Barrage Ns

MANUAL DEIRRIGAO

BRASLIA - DF2002

Avaliao dePequenas Barragens6

BUREAU OF RECLAMATIONBRASIL

Todos os Direitos ReservadosCopyright 2002 Bureau of ReclamationOs dados desse Manual esto sendo atualizados por tcnicos do Bureau of Reclamation.Estamos receptivos a sugestes tcnicas e possveis erros encontrados nessa verso. Favorfazer a remessa de suas sugestes para o nosso endereo abaixo, ou se preferir por e-mail.1 Edio: Setembro de 19932 Edio: Dezembro de 2002Meio EletrnicoEditor:BUREAU OF RECLAMATIONSGA/Norte - Quadra 601 - Lote I - Sala 410Edifcio Sede da CODEVASFBraslia - DFCEP - 70830-901Fone: (061) 226-8466

226-4536Fax: 225-9564E-mail: [email protected]

AutoresPeter J. HradilekEng Civil Especialista em Barragens Bureau of ReclamationAnexo 1 Dimensionamento de Pequenos AudesBenedito Jos Zelaquett Seraphin SUDENE Chefe do GT. HME Coordenao AdministrativaEric Cadier SUDENE / ORSTON Hidrologia / Dimensionamento Coordenao TcnicaFlvio Hugo Barreto B. Silva EMBRAPA Classificao Hidropedolgica das BaciasJean Claude Leprun EMBRAPA Classificao Hidropedolgica das BaciasJacques Marie Herbaud SUDENE / ACQUAPLAN HidrologiaFrederico Roberto Doherty SUDENE / IICA Hidrologia / ModelizaoPaulo Frassinete de A. Filho SUDENE / IICA HidrologiaFrancois Molle SUDENE / COOPERAO FRANCESA Dimensionamento / Manejo da guaCarlos Henrique Cavalcanti de Albuquerque SUDENE / CISAGRO Computao / ModelizaoPaulo Henrique Paes Nascimento SUDENE / CISAGRO Computao / ModelizaoMarc Montgaillard SUDENE / ORSTOM Computao / ModelizaoEquipe Tcnica do Bureau of Reclamation no BrasilCatarino Esquivel - Chefe da EquipeRicardo Rodrigues Lage - Especialista AdministrativoEvani F. Souza - Assistente AdministrativoReviso Tcnica:CODEVASF / DNOCS / DNOS / SUDENE / ESTADOS Vrios EspecialistasComposio e Diagramao:Print Laser Assessoria Editorial Ltda

Ficha Catalogrfica:

Avaliao de pequenas barragens / Peter J.Hradilek ....[et al.]. Braslia: Bureau of Reclamation, 200274 p. : il. (Manual de Irrigao, v.6)

Trabalho elaborado pelo Bureau of Reclamation, do Departa-mento de Interior, dos Estados Unidos, por solicitao do Minis-trio da Integrao Nacional do governo brasileiro.1. Barragem avaliao. I. Hradilek, Peter J. II. Srie.

CDU 627.82.004.15

Avaliao de Pequenas Barragens

3Manual de Irrigao Copyright Bureau of Reclamation

APRESENTAO

Em maio de 1986, o Banco Mundial aprovou um Contrato de Emprstimo para aelaborao de estudos e projetos de irrigao no Nordeste do Brasil. O Contrato incluirecursos para assistncia tcnica Secretaria de Infra-Estrutura Hdrica e, para isto, foiassinado - em novembro de 1986 - um acordo com o Bureau of Reclamation, do Depar-tamento do Interior, dos Estados Unidos.

A assistncia abrange a reviso de termos de referncia, estudos bsicos, setoriaise de pr-viabilidade; projetos bsicos e executivos; especificaes tcnicas para constru-o de projetos de irrigao; critrios, normas e procedimentos de operao e manuten-o de projetos de irrigao; apresentao de seminrios tcnicos; acompanhamento daconstruo de projetos; formulao de recomendaes de polticas relativas ao desenvol-vimento da agricultura irrigada.

O trabalho de assistncia realizado por uma equipe residente no Brasil, e porpessoal temporrio do Bureau, do Centro de Engenharia e Pesquisa de Denver, Colorado,Estados Unidos. A equipe residente conta com especialistas em planejamento, projetosde irrigao, barragens, hidrologia, sensoriamento remoto e operao e manuteno.

O Bureau vem prestando estes servios h mais de dezesseis anos. Neste perodo,obteve um conhecimento bastante amplo sobre a agricultura irrigada, no Brasil. Devido aeste conhecimento e grande experincia do Bureau, em assuntos de irrigao, o Minis-trio da Integrao Nacional, solicitou que fossem elaborados manuais tcnicos, parautilizao por rgos governamentais (federais, estaduais e municipais), entidades priva-das ligadas ao desenvolvimento da agricultura irrigada, empresas de consultoria, empreiteirase tcnicos da rea de irrigao.

A coleo que ora entregue a esse pblico um dos resultados do Contratomencionado. Ela composta dos seguintes Manuais:

Planejamento Geral de Projetos de Irrigao Classificao de Terras para Irrigao Avaliao Econmica e Financeira de Projetos de Irrigao Operao e Manuteno de Projetos de Irrigao Especificaes Tcnicas Padronizadas Standard Technical Specifications Avaliao de Pequenas Barragens Elaborao de Projetos de Irrigao Construo de Projetos de Irrigao

Para sua elaborao contou com o trabalho de uma equipe de engenheiros e espe-cialistas do Bureau of Reclamation, por solicitao do governo brasileiro.



O objetivo dos Manuais apresentar procedimentos simples e eficazes para seremutilizados na elaborao, execuo, operao e manuteno de projetos de irrigao.

Os anexos 10, 11 e 12 do Manual de Operao e Manuteno de Projetos deIrrigao foram redigidos por tcnicos do Instituto Interamericano de Cooperao para aAgricultura - IICA. O anexo do Manual de Avaliao de Pequenas Barragens foi elabora-do pelo Grupo de Hidrometeorologia da Superintendncia de Desenvolvimento do Nordes-te - SUDENE, em convnio com o Institut Franais de Recherche Scientifique pour leDevelopement en Cooperation - ORSTOM.

Foram publicadas, separadamente, pelo IBAMA / SENIR / PNUD / OMM (InstitutoBrasileiro de Meio Ambiente e dos Recursos Naturais, Secretaria Nacional de Irrigao,Programa das Naes Unidas para o Desenvolvimento, Organizao Meteorolgica Mun-dial), as Diretrizes Ambientais para o Setor de Irrigao. Estas diretrizes devem serseguidas em todas as etapas de planejamento, implantao e operao de projetos deirrigao.

O Bureau of Reclamation agradece a gentil colaborao da CODEVASF (Compa-nhia de Desenvolvimento do Vale do So Francisco) e do DNOCS (Departamento Nacio-nal de Obras Contra as Secas) pela disponibilizao de informaes sobre Leis e NormasTcnicas Brasileiras.



SUMRIO

APRESENTAO ............................................................................................................ 3

1 INTRODUO ........................................................................................................ 81.1 Objetivo do MANUAL ..................................................................................... 8

2 BARRAGENS DE TERRA .......................................................................................... 92.1 Consideraes sobre o Tipo ............................................................................. 92.2 Adequabilidade do Local .................................................................................. 92.3 Sees Tpicas ............................................................................................... 9

2.3.1 Sees Tpicas Homogneas ............................................................. 102.3.2 Sees Tpicas Zoneadas.................................................................. 102.3.3 Sees no Tpicas .......................................................................... 10

2.4 Dimenses Bsicas ....................................................................................... 132.4.1 Largura da Crista ............................................................................. 132.4.2 Cota da Crista ................................................................................. 13

2.5 Tipos de Fundaes ...................................................................................... 132.5.1 Fundaes em Solos Permeveis ....................................................... 132.5.2 Fundaes em Solos Impermeveis .................................................... 16

2.5.2.1 Fundaes Impermeveis Saturadas .................................. 182.5.2.2 Fundaes Impermeveis no Saturadas ............................ 18

2.6 Preparao da Fundao ............................................................................... 182.7 Filtros ......................................................................................................... 21

2.7.1 Geral ............................................................................................. 212.7.2 Dimensionamento dos Filtros ............................................................ 21

2.8 Drenos de P e Valas Drenantes ..................................................................... 212.8.1 Drenos de P .................................................................................. 212.8.2 Valas Drenantes .............................................................................. 21

2.9 Poos de Alvio ............................................................................................ 212.10 Proteo dos Taludes ................................................................................... 22

2.10.1 Talude de Montante ......................................................................... 222.10.1.1 Riprap Lanado ........................................................... 222.10.1.2 Riprap com Pedras Arrumadas ....................................... 222.10.1.3 Solo-Cimento ................................................................. 242.10.1.4 Revestimento de Concreto ............................................... 242.10.1.5 Proteo com Pedras Rejuntadas ...................................... 24

2.10.2 Talude de Jusante ........................................................................... 24

3 BARRAGENS DE CONCRETO ................................................................................. 253.1 Consideraes sobre o Tipo ........................................................................... 253.2 Adequabilidade do Local para o Barramento ..................................................... 253.3 Seo Tpica Aplicabilidade ......................................................................... 253.4 Seo Tpica e suas Caractersticas ................................................................ 26



