componente que promove a ligação ou
descarga de águas residuais domésticas,
comerciais, industriais e pluviais na rede de
drenagem.
Redes interiores de edifícios
Componente que transporta águas pluviais e
águas de limpeza ou de” excreta” para o
exterior do edifício.
Emissários e intercetores
Componente destinado à condução de águas
residuais recolhidas pela rede de drenagem
com serviço de percurso, para o local de
tratamento ou de destino final. A descarga no
oceano é feita pelos emissários submarinos.
Sistemas elevatórios
Componente complementar que transporta
águas residuais em situações onde a
drenagem gravítica não é considerada
técnica e economicamente viável.
Descarregadores de tempestade
Órgãos complementares utilizados, em regra,
em situações de avaria ou onde é necessário
colocar fora de serviço componentes a
jusante ou para fazer face à afluência
excessiva de águas residuais.
Sifões invertidos
Órgãos complementares que incluem um ou
mais trechos com escoamento gravítico sob
pressão. São utilizados quando o
escoamento com superfície livre não é técnica
e economicamente viável.
Lagoas de amortecimento e retenção
Órgãos complementares usados apenas em
sistemas pluviais e, em condições
excecionais, em sistemas unitários.
Destinam-se, essencialmente, a reduzir os
caudais de ponta de cheia através de efeitos
de retenção e amortecimento, ou a evitar a
descarga de caudais poluídos nos meios
recetores.
12
Figura 2.3 – Principais etapas do processo de tratamento de um efluente numa estação elevatória, www.agda.pt
2.5 Tratamento de Águas Residuais
As águas residuais, antes de serem descarregadas no meio recetor, têm de ser tratadas em
Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) de modo a cumprir os limites de descarga
impostos pela legislação vigente.
O tratamento das águas residuais numa ETAR engloba o tratamento da fase líquida e o
tratamento da fase sólida. Deste modo, o tratamento das águas residuais tem como principais
etapas (1) tratamento preliminar, (2) tratamento primário, (3) tratamento secundário, (4)
tratamento terciário e (5) tratamento de lamas. Na Figura 2.3 estão representadas as principais
operações e etapas do processo.
O grau de tratamento a implementar depende das características do efluente bruto, da qualidade
exigida ao efluente tratado, do custo e disponibilidade dos terrenos, da disponibilidade de pessoal
especializado, da simplicidade de operação e manutenção e da evolução previsível das normas
de rejeição.
No Tratamento Preliminar ocorre o processo de gradagem/tamisação, a primeira operação
unitária normalmente encontrada numa estação de tratamento de águas residuais. O principal
objetivo da gradagem é remover do fluxo de entrada, os materiais grosseiros que podem (1) por
em perigo os equipamentos dos processos seguintes, (2) reduzir a efetividade do tratamento e
(3) contaminar os cursos de água.
A gradagem e a tamisação diferem entre si pela dimensão do espaçamento da malha. A
gradagem normalmente é utilizada para a remoção de materiais grosseiros em que a abertura
da malha está compreendida entre 6 e 150 mm. Por sua vez a tamisação é utilizada para a
remoção de materiais finos e a abertura da malha é inferior normalmente a 6 mm (Metcalf and
Eddy, 2003).
Em seguida ocorre o processo de desarenamento/desengorduramento que consiste na remoção
de areias e de outros materiais inertes tais como cascalho, cinzas e de outros materiais sólidos
pesados que têm velocidades ou gravidades específicas substancialmente maiores do que os
sólidos orgânicos putrescíveis na água residual.
13
Os desarenadores são concebidos para (1) proteger o equipamento mecânico da abrasão e
desgaste anormal, (2) reduzir a formação de depósitos pesados em condutas, canais e tubagens
e (3) reduzir a frequência de limpeza dos digestores, causada pela acumulação de areia (Metcalf
and Eddy, 2003).
Por sua vez, alguns desarenadores possuem uma ponte raspadora para que à medida que a
areia vai sendo removida as gorduras também vão sendo retiradas.
No Tratamento Primário ocorre a decantação cujo objetivo é remover os sólidos facilmente
sedimentáveis e o material flotante, por acção da gravidade, e, portanto, reduzir o conteúdo de
sólidos suspensos sedimentáveis. A decantação primária é usada como uma etapa preliminar
ao tratamento biológico. A sedimentação primária permite uma eficiência de remoção de sólidos
suspensos de 50-70% e 25-40% de CBO. Os compostos solúveis não são removidos (Metcalf
and Eddy, 2003).
O Tratamento Secundário consiste no tratamento biológico onde os objetivos são (1) transformar
(oxidar) os sólidos dissolvidos e os constituintes biodegradáveis em produtos finais
mineralizados, (2) capturar e incorporar os sólidos suspensos e não sedimentáveis coloidais num
floco biológico ou biofilme, (3) transformar ou remover nutrientes tais como azoto e fósforo e (4)
em alguns casos remover constituintes e compostos orgânicos específicos. Assim, o grande
objetivo do tratamento secundário é remover os compostos solúveis (o que se reflete na carga
expressa em CBO). No tratamento secundário consegue-se remover cerca de 85% da carga de
CBO e de SST.
Os processos biológicos utilizados no tratamento de águas residuais podem ser divididos em
duas principais categorias: os processos de biomassa suspensa e os processos de biomassa
fixa. Nos processos de biomassa suspensa os microrganismos responsáveis pelo tratamento são
mantidos numa suspensão líquida através de métodos de mistura apropriados. O sistema de
biomassa suspensa mais utilizado é o sistema de lamas ativadas. Nos processos de biomassa
fixa, os microrganismos responsáveis pela conversão do material orgânico ou nutrientes estão
fixos num leito de material inerte. O sistema de biomassa fixa mais comum são os leitos
percoladores (Metcalf and Eddy, 2003).
No Tratamento Terciário ocorre a desinfeção, que é definida como a destruição/inativação de
microrganismos patogénicos presentes nos efluentes e tem como objetivo limitar a poluição
bacteriológica. Os processos de desinfeção podem ser naturais ou artificiais. Dos processos
naturais fazem parte as lagoas de maturação, os leitos de macrófitas e a deposição no solo. Por
sua vez, os processos de desinfeção artificias estão divididos em duas categorias: químicos e
físicos. Dos processos químicos referem-se como principais a cloragem, dióxido de cloro e a
ozonização. Por outro lado, dos processos físicos refere-se a radiação UV, radiação gama e as
membranas.
14
Depois de passar por este tratamento, a água pode ser reutilizada, nomeadamente, na
agricultura, na rega de campos de golfe, na rega de espaços verdes, na lavagem de pavimentos,
entre outras utilizações possíveis. Com as afluências salinas aos sistemas de saneamento, no
final do processo de tratamento, esta água deixa de poder ser reutilizada para os fins acima
apresentados.
15
3 Afluências indevidas aos sistemas de águas residuais
3.1. Considerações iniciais
As afluências indevidas caracterizam-se como algo que não deve existir dado o tipo de sistema
e disposições regulamentares. Neste capítulo é feita uma abordagem à problemática das
afluências indevidas nos sistemas de águas residuais com especial relevância na afluência de
água salina. O capítulo inicia-se com a fundamentação da problemática do tema e os principais
impactos que tem no sistema. De seguida, é apresentada uma explicação do fenómeno de
afluência salina e dos efeitos que causa nas infraestruturas e nas estações de tratamento.
3.2. Problemática
Considera-se como Afluências Indevidas a água que se infiltra de forma ilícita, numa rede de
drenagem de águas residuais. Elas não só interferem ao nível técnico, como também na gestão
e sustentabilidade da rede. Numa rede de saneamento é muito difícil quantificar com exatidão o
volume de água infiltrada.
Segundo o LNEC (2016), afluências indevidas são também afluências indesejadas. Afluências
indevidas porque não devem existir dado o tipo de sistema e disposições regulamentares e
afluências indesejadas porque impactam negativamente o desempenho dos sistemas em
diferentes dimensões (função das características e componentes de cada sistema).
Na Figura 3.1 apresenta-se o esquema de uma abordagem metodológica tendo em conta a
tipificação de causas e efeitos.
Figura 3.1 - Abordagem metodológica (LNEC, 2016)
As potenciais afluências ao sistema são a infiltração com origem em águas subterrâneas, as
águas residuais domésticas (ou outras de origens não industriais), as águas residuais industriais
com características inadequadas ou não autorizadas, a afluência salina, águas de drenagem de
caves e descargas de piscinas, material sólido superficial, gorduras, efluentes de pecuária e
águas fluviais.
Os mecanismos que contribuem para essa afluência são diversos e podem incluir, entre outros,
a entrada através das tampas e do corpo das câmaras de visita e de ramais de ligação, roturas
das canalizações, ligações clandestinas de águas pluviais, despejos na rede de coletores, falta
de câmaras de retenção de sólidos, lançamento de resíduos sólidos, faltas de válvulas
antirretorno e falta de válvulas de maré (Amorim et al., 2007 e LNEC, 2016).
Tipos de afluências Causas/mecanismos Efeitos/consequências
16
3.3. Impacto no Sistema
As afluências indevidas de caudais aos sistemas de drenagem de águas residuais domésticas,
de acordo com LNEC (2016) e Amorim et al. (2007) podem causar alguns problemas,
nomeadamente:
- Degradação do desempenho hidráulico, por aumento não previsto do caudal, podendo originar
entrada em carga, extravasamento e inundações e descargas de caudais não tratados;
- Degradação do desempenho ambiental e redução da capacidade de transporte dos coletores
e das estações de tratamento de águas residuais, pelo aumento das cargas de poluentes
descarregados para os meios recetores, podendo originar descarga de caudais não tratados,
redução da eficiência dos processos de tratamento e exfiltração;
- Impactos socioeconómicos pelo incremento de custos operacionais e de investimento nas redes
de drenagem e nas estações de tratamento de águas residuais, aumento dos custos de operação
e manutenção e impacto na continuidade e qualidade de serviços;
- Incumprimento e redução do desempenho da entidade gestora, nomeadamente no
incumprimento de condições legais ou contratuais e nos níveis de desempenho abaixo do
desejável (indicadores do sistema da ERSAR);
- Arrastamento de solos, causando problemas operacionais e estruturais na rede de drenagem.
3.4. Afluência Salina
3.4.1. Caracterização da Água do Mar
A água do mar é uma solução de grande variedade de elementos e de compostos químicos. É
constituída por água em mais de 96,5% e os outros 3,5% por sais. Estes sais são substâncias
que podem ser introduzidas no oceano por processos físicos, químicos e biológicos. São estas
substâncias que estão na origem das propriedades químicas características da água do mar.
A água do mar para além dos elementos de oxigénio e hidrogénio tem presente outros dois
elementos fundamentais, o cloro e o sódio que se combinam para formar o cloreto de sódio
(NaCl) e cujos teores são 1,05 g/l e 1,90 g/l respetivamente (Bebianno, 2007). Nos elementos
maioritários, estão também presentes na água do mar, sulfato, magnésio, cálcio e potássio.
A salinidade é uma medida da quantidade de sais dissolvidos na água e pode ser expressa pela
equação 3.1.
𝑆 (%) =𝑔 𝑖õ𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑜𝑟𝑔â𝑛𝑖𝑐𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑣𝑖𝑑𝑜𝑠
1 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑟 ×100
(3.1)
17
A salinidade média da água do mar, na costa portuguesa, é de cerca de 3,5% (Serrano, 2014).
A salinidade aumenta com a profundidade a menos que a coluna de água seja bem misturada
na vertical e depende da maré, do caudal fluvial, das trocas de calor, da evaporação e das taxas
de precipitação.
A salinidade pode, também, ser referida como Total de Sólidos Dissolvidos (TSD).
Condutividade Elétrica
A condutividade elétrica (CE) de uma água mede a capacidade que uma solução tem para
conduzir corrente elétrica. Esta capacidade depende da presença de iões, da sua concentração
total, da mobilidade e da temperatura a que é medido. Uma vez que a corrente elétrica é
transportada pelos iões presentes na solução, a condutividade aumenta à medida que a
concentração de iões também aumenta. Os iões maioritários são responsáveis pela maior parte
da condutividade da água do mar visto serem os que têm maiores concentrações. Sendo afetada
pela temperatura, quanto maior este parâmetro, mais elevado será o valor da condutividade
(County, 2011).
A condutividade elétrica é expressa, habitualmente, em µmho/cm. No sistema internacional (SI)
o equivalente ao ohm é o siemens (S) e a condutividade elétrica é expressa em milisiemens por
metro, mS/m (APHA, 1999).
Neste estudo, o valor da condutividade será apresentado em unidades de µS/cm (micro-Siemens
por centímetro).
A água completamente pura apresenta um valor de condutividade de aproximadamente 0,055
µS/cm (como não contém praticamente sais dissolvidos não conduz eletricidade), a água da
torneira apresenta um valor de aproximadamente 50-1000 µS/cm e a água do mar apresenta
uma condutividade de aproximadamente 53000 µS/cm (Choice, 2010).
A determinação da salinidade da água do mar é feita recorrendo à condutividade elétrica que, tal
como referido, tende a aumentar com o aumento da quantidade de sais dissolvidos (TSD). TSD
e a condutividade não estão linearmente relacionadas. Duas soluções com o mesmo TSD podem
ter diferentes condutividades elétricas, dependendo dos diferentes tipos de sais iónicos e sua
concentração.
Como é difícil medir a quantidade de TSD na água, este pode ser estimada usando um fator de
conversão. Por sua vez, a salinidade pode ser estimada através da condutividade elétrica usando
o mesmo fator de conversão, representado na equação 3.2 (Metcalf and Eddy, 2003), onde S
representa o valor da salinidade e C o valor da condutividade elétrica.
𝑆 (𝑝𝑝𝑚) = 𝐶 (𝑚𝑆
𝑚) 𝑥0,67
(3.2)
18
Figura 3.3 – Relação de referência de marés (Antunes, 2007)
No entanto, quando a concentração de sais atinge um determinado nível a condutividade elétrica
deixa de ser diretamente relacionável com a concentração de sais. Este fenómeno ocorre devido
à formação de pares de iões. Os pares de iões enfraquecem a carga do outro fazendo com que
acima deste nível, maiores TSD não irão resultar em condutividades elétricas igualmente
elevadas (Management, 2016). Este fenómeno é apresentado na Figura 3.2 que relaciona a
variação da condutividade elétrica com o TSD.
Marés
Os diferentes níveis de maré podem ser classificados segundo dois parâmetros: a altura da maré
e as fases da lua.
Em relação à altura da maré é possível classifica-la em maré alta ou preia-mar, quando a água
do mar atinge a sua altura mais alta dentro do ciclo de marés, e maré-baixa ou baixa-mar, quando
a água do mar atinge a sua altura mais baixa dentro do ciclo de marés.
A altura da maré é definida tendo como referência o zero hidrográfico (ZH), que por sua vez é o
plano de referência das profundidades indicadas nas cartas náuticas. Em Portugal é definido
pelo nível da mais baixa das baixa-mares, registada durante um dado período (normalmente 18,6
anos) em relação ao nível médio do mar e tem o valor de 2,08 m. Todas as alturas de maré estão
referidas ao zero hidrográfico de cada zona portuária (Antunes, 2007). Na Figura 3.3 está
representado uma referência de marés.
Figura 3.2 – Relação entre condutividade elétrica e TDS (Management, 2016)
TDS
CE
Relação entre Condutividade elétrica e TDS
19
Conforme a fase lunar é possível diferenciar dois tipos de marés, as marés vivas que ocorrem
durante as fases de lua nova e lua cheia quando a lua e o sol estão alinhados e os seus efeitos
se somam, observando na tabela de marés elevados coeficientes de marés, e as marés mortas
que ocorrem durante as fases de quarto crescente e quarto minguante, obtendo-se coeficientes
de marés mais baixos.