3.5 Dimenses Bsicas ....................................................................................... 263.5.1 Cota da Crista da Barragem .............................................................. 263.5.2 Dimenses da Barragem, do Trecho Vertedouro e da Bacia de Dissipao273.5.3 Distncia entre as Juntas ................................................................. 27

3.6 Preparao da Fundao e Ombreiras .............................................................. 27

4 BARRAGENS DE ALVENARIA................................................................................. 284.1 Consideraes sobre o Tipo ........................................................................... 284.2 Adequabilidade do Local para o Barramento ..................................................... 284.3 Seo Tpica Aplicabilidade ......................................................................... 284.4 Seo Tpica e suas Caractersticas ................................................................ 294.5 Dimenses Bsicas ....................................................................................... 29

4.5.1 Cota da Crista da Barragem .............................................................. 294.5.2 Dimenses da Barragem, do Trecho do Vertedouro,

e da Bacia de Dissipao .................................................................. 304.5.3 Distncia entre as Juntas ................................................................. 30

4.6 Preparao da Fundao e Ombreiras .............................................................. 30

5 HIDROLOGIA ....................................................................................................... 315.1 Geral .......................................................................................................... 315.2 Vazo de Projeto .......................................................................................... 31

6 VERTEDOUROS .................................................................................................... 326.1 Escolha do Tipo de Vertedouro....................................................................... 326.2 Descarga do Projeto de Vertedouro ................................................................. 326.3 Capacidade do Vertedouro ............................................................................ 33

6.3.1 Geral ............................................................................................. 336.3.2 Seo Vertente Tipo Creager (Ogee) ............................................... 336.3.3 Seo Vertente de Outro Tipo ........................................................... 336.3.4 Sangradouro sem Seo Vertente ...................................................... 33

ANEXO ........................................................................................................................ 34

DIMENSIONAMENTO DE PEQUENOS AUDES ................................................................. 34Equipe Tcnica ............................................................................................................. 341. Problemticas do Dimensionamento ........................................................................ 352. Roteiro Resumido de Dimensionamento de Pequenas

Barragens (vide Figura A.1) .................................................................................... 352.1 Determinao das Caractersticas Fsico-Climticas da Bacia .............................. 35

2.1.1 Caractersticas da Bacia Hidrogrfica de Drenagem (BHD) ..................... 352.2 Dimensionamento do Volume da Barragem ...................................................... 422.3 Dimensionamento do Sangradouro.................................................................. 43

3. Informaes Necessrias ....................................................................................... 433.1 Fundamentos e Alcance do Mtodo de Classificao Hidro-Pedolgica ................ 433.2 Documentos Necessrios .............................................................................. 453.3 Informaes a serem Coletadas no Campo ...................................................... 45

4. Descrio Detalhada das Etapas ............................................................................. 464.1 Avaliao da Superfcie da Bacia Hidrogrfica de Drenagem ............................... 464.2 Classificao Hidrolgica da Bacia Hidrogrfica de Drenagem (B.H.D.) ................. 46

4.2.1 Determinao do L600 de Cada Unidade de MapeamentoPedolgico (UM) da BHD. ................................................................. 474.2.1.1 Regimes Hidrolgicos das Pequenas

Bacias Hidrogrficas ....................................................... 474.2.1.2 Escolha do Solo como Fator Principal de

Classificao ................................................................. 50



4.2.1.3 Clculo de L600 para cada Unidadede Mapeamento de Solo .................................................. 50

4.2.2 Correes de L600 .......................................................................... 514.2.2.1 Influncia da Cobertura Vegetal ........................................ 514.2.2.2 Correo pela Presena de Outros

Audes Montante do Local da Represa ........................... 524.2.2.3 Interveno de Outros Fatores Corretivos .......................... 53

4.2.3 Clculo do Valor da L600 Corrigida da BHD ........................................ 544.3 Avaliao do Clima ....................................................................................... 54

4.3.1 Determinao do Total Anual Mdio das Precipitaesa partir do Mapa de Isoietas .............................................................. 54

4.3.2 Determinao da Zona Climtica e do Coeficiente deCorreo Climtica C ....................................................................... 54

4.4 Clculo da Lmina Escoada L(P) ..................................................................... 554.5 Clculo do Volume Mdio Escoado ................................................................. 55

4.5.1 Exemplo de Clculo ......................................................................... 554.6 Utilizao Prevista na Barragem...................................................................... 584.7 Dimensionamento do Aude .......................................................................... 59

4.7.1 Critrios de Dimensionamento ........................................................... 594.7.2 Dimensionamento ............................................................................ 60

4.8 Clculo da Cheia do Projeto ........................................................................... 614.8.1 Condies de Geraes das Fortes Cheias .......................................... 61

4.8.1.1 Definies e Explicaes Gerais ........................................ 614.8.1.2 Precipitaes e Intensidades de Chuva .............................. 624.8.1.3 Variaes do Volume Escoado.......................................... 634.8.1.4 Variaes dos Tempos de Escoamento .............................. 63

4.8.2 Roteiro de Clculo de Vazo de Pico da Cheia de Projeto ...................... 644.8.2.1 Determinao da Superfcie Efetiva de

Contribuio de Cheia SC (km2) ....................................... 644.8.2.2 Determinao do Fator Corretivo FC.................................. 64

4.8.3 Outras Caractersticas de Cheias ....................................................... 68

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 70

BIBLIOGRAFIA ANEXO................................................................................................ 71



INTRODUO

1.1 Objetivo do MANUAL

O objetivo deste MANUAL apresentar procedimentos simples e eficazes paraserem utilizados pelos rgos federais, estaduais e locais, organizaes privadas e fir-mas de consultoria, quando da avaliao de pequenas barragens.

Este MANUAL aplicvel para a avaliao da segurana de barragens at dezmetros de altura. O MANUAL poder ser usado por entidades que desejarem projetar econstruir estas barragens ou reabilitar e operar as j existentes. Poder servir, tambm,como norma aos estados que desejarem a aprovao das construes, bem como inspe-es e requisitos relativos a segurana das barragens existentes. Do mesmo modo, oMANUAL poder servir como norma-padro aos bancos, para a determinao do financi-amento de emprstimos s entidades interessadas na construo ou na reabilitao debarragens at dez metros de altura.

O anexo deste MANUAL foi elaborado pelo Grupo de Hidrometeorologia da Supe-rintendncia de Desenvolvimento do Nordeste SUDENE, em convnio com o InstitutFranais de Recherche Scientifique pour le Developement en Cooperation ORSTOM.



BARRAGENS DETERRA

2.1 Consideraes sobre o Tipo

Este tipo de barragem apropriado para locais onde haja disponibilidade de soloargiloso ou areno-siltoso/argiloso, alm da facilidade de situar o vertedouro em uma dasmargens, utilizando o solo escavado para construo da barragem, evitando, sempreque possvel, o bota-fora de material.

2.2 Adequabilidade do Local

O local dever possuir as seguintes caractersticas bsicas:

a) Possibilidade de posicionamento do vertedouro fora do corpo da barragem, utili-zando-se favoravelmente as condies topogrficas, para dirigir as guas lateral-mente, contornando assim a barragem;

b) Facilidade de localizao do vertedouro, de modo a evitar correntes com altas ve-locidades ao longo dos taludes da barragem;

c) Estabilidade e confiabilidade das fundaes sob as barragens;

d) Possibilidade para diminuio dos volumes de materiais de construo, da barra-gem a ser construda no local mais estreito do rio, com eixo longitudinal perpendi-cular s ombreiras;

e) montante do local de construo da barragem, no devem existir desmorona-mentos e, caso existam, devem ser estabilizados;

f) Possibilidade de espao razovel para a construo do macio, no caso de se optarpor sangradouros no trecho do leito do rio;

g) Existindo locais topogrfica e geologicamente adequados, recomendvel a cons-truo de pequenos diques em cotas inferiores do coroamento da barragem paraque, na ocorrncia de cheias excepcionais, possam os mesmos romper, funcio-nando como descarregadores auxiliares, impedindo o transbordamento do maci-o e sua conseqente destruio (diques fusveis).

2.3 Sees Tpicas

O tipo de barragem de terra, homognea ou zoneada, geralmente escolhido emfuno do volume e da qualidade dos materiais existentes no local, dos processos constru-tivos a serem utilizados e dos solos que constituem as fundaes da barragem. Sempreque possvel, devem ser utilizados, no corpo da barragem, materiais escavados para cons-



truo do vertedouro e outras escavaes obrigatrias. Se no local da barragem existiremquantidades suficientes de solo argiloso ou solo areno-siltoso/argiloso, a barragem homo-gnea a mais recomendada para alturas at 10m, por ser mais simples e prtica emtermos construtivos.

2.3.1 Sees Tpicas Homogneas

Sees tpicas de barragens de terra homogneas so apresentadas na Figura 2.1.As sees homogneas-modificadas (A-C) so preferveis. Na Tabela 2.1 so apresenta-das as inclinaes dos taludes de montante e de jusante para barragens homogneassobre fundaes estveis.

Tabela 2.1 Inclinao dos Taludes de Barragens Homogneas sobre Fundaes Estveis

2.3.2 Sees Tpicas Zoneadas

Para barragens zoneadas, a inclinao dos taludes uma funo das dimensesrelativas do ncleo impermevel e dos macios laterais estabilizadores, como indicado naFigura 2.2 e na Tabela 2.2.

Tabela 2.2 Inclinao dos Taludes de Barragens Zoneadas sobre Fundaes Estveis

Nota: Solos GW,GP,SW,SP e Pt so inadequados. No recomendam-se solos tipo OL e OH para pores maiores do macio.Considerando-se esvaziamentos rpidos os que apresentam velocidades mnimas, de descida de nvel de 0,15m pordia.

opiT odipRotnemaizavsEaotiejuS oloSodoacifissalC etnatnoM etnasuJ

odacifidoM-oengomoHuooengomoH oN HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:5,31:31:5,2 1:5,21:5,21:2

odacifidoM-oengomoH miS HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:41:5,31:3 1:5,21:5,21:2

opiT odipRotnemaizavsEaotiejuS oelcNodoloSodoacifissalC etnatnoM etnasuJ

AominMoelcN atropmIoN HMuoHC,LM,LCMS,CS,MG,CG 1:2 1:2

omixMoelcN oN HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:31:5,21:52,21:2 1:31:5,21:52,21:2

omixMoelcN miS HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:5,31:31:5,21:5,2 1:31:5,21:52,21:2

2.3.3 Sees no Tpicas

De maneira geral, a estabilidade da barragem de terra com altura at 10m, que notenha problemas de fundao, fica assegurada pela adoo das sees recomendadasnas Figuras 2.1 e 2.2 e nas Tabelas 2.1 e 2.2. Para sees diferentes das indicadas, necessria a realizao de anlises especiais. Devero ser feitas anlises de estabilidadepara trs condies:

! Fim de construo;

! Reservatrio mximo em operao;

! Rebaixamento rpido (se for o caso).

Nota: Ncleos mnimos e mximos so indicados na Figura 2.2. Os materiais aceitveis para os macios laterais soenrocamento, GW,GP,SW (seixo), e SP (seixo). No recomendam-se solos Tipo OL e OH para pores maiores doncleo. Solos Pt so inadequados. Considerando-se esvaziamentos rpidos os que apresentam velocidades mnimas,de descida do nvel, de 0,15m por dia.



Figura 2.1 Barragens de terra homognea Sees Tpicas



Figura 2.2 Barragens de Terra Zoneada Sees Tpicas

Figura 2.3 Fundaes Permeveis Profundidade Pequena



Devero ser feitas estimativas de vazo pelo macio e pela fundao, levando-seem conta os coeficientes de permeabilidade dos materiais. Os parmetros podem serobtidos com base nos ensaios rotineiros, utilizando-se tabelas com valores tpicos, sem-pre que os fatores de segurana usados nas anlises forem maiores ou iguais a 1,5 nosprimeiros casos, e iguais ou maiores de 1,2 no terceiro caso.

2.4 Dimenses Bsicas2.4.1 Largura da Crista

Para barragens de terra, a largura mnima da crista deve ser calculada pela frmulaL = Z/5 + 3 metros, onde Z a altura mxima da barragem e L, a largura mnima da crista.Caso seja prevista uma estrada sobre a crista, a dimenso mnima sempre dever ser de5 metros.

2.4.2 Cota da Crista

A cota da crista igual cota da soleira do sangradouro mais a revanche. A revanche igual lmina da sangria mais a folga. Folgas normalmente aceitveis esto apresenta-das na Tabela 2.3, considerando duas folgas:

! Folga mnima a folga acima do nvel mximo do reservatrio;

! Folga normal a folga acima do nvel normal do reservatrio (ou da soleira dosangradouro).

Tabela 2.3 Folga Recomendada

2.5 Tipos de Fundaes2.5.1 Fundaes em Solos Permeveis

O combate s foras de percolao e/ou s descargas freticas excessivas deverser feito atravs de uma ou mais solues, prprias a cada abordagem, as quais passa-ro a ser tratadas a seguir. Para fins de abordagem, as fundaes de solos permeveisdividem-se em dois casos:

! Caso 1 fundaes permeveis expostas;

! Caso 2 fundaes permeveis cobertas.

Em ambos os casos, a fundao pode ser homognea ou estratificada.

a) Caso 1: Fundao Permevel Exposta (Profundidade Pequena) O tratamento dafundao permevel exposta de pequena profundidade est apresentado na Figura2.3. O ncleo mnimo A (vide Figura 2.2) aceitvel neste caso. O cut-off (valacorta-gua) consiste de uma trincheira escavada at atingir a camada impermevel(cut-off positivo). A largura do fundo do cut-off deve ser calculada pela expres-so:

)mk(hcteF )m(lamronagloF )m(aminmagloF

5,1< 2,1 0,1

5,1 5,1 2,1

0,5 0,2 5,1

5,7 5,2 8,1

0,51 0,3 0,2



b = h d

em que h a mxima altura normal dgua, d a profundidade do cut-off, e b a largura da base do cut-off. Se a camada impermevel for rocha, pode ser indi-cado o uso de injees. O tapete drenante horizontal, com espessura mnima de1m, seguindo os critrios dos filtros, utilizado quando:

(1) A seo for homognea. Neste caso, o tapete termina a uma distncia de Z +1,5m do centro da barragem;

(2) A seo for zoneada com o macio estabilizante lateral de jusante deenrocamento;

(3) A permeabilidade da fundao for duvidosa;

(4) Existir a possibilidade de eroso regressiva (piping), ou do macio para afundao, ou da fundao para a zona jusante do macio;

(5) A fundao for estratificada.

Possivelmente, precisa-se de um filtro entre o cut-off do ncleo e o materialpermevel jusante.

b) Caso 1: Fundao Permevel Exposta (Profundidade Intermediria) A profundida-de considerada intermediria quando a distncia at a camada impermevel demasiadamente grande para o uso de um cut-off positivo, mas permite o usoeconmico de outro tipo, como cortinas de estacas com ligao, cortina de concre-to, corta-gua preenchida com mistura semi-fluida (slurry trench), e injees. Otratamento de uma fundao permevel exposta, com profundidade intermedi-ria, apresentado na Figura 2.4. O ncleo mnimo B (vide Figura 2.2) o ncleomnimo recomendvel para este tipo de fundao. necessrio um tapete drenantehorizontal quando a lona acima impermevel ou existe o perigo de piping;

c) Caso 1: Fundao Permevel Exposta (Grande Profundidade Homognea) Otratamento geral para uma fundao permevel exposta de grande profundidade apresentado na Figura 2.5. O ncleo mnimo B (vide Figura 2.2) o ncleo mni-mo aceitvel neste caso. A banqueta impermevel montante (ligada ao ncleoimpermevel no caso de barragens zoneadas) aumenta o comprimento a ser ven-cido pela gua atravs da fundao, o que reduz o gradiente hidrulico entre omontante da banqueta impermevel e o tapete drenante jusante, ocorrendo, as-sim, uma reduo na descarga fretica at nveis aceitveis. Uma espessura acei-tvel da banqueta 10% da profundidade do reservatrio acima da banqueta, masno menor que 1m. A vala de ligao deve ser construda debaixo do ncleo im-permevel montante da linha do centro da barragem. Para evitar problemas deestabilidade causados pela percolao na fundao, necessria uma zona dejusante, conforme a Figura 2.6. Apresentam-se trs casos:

(1) Barragem zoneada com ncleo mnimo B. A zona jusante deve possuircaractersticas granulomtricas, de modo que venha a funcionar como umfiltro. Caso contrrio, necessrio um tapete drenante e um filtro inclinadosimilar aos da Figura 2.1(c).

(2) Barragem zoneada com ncleo maior que o ncleo mnimo B. Note o taludereverso no fim do ncleo. A zona de jusante deve possuir caractersticasgranulomtricas, de modo que venha a funcionar como um filtro. Caso con-



Figura 2.4 Fundaes Permeveis Profundidade Intermediria

Figura 2.5 Fundaes Permeveis Profundidade Grande Homogneas

Figura 2.6 Sees de Jusante Tpicas de Barragens sobre Fundaes Permeveis semCut-Off



trrio, necessrio um tapete drenante e um filtro inclinado similar aos daFigura 2.1(c).

(3) Barragem homognea necessrio um tapete drenante horizontal. reco-mendvel um dreno inclinado similar aos da Figura 2.1(c).

Nos casos de permeabilidade excessiva da fundao, pode ser necessrio trata-mento adicional na rea do p jusante da barragem, como valas drenantes, poos dealvio ou bermas.

d) Caso 1: Fundao Permevel Exposta (Grande Profundidade Estratificada). Asfundaes profundas estratificadas necessitam de um tratamento diferente, queest apresentado na Figura 2.7. O ncleo mnimo B (vide Figura 1.2) o mnimoaceitvel. Utiliza-se um cut-off parcial. A distncia d (profundidade da primeiracamada permevel no interceptada) deve ser igual ou maior a h (profundidade doreservatrio). Necessita-se de um tapete drenante horizontal e drenos de p;

e) Caso 2: Fundao Permevel Coberta (Cobertura de 1m ou Menos) Neste caso,trata-se a fundao como permevel exposta;

f) Caso 2: Fundao Permevel Coberta (Cobertura Maior que 1m, Menor que a Pro-fundidade do Reservatrio) O tratamento neste caso apresentado nas Figuras2.8 e 2.9. Normalmente a camada impermevel deve ser compactada. O ncleomnimo A (vide Figura 2.2) aceitvel neste caso. Se a camada permevel forrelativamente homognea, e a camada impermevel for de uma espessura relati-vamente pequena, a camada impermevel deve ser completamente penetrada poruma vala drenante, como apresentado na Figura 2.8. Quando a espessura da cama-da impermevel for demasiadamente grande para ser penetrada economicamente,recomenda-se o uso de poos de alvio, como apresentado na Figura 2.9. reco-mendvel um espaamento inicial de 15 a 30m. Quando a barragem for homogneaou o macio estabilizante lateral jusante for de permeabilidade duvidosa, necessi-ta-se de um tapete drenante;

g) Caso 2: Fundao Permevel Coberta (Cobertura Maior que a Profundidade do Re-servatrio) Neste caso, trata-se a fundao como fundao em solos imperme-veis. Vide o Item 2.5.2;

h) Resumo dos Tratamentos das Fundaes Permeveis A Tabela 2.4 apresenta umresumo dos tratamentos recomendados para vrias condies de fundaes per-meveis.