O recurso aos mais modernos marégrafos de radar ou de pressão, com ligação IP, permitem
uma monitorização em tempo real da variação do nível médio do mar causado pelos diversos
fatores meteorológicos e oceânicos. Baseado no cálculo diário do nível médio da maré
juntamente com a média da pressão atmosférica, uma série temporal com uma base de 10 anos
serve para avaliar a variação sazonal do nível médio do mar e a respetiva taxa de variação ao
longo desse período.
A comparação direta da altura de maré observada instantaneamente com um modelo harmónico
de maré preciso e exato, conhecendo-se a pressão atmosférica, possibilita a avaliação rigorosa
da sobre-elevação do nível médio causado por efeitos meteorológicos (Antunes, 2010).
Na Figura 3.4 está representada a componente sazonal do nível médio do mar modelada com
base na série de dados de médias diárias e sobreposta à constituinte harmónica solar anual (SA)
(Antunes, 2010)
Figura 3.4- Variação sazonal média do NMM de Cascais, NMM de 207 e modelação da componente harmónica SA (Antunes, 2010)
20
Figura 3.5 - Efeito do pH na taxa de corrosão (Prawoto et al., 2009)
Figura 3.6 - Efeito da concentração de cloretos na taxa de corrosão (Prawoto et al., 2009)
3.4.2. Efeitos nos coletores
- Desempenho do Sistema
A entrada de água do mar no sistema vai danificar e ocupar espaço necessário nas estruturas,
aumentar a pressão no sistema reduzindo novamente a capacidade e causando inundações a
montante e aumentar o consumo de energia e os custos para tratar os efluentes nas estações
de tratamento (County, 2011).
- Corrosão dos coletores, equipamentos e acessórios em metal
Com a entrada de águas salinas, nas condutas existe uma diminuição significativa do pH e um
aumento da concentração dos iões cloreto tendo como resultado eletroquímico o aumento da
corrosão no sistema (Figura 3.5 e Figura 3.6).
Este fenómeno tem como resultado a formação de ácido clorídrico (Ma, 2012). Quanto maior a
temperatura maior será a taxa de corrosão (Prawoto et al., 2009).
O fenómeno de corrosão afeta as condutas, equipamento e acessórios em metal, como válvulas,
descarregadores e tubagens. Como referido anteriormente, um dos principais constituintes da
água salina é o ião cloreto. Quando a água salina entra em contacto com materiais em aço ocorre
um fenómeno denominado por corrosão por picadas (“pitting corrosion”). Corrosão por picadas
é um processo eletroquímico de oxidação-redução que ocorre na superfície de metais revestidos
com um filme passivo e que é resultado da hidrólise (Ma, 2012). Apesar da corrosão resultar em
perdas do metal, a deterioração pode penetrar fundo no metal. Nestas situações, a corrosão por
picadas pode levar a falhas catastróficas. Outro fator relativo à corrosão por picadas é que este
é um processo aleatório, sendo a sua frequência maior nas zonas de soldadura, como pode ser
observado na Figura 3.7.
21
3.4.3. Efeitos nas Estações de Tratamento de Águas Residuais
Os organismos presentes nas culturas convencionais de tratamento não estão preparados para
viver em ambientes com quantidades significativas de sais.
No tratamento primário, devido à densidade da água salgada ser bastante superior à densidade
da água doce, criam-se, deste modo resistência à decantação devido às elevadas forças
flutuantes. Elevadas concentrações de sal causam plasmólise e morte dos micro-organismos
normalmente presentes nas águas residuais devido ao aumento da pressão osmótica, que
resulta numa redução do tamanho das partículas e na densidade (A.Uygur, 1996). Por fim, a falta
de protozoários influencia a turbidez do efluente. Os protozoários reduzem a turbidez do efluente
alimentando-se dos micro-organismos. No entanto, a sua resistência à salinidade é limitada e
normalmente não sobrevivem mais de 24h em ambientes com NaCl superiores a 40 g/l. Este
facto explica a razão de em ambientes salinos verificar-se escassez de protozoários (O.Lefebvre
et al., 2006).
A água salgada contribui para a presença de total de sólidos dissolvidos, que têm que ser
removidos no processo de tratamento, sulfatos, que podem aumentar a produção de sulfureto
de hidrogénio, e cloretos, que aceleram a corrosão e podem inibir o processo de floculação
(County, 2011).
Elevadas percentagens de sal comprometem a correta operação dos convencionais processos
aeróbicos de tratamento de águas residuais para valores de concentrações de cloreto acima de
5-8 g/l (Lefebvre and Moletta, 2006).
A água salina vai influenciar este processo quando entra nas estações de tratamento. O NaCl
tem influência no desempenho dos processos de tratamento biológicos (Wang et al., 2005).
Elevadas concentrações de sal (> 1% sal) causam plasmólise e/ou perda de atividade biológica
(R.Dincer, 1996).
Foram realizados estudos do efeito da concentração de sal num reator anóxico/aeróbico. Para
este efeito foram testadas quatro diferentes concentrações de sal (0, 5, 10 e 15 g NaCl/L). A
Figura 3.7 - Pitting Corrosion (Tinnea and Covino, 2011)
22
eficiência de remoção da carência química de oxigénio (CQO), do nitrogénio total e do fósforo
total diminui com o aumento gradual da concentração de sal (Gurtekin, 2016).
Os resultados do efeito do aumento da concentração de sais na eficiência de remoção do CQO
estão apresentados na Figura 3.8. O decréscimo da eficiência de remoção do CQO pode ser
devido ao efeito adverso do sal na atividade microbiana. É conhecido que elevadas salinidades
causam plasmólise e perda de atividade das células.
Os resultados do efeito do aumento da concentração de sais na eficiência de remoção do azoto
total estão representados na Figura 3.9. A diminuição da eficiência de remoção do azoto total
com o aumento da concentração de sal deve-se ao desgaste da biomassa morta e da lise dos
constituintes celulares e à inibição da nitrificação.
Por último, os efeitos do aumento da concentração de sais na eficiência de remoção do fósforo
total estão representados na Figura 3.10. É visível que elevadas concentrações de sal tem
impactes adversos na remoção do fósforo total.
Figura 3.8 - Eficiência de remoção do CQO para diferentes concentrações de sal (Gurtekin 2016)
Figura 3.9 - Eficiência de remoção do nitrogénio total para diferentes concentrações de sal (Gurtekin 2016)
Concentração de sal g NACl /L
Eficiê
ncia
de
rem
oçã
o d
e c
QO
%
Concentração de sal g NACl /L
Eficiê
ncia
de
Rem
oçã
o d
e N
%
23
Na digestão anaeróbia, os microrganismos responsáveis pela fase da acidogénese diferem
bastante dos microrganismos responsáveis pela metanogénese em termos de fisiologia,
necessidades nutricionais, cinéticas de crescimento e sensibilidade às condições ambientais.
Quando as concentrações de determinadas substâncias são significativas nas águas residuais e
lamas levam a perturbações no desempenho dos digestores anaeróbios. Uma substância é
considerada inibidora quando causa um efeito adverso na população microbiana ou inibição do
crescimento bacteriano (Chen et al., 2008).
De acordo com Chen et al.(2008) existe uma grande quantidade de substâncias identificadas
como inibidoras do processo de digestão anaeróbia. Os inibidores mais comuns são a amónia,
o ácido sulfídrico, iões metálicos leves como o sódio, magnésio, alumínio, cálcio, potássio, metais
pesados e outros compostos como acetonas, benzenos, alcanos, éteres, fenóis, entre outros.
Deste modo é possível verificar que muitos dos constituintes da água do mar são substâncias
inibidoras da digestão anaeróbia como é o caso do sulfato e do sódio.
O ácido sulfídrico é usado em muitos processos industriais e, como resultado, o sulfato está
presente nos efluentes desses processos. A presença de elevadas concentrações de sulfuretos
nos efluentes restringe a aplicação de tratamentos anaeróbicos devido à toxicidade, corrosão e
odores que o ácido sulfídrico (H2S) produz (Sati and Zaiat, 2011). Nos reatores anaeróbios, o
sulfato é reduzido a sulfídrico pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS) (Sati and Zaiat, 2011 e
Chen et al., 2008). A presença de elevadas concentrações de sódios e/ou cloro tem sido
considerada com uma inibição do tratamento anaeróbico das águas residuais. Uma
concentração de sódio superior a 10 g/l inibe fortemente a metanogénese (Lefebvre and Moletta,
2006).
Em modo de síntese e de acordo com (R.Dincer, 1996) os principais problemas encontrados no
tratamento biológico de águas residuais com elevada salinidade podem ser resumidos em quatro
categorias principais:
Figura 3.10 - Eficiência de remoção do fósforo total para diferentes concentrações de sal (Gurtekin 2016)
Concentração de sal g NACl /L
Eficiê
ncia
de
rem
oçã
o d
e P
%
24
1. Limite da extensão de adaptação: as culturas convencionais não podem ser utilizadas para
tratar águas residuais salinas com concentrações de sais superiores a 3-5%;
2. Sensibilidade às variações nas trocas iónicas: mudanças nas concentrações de sais de 0,5 –
2 % causa efeitos severos no desempenho do sistema. Mesmo com culturas aclimatadas é
necessário que a composição iónica se mantenha constante, para se obter um adequado
desempenho do sistema;
3. Elevadas concentrações de sólidos suspensos no efluente: a presença de salinidade nas
águas residuais reduz a população de protozoários provocando assim baixas eficiências de
sedimentação e elevadas concentrações de sólidos suspensos no efluente.
Por fim, e de extrema importância, águas tratadas com elevados níveis de cloreto deixam de
poder ser usadas na rega de espaços verdes e para produção de alimento, diminuindo as
potencialidades de reutilização e uso eficiente da água.
Após a análise dos dados apresentados pode-se concluir que a entrada de água salgada nas
estações de tratamento não apresenta um grande impacte, sendo o principal problema, a água
tratada que perde as suas características e não é possível de ser reutilizada.
25
4. Descrição Geral do Caso de Estudo
4.1. Considerações Iniciais
De modo a quantificar a afluência salina foi definida uma área de estudo e medidos valores de
condutividade, em contínuo, nas estações elevatórias e no Estuário do Tejo. O caso de estudo
escolhido foi a Zona Baixa da Bacia de Drenagem de Alcântara.
Desta forma, no presente capítulo apresenta-se o enquadramento do caso de estudo, iniciando
pela descrição do sistema de Alcântara e pelas três frentes de drenagem que afluem à estação
elevatória EE3, Algés – Alcântara, Terreiro do Paço - Alcântara e Terreiro do Paço-Cais do Sodré
- Alcântara. Esta análise permite compreender o modo de funcionamento destas três frentes. Por
fim, visto que a água que aflui ao sistema deriva do estuário do Tejo é feita uma descrição geral
e uma caracterização de parâmetros de qualidade e de marés.
4.2. Enquadramento
A bacia de drenagem servida pela ETAR de Alcântara compreende uma “Zona Alta” e uma “Zona
Baixa”. Os caudais provenientes da parte norte da cidade de Lisboa, localizada a cotas
superiores, e de parte do concelho da Amadora, a denominada “Zona Alta”, afluem à ETAR a
partir do Caneiro de Alcântara, que corresponde a uma antiga ribeira posteriormente canalizada,
responsável pelo transporte não só das águas residuais aí afluentes, mas também de uma
componente significativa de caudais pluviais. A drenagem da parte sul da cidade, denominada
por “Zona Baixa”, que recebe os caudais drenados com origem da zona ribeirinha de Lisboa, e
dos municípios de Oeiras e Amadora, é realizada através de um sistema intercetor que transporta
os caudais para a estação elevatória EE3, sendo a partir daí bombeados até à ETAR. O
subsistema de Alcântara integra 11 estações elevatórias, apresenta uma extensão de rede de
28,2 km (SIMTEJO, 2013), tem uma área aproximada de 6200ha e drena as águas residuais
num volume aproximado de 140000 m3/dia (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016).
A ETAR de Alcântara foi projetada e construída na década de 90. Foi posteriormente sujeita a
grandes obras de remodelação e ampliação, dispondo neste momento de um tratamento
secundário e desinfeção por radiação ultravioleta. Apresenta uma capacidade de tratamento de
3,3 m3 (tempo seco) + 3,3 m3 (tempo húmido) e um caudal médio diário de 147 145 m3/dia
(SIMTEJO, 2013).
As lamas são desidratadas mecanicamente em centrífugas para serem posteriormente usadas
na agricultura. A ETAR contempla a desodorização completa de toda a instalação. Esta
instalação dispõe de linha de tratamento para caudais de origem pluvial em excesso, consistindo
numa decantação primária avançada.
Atualmente está construída sob um telhado verde com cerca de dois hectares, Figura 4.1,
permitindo esta solução diminuir o impacto paisagístico da existência de uma ETAR de grandes
26
Figura 4.1 – ETAR de Alcântara
dimensões (construção em betão), no meio da cidade, junto a um Parque Natural, beneficiando
ainda de um bom isolamento térmico e acústico e da diminuição da área impermeável às águas
pluviais, contribuindo desta forma para uma atenuação das cheias. O telhado diminui ainda o
aquecimento global, pois absorve os raios solares que refletiriam, aquecendo o ar atmosférico.
Ao mesmo tempo as plantas sintetizam o CO2 do ar, convertendo-o em oxigénio através da
fotossíntese.
Na “Zona Baixa”, o Sistema Intercepto da cidade de Lisboa apresenta as seguintes três frentes
de drenagem principais:
• frente de drenagem Algés-Alcântara;
• frente de drenagem Cais do Sodré-Alcântara;
• frente de drenagem Terreiro do Paço-Cais do Sodré-Alcântara.
Na Figura 4.2 estão representadas as três frentes de drenagem do Subsistema de Alcântara.
Figura 4.2 – Delimitação das bacias das três frentes de drenagem do Subsistema de Alcântara (Martins, 2010)
27
As três frentes de drenagem localizam-se, em regra, a baixas cotas, na zona costeira, com
coletores com cotas de soleira frequentemente inferiores ao nível da água do mar e incluem
diversos descarregadores, alguns com válvulas de maré, dois sifões invertidos e, no conjunto,
onze sistemas elevatórios.
Enquanto na zona alta a contribuição de infiltração ocorre sobretudo no Inverno, por aumento do
nível do aquífero, no caso da zona baixa, as afluências indevidas resultam, também, da entrada
de águas salinas do estuário do Tejo, resultado de níveis altos da maré (situações de preia-mar),
acima da crista de descarregadores, de válvulas de retenção da rede em baixa a não operarem
adequadamente, e de falta de estanquicidade do sistema, nomeadamente em coletores, caixas
domiciliárias e câmaras de visita.
A frente de drenagem Algés-Alcântara é, na sua quase totalidade, separativa. Por seu lado, a
rede de drenagem do município de Lisboa é, na prática, do tipo unitário.
Apresenta-se, na Figura 4.3, a contribuição de caudal da zona alta e baixa de Lisboa para a
ETAR de Alcântara. Observa-se que à Estação Elevatória 3 (EE3), onde converge a totalidade
dos caudais da zona baixa do subsistema de Alcântara, aflui cerca de metade do caudal que é
tratado na ETAR, sendo que o intercetor Algés-Alcântara transporta aproximadamente 30% do
caudal afluente à EE3 (Pimentel et al., 2016).
Tendo em consideração estes resultados, assume especial relevância o estudo do
comportamento desta frente de drenagem, em termos de caudais afluentes. A frente de
drenagem Algés-Alcântara transporta cerca de 15% do caudal total tratado na ETAR de
Alcântara, ou seja, cerca de 200 a 300 l/s (Pimentel et al., 2016).
O presente estudo incide sobre as frentes de drenagem Algés-Alcântara, Cais do Sodré –
Alcântara e Terreiro do Paço - Cais do Sodré - Alcântara, sendo o local de medição de
condutividade elétrica a estação elevatória EE3.
Figura 4.3 - Contribuições de caudal para a ETAR de Alcântara, em Lisboa (Pimentel et al., 2016)
28
4.3. Caracterização Geral do Intercetor Algés - Alcântara
A frente de drenagem Algés - Alcântara serve uma bacia de drenagem com cerca de 22,5 km2,
que abrange os concelhos de Lisboa (freguesias de Sta. Maria de Belém, São Francisco Xavier,
Benfica e Ajuda), Oeiras (freguesias de Algés, Carnaxide, Cruz Quebrada-Dafundo e Linda-a-
Velha) e Amadora (freguesias de Alfragide e Buraca). Na Figura 4.4 apresenta-se a planta de
caracterização da bacia de drenagem, incluindo os limites administrativos (concelhos e
freguesias) (Hidra, 2006).
Esta frente de drenagem apresenta uma capacidade aproximadamente de 1,6 m3/s, que equivale
a mais do dobro do caudal de ponta em tempo seco. Em tempo húmido, os caudais pluviais
excedem significativamente os caudais domésticos, mesmo para precipitações frequentes,
sendo essencial o controlo das afluências pluviais ao sistema (Hidra, 2006).
O intercetor que constitui a frente de drenagem Algés-Alcântara tem início em Algés, na Av.
Fernão Mendes Pinto, prolongando-se até estação elevatória EE3 na Av. de Ceuta, onde os
caudais são bombeados para a ETAR de Alcântara. Na Figura 4.5 apresenta-se uma
representação esquemática do sistema intercetor Algés-Alcântara que inclui, designadamente,
as seguintes componentes principais:
• Intercetor, de diâmetro variável, entre Ø800 e Ø1200 mm, incluindo três trechos gravíticos
principais e três condutas elevatórias;
•.Três instalações elevatórias, enterradas, dispondo cada uma de três a quatro grupos
Figura 4.4 – Planta de caracterização da bacia de drenagem, incluindo os limites administrativos (Hidra, 2006)
29
Figura 4.5 - Traçado esquemático do intercetor Algés-Alcântara
eletrobomba (a montante de cada sistema elevatório encontra-se implantada uma câmara de
descarga com ligação ao sistema pluvial);
•.Dezanove descarregadores de desvio para o sistema intercetor e diversos coletores
secundários, de diâmetros variáveis, entre 200 e 600 mm.
O sistema apresenta ainda outros aspetos de especial relevância, entre os quais se salientam
os seguintes:
a) A conduta elevatória associada à EE2 encontra-se implantada, ao longo de quase todo o seu
desenvolvimento, no interior de um coletor pluvial que se encontra, em parte, assoreado;
b) As condutas elevatórias EE2-CT2 e EE3-ETAR dispõem, respetivamente, de uma e quatro
ventosas, apresentando um perfil longitudinal sempre ascendente;
c) A montante da EE3 localiza-se um sifão invertido, com dois ramos de igual diâmetro (Ø800
mm);
d) Os coletores pluviais que se desenvolvem a jusante dos descarregadores D16 e D17 dispõem
de válvula de maré, embora não haja segurança que operem em boas condições;
e) Existem sete descarregadores principais, sujeitos a influência direta ou indireta da maré.
30
No Anexo I apresentam-se as principais características do intercetor Algés-Alcântara, ao longo
dos diversos troços que o constituem e que são identificados pelas respetivas câmaras de
montante e de jusante. Os valores apresentados referem-se à geometria da secção, ao diâmetro,
inclinação média, comprimento e material de cada trecho e correspondem, respetivamente, às
colunas designadas por “Tipo”, “D”, “i”, “Comp” e “Material”. A informação referente a condutas
elevatórias apresenta-se, no Quadro x, a azul. As lacunas de informação (maioritariamente
provenientes do não levantamento “in situ” das câmaras respetivas) encontram-se assinaladas
por um sinal de “- “(Hidra, 2006).
Da análise do Anexo I verifica-se, em parte da extensão do intercetor, o não cumprimento de
certos aspetos regulamentares, como é o caso da reduzida inclinação de alguns dos trechos que
se desenvolvem desde o início do intercetor até à EE1, verificando-se inclusivamente a existência
de um coletor ascendente entre as câmaras P4 e 4I. De um modo geral, a reduzida inclinação
dos coletores com uma inclinação mínima de 0,0004 m/m num dos trechos) conduz à verificação
de velocidades de escoamento diminutas, com a consequente ocorrência do assoreamento dos
coletores, fenómeno referido em relatórios de auditoria técnica. A ocorrência de assoreamento
é, de facto, reconhecida pelos funcionários responsáveis pela operação do sistema e foi
observada durante os trabalhos de campo realizados.
4.3.1. Descarregadores
A principal função dos descarregadores é o desvio de caudal doméstico para emissários
afluentes à ETAR. Os descarregadores podem ainda ser utilizados a montante das estações
elevatórias, para assegurar que os caudais que afluem, a jusante, não superam os caudais de
dimensionamento das estações elevatórias.
A frente de drenagem Algés-Alcântara dispõe de dezanove descarregadores ao longo do seu
percurso. No entanto, os descarregadores D6.1, D12 e D19B não se encontram realmente em
operação, devido à deficiente conceção/construção. No Tabela 4.1 apresentam-se as principais
características dos descarregadores existentes, designadamente: largura e cota da crista do
descarregador (respetivamente “L crista” e “C crista”), cota do fundo do descarregador (“C
fundo”), cota da soleira do coletor de águas residuais (“C AR”), diâmetros do coletor a montante
e a jusante do descarregador (“Montante” e “Jus pluvial”), bem como do coletor de desvio das
águas residuais (“Jus AR”). Os coletores de desvio de águas residuais apresentam diâmetros de
200, 300, 350 e 600 mm (Hidra, 2006).
Verifica-se que a cota da soleira do coletor de águas residuais do descarregador D12 se encontra
alinhada com a cota da crista do descarregador, ou seja, todo o caudal de montante de tempo
seco segue diretamente para o rio pelo coletor pluvial, não sendo intercetado nem encaminhado
para a ETAR de Alcântara. Na realidade, apenas em situações de precipitação intensa poderá
algum caudal ser descarregado através do coletor das águas residuais, que é de facto o contrário
do que se pretende. Os descarregadores D6.1 e D19B apresentam problemas e deficiências
semelhantes.
31
Tabela 4.1 – Características dos descarregadores existentes na frente de drenagem Algés – Alcântara (Hidra, 2006)
Projeto
Levantamento de Campo Diâm. Coletor
Lcrista [m] Ccrista [m] Cfundo [m] CAR [m]
Mont [mm]
Jus.pluvial [mm]
Jus.AR [mm]
D3 0,8 2,66 2,49 2,49 450 800 200
D4/D5 1,5 4,12 3,79 3,79 500 500 200
D6 1,9 2,94 2,44 2,44 1900 1900 600
D6.1* - - - - - - -
D7 1,2 2,68 2,48 2,48 1,2x1,8 1,2 x 1,8 200
D8 0,8 2,34 2,14 2,14 800 800 300
D9 1,57 6,59 6,29 6,29 1,4x1,2 1900 300
D10 1,2 2,25 1,97 1,97 1,2x1,8 1,2 x 1,8 200
D11/14 1,6 2,36 2,16 2,16 1,6x2,2 1,6 x 2,2 300
D12* 1,65 3 1,4 2,8 0,7x0,35 0,7 x 0,35 200
D13 2,4 2,54 2,32 2,32 1,65 x
0,4 2 x 700 350
DJ 2,8 4,71 4,06 4,06 0,6 x 0,9 0,6 x 0,9 300
DJ1 1 5,82 5,66 5,66 300 300 200
DJ2 1 2,69 3,49 3,49 400 300 300
D16 2 1,07 0,69 0,69 750 750 300
D17 3,2 1,29 0,99 0,99 1500 1500 400
D19A 1,1 3,35 3,15 3,15 400 400 300
D19B* 0,27 3,12 2,22 3,12 0,8 x 1,2 0,8 x 1,2 300
D19C 0,7 2,55 2,35 2,35 600 600 300
Outra conclusão que se retira da análise da Tabela 4.1, diz respeito à possibilidade de entrada
de água do mar no sistema através dos descarregadores, cujas cotas de crista são inferiores à
cota de máxima preia-mar de águas vivas (aproximadamente 2,3 m) e que não dispõem de
válvulas de maré, nomeadamente, do D10 (2,25 m), D16 (1,07 m) e D17 (1,29 m).
32
Figura 4.7 – Localização da estação elevatória EE3 (Hidra, 2006)
4.3.2. Sistemas Elevatórios
O subsistema de drenagem da frente Algés-Alcântara inclui duas estações elevatórias em série,
a Estação Elevatória 1 (EE1), próximo do Centro Cultural de Belém (CCB), e a Estação Elevatória
2 (EE2), em frente do edifício da Cordoaria. Os caudais bombeados na EE2 seguem por
intercetor gravítico com escoamento em superfície livre e posteriormente por sifão invertido, para
a EE3, localizada junto da Av. ª de Ceuta, na margem esquerda do caneiro de Alcântara. À EE3
aflui também águas residuais das outras duas frentes de drenagem da zona baixa, como
anteriormente referido.
Nas Figura 4.6 e Figura 4.7 apresentam-se, respetivamente, a localização das estações
elevatórias EE1 e EE2 e a vista geral do exterior da EE3.
Na Tabela 4.2 apresentam-se as principais características das estações elevatórias ao longo da
frente de drenagem Algés-Alcântara, designadamente ao nível das cotas de arranque e paragem
dos grupos eletrobomba, do diâmetro e extensão das condutas elevatórias, da altura de
elevação, entre outras. Salienta-se, ainda, que na EE1 e na EE2 existem dois grupos
eletrobomba e um de reserva, enquanto que na EE3 existem 3 grupos eletrobomba e um de
reserva.
Figura 4.6 – Localizações das estações elevatórias EE1 e EE2, respetivamente (Hidra 2006)
33
Tabela 4.2 – Principais características das estações elevatórias da frente de drenagem Algés – Alcântara (Hidra, 2006)
Grandeza Unidade Estação Elevatória
EE1 EE2 EE3
Nº bombas em serviço
2 2 3
Nº bombas de reserva
1 1 1
Caudal unitário l/s 550 650 1010
Altura de elevação m 7,85 10,15 28,76
Vol.útil de projeto m3 175 145 190
Diâmetro da conduta elevatória mm 1000 738 1200
Comprimento aproximado da cond.elev. m 647 1140 2017
Cota do terreno na EE m 3,7 3,55 3,6
Cota do fundo do poço de bombagem m -6,65 -7,1 -8,37
Cota de arranque B1 m -2,28 -2,15 -2,84
B2 m -1,51 -1,62 -1,71
B3 m
-1,4
Cota de paragem B1 m -3,4 -2,81 -3,49
B2 m -3,22 -2,27 -3,19
B3 m
-2,94
34
4.4. Caracterização Geral do Intercetor Cais do Sodré – Alcântara e Terreiro
do Paço - Cais do Sodré - Alcântara
Na Figura 4.8 apresenta-se, esquematicamente, o sistema intercetor que se desenvolve desde
o Cais do – Alcântara e o sistema intercetor do Terreiro do Paço - Cais do Sodré – Alcântara.
A frente de drenagem Terreiro do Paço – Cais do Sodré - Alcântara é constituída por uma rede
unitária de coletores e contempla um conjunto de infraestruturas recentes com alguma
complexidade, entre as quais se destacam as câmaras de válvulas (de maré e de controlo de
caudal, incluído descarregadores de caudais em excesso) da R. do Ouro e da R. da Prata/R.
Augusta, a Estação Elevatória das Agências e o respetivo emissário submarino.
Embora o caudal de ponta de tempo seco da bacia de drenagem seja de 0,55 m3 /s, durante a
ocorrência de precipitações relativamente frequentes, é comum afluírem ao Terreiro do Paço
caudais superiores a 30 m3 /s. As câmaras de válvulas da R. do Ouro e da R. da Prata/R. Augusta
encontram-se projetadas para efetuar o desvio, em tempo seco, de 2,2 m3 /s, a EE das Agências
eleva duas vezes o caudal de ponta de tempo seco para jusante (1,1 m3 /s), para a ETAR de
Figura 4.8 - Traçado esquemático dos intercetores Cais do Sodré – Alcântara e Terreiro do Paço-Cais do Sodré-Alcântara.
35
Alcântara. O emissário submarino, que descarrega no estuário do Tejo, constitui uma segurança
adicional e possibilita a descarga de 1,1 m3 /s (Lopes et al.,2012).
A Frente de Drenagem Terreiro do Paço - Cais do Sodré - Alcântara inclui as seguintes
componentes principais:
a) Três instalações elevatórias e condutas elevatórias associadas: Rocha Conde de
Óbidos, Santos e Agências;
b) Duas câmaras para instalação de válvulas de maré e válvulas de controlo de caudal no
Terreiro do Paço;
c) Intercetor circular (incluindo condutas elevatórias, coletores gravíticos e coletores em
pressão) de diâmetro variável, compreendido entre Ø300 e Ø1200 mm;
d) Três câmaras de desvio de caudal e duas câmaras de controlo de caudal (desvios de
caudal associados a válvulas do tipo vórtice) a construir a montante da Estação Fluvial
(bacias do Largo do Chafariz de Dentro à Sé) e correspondentes ligações;
e) Válvula de controlo de caudal na câmara de válvulas de maré da Estação Fluvial;
f) Emissário submarino, que concretizará a descarga de parte dos caudais elevados para
o meio recetor e permitirá a descarga dos efluentes, no caso de paragem da estação
elevatória, no estuário do Tejo;
g) Emissário gravítico ao longo da Rua da Cintura do Porto de Lisboa e da Avenida da
Brasília, Ø1200 mm, em ferro fundido, com declive da ordem de 1‰ a 1,2‰, numa
extensão total da ordem de 2100 m;
h) Conduta elevatória, Ø1000 e Ø900, PN10 em ferro fundido dúctil, numa extensão
aproximada de 400 m (340 m em Ø1000 e 60 m em Ø900) a jusante da Estação
Elevatória da Rocha de Conde de Óbidos;
i) Troço de conduta elevatória em perfuração horizontal, com poços de entrada, saída e
uma extensão da ordem de 60 m, para concretização da ligação do intercetor Cais do
Sodré - Alcântara II e o intercepto atual na Avenida 24 de Julho, a montante da EE3.
Na frente de drenagem Cais do Sodré – Alcântara, o sistema intercetor inclui, designadamente,
as seguintes componentes principais:
a) Intercetor, de diâmetro variável, entre Ø500 e Ø1200 mm;
b) Três instalações elevatórias, enterradas, dispondo de 1+1 ou 2+1 grupos eletrobomba
(sendo um de reserva). As instalações elevatórias localizam-se junto do cruzamento da
Av. 24 de Julho com a Av. Infante Santo (EE4), no Largo de Santos (EE5) e junto do
cruzamento da Av. 24 de Julho com a R. Boqueirão dos Ferreiros (EE6);
c) Oito descarregadores de desvio para o sistema intercetor e diversos coletores
secundários, de diâmetros variáveis entre Ø300 e Ø800 mm.