2.5.2 Fundaes em Solos Impermeveis

As fundaes dos solos impermeveis normalmente possuem caractersticasgranulomtricas que dispensam tratamentos para percolao ou eroso regressiva(piping). Os principais problemas das fundaes em solos siltosos e/ou argilosos serelacionam com a estabilidade. A capacidade de suporte da fundao deve ser determi-nada atravs de ensaios de resistncia penetrao (SPT). Dado o fato importante deque, quando o solo no est saturado, sua reao face a esforos inteiramente diferen-te daquela que ocorre quando o mesmo est saturado, as fundaes em solos imperme-veis dividem-se em dois grupos:

! Fundaes saturadas;

! Fundaes no saturadas.



Figura 2.7 Fundaes Permeveis Estratificadas

Figura 2.8 Fundaes Permeveis Cobertas Tratamento com Vala Drenante

Figura 2.9 Fundaes Permeveis Cobertas Tratamento com Poos de Alvio



Tabela 2.4 Tratamentos das Fundaes Permeveis

2.5.2.1 Fundaes Impermeveis Saturadas

O tratamento de uma fundao impermevel saturada est apresentada na Figura2.10 e na Tabela 2.5. As sees tpicas homogneas (Figura 2.1 e Tabela 2.1) ou zoneadas(Figura 2.2 e Tabela 2.2) so aplicveis (com taludes mnimos de 3:1), no ltimo casocom o ncleo mnimo A. Para melhorar as condies de estabilidade, recomenda-se aconstruo das bermas de equilbrio apresentadas. Os taludes das bermas so funes dotipo de solo da fundao (segundo a Classificao Unificada dos Solos), e dos resultadosobtidos com ensaios SPT realizados na fundao dentro de uma profundidade igual altura da barragem a ser construda.

2.5.2.2 Fundaes Impermeveis no Saturadas

Neste caso, como as fundaes esto sujeitas a saturao e a recalques acentua-dos eventuais, sempre so necessrios ensaios geotcnicos para qualquer tipo ou alturada barragem. devem ser determinadas a massa especfica in situ e o teor de umidade,alm dos ensaios de laboratrio. A Figura 2.11, que relaciona D (massa especfica aparen-te seca natural, dividida pela massa especificada aparente seca mxima) versus W-W(umidade tima menos umidade natural), apresenta duas regies A e B. A Figura 2.12apresenta duas regies semelhantes, em funo da massa especfica seca natural versuso limite da liquidez. Os solos situados na regio A no necessitam de tratamento especi-al, uma vez que, ao se saturarem, ocorre pouco ou nenhum recalque. Este caso pode sertratado como no pargrafo anterior. Os solos situados na regio B necessitam de trata-mento especial, j que, ao se saturarem, possivelmente ocorrem recalques acentuados.

2.6 Preparao da Fundao

a) A rea situada sob a barragem deve ser limpa, incluindo o desmatamento, odestocamento e a remoo da terra vegetal at a profundidade que for necessria,em relao superfcie do terreno natural;

b) A rea a ser limpa deve ter uma largura igual base da seo transversal da barra-gem, mais 3 metros para montante e para jusante. O material removido da opera-

osaC arugiF

adarussepsEadamaClaicifrepuSlevemrepmI

adlatoTarussepsEoadnuF

uoadacifitartsEaengomoH

edoirmirPelortnoCoalocreP sianoicidAsotisiuqeR

1 3.2 - aneuqeP reuqlauQ latotffo-tuC etnemlevissope,pedonerDseejni,etnanerdetepat

1 4.2 - anaideM reuqlauQ eduosacatseedsanitroChcnertyrruls,otercnoc

alav,pedonerd,ograloelcNetnem-levissopeoagiled

etnanerdetepat

1 7.2 - ednarguoanaideM adacifitartsE laicrapffo-tuC eetnanerdetepat,pedonerDoivlaedoopetnemlevissop

1 5.2 - ednarG aengomoH alevemrepmiateuqnaBetnatnom

alav,pedonerd,ograloelcNetnem-levissopeoagiled

etnanerdetepat

2 - m1< reuqlauQ reuqlauQ etnednopserroc1osacoalaugI

2 - h anaidemuoaneuqeP reuqlauQ etnednopserroc1osacoalaugI

2 8.29.2uo

h ednarG aengomoH edsoopuoetnanerdalaVoivila

oatcapmoc,oagiledalaVadamacad

2 9.2 h ednarG adacifitartsE oivilAedsooP medI

2 01.2 h> - - omocotnematartreuqeroNlevemrepoadnuf



Figura 2.10 Fundaes Permeveis Saturadas

Figura 2.11 Regies de Recalque Densidade Versus Umidade

Figura 2.12 Regies de Recalque Densidade Versus Limite de Liquidez



o de limpeza dever ser transportado para locais fora da rea das obras ou dofuturo reservatrio;

c) No caso de fundao rochosa, inicialmente devero ser removidos todos os blocossoltos. A limpeza dever ser feita com jatos de ar e de gua sob presso, pararemoo de todo o material solto na superfcie rochosa. Se ocorrem fissuras oufraturas na superfcie, estas devero ser vedadas com calda de cimento. Quandoocorrem irregularidades na superfcie da rocha, tais como: fendas, pequenas de-presses localizadas e taludes negativos, recomendvel o preenchimento dosmesmos com concreto dental (concreto simples). Opcionalmente, no caso da ocor-rncia de um talude negativo, poder-se- proceder ao abrandamento. Antes dolanamento da primeira camada de solo sobre a fundao rochosa, a superfciedever ser umedecida, para possibilitar melhor aderncia;

d) No caso de fundao em materiais terrosos, aps a limpeza, o terreno dever serregularizado e compactado com um trator de esteiras, trator de pneus, ou cami-nhes, com dez passadas mnimas por toda a rea da fundao e ombreiras.

Tabela 2.5 Inclinaes das Bermas Estabilizadoras

Nota: As bermas no so necessrias quando o talude do macio recomendado nas Tabelas 2.1 ou 2.2 for igual ou maior aotalude recomendado acima.

aicntsisnoCedortnedTPSseplogedoidMoremN

alaugioadnufadedadidnuforpamumegarrabadarutla

oacifissalCadoloSod

oadnuF

:tamegarraBadsarutlAarapsamreBsadsedulaT

m21 m9 m6 m3

eloM 4< siaicepsesesilnaesoiasnereuqeR

aidM 01a4 MS 1:4 - - -

CS 1:5 1:4- - -

LM 1:5 1:4 - -

LC 1:5 1:4 - -

HM 1:5.5 1:5.4 1:5.3 -

HC 1:01 1:7 1:4 -

aruD 02a11 MS 1:5.3 - - -

CS 1:5.4 1:5.3- - -

LM 1:5.4 1:5.3 - -

LC 1:5.4 1:5.3 - -

HM 1:5 1:4 - -

HC 1:9 1:6 - -

ajiR 02> MS - - - -

CS 1:4- - - -

LM 1:4 1:5.3 - -

LC 1:4 - - -

HM 1:4 - - -

HC 1:8 1:5.5 - -



2.7 Filtros2.7.1 Geral

O projeto de um filtro deve ter como base fundamental a granulometria do materi-al a ser empregado. Esta granulometria deve ser tal que:

a) As partculas menores se acomodem nos vazios entre as partculas maiores, demodo que o conjunto atue sempre como camada filtrante. Quando tal ocorre, agua que surge jusante do filtro se apresenta limpa e isenta de material slido;

b) O material mais fino seja retido pelo filtro, evitando o carregamento de partculasslidas e, conseqentemente, a formao de eroso regressiva (piping).

2.7.2 Dimensionamento dos Filtros

Para dimensionamento das caractersticas granulomtricas dos filtros, recomen-dam-se as seguintes normas:

a) D(15) do filtro/D(15) da base maior ou igual a 5. (O filtro no deve ter mais de 5%de gros passando na peneira No. 200 dimetro igual a 0,075 mm.);

b) D(15) do filtro/ D(85) da base menor ou igual a 5;

c) D(85) do filtro/dimetro dos furos no tubo de drenagem (ou da malha do poo dealvio) maior ou igual a 2;

No anterior, D(ij) corresponde ordenada ij% do material que passa nas penei-ras. Isso significa que o material possui ij% de gros mais finos.

2.8 Drenos de P e Valas Drenantes2.8.1 Drenos de P

recomendvel a norma de construo de drenos situados no p de justante dasbarragens de terra. Juntamente com os tapetes drenantes, desempenham o papel decoletores das guas freticas, conduzindo-as ao leito do rio. Devero ser utilizadas tubu-laes furadas, com dimetro interno mnimo de 0,15m. Dimensionados de acordo coma rea a ser drenada, os drenos aumentam progressivamente da seo at o coletor deconduo das guas ou leito do rio. O dreno dever ser colocado numa vala de profundi-dade mnima de 1m, com enchimento de material de filtro (vide Item 2.7.2) para evitar ocarregamento dos materiais do macio e/ou da fundao.

Uma possvel alternativa para os drenos de p, especialmente nos casos de barra-gens homogneas, o enrocamento de p, protegido com camadas de filtros.

2.8.2 Valas Drenantes

No caso das fundaes permeveis cobertas com uma camada de aluvio imper-mevel, que de ocorrncia freqente, representa uma boa norma escavar a faixa imper-mevel, construindo-se, assim, uma vala drenante ao longo do p do talude. O enchi-mento dever seguir os critrios dos filtros (Item 2.7.2). Esta vala dever conter um drenode p.

2.9 Poos de Alvio

Quando as fundaes permeveis so cobertas por uma camada impermevel deespessura tal que se torna tecnicamente desaconselhvel o uso de valas drenantes, reco-menda-se a construo de poos de alvio. As indicaes bsicas para a construo so:



a) Os poos devem atravessar a camada impermevel, atingindo a zona permevel,at uma profundidade tal que no se atinja a condio de levitao (uplift), isto, o gradiente hidrulico seja inferior ao crtico. geralmente satisfatria uma pro-fundidade do poo igual profundidade do reservatrio;

b) O espaamento entre poos deve ser tal que intercepte a descarga fretica, dre-nando-a e, conseqentemente, aliviando as subpresses. recomendvel umespaamento inicial de 15 a 30m;

c) Os poos devem oferecer resistncia mnima descarga fretica. O dimetro inter-no mnimo do poo deve ser igual a 0,15m. Assim, asseguram-se pequenas perdasde cargas na coleta pelo poo da descarga fretica. Deve existir uma camada de,pelo menos, 0,15m de filtro entre a tela do poo de fundao. O material do filtrodeve seguir os critrios do Item 2.7.2;

d) Cuidados especiais devem ser adotados, quando da construo dos poos, a fimde que perdure sua eficincia.

2.10 Proteo dos Taludes2.10.1 Talude de Montante

O talude de montante sofre a ao das intempries, notadamente decorrentes dasprecipitaes pluviomtricas, bem como da ao das ondas formadas no reservatrio. Otipo de proteo a ser adotada , em parte, funo dos materiais existentes na regio. Osprincipais so:

! Riprap lanado;

! Riprap arrumado;

! Solo-cimento;

! Revestimento de concreto;

! Pedras rejuntadas.

2.10.1.1 Riprap Lanado

Este , segundo a tecnologia atual, o mais aconselhvel tipo de proteo. O riprapconsiste de uma camada dimensionada de blocos de pedra, lanada sobre um filtro deuma ou mais camadas, de modo que este atue como zonas de transio granulomtrica,servindo como obstculo fuga dos materiais finos que constituem o macio (vide Figura2.13). A rocha a ser utilizada deve possuir dureza suficiente para resistir ao dosfatores climticos. As pedras ou blocos utilizados na construo do riprap devem ter,de preferncia, o formato alongado, evitando-se, tanto quanto possvel, os blocos deformato arredondado. Assim, as possibilidade de deslizamentos so menores. A espes-sura da camada e o tamanho dos blocos funo do fetch. O dimensionamento reco-mendado do riprap apresentado na Tabela 2.6.

2.10.1.2 Riprap com Pedras Arrumadas

Neste caso, as pedras so arrumadas, de modo a constiturem uma camada deblocos bem definida, preenchendo-se os vazios com pedras menores (vide Figura 2.14). Aqualidade da pedra deve ser excelente. A espessura da camda pode ser a metade dadimenso recomendada no caso de riprap lanado.



Figura 2.13 Riprap Lanado

Figura 2.14 Riprap com Pedra Arrumadas



Tabela 2.6 Dimensionamento do RIPRAP

2.10.1.3 Solo-Cimento

O solo-cimento normalmente colocado em camadas com largura mnima de 2,5m,em forma de escada (vide Figura 2.15). A espessura mnima recomendada para cadacamada 0,15m. Isto resultar, segundo a inclinao do talude, em espessuras proteto-ras de mais ou menos 1m.

2.10.1.4 Revestimento de Concreto

A espessura mnima recomendada de 0,15m. A preferncia para construomonoltica, embora placas de 2 por 2m venham sendo utilizadas. Precisa-se de uma ca-mada de filtro. Em geral, o revestimento de concreto no recomendvel, porque abaixa elasticidade do material no acompanha os recalques diferenciais que podem ocor-rer no macio. H, portanto, necessidade de uma constante manuteno do revestimen-to.

2.10.1.5 Proteo com Pedras Rejuntadas

A colocao de uma camada de pedras rejuntadas com argamassa de cimento ouasfalto tem sido utilizada como proteo ao talude de montante. A camada de pedra construda sobre um colcho de areia com caractersticas de filtro, possuindo ambas, nomnimo, espessuras de 0,30m. A proteo com pedras rejuntadas no recomendvel,porque a rigidez do sistema no acompanha as deformaes do macio, impondo-se,por conseqncia, uma contnua manuteno do sistema.

2.10.2 Talude de Jusante

A proteo do talude de jusante pode consistir de uma camada de pedras comespessura mnima de 0,30m, ou do plantio de vegetao, como grama ou erva cidreira.Nas ombreiras, onde ocorrem grandes contribuies da chuva, as guas devero serdesviadas atravs do emprego de canaletas.

oanilcnI )mk(hcteF )m(arussepsEoiubirtsiD)gK(ardePadoseP

omixM %05a04 %06a05 %01a0

1:3 4< 08,0 000.1 006> 006a53 53 00,1 000.2 000.1> 000.1a54 54 000.1a54 54006LmocaicaB

3300,0 0400,0 5200,0



Figura A.4 Exemplo de Unidade de Solo e de Isoietas numa BHD

Figura A.5 Hietograma



Tabela A.5 Exemplo de Clculo Caractersticas Pedolgicas e Pluviomtricas da Bacia

NC 15, PL3, Re 23 representam associaes de solo ou unidade de mapeamentodefinidas na legenda do mapa pedolgico do Cear. NC, por exemplo, constituda de40% da NC.ind, de 25% de Re, 20% de PL e 15% de SS. Na bacia escolhida como exemplo,o total pluviomtrico anual mdio na unidade NC 15 estimado em 650 mm de acordocom as isoietas.

Clculo de L(p):

A Tabela A.1 fornece os seguintes valores de L600 das diversas unidades demapeamento:

L600 (NC 15) = 56,8mmL600 (PL3) = 90,5mmL600 (Re 23) = 45,0mm

L(p) (NC 15), lmina corrigida para uma pluviometria mdia P de 650mm da Unida-de de Mapeamento, calculada atravs da seguinte frmula, admitindo um coeficienteA de 0,0033:

L(p) (NC 15)=L600 x eA(P-600) = 56.8 x e0,0033(650-600) = 67.0mm

Clculos anlogos fornecem:

L(p) (PL3) = L600 (PL3) x0,0033 x (700-600) = 126mmL(p) (Re23) = L600 (Re23) x e0,0033 x (750 600) = 73,8mm

odeicfrepuSociglodePotnemaepaM otnemaepaMededadinU %meoisopmoC )mm(oatipicerP

mk23 2 51CN %04-.dni.CN%02-.dni.LP

%52-eR%51-.dni.SS

056

mk01 2 3LP %05-.dni.lP%02-fA

%03-.dni.SS 007

mk6 2 32eR %06-eR%51-fA

%52-.gra.EP 057

= 80mmL(p) =66,9mm x 32km2

48Km2+

126mm x 10km2

48Km2+

48Km273,8mm x 6km2

Volume mdio anual escoado = 80mm x 48Km2 x 1000 = 3.840.000 m3

Obs: Aproveita-se este exemplo para mostrar como foi determinado o L600 decada unidade de mapeamento. A Tabela A.1 fornece, por exemplo, para a unidadeNC 15, as seguintes unidades de solo:

NC. ind: L600 = 37mmRe: L600 = 37mmPl.ind: L600 = 70mmSS.ind: L600 = 125mm



O Valor de L600 da unidade de solo NC deve ser calculado pela seguinte frmula:

Clculos anlogos fornecem para as unidades PL3 e Re 23:

4.6 Utilizao Prevista na Barragem

Etapa 6

O problema do dimensionamento do aude muito dependente do seu tamanho edo uso previsto. Pode-se, entretanto, estabelecer uma diviso entre os seguintes casos:

a) Pequeno aude O pequeno aude, talvez o mais comum, um ponto dgua devolume variando, aproximadamente, entre 10.000 e 100.000m3; com profundidademxima tpica de 3 a 5m3. Este aude no oferece serventia para estiagens prolon-gadas (deve-se lembrar que um ano de pouca chuva, sem escoamentos, significa,para audes, um perodo de, no mnimo, 18 meses sem receber gua), porm degrande utilidade, nos anos normais, para assegurar a juno entre dois invernossucessivos.

Distingue-se um primeiro caso em que este aude pode ser intensiva e integral-mente utilizado para irrigao, logo depois do inverno, de maneira a minorar as perdaspor evaporao e infiltrao. Deve-se lembrar que 54% do volume total do aude encon-tram-se, em mdia, estocados na camada superior, correspondente ao primeiro quarto daprofundidade).