Na Figura 4.9 está representado o traçado que liga a estação elevatória EE5 à estação elevatória
EE6.
36
Figura 4.9 - Traçado entre EE6 e EE5 (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
Figura 4.10 – Estuário do Tejo
4.5. Estuário do Rio Tejo
4.5.1. Descrição Geral
O Estuário do Rio Tejo localiza-se na costa oeste Portuguesa. É o maior estuário da Península
Ibérica e a zona húmida mais extensa do território nacional. Tem uma área de aproximadamente
320 km2 e um volume de aproximadamente 1800x106 m3 (Freire et al., 2002).
O estuário apresenta uma morfologia particular, caracterizada por uma região interior extensa e
pouco profunda, com larguras que podem atingir os 15 km, desenvolvendo-se segundo a direção
NNE-SSW e um canal de embocadura, estreito e profundo, com largura mínima de 1,8 km,
orientado ENE-WSW (Freire et al., 2002). Apresenta ainda uma profundidade média de 10,6 m.
Tem comprimento de aproximadamente 80 km desde o seu limite superior (perto de Muge) até
à sua embocadura (perto de S. Julião da Barra-Bugio).
Apresenta uma extensão de intrusão salina de 50 km, faz-se sentir até à zona de Vila Franca de
Xira e as marés deixam de se fazer sentir a partir da zona de Muge (a 80 km da foz). Na Figura
4.10 apresenta-se o Estuário do Rio Tejo.
A principal fonte de água doce no estuário é através do Rio Tejo. Os valores de caudal que, nas
presentes condições de regularização em Portugal e Espanha, variam normalmente entre uma
centena e um milhar de m3/s, podendo considerar-se como mais frequentes caudais da ordem
37
dos 300 a 400 m3/s. Rios mais pequenos como o Sorraia e Trancão, dois rios tributários do
estuário, contribuem com um caudal de descarga média da ordem de entre 39 m3s-1 e 6 m3s-1,
respetivamente (Póvoa et al., 2015).
O estuário é, por outro lado, constantemente abastecido de água salgada, através do oceano,
pelas marés, cuja amplitude varia entre cerca de 1,0 m (em marés mortas) e 4,4 m (em marés
vivas) (Porto de Lisboa, 2016).
O Estuário do Tejo caracteriza-se por correntes intensas e oscilatórias permitindo que exista uma
elevada e eficiente diluição dos poluentes.
O Estuário do Tejo, como outros estuários, é uma zona de elevada produtividade biológica e
caracteriza-se pelas flutuações extremas de fatores abióticos, nomeadamente da salinidade,
temperatura e correntes de turbidez.
Como referido anteriormente, a principal fonte de água doce do estuário é o Rio Tejo. O Rio Tejo
tem a sua nascente na Serra de Albarracin – Espanha. Atravessa o território Espanhol e
Português, e desagua no Oceano Atlântico em Lisboa. É um dos maiores rios da Península
Ibérica, tendo um comprimento de cerca de 1060 km.
Os seus principais afluentes são o Jarama, Alberche, Alagon, Guadélia, Almonte e Salor em
Espanha e Erges, Ponsul, Zêzere e Sorraia em Portugal.
A bacia hidrográfica tem uma área aproximada de 80 500 km2, estando cerca de dois terços
(69%) em Espanha e um terço (31%) em Portugal.
Em regime natural o seu caudal ronda os 600 m3/s, tendo uma elevada variação mensal com
grandes picos em situação de cheia (Fernandes, 2005). No troço português do rio Tejo existem
quatro estações hidrométricas de controlo de níveis e caudais (Tramagal, Almourol, Matrena e
Ómnias-Santarém). O caudal médio anual do rio Tejo registado na estação hidrométrica de
Ómnias-Santarém é da ordem de grandeza dos 350 m3/s. Verifica-se uma grande variabilidade
sazonal e inter-anual. É possível identificar um semestre húmido, de novembro a abril, e um
semestre seco, de maio a outubro (Macedo, 2006).
4.5.2. Cunha Salina
O fenómeno de intrusão salina nos estuários ocorre quando a vazão de água doce, que é
descarregada num estuário por um rio, tende a lançar-se no oceano escoando sobre a camada
inferior de água salgada que se movimenta preferencialmente do oceano para o interior.
A água do mar é mais densa que a água doce do rio, devido à forte presença de sais dissolvidos
no primeiro, causando uma variação vertical de salinidade, também chamada de gradiente
vertical de salinidade. Ao entrar no estuário, a diferença entre as densidades, apesar de pequena,
é suficiente para que haja uma tendência do fluido de maior densidade ficar em baixo da parcela
38
Figura 4.11 – Fenómeno de intrusão salina num estuário
de menor densidade, isto é, a água do mar penetra por baixo de uma camada superficial de
menor densidade, Figura 4.11.
Os dados obtidos no Estuário do Tejo apontam para a existência de um padrão de circulação
típico de um estuário parcialmente misturado (escoamento para jusante na camada superficial e
para montante na camada profunda), embora apresente tendência para ser verticalmente
homogéneo em condições de aumento da maré (Neves, 2010).
Um estuário parcialmente misturado caracteriza-se por amplitudes de maré elevadas e onde o
fluxo de água doce é reduzido, a turbulência provocada pelas correntes de maré é mais elevada
e tende a provocar uma maior mistura entre a água doce e a água salgada, sendo, no entanto,
visíveis duas camadas no sistema. A salinidade aumenta com a profundidade.
Um estuário verticalmente homogéneo, devido ao efeito da turbulência, a coluna de água está
completamente misturada, não existindo estratificação salina no sentido vertical. Neste caso, o
efeito do fluxo das marés é maior que o fluxo dos rios.
4.5.3. Caracterização de parâmetros de qualidade e de marés
4.5.3.1. Salinidade
O Oceano Atlântico apresenta uma salinidade média cerca de 3,5%. No Estuário do Tejo, de
acordo com os valores retirados do Water Modelling System (MOHID), na boia de Paço de Arcos
o valor médio da salinidade é de cerca de 3% (30 g/l de sais dissolvidos predominantemente Na+
e Cl) (MARETEC, 2003). A Figura 4.13 apresenta a distribuição de salinidade média anual no
estuário do Tejo e a Figura 4.12 apresenta a distribuição de salinidade média de Verão.
39
Os maiores gradientes estão localizados no interior do estuário, mostrando que é nessa região
que se faz a grande mistura das águas provenientes do rio e do mar. A distribuição de salinidade
no Verão e a distribuição média anual têm formas bastantes semelhantes, sugerindo que os
períodos de chuva capazes de alterar substancialmente a distribuição de salinidades, são
eventos de curta duração.
De acordo com MARETEC (2003) medidas efetuadas no exterior do estuário mostram poucos
valores de salinidade inferiores aos típicos da água do mar, sugerindo também que reduções de
salinidade no interior do estuário são episódios de curta duração. No “corredor” as velocidades
elevadas (normalmente superiores a 1,5 m/s, podendo atingir os 2,5 m/s em marés vivas) e as
excursões de maré longas geram turbulência e difusão por efeito de corte responsáveis pela
mistura intensa. Em ambos os extremos desta zona são visíveis gradientes elevados
identificadores de zonas de mistura.
4.5.3.2. Condutividade
No estuário do Tejo medições de campo realizadas na zona de Alcântara, no âmbito deste
estudo, apresentam valores de condutividade elétrica entre 44500 e 46000 µS/cm. Para
caracterização de um afluente bruto sem afluência salina, estima-se que a condutividade se
encontre entre valores de 1500 µS/cm e 2000 µS/cm, dependendo do nível de maré.
Condutividades superiores a 2000 µS/cm indicam possível afluência de água salgada ao sistema
(County, 2011). Na zona de Lisboa a condutividade elétrica da água potável, em janeiro e junho
de 2016, variou entre 131,5 µS/cm e 357 µS/cm (EPAL 2016).
Figura 4.12 - Distribuição de salinidade média de Verão (‰) MARETEC (2003)
-
Figura 4.13 - Distribuição de salinidade média anual (‰) MARETEC (2003)
40
4.5.3.3 Marés
De modo a medir o nível das marés no estuário do Tejo existe um marégrafo instalado em Algés
no Centro de Controlo do Tráfego Marítimo, Figura 4.14.
Observando a Tabela de Marés, no ano 2016, para o Estuário do Tejo é visível que o valor
máximo de cota de preia-mar é de 4,4 m.
De modo a compreender a variação do nível de maré no Estuário do Tejo foi realizada uma
análise relativa à percentagem de vezes que este é superior a um determinado nível de maré
Esta análise torna-se importante, no âmbito deste documento, visto que o nível de maré é o fator
relevante na afluência de água salina ao sistema.
Na Tabela 4.3 apresentam-se a percentagem de vezes que o nível de maré é superior a um
determinado nível, no Estuário do Tejo, para o ano de 2016.
Tabela 4.3 - Percentagem de vezes que o nível de maré é superior a um determinado nível (Porto de Lisboa, 2016)
Nível de maré [m]
% de vezes superior
>4 8
>3,5 31
>3 49
>2,5 50
>2 50
>1,5 57
>1 80
>0 100
É possível concluir que 49% das vezes o nível de maré é superior a 3 m e que apenas 8% das
vezes, no ano de 2016, é superior a 4 m.
Figura 4.14 – Localização do Marégrafo de Lisboa, Google Maps
41
Figura 4.15 – Variação do nível de maré em Lisboa durante o mês de junho de 2016 (Antunes, 2007)
Na Figura 4.15 está representado em pormenor a variação do nível de maré para o mês de junho
de 2016. Como pode ser observado, a maré atinge valores superiores em alturas de lua cheia e
lua nova, como referido anteriormente.
42
5. Estudos antecedentes realizados no âmbito de afluências salinas
no Subsistema de Alcântara
5.1. Considerações Iniciais
Desenvolvendo-se a Zona Baixa do subsistema da Bacia de drenagem de Alcântara ao longo da
zona ribeirinha são evidentes as entradas de maré no sistema em alturas de cotas de maré
elevadas. São vários os estudos que têm sido elaborados no âmbito deste problema com o
objetivo. Estes estudos têm o objetivo de analisar os caudais bombeados em tempo seco e
relacioná-los com os diferentes níveis de maré, realizar campanhas de monitorização de modo
a detetar a presença de água salina, realizar inspeções visuais e detetar os diferentes tipos de
anomalias e, por fim, apresentar possíveis medidas de minimização.
No presente capítulo são abordados os estudos já realizados no subsistema de Alcântara, as
metodologias seguidas e as conclusões obtidas.
5.2. Metodologia
As afluências de maré são rapidamente detetadas pelos responsáveis da operação dos sistemas
através dos elevados volumes bombeados em alturas de pico de maré que, frequentemente,
levam a sucessivas aberturas e fechos da comporta das estações elevatórias ou através dos
picos de condutividade registados através de sondas instalada na entrada da ETAR.
No caso de um sistema de drenagem com vários frentes de drenagem e estações elevatórias,
como acontece no subsistema de Alcântara e de acordo com David et al. (2016) e LNEC (2016),
pode ser adotada a seguinte metodologia:
Caracterização do sistema a estudar e avaliação da magnitude do efeito ou
consequência;
Recolha da informação cadastral da rede de drenagem com a localização dos pontos de
descarga no meio recetor (serão estes os potenciais pontos de entrada na rede) e tabela
de marés;
Identificação das causas e mecanismos específicos;
Verificação do aumento do volume bombeado diário em tempo seco, relativamente ao
pico máximo de maré ocorrido. É possível estimar a partir de que nível entra a maré a
montante deste ponto;
Campanha pontual de medição de condutividade nos troços finais de cada eixo-
intercetor. Esta etapa permite identificar situações de entradas de maré que não tenham
um impacto significativo nos volumes diários bombeados;
43
Inspeção visual da rede de drenagem a montante das estações elevatórias
selecionadas, com apoio da informação cadastral. Esta verificação deverá ser feita em
alturas de maré alta de forma a identificar claramente o ponto de entrada;
Potenciar o acesso a fundos estruturais para financiar as intervenções necessárias;
Implementar sistemas de atualizações e gestão de cadastro.
As afluências de maré conseguem ser rapidamente detetadas através da análise dos volumes
diários bombeados pelas estações elevatórias, pela medição de condutividades no local e pelo
regime de funcionamento da comporta de entrada das estações elevatórias (sucessivos fechos
e aberturas), visíveis no sistema de supervisão.
De acordo com A.Kumar et al.(2003) as gamas de salinidade podem classificar-se segundo a
seguinte metodologia:
Salinidade Baixa: 0 a 4000 μS/cm. Por norma os valores de condutividade típicos de
águas residuais encontram-se dentro desta gama, com a exceção de águas residuais
com forte contribuição industrial;
Salinidade Média: 4000 a 10000 μS/cm;
Salinidade Alta: 10000 a 50000 μS/cm.
5.3. Análise em tempo seco de caudais bombeados e níveis de maré
Para uma melhor caracterização do subsistema de Alcântara torna-se relevante conhecer a
evolução dos caudais bombeados, nomeadamente em tempo seco, e a respetiva relação com
os níveis de maré do Estuário do Tejo.
Os estudos aqui apresentados foram realizados por David et al.(2016) e Pimentel et al.(2016).
A execução de campanhas de monitorização de caudais de curta/longa duração, numa ou mais
secções dos sistemas de drenagem permite quantificar a totalidade das afluências, de
preferência em simultâneo nas redes doméstica e pontos de descarga.
Em sistemas de drenagem com estações elevatórias, o estudo dos dados de caudal bombeado
ou horas de funcionamento das bombas, poderá, numa primeira análise, e sem necessidade de
instalação adicional de medição de caudal, fornecer um panorama no que diz respeito a
afluências indevidas de maré.
Apresenta-se, na Tabela 5.1, os caudais médio, máximo e mínimo diário bombeados na EE1,
EE2 e EE3 (Pimentel et al., 2016).
44
Figura 5.1 – Volumes diários em tempo seco, na EE1 e EE2, e nível máximo diário da maré no Estuário do Tejo, entre abril e julho de 2015 (Pimentel et al., 2016)
Tabela 5.1 - Caudais médio, máximo e mínimo diário bombeados na EE1, EE2 e EE3 (Pimentel et al., 2016)
Estação Elevatória
Vol. Méd. Diário [m3]
Caudal Médio [m3/h]
Caudal Máximo [m3/h]
Caudal Mínimo [m3/h]
EE1 15604 482 649 234
EE2 19829 798 1063 309
EE3 67082 2874 3778 1503
Observando a Tabela 5.1, como era expectável o caudal médio bombeado na EE3 é bastante
superior ao caudal médio bombeado na EE1 e na EE2. Como referido anteriormente à EE3
afluem os caudais bombeados das três frentes de drenagem.
Nas instalações em estudo registaram-se situações de volumes diários correspondentes ao
dobro do volume médio anual, o que pode indiciar uma forte contribuição de caudais indevidos,
mesmo em tempo seco. Apresenta-se, a título de exemplo, na Figura 5.1 os volumes diários, em
tempo seco, na EE1 e na EE2, e os níveis máximos diários da maré no estuário do rio Tejo, entre
abril e julho de 2015 e na Figura 5.2 a mesma situação, mas para a estação elevatória EE3.