Tal caso torna-se possvel quando o abastecimento assegurado por outra fonte(cisterna, cacimba, poo, outro aude maior, rio perene, etc.).

No segundo caso, o aude, embora seu prprio tamanho implique que haja, geral-mente, outras fontes de abastecimento possveis em caso de estiagem, a base normaldo abastecimento (as outras fontes esto muito distantes, etc.). Embora isto impliqueem grandes perdas, em termos de volume, restringe-se o uso a cultivos de vazante,piscicultura, alm do abastecimento.

b) Aude mdio De porte maior (100.000 500.000m3, com profundidade, aproxima-damente, entre 5 e 10m), o aude mdio tem uma probabilidade de secar suficien-temente baixa para ser, em regra geral, considerado como recurso contra as estia-gens ocasionais.

Neste caso, o uso para irrigao deve ser restrito e definido para pouco prejudicara segurana do abastecimento (utilizao quando o aude est cheio, para minorar orebaixamento decorrente da irrigao).

No caso em que o aude pode ser totalmente liberado para irrigao, o tamanhodo aude dever ser maior e o tamanho do permetro depender da escolha de cultivosperenes ou no.

= 56,8mmL600 =37 x 40% + 37 x 25% + 70 x 20% + 125 x 15%

100

= 90,5mmL600 (PL3) =(70mm x 50% + 125 x 30% + 90 x 20%)

100

= 45,0mmL600 (Re23) =(37mm x 60% + 37 x 25% + 90 x 15%)

100



c) Grande aude O grande aude tem capacidade suficiente para assegurar suaperenidade, mesmo em caso de seca excepcional. Um permetro pode ser adjunto,dimensionando-o em funo da segurana desejada para o abastecimento.

4.7 Dimensionamento do Aude

Etapa 7

4.7.1 Critrios de Dimensionamento

Vrios critrios foram levados em considerao para determinar a dimenso doaude:

! Freqncia de sangria;

! Comportamento em anos secos consecutivos;

! Freqncia de esgotamento;

! Acrscimo da receita (com relao situao de sequeiro);

! Taxa interna de retorno (perodo de 10 anos);

! Nvel mnimo atingido;

! Rendimento hidrulico (volume utilizado/volume evaporao);

! Evoluo da salinidade no aude.

Os clculos foram feitos nas seguintes bases:

! A relao entre a profundidade H e o volume V :V = K(H)2.7com k = Vx0.63 ondeVx o volume mximo do aude;

! Relao volume de terra do macio/volume dgua.Vterra = 5.02 Vx.629;

! Custo da barragem = 2.18 (V terra) em US$ (incluindo acrscimo de 30% para osangradouro);

! Permetro: US$ 2.000/hectare;

! Plano cultural:

! Irrigao de complemento (milho + feijo) no inverno

! Ciclo suplementar de tomate no perodo seco:Rendimento: 29 t/haCusteio: 2.500 US$/haPreo: 120 US$/haCiclo: 120 dias

! Eficincia da rega: .5.



4.7.2 Dimensionamento

Levando em considerao os critrios mencionados acima, chega-se a um volumedo aude timo terico da ordem de 50% do volume escoado anual mdio.

O permetro irrigado correspondente tem superfcie de 1 hectare para cada 50.000m3

de escoamento mdio anual.

A ttulo de exemplo, para um volume escoado anual mdio de 1 milho de m3, otimo econmico correspondente foi (V aude = 600.000m3, S permetro = 20ha) comtaxa interna de retorno da ordem de 25% (essa taxa eminentemente varivel, em fun-o dos parmetros econmicos, mas sem mximo, fazendo variar a superfcie do per-metro, pouco varivel).

O par (V aude = 300.000m3, S permetro = 10ha) fornece um TIR pouco inferior(23%) e foi considerado a soluo prefervel, j que o modelo considera um manejootimizado (adequao perfeita do uso aos recursos disponveis) raramente atingido naprtica. Escolhe-se, ento, V aude = 30% volume escoado anual mdio e S permetro =V aude/30.000.

Esses valores devem ser modificados, caso o aude esteja servindo, tambm, dereserva para abastecimento.

A fim de assegurar o abastecimento nove anos sobre dez, garantindo, aproxima-damente, um nvel de 2m no aude, pode-se tanto reduzir o permetro quanto aumentaro aude.

! A reduo do permetro dever ser de 50%. Isto acarreta uma diminuio da renta-bilidade econmica e do TIR (que passa, no exemplo, a 18%, para um permetro de5ha);

! A capacidade do aude deve ser aumentada at 60% 70% do volume anual mdioescoado.

O volume sangrado anual mdio passa de 75% a 60% do volume escoado anualmdio mas, sobretudo, a irregularidade das sangrias (e dos volumes transmitidos jusante) aumenta (o aude passa a sangrar um ano sobre dois, valor que pode variar emfuno da irregularidade da chuva local).

Notar-se- ainda que:

! Um aude de volume igual (ou superior) ao volume anual escoado mdio poderirrigar um permetro dobrado (20ha, no exemplo) sem reduzir muito a seguranado abastecimento;

! Para tal aude, apenas 50% dos escoamentos so transmitidos para jusante (pelosangradouro). A irregularidade aumenta: ocorrem sangrias 4 anos sobre 10;

! Para um aude de volume igual ao dobro do volume escoado anual mdio, apenas30% dos escoamentos transmitido, havendo sangria somente 2 (ou 3) anos so-bre 10. Neste caso, as condies so propcias concentrao dos sais no aude;

! O volume de abastecimento considerado , geralmente, pequeno, face ao volumedo aude (20m3/dia, no exemplo, onde Vx = 300.000m3, ou seja, aproximadamentedois caminhes pipa + abastecimento do gado da vizinhana). Para audes intensi-



vamente utilizados para o abastecimento (por exemplo, de uma cidade) um clculoparticular necessrio, levando a aumentar o volume do aude;

! A escolha entre reduzir o permetro e aumentar o aude depende muito da geome-tria do local (a qual, por exemplo, nem sempre permite aumentar o aude);

! Os clculos e as normas indicadas acima podem variar para audes de geometriaexterna, sejam muito abertos (coeficiente K grande) e pouco profundos, sejam, aocontrrio encaixados e muito fundos. Para volumes idnticos, o segundo caso muito mais vantajoso, j que proporciona uma reduo dos volumes evaporados(melhor rendimento hidrulico), bem como maior segurana.

4.8 Clculo da Cheia do Projeto

Etapa 8

4.8.1 Condies de Geraes das Fortes Cheias

4.8.1.1 Definies e Explicaes Gerais

Chuva

A chuva precipitada sobre uma pequena Bacia Hidrogrfica de Drenagem (BHD)pode ser caracterizada por vrios parmetros, dentre os quais cita-se, por exemplo:

! A lmina mdia total precipitada (em mm);

! O volume total precipitado (em m3), que corresponde ao produto da lmina preci-pitada em m pela superfcie da BHD em m2;

! As intensidades (ou as alturas) mximas de chuvas para diversos intervalos detempo em mm/h (ou mm);

! A repartio espacial das precipitaes na BHD.

Cheia

As fortes cheias tm duas caratersticas principais:

a) Os volumes e lminas totais escoados;b) O tempo durante o qual o volume da cheia se escoa.

Estas duas caractersticas permitiro o clculo da vazo mxima chamada vazoou descarga de pico, que constitui a caracterstica da cheia mais importante (e maisperigosa), pois esta vazo de pico que provocar inundaes, arrombamentos de au-des e de pontes.

Esquematizando a realidade, podemos dizer que a vazo de pico ser, aproximada-mente, diretamente proporcional ao volume total escoado e inversamente proporcional aotempo de base da cheia (vide Figura A.5).

Chama-se tempo de base o tempo includo entre o incio e o fim do escoamentosuperficial. O tempo de base caracteriza o tempo durante o qual o volume da cheia es-coa, e tempo de subida, o tempo entre o incio e o pico da cheia. O tempo de subida serusado para o clculo da amortizao da cheia na represa.



O volume escoado da cheia calculado pela integrao da descarga instantnea:

(Q = descarga em m3/s; Ve = volume escoado em m3).

Chama-se lmina escoada (Le) uma lmina de gua fictcia que, repartida sobretoda a superfcie da BHD, teria um volume igual ao volume escoado. A lmina escoadapode ser diretamente comparada com a lmina precipitada.

Chama-se coeficiente de escoamento a relao entre os volumes (ou lminas) es-coado e precipitado.

Perodo de Retorno:

A maior parte dos parmetros anteriores, que caracterizam cada cheia, so susce-tveis de anlises em termos estatsticos para determinao das caractersticas de cheiasde freqncias ou perodo de retorno determinado.

Assim, por exemplo, o valor do perodo de retorno decenal do volume, da vazo depico de uma cheia ou da intensidade de chuva em 10 minutos ser o valor do referidoparmetro que ser igualado ou ultrapassado em mdia uma vez cada dez anos (ou seja,por exemplo, 10 vezes em cada cem anos, etc.).

Os parmetros das cheias decenais das pequenas Bacias Hidrogrficas Representa-tivas estudadas pela SUDENE foram sistematicamente estudadas e so relativamentebem conhecidos.

Cheia de Projeto:

O dimensionamento das obras de proteo contra as cheias deve ser realizadopara freqncias bem superiores a dez anos, pois no admissvel a construo de au-des ou pontes que arrombaro cada dez anos.

Proporcionam-se, arbitrariamente, para as cheias de projeto, valores de vazo depico e de volume escoado correspondendo ao dobro dos valores decenais. O perodo deretorno terico destes valores oscila, segundo as estimativas, entre 100 e 150 anos, oque corresponde a uma norma habitualmente admitida para pequenos aproveitamen-tos.

4.8.1.2 Precipitaes e Intensidades de Chuva

Nas pequenas bacias do semirido, as maiores cheias so geralmente provocadaspor fortes chuvas de origem convectivas. Observa-se, muito raramente, mais de umaforte chuva convectiva por perodo de 24h.

A distribuio estatstica dessas fortes chuvas (que tm, geralmente, a mesma ori-gem climtica) bastante homognea em todo o Nordeste semirido (vide Tabela A.6).

Q(t) dtVe =A

C



Tabela A.6 Alturas de Chuva em Funo da Frequncia

Figura A.6 Forma da Bacia Hidrogrfica

Observa-se que 56% do total em 24hs precipita em menos de 1 hora e 75% em menos de 2 horas.

4.8.1.3 Variaes do Volume Escoado

A maioria dos solos, excetuando-se os muito permeveis, tem um comportamen-to relativamente homogneo frente s precipitaes excepcionais. Com efeito, uma vezrealizada a saturao do solo, toda precipitao suplementar ter que escoar.Esquematizando, pode-se dizer que os escoamentos provocados pelas fortes chuvas seroiguais ao volume da chuva, depois de descontar uma quantia fixa que corresponde gua retida no solo.

As intensidades das fortes chuvas so, tambm, relativamente homogneas emtodo o Nordeste semirido. Pode-se, ento, deduzir que a lmina escoada das fortescheias apresentaro uma variao relativamente pequena na maior parte do Nordeste,pelo menos nas bacias de permeabilidade mdia a baixa.

Como conseqncia, os volumes escoados das fortes cheias sero, ento, princi-palmente, funo da superfcie da BHD.

4.8.1.4 Variaes dos Tempos de Escoamento

Os tempos de escoamento das cheias (tempo de base e tempo de subida) depende-ro do tempo de transferncia das guas precipitadas e escoadas at o exutrio da bacia.

aicnuqerFOARUD

h42 h2 h1 03 01 5

)sona2adacazev1(laneiB mm08a36 mm06 54 23 61 01

)sona01adacazev1(laneceD mm511a001 08 06 14 02 31

)sona001adacazev1(lanetneC mm561a041 011 08 25 72 71



Esses tempos dependero, principalmente, de:

a) Tamanho da BHD (Superfcie e forma);

b) Velocidade de escoamento nos leitos dos rios, que ser funo do relevo, dadeclividade e dos obstculos nos leitos (curvas, pedras, vegetao);

c) Forma de rede hidrogrfica de drenagem: muitos riachos pequenos geram cheiasmais perigosas, quando convergem simultaneamente no exutrio da bacia, emvez de serem repartidas ao longo de um curso dgua principal.

4.8.2 Roteiro de Clculo de Vazo de Pico da Cheia de Projeto

A vazo de pico da cheia de projeto calculada pelas frmulas:

Qx = 25(SC)0,58 x FC para Sc maior que 5km2

Qx = 17(SC)0,8 x Fc para Sc menor que 5km2

Onde:

Qx (m3/s) a vazo de pico da cheia do projeto.Sc (km2) a superfcie efetiva de contribuio de cheia.FC o fator de correo de cheia.

Descarga mxima em funo da superfcie (sem correo)

4.8.2.1 Determinao da Superfcie Efetiva de Contribuio de Cheia SC (km2)

! Calcular a superfcie S3 coberta de solos dos grupos 3 e 4 (so os mais perigosos).

! Calcular a superfcie S2 coberta de solos do grupo 2.

! Calcular a superfcie S1 coberta de solos do grupo 1.SC calculada pela frmula SC = 0,1 (S1) + 0,5 (S2) + S3

4.8.2.2 Determinao do Fator Corretivo FC

Em condies normais, todos os coeficientes apresentados a seguir tem o valor 1.S se dever efetuar uma correo quando a BHD apresentar caractersticas especiais.

FC um fator de correo que pode variar entre 0,5 e 1,2 que integra correesoriundas dos fatores seguintes:

! Forma do contorno da Bacia Hidrogrfica de Drenagem (Coeficiente Cform);

! Forma da rede de drenagem (Coeficiente Cdren);

! Relevo (Coeficiente Crel);

! Existncia de depresses ou lagoas (Coeficiente Clag);

! Existncia de zonas particularmente degradadas, suscetveis de apresentarem solosquase impermeveis (Coeficiente Cdreg);

mK(S 2) 1,0 5,0 1 2 5 01 02 05 001 002 005

m(Q s/3 ) 7,2 8,9 71 03 26 59 241 242 163 045 029



! Condies climticas especiais ao microclima da BHD (Coeficiente Cclim);

FC calculado pela frmula:

FC = Cform x Cdren x Crel x Clag x Cdegr x Cclim

a) Influncia da Forma da BHD (Coeficiente Corretivo Cform)

A Figura A.6 apresenta a forma da bacia hidrogrfica normal.

Deve-se determinar no mapa o comprimento e a largura mxima da BHD L e l,estimando-se este contorno desprezando eventualmente pequenas pontas que poderi-am alterar muito os resultados. Escolheu-se a relao L/l para representar a capacidadeda Bacia.

A Tabela A.7 fornece os valores do coeficiente Cform a ser aplicado. Indica-setambm, a ttulo informativo, os valores do coeficiente de forma de Gravelius (de for-mulao mais complicada, mais utilizado habitualmente pelos hidrlogos).

Tabela A.7 Coeficiente Cform

Uma ateno especial deve ser dirigida ao tipo de bacia cujo curso de gua principal dobrado, conforme Figura A.7.

Neste caso, L e l devero ser avaliados desdobrando ou retificando ficticiamentea bacia. Dever-se-o considerar valores de L e l reais, respectivamente, bem maiores ebem menores, que os L e l calculados sem considerar o dobramento.

b) Influncia da Forma da Rede de Drenagem: Coeficiente Cdren

Consideram-se dois tipos especiais de configurao da rede de drenagem suscet-veis de alterarem o coeficiente Sdren:

1) Rede de drenagem em espinha de peixe. Quando o talvegue principal ocu-pa uma posio central com afluentes de importncia secundria nos doislados (vide Figura A.8).

As cheias desse tipo de bacia so menos perigosas. Cdren pode ser diminudo nomximo de 25%, variando, ento, entre 0,75 e 1.0.

2) Rede de drenagem radial. Quando um talvegue principal formado pelaconvergncia de dois ou mais rios de igual importncia, juntando-se na suaparte jusante (vide Figura A.9).

As cheias desse tipo de bacia sero mais perigosas. Cdren pode ser aumentado nomximo de 15%, variando, ento, entre 1 e 1,15 (vide Tabela A.8).

1/L 1 2 3 4 5 6 7

mrofC 1 1 58,0 57,0 07,0 56,0 36,0

suilevarGedetneicifeoC 21,1 2,1 3,1 4,1 5,1 6,1 7,1



Figura A.7 Bacia Hidrografia Dobrada

Figura A.8 Rede de Drenagem Espinha de Peixe

Figura A.9 Rede de Drenagem Radial



Tabela A.8 Valores do Coeficiente Cdren

c) Influncia do Relevo da BHD: Coeficiente Crel

O coeficiente Crel pode variar entre 0,6 e 1,1. O relevo padro corresponde a relevode ondulado a forte, com declividades transversais da ordem de 10 a 15% longitudinaisde 0,5 a 2%.

Quando o relevo for muito mais forte (ou seja, montanhoso e escarpado), Crelpoder subir para 1,10 ou excepcionalmente para 1,20, quando o leito dos riachos for lisoe desprovido de vegetao (baixos coeficientes de MANNING), permitindo, assim, umaevacuao rpida das cheias (vide Tabela A.9).

Tabela A.9 Valores do Coeficiente Crel

meganerDededeRadsotcepsA nerdCetneicifeoCodserolaV

lamroN 1

exiepedahnipsE 1a57,0

laidaR 02,1a1

d) Influncia das Depresses e Lagoa (Coeficiente Corretivo Clag)

Lagoas e depresses podem diminuir sensivelmente as vazes de pico, especial-mente quando esto situadas na parte jusante.

Avalia-se, assim, em 20 a 30% a diminuio da vazo de pico provocada por umadepresso, abarcando 5% da superfcie da bacia e situada na parte jusante.

e) Influncia das Zonas de Solos Compactados ou Truncados (Coeficiente Cdegr)

As zonas degradadas, geralmente pela ao do homem, podem aumentar sensi-velmente o volume escoado e a vazo de pico.

Essas zonas muito impermeveis podem ser constitudas de encrostamentos (pe-lculas de superfcie), de zonas compactadas pelo homem ou de zonas de solos trunca-dos, quer dizer, cujas primeiras camadas j foram levadas pela eroso.

possvel considerar que o escoamento de cheia dessas zonas impermeveis podeser acrescido de um fator Facr de 50% para as unidades de solos dos grupos 3 e 4. Paraas unidades de solos dos grupos 1 e 2, esse fator de acrscimo vale 100%.

A correo deve ser proporcional parte da bacia realmente degradada.