Figura 5.2 - Volumes diários em tempo seco, na EE3, e nível máximo diário da maré no Estuário do Tejo, entre abril e julho de 2015 (Pimentel et al., 2016)
45
Pela observação das Figura 5.1 e Figura 5.2 é percetível, embora de uma forma não muito clara,
a relação entre o volume diário bombeado e o nível máximo de maré, sendo esta relação mais
visível na EE3. O aumento de caudal em alturas de picos de maré pode indicar a existência desta
afluência indevida a montante da estação elevatória em análise.
Nesse sentido, entendeu-se interessante avaliar, com mais detalhe, a relação entre o nível de
maré e a possível afluência de água salina ao sistema.
Na Tabela 5.2, observam-se os volumes médios em tempo seco, para a EE1, EE2 e EE3, em
2015 e 2016, para níveis máximos de maré no estuário, inferiores e superiores a 4 m.
Tabela 5.2 – Volume médio para diferentes valores de nível de maré (Pimentel et al., 2016)
Analisando a informação, parece verificar-se uma afluência significativa de águas do mar, para
níveis de maré superiores a 4 m, quando comparada com a que ocorre para níveis de maré
inferiores. Mesmo, para níveis de maré inferiores a 4 m pode também verificar-se afluência de
águas salinas ao sistema, mas a magnitudes dessas afluências torna-se mais significativa
quando os níveis de preia-mar são superiores.
Observa-se que as situações de preia-mar (PM) superiores a 4 m, comparativamente a situações
de PM inferiores a 4m, resultaram, em 2015 e em 2016, em incrementos nos volumes diários
bombeados de cerca de 1500 m3 na EE1 e de 7000 m3 na EE3. Em 2016 este incremento, no
caso da EE3, foi mais significativo (11000 m3/d, isto é, cerca de 15% do caudal nesse período
bombeado).
5.4. Monitorização da Condutividade
Os testes com recurso a sonda de condutividade permitem detetar a presença de cloretos num
determinado efluente.
A existência de variação dos valores de condutividade ao longo do dia e o cruzamento com os
dados de pico de maré permitem, em alguns casos, confirmar a sua entrada no sistema de
drenagem e estimar a altura de maré a partir da qual se verifica este fenómeno, Figura 5.3. Estes
testes podem ser realizados nas ETAR, estações elevatórias e em pontos estratégicos da rede
de drenagem.
Estação Elevatória
Ano Vol. Médio [m3]
Dif. [m3] Dif. [%] Menor 4 m Maior 4 m
EE1 2015 11831 13335 1504 13%
2016 14066 15732 1666 12%
EE2 2015 19506 21105 1599 8%
2016 23786 25636 1850 8%
EE3 2015 63501 70877 7375 12%
2016 75079 86505 11426 15%
46
Figura 5.3 – Registos de condutividade na EE5 no dia 19 de março (maré alta) e 11 de Abril (maré baixa) (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
Figura 5.5 Entrada de maré pelo ponto de descarga no meio recetor (David et
al., 2016)
Figura 5.4 - - Abertura permanente da válvula bico de pato (David et al., 2016)
5.5. Inspeção Visual
A inspeção visual é aplicável em coletores visitáveis (>1m) e câmaras de visita, sendo, por norma,
necessário efetuar este tipo de inspeções em coletores em serviço.
Este tipo de inspeção permite a identificação das entradas de maré existentes ao longo do coletor
ou a uma determinada câmara de visita, bem como o levantamento da condição estrutural da
rede em estudo. No caso da deteção de entradas de maré estas inspeções deverão ser
planeadas durante as alturas de maré alta e sem precipitação.
5.6. Tipos de anomalias identificadas
De acordo com David et al. (2016) com as inspeções visuais realizadas no subsistema de
Alcântara foi possível identificar diferentes tipos de anomalias, sendo as principais: necessidade
de limpeza de válvulas de maré; infiltrações; entradas diretas por descargas no meio recetor,
Figura 5.4; entradas diretas entre ligações “baixa” /”alta”, Figura 5.7 e más condições físicas das
válvulas de maré, Figura 5.5 e Figura 5.6.
47
5.7. Localização dos pontos de entrada de maré
De acordo com Águas de Lisboa e Vale do Tejo (2016) pela inspeção visual executada aos
descarregadores a montante da EE1, não foram detetadas entradas de maré.
Pela inspeção visual executada aos descarregadores a montante da EE2 foi possível identificar
entradas de maré, mais precisamente, através da descarga do coletor do Rio Seco.
O rio Seco é um coletor unitário de grande dimensão (2650mx2200m) que se encontra
intercetado a montante da EE2 de forma a encaminhar todo o caudal de tempo seco para
tratamento. Esta interceção ocorre numa câmara de visita junto à Cordoaria Nacional e o troço
de descarga do excedente pluvial desenvolve-se até ao Rio, Figura 5.8.
Após inspeção visual foi possível verificar que a entrada de maré neste coletor ocorre de duas
formas distintas. Uma das ocorrências surge através da ligação do coletor Ressano Garcia com
Rio Seco, a montante da câmara de válvulas de maré. A entrada de maré ocorre pelo coletor
Ressano Garcia que acaba por descarregar no coletor do Rio Seco. O Ressano Garcia é um
coletor pluvial de grande dimensão que se desenvolve ao longo da zona Ribeirinha com vários
pontos de descarga para o Rio Tejo.
Figura 5.8 – Planta da interseção do coletor do Rio Seco, (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
Figura 5.7 - Válvula de maré danificada (David et al., 2016)
Figura 5.6 - Entrada de maré por ligação entre coletores (David et
al., 2016)
48
A outra ocorrência de entrada de maré no Rio Seco, com menor expressão, ocorre na câmara
de válvulas de maré, onde existe uma abertura superior na câmara para permitir um “alívio” da
rede durante eventos de precipitação forte.
A frente de drenagem Cais do Sodré – Alcântara é um dos eixos de Alcântara com infraestruturas
de maior idade e por conseguinte com maiores afluências de maré. Tanto a estação elevatória
EE6 como a EE5 e a EE4 apresentam indícios de entradas de maré. Na estação elevatória EE6
para alturas de maré de 3,4 m verifica-se um aumento significativo da condutividade. Na estação
elevatória EE5, novamente para uma altura de maré de 3,4 m já se nota um aumento significativo
da condutividade.
Na frente de drenagem Terreiro do Paço – Cais do Sodré – Alcântara, pelas relações dos
volumes diários bombeados nas estações elevatórias das Agências, Rocha Conde de Óbidos e
Santos com o nível de maré, verificam-se entradas de maré.
Na Figura 5.9 apresenta-se um resumo dos pontos de entrada de maré identificados e que se
encontram ainda por resolver ou em via de resolução onde os números apresentados
representam os locais onde ocorre entrada de maré, com situações por resolver / em resolução:
1 representa a EE2, 2 a EE6, 3 a EE5, 4 a EE4 e 5,6,7 a EE3.
Figura 5.9 - Identificação dos pontos de entrada de maré no subsistema de Alcântara (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
49
5.8. Impactos da entrada de maré no caudal afluente à ETAR de Alcântara
As entradas de maré na ETAR de Alcântara, provenientes do sistema intercetor da zona baixa,
apresentam diversos impactes na qualidade do afluente à ETAR e, por conseguinte, provocam
variações processuais no funcionamento da estação, tais como o aumento de caudal afluente, o
consumo de reagentes na decantação primária, a eficiência do tratamento biológico, a qualidade
da água reutilizada quer internamente, quer fornecida para o exterior, entre outros. As
interferências nos processos de tratamento da ETAR são, por vezes, difíceis de contabilizar dado
o número de variáveis do sistema e dos vários condicionalismos existentes: variações de
qualidade e quantidade de caudal, sazonais, ao longo da semana, do dia, em situações de tempo
seco e tempo húmido, limitações com os próprios equipamentos disponíveis da ETAR e órgãos
em serviço, etc.
Relativamente ao aumento de caudal afluente à ETAR, estimam-se aumentos de caudal que
podem atingir cerca de 10%, nos dias de preia-mar superiores a 4,0 m. Apresentam-se, nas
Figura 5.10 e Figura 5.11 respetivamente e como exemplo, os valores de condutividade, caudal
total afluente à ETAR e caudal proveniente da EE3 para o dia 06 nov. 2015, de salinidade baixa
e o dia 27 nov. 2015, de salinidade elevada. No dia 06 nov. 2015, salinidade baixa, os valores
de condutividade mantiveram-se inferiores a 1500 µS/cm (preia-mar de 3,2 m às 11h45). No dia
27 nov 2015, salinidade elevada, os valores de condutividade atingiram valores próximos de
19000 µS/cm (preia-mar de 4,1 m às 03h49), verificaram-se aumentos de caudal provenientes
da EE3, durante os períodos de preia-mar (David et al., 2016).
Figura 5.10 - Variação de caudais para salinidades baixas (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
50
Por outro lado, relativamente ao consumo de reagentes na decantação primária, e tendo como
base o que se verificou-se para salinidades altas, o consumo de reagentes pode atingir aumentos
de 20%, nos dias de preia-mar superiores a 4,0 m. Esta situação pode ter origem no facto de que
a decantação é baseada na diferença de densidades entre o meio e os sólidos em suspensão
que, após coagulação e floculação, são designados como flocos. Em condições de salinidade
elevada, a velocidade de sedimentação dos flocos pode ser afetada pois a densidade do meio
aumenta o que dificulta a sedimentação das partículas, podendo resultar num possível
arrastamento das partículas sedimentadas para o efluente final (David et al., 2016).
Figura 5.11 - Variação de caudais para salinidades elevadas (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
51
6. Trabalho de Campo e Resultados no âmbito desta dissertação
6.1. Considerações iniciais
De modo a quantificar as afluências salinas ao sistema foram realizadas campanhas de medição
de condutividade elétrica nas estações elevatórias EE2 e na EE3, na frente de drenagem Algés
– Alcântara. Estas campanhas tiveram o apoio da AdLVT. O objetivo destas campanhas foi
determinar para que níveis de maré começa a ocorrer entrada de água salina no sistema através
da análise dos valores de condutividade registados para os diferentes níveis de maré e calcular
o volume de água salina afluente por nível de maré.
Neste capítulo é feita uma descrição da metodologia utilizada e uma apresentação dos resultados
obtidos. Por fim, procede-se a uma análise crítica e interpretativa dos resultados, como a uma
comparação com as metodologias apresentadas.
6.2. Descrição das Campanhas de Monitorização
6.2.1. Aspetos Introdutórios
O presente estudo centrou-se no subsistema da Bacia de drenagem de Alcântara, sendo o
objetivo inicial determinar o volume de água salina afluente às estações elevatórias EE2 e EE3
e determinar os locais de provável entrada. Deste modo, foram instaladas duas sondas nas
estações elevatórias EE2 e EE3 (uma em cada) e a condutividade foi medida em contínuo
durante um determinado período de tempo, permitindo registar valores para diferentes cotas de
maré. Foi, também, medida a condutividade elétrica da massa líquida do estuário.
Foram realizadas três campanhas de medição de condutividade de dois dias, durante o mês de
julho, nestas duas estações elevatórias. Após análise dos resultados, conclui-se que os dados
obtidos na EE2 não eram conclusivos e fiáveis, por mau posicionamento da sonda e optou-se
por restringir o estudo apenas à estação elevatória EE3, onde alguns dos dados obtidos, até à
data, eram úteis para o estudo.
Restringindo-se, assim, a análise, apenas à EE3, tornou-se possível avaliar o impacto do
intercetor Cais do Sodré-Alcântara e Terreiro do Paço – Cais do Sodré -Alcântara. Como referido
estas frentes drenam para a estação elevatória EE3 e daqui seguem para a ETAR de Alcântara,
por uma conduta elevatória de Ø1200 mm.
No total foram realizadas 5 campanhas de medição de condutividade elétrica na EE3 sendo que
apenas em 3 delas foi possível obter dados fiáveis. Estes erros deveram-se à localização da
sonda nem sempre ser a mais adequada, ou não estar mergulhada convenientemente dentro do
efluente. É de salientar que em nenhum dos dias de campanha ocorreu precipitação.
A Tabela 6.1 apresenta os dias das três campanhas de monitorização com as respetivas alturas
de preia-mar. Estas alturas de preia-mar são as apresentadas na Tabela de Marés do Porto de
Lisboa, podendo não corresponder ao valor registado na realidade.
52 Figura 6.2 – Medição de condutividade elétrica, pontual, no Estuário do Tejo
Tabela 6.1 – Dias das campanhas com a respetiva altura de maré
Campanha 1 Campanha 2 Campanha 3
Dia 25/07 26/07 19/09 20/09 23/09 24/09
Altura de
maré [m] 3,6 3,3 4,2 4 3,2 3,1
Como é possível observar no Tabela 6.1, nas campanhas de medição foi possível registar valores
de condutividade elétrica para diferentes níveis de cota de preia-mar, variando supostamente
entre os 3,1 m e os 4,2 m.
Na Figura 6.1 está representada a sonda usada na medição, em contínuo, dos valores de
condutividade elétrica na estação elevatória EE3.
Para além de medição de condutividade elétrica em contínuo na EE3 foram também feitas
medições pontuais de condutividade do estuário do Tejo. Estas medições foram realizadas no
período em que a sonda estava a medir na EE3, com intervalos de tempo de 30 min e durante
um determinado período, de modo a “cubrir” os picos de maré. Deste modo torna-se possível
comparar os valores de condutividade obtidos no estuário com os valores medidos na EE3.
Na Figura 6.2 está representado a operação de medição de condutividade, recorrendo a um
balde e sonda, no Estuário do Tejo.
Figura 6.1 – Medição de condutividade elétrica, em contínuo, na estação elevatória EE3
53
6.2.2. Descrição do material e recursos utilizado
Para a realização das campanhas de medição de condutividade elétrica na estação elevatória
EE3 utilizou-se uma sonda multiparamétrica portátil, modelo 556 MPS da YSI (Figura 6.3), que
mede em contínuo e que foi definida para gravar valores de 1 em 1 minutos, em termos de
armazenamento de dados. Os resultados obtidos vêm expressos em µs/cm.
Para medição da condutividade no estuário do Tejo foi usado um balde com cordas para retirar
amostras de água e foi medida a condutividade elétrica, bem como a temperatura, no local da
recolha.
6.3. Apresentação e discussão dos resultados
O objetivo das campanhas era poder dar resposta a três questões:
1) A partir de que cota de maré a água salina começa a afluir ao sistema;
2) Tendo em conta o subsistema de Alcântara, quais são as zonas de provável entrada de água
salina;
3) Relação entre o volume de água salina afluente à EE3 e os diferentes níveis de maré.
Campanha de 25 e 26 de julho
Na Figura 6.4 apresentam-se os dados obtidos de condutividade elétrica medidos na EE3 para
os dias 25 e 26 de julho com a respetiva curva de nível de maré. Para um nível de 3,6 m o
máximo de condutividade registada foi de 14204 µs/cm e para um nível de maré de 3,3 m o
máximo de condutividade foi de 3907 µs/cm. A condutividade média da água residual sem o
efeito da afluência salina, neste caso, foi de, aproximadamente, 1500 µs/cm.
Figura 6.3 – Sonda multiparamétrica portátil
54
A cota de preia-mar de 3,6 m ocorreu às 20h17 do dia 25 de julho. Observando a Figura 6.4
podemos detetar que o pico de condutividade ocorreu às 21h02 do mesmo dia. Deste modo foi
confirmado um desfasamento entre as duas curvas, de cerca de 30 a 45 min.
Às 17h45 começa a verificar-se um aumento da curva de condutividade na EE3, significando que
na realidade a partir das 17h00/17h15 a água salina começa a entrar no sistema,
correspondendo a um nível de maré de aproximadamente 2,8 m. Durante aproximadamente
06h00 a água salina entra no sistema (duração da curva de condutividade para um nível de maré
de 3,6 m).
Relativamente à cota de preia-mar de 3,3 m, que ocorreu às 08h47, pode-se detetar que o pico
de condutividade ocorreu às 10h01, verificando-se um desfasamento entre as duas curvas de
cerca de 45 a 70 min.
Às 6h40 começa a verificar-se um aumento da curva de condutividade na EE3, significando que
a partir do nível de maré de aproximadamente 2,8 m a água salina começa a entrar no sistema.
Durante aproximadamente 4h30 a água salina está a entrar no sistema, (duração da curva de
condutividade para um nível de maré de 3,3 m).
Campanha de 19 e 20 setembro
Na Figura 6.5 apresentam-se os dados recolhidos de condutividade na EE3 para os dias 19 e 20
de setembro com a respetiva curva de nível de maré. Para um nível de 4,2 m o máximo de
condutividade registada foi de 22898 µs/cm e para um nível de maré de 4 m o máximo de
condutividade foi de 30150 µs/cm. A condutividade média do esgoto sem o efeito da afluência
salina, neste caso, foi de, aproximadamente, 2000 µs/cm. Como os níveis de maré são mais
elevados, a água salina está continuamente a entrar no sistema.
Figura 6.4 – Dados obtidos de condutividade na campanha dos dias 25 e 26 de julho, na EE3 e relação com o nível de maré
0,8
3,6
0,8
3,3
1
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
13:3
61
5:1
11
5:5
61
6:4
11
7:2
61
8:1
11
8:5
61
9:4
12
0:2
52
1:1
02
1:5
52
2:4
02
3:2
50
0:1
00
0:5
50
1:4
00
2:2
40
3:0
90
3:5
40
4:3
90
5:2
40
6:0
90
6:5
40
7:3
90
8:2
40
9:0
80
9:5
31
0:3
81
1:2
31
2:0
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2:5
31
3:3
81
4:2
31
5:0
71
5:5
21
6:3
71
7:2
2
Nív
el d
e m
aré
[m
]
Co
nd
utivid
ad
e [µ
S/c
m]
Data
Condutividade [µS/cm] 25/26 Julho
Condutividade na EE3 Nivel de maré
25/07 26/07
55
A cota de preia-mar de 4,2 m ocorreu às 18h06 do dia 19 de setembro. Observando a Figura 6.5
pode-se detetar que o pico de condutividade ocorreu às 18h47 do mesmo dia. Deste modo existe
um desfasamento entre as duas curvas de cerca de 30 a 45 min.
Às 15h30 começa a verificar-se um aumento da curva de condutividade na EE3, significando que
na realidade a partir dar 14h45/ 15h00 a água salina começa a entrar no sistema,
correspondendo a um nível de maré de aproximadamente 2,8 m. Durante aproximadamente
07h00 à afluência de água salina ao sistema (duração da curva de condutividade para um nível
de maré de 4,2 m).
Relativamente à cota de preia-mar de 4 m, que ocorreu às 6h27 do dia 20 de setembro, podemos
detetar que o pico de condutividade ocorreu às 06h42, verificando-se um desfasamento entre as
duas curvas de cerca de 20 a 30 min.
Às 04h00 começa a verificar-se um aumento da curva de condutividade na EE3. Durante mais
de 04h00 a água salina está a entrar no sistema. Neste caso não é possível saber com rigor a
duração da curva de condutividade pois não existem valores medidos até a curva estabilizar
novamente.
Campanha de 23, 24 e 25 de setembro
Na Figura 6.6 e Figura 6.7 apresentam-se os dados de condutividade elétrica obtidos na EE3
para os dias 23, 24 e 25 de setembro com a respetiva curva de nível de maré. Para um nível de
3,2 m o máximo de condutividade registada foi de 2857 µs/cm e para um nível de maré de 3,1 m
o máximo de condutividade foi de 3430 µs/cm. A condutividade média do esgoto sem o efeito da
afluência salina, neste caso, foi aproximadamente de 1500 µs/cm.
0,8
4,2
0,4
4
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
350000
9:4
01
0:1
81
0:5
61
1:3
41
2:1
21
2:5
01
3:2
81
4:0
61
4:4
41
5:2
21
6:0
01
6:3
81
7:1
61
7:5
41
8:3
21
9:1
01
9:4
82
0:2
62
1:0
42
1:4
22
2:2
02
2:5
82
3:3
60
0:1
40
0:5
20
1:3
00
2:0
80
2:4
60
3:2
40
4:0
20
4:4
00
5:1
80
5:5
60
6:3
40
7:1
20
7:5
00
8:2
8
Nív
el d
e m
aré
[m
]
Co
nd
utivid
ad
e [µ
S/c
m]
Data
Condutividade [µS/cm] 19/20 Set.
Condutividade na EE3 Nível de maré
19/0920/09
Figura 6.5- Dados obtidos de condutividade na campanha dos dias 19 e 20 de setembro, na EE3 e relação com o nível de maré
56
A cota de preia-mar de 3,2 m ocorreu às 21h46 do dia 23 de setembro. Observando a Figura 6.6
podemos detetar que o pico de condutividade ocorreu às 22h28 do mesmo dia. Deste modo
existe um desfasamento entre as duas curvas de cerca de 30 a 45 min.
Às 19h00 começa a verificar-se um aumento da curva de condutividade na EE3, significando que
na realidade a partir dar 18h15/ 18h30 a água salina começa a entrar no sistema,
correspondendo a um nível de maré de aproximadamente 2,8 m. Durante aproximadamente
04h00 a água salina está a afluir ao sistema (duração da curva de condutividade para um nível
de maré de 3,2 m).
Figura 6.7 - Dados obtidos de condutividade na campanha dos dias 24 e 25 de setembro, na EE3 e relação com o respetivo nível de maré
3,2
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
35000
9:1
60
9:4
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0:1
21
0:4
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1:0
81
1:3
61
2:0
41
2:3
21
3:0
01
3:2
81
3:5
61
4:2
41
4:5
21
5:2
01
5:4
81
6:1
61
6:4
41
7:1
21
7:4
01
8:0
81
8:3
61
9:0
41
9:3
22
0:0
02
0:2
82
0:5
62
1:2
42
1:5
22
2:2
02
2:4
82
3:1
62
3:4
40
0:1
20
0:4
00
1:0
80
1:3
60
2:0
7
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el d
e m
aré
[m
]
Co
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utivid
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e [µ
S/c
m]
Hora (h)
Condutividade [µS/cm] 23 Set.
Condutividade na EE3 Nível de maré
3,1
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0
500
1000
1500
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2500
3000
3500
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16:0
0
16:2
4
16:4
8
17:1
2
17:3
6
18:0
0
18:2
4
18:4
8
19:1
2
19:3
6
20:0
0
20:2
4
20:4
8
21:1
2
21:3
6
22:0
0
22:2
4
22:4
8
23:1
2
23:3
6
00:0
0
00:2
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00:4
8
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1
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4
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2
03:2
7
04:0
0
04:3
9
05:3
0
07:0
0
08:0
7
Nív
el d
e m
aré
[m
]
Co
nd
utivid
ad
e [µ
S/c
m]
Data
Condutividade [µS/cm] 24/25 Set.
Condutividade na EE3 Nível de maré
24/09 25/09
Figura 6.6 - Dados obtidos de condutividade na campanha do dia 23 de setembro, na EE3 e relação com o nível de maré
57
Relativamente à cota de preia-mar de 3,1 m, que ocorreu às 23h11 do dia 24 de setembro,
podemos detetar que o pico de condutividade ocorreu às 23h54, verificando-se um desfasamento
entre as duas curvas de cerca de 30 a 45 min.
Às 21h35 começa a verificar-se um aumento da curva de condutividade na EE3, significando que
a partir do nível de maré de aproximadamente 2,8 m a água salina começa a entrar no sistema.
Durante aproximadamente 04h00 a água salina está a entrar no sistema (duração da curva de
condutividade para um nível de maré de 3,1 m).
De modo a resumir os dados obtidos nas diferentes campanhas, e relaciona-los com os
diferentes níveis de maré foi desenvolvida a Figura 6.8. Definiu-se uma escala temporal de 2h,
considerando-se no meio, no instante 1h, a ocorrência da preia-mar.
À medida que o nível máximo de preia-mar aumenta, a condutividade do fluxo presente em
termos média na EE3, também aumenta, o que é razoável.
Tendo em conta a metodologia apresentada por A.Kumar et al.(2003) para as gamas de
salinidade torna-se, agora, possível classificar os valores máximos obtidos. O efluente bombeado
na estação elevatória EE3 para os níveis de cota de preia-mar de 3,1 m, 3,2 m e 3,3 m
apresentam uma baixa gama de salinidades, estando conforme o desejável. Já o efluente
bombeado para níveis de maré superiores a 3,6 m encontram-se na gama de elevada salinidade,
com potenciais impactos negativos no sistema elétrico.
Nos dias das campanhas foi também medida, pontualmente, a condutividade elétrica e
temperatura no Estuário do Tejo. Na Figura 6.9 apresentam-se os resultados para a campanha
dos dias 25 e 26 de julho. No Anexo II apresentam-se os resultados para a campanha dos dias
19 e 20 de setembro. Pela Figura 6.9 é possível concluir que a condutividade média do Estuário
do Tejo é cerca de 45500 µs/cm e a temperatura cerca de 21⁰C.
Figura 6.8 - Variação da condutividade elétrica em função do nível de maré, na EE3
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
00:0
00
0:0
30
0:0
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0:0
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0:1
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0:1
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0:1
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10
0:2
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0:2
70
0:3
00
0:3
30
0:3
60
0:3
90
0:4
20
0:4
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0:4
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0:5
10
0:5
40
0:5
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1:0
00
1:0
30
1:0
60
1:0
90
1:1
20
1:1
50
1:1
80
1:2
10
1:2
40
1:2
70
1:3
00
1:3
30
1:3
60
1:3
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1:4
20
1:4
50
1:4
80
1:5
10
1:5
40
1:5
70
2:0
0
Co
nd
utivid
ad
e [µ
s/c
m]
Variação ao longo do tempo na EE3
Variação da condutividade em função do nível de maré
Maré 3,1m Maré 3,2m Maré 3,3m Maré 3,6m
Maré 4m Maré 4,2m Polinomial (Maré 4m)
Instante de
máximo nível de
maré
58
Após a análise dos dados apresentados torna-se possível tirar as seguintes conclusões:
-Para valores de nível de maré superiores a 2,8 m, a água do mar começa a afluir ao sistema.
-Para níveis de maré superiores a água do mar está, naturalmente, durante mais tempo a entrar
no sistema. Para um nível de preia-mar de 3,1 m a água do mar está a entrar no sistema durante
cerca de 4h, enquanto que para um nível de preia-mar de 4,2 m a água do mar está a entrar no
sistema durante cerca de 7h.
- Existe um desfasamento entre o pico de maré e o pico de condutividade, justificado pelo tempo
de percurso que a água residual demora a chegar à EE3. Sabendo que à estação elevatória EE3
afluem as águas residuais de três frentes de drenagem, em todas elas pode ocorrer entrada da
água do mar.
Zonas de provável entrada de água do estuário ao sistema
De modo a auscultar os locais de provável entrada de água salina no sistema, tornou-se
necessário calcular os tempos de percurso de cada trecho no subsistema de Alcântara para as
três frentes de drenagem anteriormente descritas.
Assumindo que a velocidade média nos trechos gravíticos é de 1 m/s, a velocidade média nos
trechos bombeados é de 0,3 m/s (ou seja, com tempos de repouso de cerca do dobro dos tempos
de operação) e que o efluente fica retido nos poços de bombagem cerca de 15 min estimou-se,
simplificadamente, os tempos de percurso.
Na frente de drenagem Algés – Alcântara, o efluente demorará cerca de 60 min entre a estação
elevatória EE1 e a estação elevatória EE3. Na frente de drenagem Cais do Sodré – Alcântara, o
efluente demorará cerca de 85 min entre a estação elevatória EE6 e a estação elevatória EE3.
Na frente de drenagem Terreiro do Paço - Cais do Sodré – Alcântara, o efluente demorará cerca
18
19
20
21
22
23
24
43500
44000
44500
45000
45500
46000
46500
Tem
pera
tura
(⁰C
)
Co
nd
utivid
ad
e (
µs/c
m)
Data
Condutividade e Temperatura no Estuário do Tejo25/26 Julho
Condutividade Temperatura
25/07 26/07
Figura 6.9 – Variação da condutividade elétrica e temperatura no Estuário do Tejo, na campanha de 25 e 26 de julho
59
de 90 min entre a estação elevatória das Agências e a estação elevatória EE3. No Anexo III
apresenta-se os tempos de percurso de cada trecho, de cada frente de drenagem.
Pelos tempos de percurso obtidos para cada trecho e sabendo que, em média, o desfasamento
entre o nível de preia-mar e o máximo de condutividade registado na EE3 é de cerca de 30 a 45
min, preparou-se a Figura 6.10, onde estão representadas áreas de probabilidade de entrada de
água salina.
Dentro da área a vermelho encontram-se os locais de maior probabilidade de entrada de água
do mar, esta probabilidade vai diminuindo até à área a amarelo. Naturalmente que este exercício
é meramente académico e a realidade é muito mais complexa, não podendo orientar estudos de
campo futuros.
Os dados obtidos estão de acordo com o apresentado no estudo das Águas de Lisboa e Vale do
Tejo (2006). De acordo com o estudo na estação elevatória EE2 existe entrada de água do mar
através do Rio Seco. Esta situação é indicada pelo tempo de percurso entre esta estação
elevatória e a EE3 que é de cerca de 30 min. Por outro lado, no estudo é também referido que
existe entrada de água do mar na frente de drenagem Cais do Sodré - Alcântara e Terreiro do
Paço - Cais do Sodré– Alcântara. Pelos tempos de percurso obtidos para as estações elevatórias
EE4 e EE19 (EE Rocha Conde de Óbidos) que são, de cerca de 25 min a 30 min., podemos
concluir que estas constituem as zonas de provável entrada de água do mar no sistema.
Relação entre volume bombeado na EE3 para diferentes níveis de maré
De seguida fez-se uma análise da relação entre o volume de caudal bombeado na estação
elevatória EE3, os valores de condutividade registados e as diferentes alturas de maré.
Na Tabela 6.2 apresentam-se o volume médio diário, o caudal médio e a condutividade máxima
registada na estação elevatória EE3, para cada dia da campanha, e a altura de maré diária.
EE2 EE3
EE1
EE4
EE5
EE6
EE AG EE20
EE19
Figura 6.10 – Áreas de provável entrada de maré no subsistema de Alcântara
EE – Estação elevatória
60
Tabela 6.2 – Altura de maré, volumes médios diários de águas residuais, caudal médios de águas residuais e condutividades máximas para cada campanha, registados na EE3
Dia Altura de maré
[m]
Volume médio
diário [m3]
Caudal médio
[m3/h]
Condutividade
máxima registada
\[µs/cm]
24/25 setembro 3,1 62284 2560 3430
23 setembro 3,2 69200 2863 2857
26 julho 3,3 69582 2869 3907
25 julho 3,6 70503 2907 14204
20 setembro 4 79971 3309 30150
19 setembro 4,2 81879 3388 22898
Na Figura 6.11 apresenta-se a relação entre o caudal bombeado na EE3, na campanha dos dias
23, 24 e 25 setembro com os valores de condutividade medidos. Para as campanhas de 25 e 26
julho, 19 e 20 setembro, as figuras são apresentadas no Anexo IV.