Assim, por exemplo, uma bacia composta de solos do grupo 3, apresentando de-gradaes importantes em uma proporo Sdegr de sua superfcie avaliada em Sdegr =20%, ter um coeficiente Cdegr de 1,10, calculado da seguinte maneira:

Cdegr = 1 + Facr * Sdegr = 1 + 0,5 x 0,20 = 1,10

Se os solos da bacia fossem do grupo 2, a correo seria de 1,20. Cdegr = 1 + 1,00* 0,20 = 1,20.

oveleRsedadivilceD

odapracsEeosohnatnoM%52)(

odaludnOetroF%52a51

odaludnO%8-51

odaludnOevauS%8-3

onalP%30

lerC 2,1a1,1 1 1 8,0 6,0



Frisa-se que essa correo Cdegr s dever ser realizada quando uma parte impor-tante da BHD (superior a 10 e 15% em todos os casos) for efetivamente degradada. Nodevem ser levadas em conta degradaes localizadas e de pequena superfcie (estradas,campo de futebol).

f) Correes Climticas (Coeficiente Cclim)

Apesar da relativa homogeneidade, no Nordeste semirido, das caractersticas dasintensidades e das fortes chuvas em 24h, observam-se diferenas no desprezveis.

Assim, na zona de transio avalia-se o coeficiente Cclim em torno de 0,75 a 0,80.Pode existir, tambm, microclima com Cclim superior a 1, podendo atingir 1,1 a 1,2.Esperando a delimitao sistemtica dessas zonas que no foram ainda realizadas, pode-se aplicar tentativamente um coeficiente de 1,1 a 1,2, quando uma anlise estatstica dasprecipitaes em 24 h demonstrar valores superiores queles apresentados na TabelaA.6.

g) Clculo final do fator de correo FC

FC calculado pela frmula:Cform x Cdren x Crel x Clarg x Cdegr x CclimFC no pode ser inferior a 0,5 x Cclim. Neste caso, adotar-se- FC = 0,5 Cclim.FC no pode ser superior a 1,2 x Cclim. Neste caso, admite-se FC = 1,2 x Cclim.

Lembra-se que FC utilizado para calcular a descarga mxima da cheia de projetoatravs das frmulas:

Qx = 25(SC)0,58 x FC para SC maior que 5 km2

Qx = 17(SC)0,8 x FC para SC menor que 5 km2

4.8.3 Outras Caractersticas de Cheias

Os volumes escoados e as lminas escoadas das cheias de projetos podem sercalculados pelas equaes (vlidas para S maior que 5km2).

Ve (m3) = 102.000 (S)0,85

Le (mm) = 102 (S)-0,15

As Figuras A.10 e A.11 e a Tabela A.10 mostram a relao do tempo de base(Tbmed) das fortes cheias em funo da superfcie.

O tempo de subida mdio Tsmed varia entre:Tsmed = 0,1 Tbmed eTsmed = 0,2 Tbmed

O tempo de subida utilizado para o clculo da amortizao da cheia da represa.

Tabela A.10 Tempo de Base Mdio das Cheias em Funo da Superfcie

mk(eicfrepuS 2) 5 01 02 05 001 002 005 0001

)h(esabedopmeT 7 03h8 001 5,31 61 81 22 52



Figura A.10 Caractersticas das Cheias Tempo de Base Mdio em Funo da Superfcie Bacias Cristal

Figura A.11 Caractersticas das Cheias Tempo de Base mdio em Funo da Superfcie Bacias Sedimentadas



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Obs.: Faltam referncias dos outros mapas de solo e hidrolgicos do Nordeste, a serem sugeridospor LEPRUM, Sl CAMPELLO, BUREC e DNOCS.

Avaliao de Pequenas BarragensSUMRIOAPRESENTAO 1 INTRODUO 1.1 Objetivo do MANUAL

2 BARRAGENS DE TERRA 2.1 Consideraes sobre o Tipo 2.2 Adequabilidade do Local 2.3 Sees Tpicas 2.3.1 Sees Tpicas Homogneas 2.3.2 Sees Tpicas Zoneadas 2.3.3 Sees no Tpicas

2.4 Dimenses Bsicas 2.4.1 Largura da Crista 2.4.2 Cota da Crista

2.5 Tipos de Fundaes 2.5.1 Fundaes em Solos Permeveis 2.5.2 Fundaes em Solos Impermeveis 2.5.2.1 Fundaes Impermeveis Saturadas 2.5.2.2 Fundaes Impermeveis no Saturadas

2.6 Preparao da Fundao 2.7 Filtros 2.7.1 Geral 2.7.2 Dimensionamento dos Filtros

2.8 Drenos de P e Valas Drenantes 2.8.1 Drenos de P 2.8.2 Valas Drenantes

2.9 Poos de Alvio 2.10 Proteo dos Taludes 2.10.1 Talude de Montante 2.10.1.1 "Riprap" Lanado 2.10.1.2 "Riprap" com Pedras Arrumadas 2.10.1.3 Solo-Cimento 2.10.1.4 Revestimento de Concreto 2.10.1.5 Proteo com Pedras Rejuntadas

2.10.2 Talude de Jusante

3 BARRAGENS DE CONCRETO 3.1 Consideraes sobre o Tipo 3.2 Adequabilidade do Local para o Barramento 3.3 Seo Tpica - Aplicabilidade 3.4 Seo Tpica e suas Caractersticas 3.5 Dimenses Bsicas 3.5.1 Cota da Crista da Barragem 3.5.2 Dimenses da Barragem, do Trecho Vertedouro e da Bacia de Dissipao 3.5.3 Distncia entre as Juntas

3.6 Preparao da Fundao e Ombreiras

4 BARRAGENS DE ALVENARIA 4.1 Consideraes sobre o Tipo 4.2 Adequabilidade do Local para o Barramento 4.3 Seo Tpica - Aplicabilidade 4.4 Seo Tpica e suas Caractersticas 4.5 Dimenses Bsicas 4.5.1 Cota da Crista da Barragem 4.5.2 Dimenses da Barragem, do Trecho do Vertedouro, e da Bacia de Dissipao 4.5.3 Distncia entre as Juntas

4.6 Preparao da Fundao e Ombreiras

5 HIDROLOGIA 5.1 Geral 5.2 Vazo de Projeto

6 VERTEDOUROS 6.1 Escolha do Tipo de Vertedouro 6.2 Descarga do Projeto de Vertedouro 6.3 Capacidade do Vertedouro 6.3.1 Geral 6.3.2 Seo Vertente Tipo "Creager" (Ogee) 6.3.3 Seo Vertente de Outro Tipo 6.3.4 Sangradouro sem Seo Vertente

ANEXO Equipe Tcnica 1. Problemticas do Dimensionamento 2. Roteiro Resumido de Dimensionamento de Pequenas Barragens (vide Figura A.1) 2.1 Determinao das Caractersticas Fsico-Climticas da Bacia 2.1.1 Caractersticas da Bacia Hidrogrfica de Drenagem (BHD)

2.2 Dimensionamento do Volume da Barragem 2.3 Dimensionamento do Sangradouro

3. Informaes Necessrias 3.1 Fundamentos e Alcance do Mtodo de Classificao Hidro-Pedolgica 3.2 Documentos Necessrios 3.3 Informaes a serem Coletadas no Campo

4. Descrio Detalhada das Etapas 4.1 Avaliao da Superfcie da Bacia Hidrogrfica de Drenagem 4.2 Classificao Hidrolgica da Bacia Hidrogrfica de Drenagem (B.H.D.) 4.2.1 Determinao do L600 de Cada Unidade de Mapeamento Pedolgico (UM) da BHD. 4.2.1.1 Regimes Hidrolgicos das Pequenas Bacias Hidrogrficas 4.2.1.2 Escolha do Solo como Fator Principal de Classificao 4.2.1.3 Clculo de L600 para cada Unidade de Mapeamento de Solo

4.2.2 Correes de L600 4.2.2.1 Influncia da Cobertura Vegetal 4.2.2.2 Correo pela Presena de Outros Audes Montante do Local da Represa 4.2.2.3 Interveno de Outros Fatores Corretivos

4.2.3 Clculo do Valor da L600 Corrigida da BHD

4.3 Avaliao do Clima 4.3.1 Determinao do Total Anual Mdio das Precipitaes a partir do Mapa de Isoietas 4.3.2 Determinao da Zona Climtica e do Coeficiente de Correo Climtica C

4.4 Clculo da Lmina Escoada L(P) 4.5 Clculo do Volume Mdio Escoado 4.5.1 Exemplo de Clculo

4.6 Utilizao Prevista na Barragem 4.7 Dimensionamento do Aude 4.7.1 Critrios de Dimensionamento 4.7.2 Dimensionamento

4.8 Clculo da Cheia do Projeto 4.8.1 Condies de Geraes das Fortes Cheias 4.8.1.1 Definies e Explicaes Gerais 4.8.1.2 Precipitaes e Intensidades de Chuva 4.8.1.3 Variaes do Volume Escoado 4.8.1.4 Variaes dos Tempos de Escoamento

4.8.2 Roteiro de Clculo de Vazo de Pico da Cheia de Projeto 4.8.2.1 Determinao da Superfcie Efetiva de Contribuio de Cheia SC (km2) 4.8.2.2 Determinao do Fator Corretivo FC 4.8.3 Outras Caractersticas de Cheias

BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA - ANEXO