Após análise da Tabela 6.2 e Figura 6.11 é possível concluir que valores superiores de caudal,
correspondem a maiores valores de condutividade máxima registados e a maior nível de preia-
mar. O caudal tende a acompanhar o aumento da condutividade, ou seja, verifica-se que à
medida que a condutividade aumenta o caudal bombeado na EE3 também aumenta.
Na Figura 6.12 apresentam-se os volumes diários na EE3 e os níveis de maré no Estuário do
Tejo, na campanha de 23, 24 e 25 de setembro. Para as campanhas dos dias 19 e 20 setembro,
e de 23,24 e 25 setembro, as figuras apresentam-se no Anexo V.
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
1000
2000
3000
4000
5000
00:0
0
01:4
0
03:2
0
05:0
0
06:3
5
08:1
5
09:5
5
11:3
5
13:1
5
14:5
5
16:3
5
18:1
5
20:0
0
21:4
0
23:2
0
01:0
0
02:4
0
04:2
0
06:0
0
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5
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5
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5
12:3
5
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5
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5
17:3
5
19:1
5
20:5
5
22:3
5
00:1
5
01:5
0
03:3
0
05:1
0
06:5
0
08:3
0 Co
nd
utivid
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e [µ
s/c
m]
Ca
ud
al [m
3/h
]
Data
Caudal [m3/h]23/24/25 Set
Caudal na EE3 Condutividade na EE3
23/09 24/09 25/09
Figura 6.11 – Dados de caudal bombeado e de condutividade elétrica na campanha de 23, 24 e 25 de setembro
61
Figura 6.12 – Dados de volume medido na EE3 e nível de maré, campanha de 23,24 e 25 de setembro
1,2
3,4
1,2
3,2
1,4
3,3
1,4
3,1
1,5
3,3
1,3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0
50
100
150
200
250
300
350
4000
0:0
00
1:5
50
3:5
00
5:4
00
7:3
50
9:3
01
1:2
51
3:2
01
5:1
51
7:1
01
9:1
02
1:0
52
3:0
00
0:5
50
2:5
00
4:4
50
6:4
00
8:3
01
0:2
51
2:2
01
4:1
51
6:1
01
8:0
52
0:0
02
1:5
52
3:5
00
1:4
00
3:3
50
5:3
00
7:2
50
9:1
51
1:1
01
3:0
51
5:0
01
6:5
51
8:5
02
0:4
52
2:3
5
Nív
el d
e m
aré
[m
]
Vo
lum
e [m
3]
Data
Volume [m3]23/24/25 Set.
Volume na EE3 Nível de maré
23/09 24/09 25/09
Na Figura 6.12 é percetível, a relação entre o volume diário bombeado e o nível máximo de maré.
Nos intervalos de tempo com menor afluência de caudal, que se verifica de madrugada, esta
relação é bastante percetível, no entanto, nos intervalos de tempo com maior caudal apenas se
verifica uma diminuição do caudal para valores menores de maré. O aumento de caudal, em
alturas de preia-mar, parece indicar a existência de afluência salina a montante da estação
elevatória EE3.
Existe, assim, uma relação entre parâmetros, quanto maior a cota de maré, maior é o volume
bombeado e caudal bombeado, ao mesmo tempo que o efluente apresenta uma maior
salinidade.
Volume de água salgada afluente ao sistema
De modo a quantificar o volume de água salgada no efluente que é bombeado na estação
elevatória EE3 e perceber o impacto do aumento do nível de maré, foi realizado um balanço de
massas aos dados obtidos para cada nível de maré. Para efeitos de cálculo, considerou-se como
valor médio da condutividade do esgoto de1500 µs/cm e como condutividade média do Estuário
do Tejo de 45500 µs/cm.
Na Tabela 6.3 apresentam-se os cálculos efetuados e na Figura 6.13 encontra-se os resultados
finais obtidos em termos de volume de entrada de água salgada no sistema por nível de maré.
62
Tabela 6.3 – Volumes de entrada de água salgada por nível de maré
(1) Valor tabelado de nível de maré, nesse período.
(2) Período em que se verifica incremento da curva de condutividade, na EE3 (avaliado por medição ” in situ”).
(3) Caudal médio total registado na EE3.
(4) Produto do caudal pela condutividade medida, no período, estimado por subdivisão das entradas de fluxo de 5 minutos.
(5) Produto do caudal pela condutividade de águas residuais em baixa-mar (i.e. sem afluência salina).
(6) Valor resultado de subtração do fluxo total de condutividade pelo fluxo de condutividade do caudal sem afluência salina ((4)-(5)).
(7) Valor resultado da divisão do fluxo de condutividade devido à água salgada no efluente pela condutividade da água do Estuário do Tejo
Dia
(2016)
(1)
Nível de
maré
[m]
(2)
Duração da
curva de
aumento de
condutividade,
na EE3 (∆t)
[h]
(3)
Caudal
médio, na
EE3
(em ∆t)
[m3/h]
(4)
Fluxo de
condutividade
total, na EE3
(em ∆t)
[m3 µS/cm]
(5)
Fluxo de
condutividade do
caudal sem afluência
salina, na EE3
(em ∆t)
[m3 µS/cm]
(6)
Fluxo de
condutividade
devido à água
salgada no
efluente, na EE3
(em ∆t)
[m3 µS/cm]
(7)
Entrada de água
salgada, na EE3
(em ∆t)
[m3]
24/25 setembro 3,1 3,92 2685 2,86 x 107 1,58 x 107 1,28 x 107 283
23 setembro 3,2 4,25 3196 3,47 x 107 2,04 x 107 1,43 x 107 315
26 julho 3,3 4,67 3124 4,60 x 107 2,19 x 107 2,41 x 107 531
25 julho 3,6 6 3499 1,57 x 108 3,15 x 107 1,27 x 108 2778
20 setembro 4 4,67 2420 2,09 x 108 1,69 x 107 1,92 x 108 4236
19 setembro 4,2 7 4172 3,61 x 108 4,38 x 107 3,18 x 108 6978
63
Figura 6.13 – Volume de entrada de água do mar por nível de maré [m3]
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4 4,1 4,2 4,3 4,4
Vo
lum
e d
e á
gu
a s
alg
ad
a a
flu
en
te
[m3]
Nível de maré [m]
Volume de entrada de água do mar por nível de maré [m3]
Volume de entrada de água salgada por nível de maré
Linha ajustada (Volume de entrada de água salgada por nível de maré)
A série obtida foi ajustada por uma linha de tendência potencial do tipo da curva de vazão de um
descarregador (𝑄 = 𝐶𝑤𝑏√2𝑔𝐻3
2⁄ ). Na equação (6.1), V representa o volume de água salgada
[m3] e N o nível de maré [m].
O coeficiente de correlação obtido foi de 0,98. O erro associado ao ajustamento foi de 228,26.
Através da expressão 6.2, onde 𝑥1̂ representa o volume estimado, 𝑥1 a média dos volumes
medidos e n o número de medições (n=6), calculou-se o desvio padrão, tendo-se obtido um valor
de 275,16.
𝐷𝑃 = √∑ (𝑥1̂ − 𝑥1)2𝑛
𝑖=1
𝑛
(6.2)
Dividindo o desvio padrão pelo volume médio, obteve-se o desvio padrão relativo igual a 1,5%
Observando a Figura 6.13 é possível concluir que à medida que a cota de nível de maré aumenta,
aumenta, e de forma exponencial, o volume de entrada de água salgada na EE3.
Com os dados obtidos é possível também concluir que, embora a partir de um nível de maré de
2,8 m a água começa a entrar no sistema, apenas a partir de um nível de maré de 3,6 m o volume
de entrada de água do mar começa a ser significativa.
Por fim, estimou-se o volume anual de afluências salinas ao sistema, para o ano de 2016, em
tempo seco, através da equação 6.3. Calculou-se o volume de água salgada afluente para níveis
de maré superiores a 3,1 m, 𝑉𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑛𝑎𝑠 (𝑚3) e o volume médio anual bombeado na estação
elevatória EE3, 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝑚3). Assumiu-se um valor de 70000 m3 para o volume médio diário
bombeado na EE3.
𝑉 = 6000× (𝑁 − 3,1)3/2 (6.1)
V = 6000 (N-3,1) 3/2
R2 =0,98
64
𝑉𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑛𝑎𝑠 (%) = 𝑉𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑛𝑎𝑠 (𝑚3)
𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑚3) − 𝑉𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑛𝑎𝑠 (𝑚3)
×100 (6.3)
Obteve-se um volume anual de afluências salinas que corresponde a cerca de 8% do volume
total bombeado na estação elevatória EE3, para o ano 2016.
O volume de afluências salinas é máxima quando a maré atinge o valor máximo, que para o ano
de 2016 é de 4,4 m relativamente ao ZH. Ao longo do ano ocorrem duas marés de 4,4 m que
corresponde a cerca de 15% do volume total bombeado na EE3.
Após a análise dos resultados e tendo chegado a diversas conclusões torna-se necessário ter
em conta algumas incertezas, nomeadamente:
O nível de maré referido ao longo do estudo é o valor tabelado, podendo não
correspondendo ao valor real;
Elevados tempos de percurso ao longo do intercetor fazem com que a entrada de maré
num trecho inicial só se faça sentir algum tempo depois. Este desfasamento introduz
dificuldades e complexidade acrescida à análise dos resultados;
A entrada de maré pode ter lugar diretamente, através de ligações diretas ao estuário,
por ramais, coletores secundários ou descarregadores, ou indiretamente, através da
subida de nível do aquífero ao qual se encontra intimamente ligado; nesse caso, tem
lugar a entrada de água do aquífero no sistema, devido à subida do nível da água do
mar, mas com desfasamento no tempo, e com uma salinidade possivelmente inferior à
da água do estuário, naquela zona e àquela data;
A análise à estação elevatória EE3 torna o processo mais complexo, porque recebe
afluentes das várias frentes de drenagem, com muitos sistemas elevatórios em série e
tempos de percurso muito diversos.
6.4. Medidas de minimização
Após identificação dos locais de entrada de água salina no sistema e das suas causas e
consequências torna-se importante apresentar medidas de minimização para esta problemática.
Dada a idade avançada da infraestrutura e o grau de degradação apresentado, recomenda-se
um exame mais rigoroso e minucioso ao estado de conservação da mesma, nomeadamente com
recurso a inspeção vídeo e um levantamento do cadastro do sistema para uma melhor
caracterização do mesmo.
Após identificação e confirmação dos pontos de entrada na rede deverão ser analisadas as
soluções corretivas. Estas soluções poderão passar por limpeza de válvulas de maré, colocação
de válvulas de maré adicionais, relocalização dos descarregadores para montante ou subir o
nível do murete do descarregador, entre outras soluções, Figura 6.14.
A monitorização contínua dos sistemas de drenagem sob influência de entradas de maré é
65
Figura 6.14 – Soluções para minimização da afluência de água salina (Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016)
essencial para controlar o efeito das medidas corretivas implementadas, e para atuar de forma
atempada e eficiente em novos pontos de entrada de maré.
As situações de entradas de maré entre cruzamentos das “baixas” e “altas”, e em zona muito
urbanizadas como o caso de Alcântara, são as de mais difícil resolução. Mesmo nas soluções
mais simples é necessário um estudo e avaliação da implementação destas soluções, tendo em
conta as consequências que poderão ter nas redes circundantes, como é o caso de possíveis
inundações em alturas de precipitação. Ferramentas como os modelos matemáticos de
simulação de redes de drenagem tornam-se muito úteis na avaliação deste tipo de soluções
(Águas de Lisboa e Vale do Tejo, 2016).
6.5. Impacto das alterações climáticas na afluência de águas salinas ao
de Alcântara
Os impactos das alterações climáticas no sistema de drenagem estão, sobretudo associados à
subida do nível médio das águas do mar nas zonas baixas da cidade de Lisboa e ao possível
aumento da frequência e magnitude dos fenómenos extremos de precipitação de curtas
durações. Acresce o impacto do aumento da variabilidade do regime de precipitação, com o
provável aumento da duração dos períodos secos que, associado ao aumento da temperatura
do ar, condicionará as condições de autolimpeza dos coletores e proporcionará a ocorrência de
odores, toxicidade e corrosão. A capacidade de diluição dos esgotos domésticos do estuário do
rio Tejo não deverá ser afetada, o que pode não ser o caso dos meios recetores de outros
sistemas de drenagem urbana (Leboeuf et al., 2015).
Os troços terminais da rede de coletores da cidade de Lisboa, situados nas zonas baixas são já
afetados pelo nível da maré. Por esta razão, estes coletores têm a sua capacidade de
escoamento reduzida e o risco de erosão aumentado, devido à entrada de água do mar e ao
aumento da concentração de sulfatos e de cloretos no esgoto.
Antunes e Taborda (2009) através dos dados do marégrafo de Cascais analisaram a subida do
nível médio do mar. Esta estação tem uma das séries temporais mais longas e a análise dos
seus resultados para as últimas duas décadas revelaram uma subida do nível médio do mar a
uma taxa de 2,1 e 2,5 mm/ano, respetivamente, representado na Figura 6.15. A atual taxa de
subida do NMM induz uma aceleração com um valor na ordem de 3 mm/ano (Antunes, 2016).
66
Assumindo estes valores de taxa de subida do NMM e respetiva aceleração, pode-se projetar,
de uma forma simples, a evolução do NMM relativa para Cascais. A Figura 6.16 apresenta essa
projeção, sobrepondo a curva do NMM registada desde 1970 com a curva da projeção futura,
para o período de 2000 a 2050, e respetivas linhas limites, máxima e mínima, para uma confiança
de 95% (Antunes, 2010).
A projeção da subida do nível médio do mar apresentada na Figura 6.17 é relativa ao ano de
1938. Para o ano de 2016, segundo a curva relativa de projeção de subida do nível média do
mar (identificada a verde), verificou-se uma subida de cerca de 18 cm o que equivale a um valor
máximo de maré, registado para este ano, de cerca de 4,4 m de acordo com Antunes (2016).
Figura 6.15 – Variação do nível médio da maré em Cascais (Série de médias mensais) (Antunes, 2007)
Figura 6.16 - Projeção da subida do nível médio do mar, em Cascais até 2100 (Antunes, 2016).
67
Relativamente ao presente ano, em 2050 poderá verificar-se uma subida do nível médio do mar
de cerca de 30 cm e em 2100, de cerca de 100 cm.
Recorrendo à equação 6.1 torna-se possível projetar a evolução do volume de entrada de água
salina no subsistema de Alcântara, por nível de maré. Em 2050 a maré poderia ascender a cerca
de 4,7 m o que corresponderia a um volume de entrada de água do mar de cerca de 12143,15
m3 correspondendo a cerca de 20% do volume total bombeado na estação elevatória EE3. Em
2100 a maré poderia ascender a cerca de 5,4 m o que corresponderia a um volume de entrada
de água do mar no sistema de cerca 20928,74 m3, correspondendo a cerca de 43% do volume
total bombeado na EE3. Estas estimativas, se se mantiver a tendência de subida atual, estão
representadas na Figura 6.17.
Concluindo, um aumento de nível médio da água do mar de 30 cm em 2050 e 1 m em 2100,
resulta, aplicando a equação 6.1, num aumento exponencial pontual de afluência salina ao
sistema muito elevado, com impactos ambientais, sociais e económicos. Naturalmente que as
afluências salinas teriam, por via das intensidades de precipitação e aumento do nível da água
do mar muitos outros impactos significativos no desempenho do sistema, especialmente nos
tempos de chuva.
Figura 6.17 – Projeção de aumento do volume de entrada de água do mar por nível de maré
0
5000
10000
15000
20000
3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5 5,2 5,4
Vo
lum
e d
e á
gu
a s
alg
ad
a a
flu
en
te
[m3
]
Nível de maré [m]
Volume de entrada de água do mar por nível de maré [m3]
Volume de entrada de água salgada por nível de maré
Linha ajustada (Volume de entrada de água salgada por nível de maré)
V = 6000 (N-3,1) 3/2
R2 =0,98
68
7. Conclusões e Trabalhos futuros
7.1. Conclusões
As afluências de águas salinas, a sistemas de saneamento constituem um risco e problema em
zonas costeiras, tendo, naturalmente, tendência a agravar-se com subida do nível médio da água
do mar.
Este fenómeno é resultado de níveis altos da maré, acima da crista de descarregadores, de
válvulas de retenção da rede em baixa a não operarem adequadamente e de falta de
estanquicidade do sistema, nomeadamente em coletores, caixas domiciliárias e câmaras de
visita (Pimentel et al., 2016) . Quando o nível de maré atinge a cota de crista dos descarregadores
inicia-se a entrada de maré no sistema. As afluências de maré em coletores domésticos resultam
em sobrecarga hidráulica e entrada de cloretos nos sistemas de drenagem, o que contribui para
o aumento dos custos e das dificuldades de tratamento de águas residuais e aumento da
corrosão das condutas, equipamentos e acessórios em metal.
O presente estudo incidiu sobre o subsistema de águas residuais da bacia de Alcântara. Este
subsistema pode considerar-se repartido em duas zonas, a zona alta e a zona baixa. A zona
baixa recebe os caudais da zona ribeirinha de grande parte da cidade de Lisboa e das bacias de
drenagem afluentes e de parte dos municípios de Oeiras (zona oriental) e da Amadora (zona
sudeste), sendo que os caudais afluem à ETAR de Alcântara através, fundamentalmente, de três
frentes de drenagem: Algés - Alcântara, Cais do Sodré - Alcântara e Terreiro do Paço - Cais do
Sodré - Alcântara. Estas três frentes de drenagem localizam-se, em regra, a baixas cotas, na
zona costeira, com coletores com cotas de soleira frequentemente inferiores ao nível da água do
mar, permitindo, deste modo, a afluência de águas salinas ao sistema.
De modo a contribuir para o estudo das afluências salinas em sistema de drenagem urbana e
dar resposta parcial à pouca informação existente em Portugal nesta área de investigação foram
realizadas campanhas de medição de condutividade elétrica, durante os meses de julho, agosto
e setembro de 2016, na estação elevatória EE3, localizada em Alcântara. A esta estação
elevatória afluem as águas residuais das três frentes de drenagem referidas.
Foi medida condutividade elétrica em contínuo na estação elevatória EE3 e de modo pontual no
Estuário do Tejo, para diferentes níveis de maré. Estes dados foram, depois, relacionados com
o caudal bombeado na EE3. Foi, também, determinado para que nível de maré começava a
ocorrer afluência salina ao sistema e os locais de provável entrada de água. Os resultados
obtidos foram comparados com os estudos anteriormente efetuados.
Após a análise e tratamento dos dados obtidos concluiu-se que a partir do nível de maré de cerca
de 2,8 m a água do mar começa a entrar no sistema. No entanto, só a partir do nível de maré de
cerca de 3,6 m o volume de entrada do efluente começa a ser significativo. Para níveis de maré
superiores a 3,6 m água salina está, durante um maior período de tempo a entrar no sistema
quando comparado com níveis de maré inferiores.
69
Entre o pico da curva do nível de maré e da condutividade elétrica existe um desfasamento,
justificado pelo tempo de percurso que o efluente demora a percorrer em cada uma das três
frentes de drenagem. Na frente de drenagem Algés – Alcântara, o efluente demora cerca de 60
min a chegar á estação elevatória EE3, na frente de drenagem Cais do Sodré – Alcântara cerca
de 85 min e na frente de drenagem Terreiro do Paço – Cais do Sodré – Alcântara cerca de 90
min. Pelos tempos de percurso calculados e pelos estudos efetuados pela Águas de Lisboa e
Vale do Tejo (2016) conclui-se que as zonas de provável entrada de água salina são junto da
estação elevatória EE2 (localizada em frente ao edifício da Cordoaria) e EE4 (localizada na
Avenida Infante Santos).
Por fim, com os dados de condutividade elétrica, volume médio diário e caudal médio registados
na EE3, obteve-se uma expressão empírica que relaciona o volume de entrada de água do mar
com o nível de maré, no subsistema de Alcântara. Deste modo foi possível calcular o volume de
entrada de água do mar para os diferentes níveis de maré registados nas campanhas de
monitorização realizadas. Estimou-se, também, o volume anual afluente de água salina ao
sistema, para o ano de 2016, tendo-se obtido um valor que corresponde a cerca de 8% do volume
total bombeado na estação elevatória EE3. O volume de afluências salinas é máxima quando a
maré atinge o valor máximo, que para o ano de 2016 é de 4,4 m relativamente ao ZH. Ao longo
do ano ocorrem duas marés de 4,4 m que corresponde a cerca de 15% do volume bombeado.
A expressão obtida permite estimar o volume de entrada de água do mar para qualquer nível de
maré. Sabendo que o nível médio da água do mar pode estar a subir torna-se importante
conhecer o impacto que esta subida terá nos sistemas de drenagem urbana. Um aumento de
nível médio da água do mar de 30 cm em 2050 e 1 m em 2100, resulta, aplicando a equação
6.1, num aumento exponencial pontual de afluência salina ao sistema, com impactos ambientais,
sociais e económicos. Naturalmente que as afluências salinas teriam, por via das intensidades
de precipitação e aumento do nível da água do mar muitos outros impactos significativos no
desempenho do sistema, especialmente nos tempos de chuva.
7.2. Trabalhos futuros
Relativamente às perspetivas de trabalhos futuros considera-se a monitorização contínua dos
sistemas de drenagem sob influência de entradas de maré essencial para controlar medidas
corretivas implementadas e para atuar de forma atempada. A realização de campanhas
adicionais de medição de condutividade elétrica em diferentes locais, e para diferentes níveis de
maré relevante para se obter uma melhor expressão de volume de água salina afluente mais
fiável e, deste modo obter estimativas para apoio à gestão e reabilitação de infraestruturas.
Após confirmação dos pontos de entrada na rede deverão ser analisadas as soluções corretivas.
Estas soluções poderão passar por soluções simples e imediatas, como é o caso de limpeza de
válvulas de maré adicionais, colocação de válvulas de maré ou situações mais complexas
envolvendo a necessidade de um estudo hidráulico mais complexo da rede, projeto de execução
e obra e modelação matemática.
70
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I
ANEXOS ANEXO I - Principais Características do Intercetor Algés – Alcântara
Ident. Projeto Tipo D [mm] i[%] Comp [m] Material [m]
Mont. Jus.
P3-EE1
P2' P3 Circular 800 0,64 74,94 Betão liso
P3 P4 - 800 0,24 382,47 -
P4 4l Circular 800 -0,06 509,03 Betão rugoso
4l 5A Circular 800 0,37 147,55 Betão rugoso
5A P6 Circular 800 0,1 266,57 Betão liso
P6 CE Circular 1200 0,25 249,19 Betão liso
CE CE01 Circular 1200 0,13 243,3 Betão liso
CE01 EE1 Circular 1200 0,13 42,46 Betão liso
P3 CV4 - 0,12 381,28 -
CV4 P6 Circular 1000 0,11 877,4 Fibrocimento
P4 CV4 - 400 -6,57 6,93
D3 P4 Circular 400 1,83 141,34 PVC liso
D4 C5.2 Circular 200 2,08 25,45 PVC liso
C5.2 C6.8 Circular 400 1,55 225,44 PEAD centrifugado
D6 C6.8 Circular 400 1,03 269,82 PVC rugoso
C6.8 CE01 Circular 600 0,55 212,8 Betão liso
EE1-EE2
EE1 CT1 - 1000 -0,59 646,79 -
CT1 C16.6 Circular 1200 0,23 536,56 Betão rugoso
C16.6 EE2 Circular 1200 0,26 380,57 Betão liso
D9 C9.3 Circular 300 4,89 97,08 Fibrocimento
C9.3 C9.5 Circular 400 0,92 12 Betão liso
C9.5 CT1 Circular 400 0,74 112,93 -
D8 C9.3 Circular 300 15 4 PVC liso
D7 C9.5 Circular 200 1,68 8,92 Fibrocimento
D10 C10.5 Circular 200 0,66 82,8 Fibrocimento
C10.5 C10.8 Circular 500 0,81 138,69 Betão rugoso
C10.8 C10.10 Circular 500 0,29 58,84 Betão liso
C10.10 C10.13 Circular 500 0,29 81,56 PVC liso
C10.13 EE2 Circular 500 1,44 125,23 PVC liso
D11/D14 C10.5 Circular 300 1,01 72,07 PVC liso
D12 C10.8 Trapezoidal 500x200 3,75 66,71 Betão liso
D13 C10.10 Circular 350 2,36 3,82 Betão liso
DJ CJ6 Circular 300 5,98 36,79 Betão rugoso
DJ1 DJ2 Circular 200 1,32 80,96 PVC liso
DJ2 CJ6 Circular 300 2,04 79,78 PVC liso
CJ6 C10.13 Circular 500 0,37 397,99 PVC liso
EE2-EE3
EE2 CT2 Circular 1000 -0,34 1140,41 -
CT2 C23.4 - 1200 1,5 216,61 -
C23.4 C23B Circular 1200 0,2 133,19 Betão rugoso
C23B C23C02 Circular 800 -0,53 52,62 Betão rugoso
C23B02 EE3 - 800 82,66 1,78 -
D17 C17.7 Circular 400 0,5 211,76 Betão liso
C17.7 C18.3 Circular 400 0,47 129,49 Fibrocimento
C18.3 C23.4 Circular 500 1,35 79,54 Fibrocimento
D16 C17.7 Circular 300 48,52 1,55 Fibrocimento
C19.2 C19.3 Circular 300 0,88 52,1 Betão liso
C19.3 C23B - 350 1,35 285,85 -
D19A C19.2 Circular 300 1,98 22,24 PVC liso
D19C C19.3 Circular 300 1,8 27,8 Fibrocimento
EE3 - ETAR
EE3 ETAR 1200 0,01 2016,6
Tabela Anexo A - Principais Características do Intercetor Algés – Alcântara
II
III
ANEXO II – Variação da Condutividade e Temperatura no Estuário do Tejo, campanha de 19 e 20 de
setembro
0
5
10
15
20
25
43500
44000
44500
45000
45500
46000
46500
47000
47500
17:00 17:30 18:00 18:30 07:30 08:00 08:30
Tem
pera
tura
[⁰C
]
Condutivid
ade [
µS
/cm
]
Data
Condutividade e Temperatura no Estuário do Tejo19/20 Set
Condutividade Temperatura
19/09 20/09
Figura Anexo A - Variação da condutividade e temperatura no Estuário do Tejo, campanha de 19 e 20 de setembro 2016
IV
V
Figura Anexo B – Tempos de percurso das três frentes de drenagem à estação elevatória EE3, no subsistema de Alcântara
ANEXO III – Tempos de percurso das três frentes de drenagem à estação elevatória EE3
EE2 EE1
EE3
EE4 EE5
EE6
EE
AG EE20 EE19
t=60 min
t=24min t=32 min
t= 91 min
t=84 min
t=25 min t=37 min t=22min
t=33 min t=27 min t=35 min
EE – Estação elevatória
VI
VII
ANEXO IV – Dados de caudal bombeado e de condutividade na EE3
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
00:0
0
01:2
0
02:4
0
04:0
0
05:2
0
06:4
0
08:0
0
09:2
0
10:4
0
12:0
0
13:2
5
14:4
5
16:0
5
17:3
0
18:4
5
20:0
5
21:2
5
22:4
5
00:0
5
01:2
5
02:4
5
04:0
50
5:2
00
6:4
00
8:0
0
09:2
0
10:4
0
12:0
0
13:2
0
14:4
0
16:0
0
17:2
0
18:4
0
20:0
0
21:2
0
22:4
0
Co
nd
utivid
ad
e [µ
s/c
m]
Ca
ud
al [m
3/h
]
Data
Caudal [m3/h]19/20 Set
Caudal na EE3 Condutividade na EE3
19/09 20/09
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0
1000
2000
3000
4000
5000
60000
0:0
0
01:2
00
2:4
0
04:0
0
05:2
0
06:4
0
07:5
5
09:1
5
10:3
5
11:5
5
13:1
5
14:3
5
15:5
5
17:1
5
18:3
5
19:5
5
21:1
0
22:3
0
23:5
0
01:1
0
02:3
0
03:5
0
05:1
0
06:3
0
07:4
5
09:0
5
10:2
5
11:4
5
13:0
5
14:2
5
15:4
5
17:0
5
18:2
5
19:4
5
21:0
5
22:2
02
3:4
0
Co
nd
utivid
ad
e [µ
s/c
m]
Cau
da
l [m
3/h
]
Data
Caudal [m3/h] 25/26 Julho
Caudal na EE3 Condutividade na EE3
25/07 26/07
Figura Anexo C – Dados de caudal bombeado e de condutividade, na EE3, na campanha de 25 e 26 de julho
Figura Anexo D - Dados de caudal bombeado e de condutividade, na EE3, na campanha de 19 e 20 de setembro
VIII
IX
ANEXO V- Dados de volume médio na EE3 e nível de maré
0,7
3,4
0,8
3,6
0,8
3,3
1
3,4
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
00:0
0
01:2
5
02:5
0
04:1
5
05:4
0
07:0
0
08:2
5
09:5
0
11:1
5
12:4
0
14:0
5
15:3
0
16:5
5
18:2
0
19:4
5
21:0
5
22:3
0
23:5
5
01:2
0
02:4
5
04:1
0
05:3
5
06:5
5
08:2
0
09:4
5
11:1
0
12:3
5
14:0
0
15:2
5
16:5
0
18:1
5
19:4
0
21:0
5
22:2
5
23:5
0
Nív
el d
e m
aré
[m
]
Vo
lum
e [m
3]
Data
Volume [m3] 25/26 Julho
Volume na EE3 Nível de maré
25/07 26/07
4,1
0,4
4,2
0,4
4
0,5
4
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
00:0
0
01:2
0
02:4
0
04:0
0
05:2
0
06:4
0
08:0
0
09:2
0
10:4
0
12:0
0
13:2
5
14:4
5
16:0
5
17:3
0
18:4
5
20:0
5
21:2
5
22:4
5
00:0
5
01:2
5
02:4
5
04:0
5
05:2
0
06:4
0
08:0
0
09:2
0
10:4
0
12:0
0
13:2
0
14:4
0
16:0
0
17:2
0
18:4
0
20:0
0
21:2
0
22:4
0
Nív
el d
e m
aré
[m
]
Vo
lum
e [m
3]
Data
Volume [m3] 19/20 Set
Volume na EE3 Nível de Maré
19/09 20/09
Figura Anexo E – Dados de volume médio, na EE3, e nível de maré, na campanha de 25 e 26 de julho
Figura Anexo F - Dados de volume médio, na EE3, e nível de maré, na campanha de 19 e 20 de setembro
X
