SEGURANÇA DE BARRAGENS ASPECTOS HIDROLÓGICOS …¡ulica.pdf · fernandinho (mg-rejeito b.t) 1985 pico sÃo luiz (mg-rejeito b.t) 1985 cataguazes (mg-rejeito b.t) 2003 camarÁ (alagoas

SEGURANÇA DE BARRAGENS

ASPECTOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS

Palestrante: Erton Carvalho

Grandes obras hidráulicas para aproveitamento de recursos hídricos vêm sendo implantadas há mais de 7500 anos: Sumérios na Mesopotâmia em 200 km de canais para irrigação.

A legislação sobre recursos hídricos e obras hidráulicas se originou há mais de 4000 anos com o Código de Hamurabi, na Mesopotâmia.

LEIS APLICADAS A SEGURANÇA DE BARRAGENS

1. A lei mais antiga (mais de 2000 anos A.C) – Código de HAMURABI -Babilônia

• Caso haja colapso no dique, o proprietário deve ressarcir todos os danos materiais causados.

• Caso não tenha recursos para cobrir os danos, o proprietário transfere seus bens e escravos aos atingidos pela inundação.

• Caso as duas condições acima ainda não cobrirem os danos causados, o proprietário se torna escravo dos atingidos.

LEI RECENTE (SÉCULO XX)

If something may go wrong, it will go wrong at the very worst moment

“Se alguma coisa pode dar errado, esta coisa vai dar erradono pior momento possível.”

BARRAGENS NO MUNDO

• Situação Atual:

• Existem 50 mil barragens com H > 15m, ou com VT > 3 milhões de m3.

• Capacidade total de armazenamento: 7000 Km3, sendo 98% de grandes barragens.

• Volume útil: 4000 Km3 (10% do volume médio anual dos rios).

• Área total dos reservatórios: 500.000Km2 (igual a 1/3 dos lagos naturais da terra).

• 95% dos investimentos em barragens e reservatórios foram feitos depois de 1950.

BARRAGENS NO MUNDO

• Envelhecimento das Barragens:

• 5 mil grandes barragens foram construídas antes de 1950.

• Custo anual médio do controle de barragens e reparos: 0,5% do investimento inicial realizado.

• Barragens Acidentadas no Mundo:

• Pesquisa feita em 1974: Rupturas ocorridas: 212, outros tipos de acidentes: 264, total: 466.

• 69% dos acidentes foram com barragens de terra.

SEGURANÇA DE BARRAGENS

ASPECTOS HIDROLÓGICOS

CONSEQÜÊNCIAS

CRITÉRIOS DE PROJETOS

Vazão de Projeto dos Órgãos Extravasores ou Cheia de Projeto da Barragem

Para barragens maiores que 30 m ou cujo colapso envolva risco deperdas de vidas humanas (existência de habitações permanentes a jusante), a vazão de projeto dos órgãos extravasores, ou cheia de projeto, será a cheia máxima provável.

Para barragens de altura inferior a 30 m ou com reservatório menor que 50.000.000 m3 e, não havendo risco de perdas de vidas humanas (inexistência de habitações permanentes a jusante), a cheia de projeto será definida através de uma análise de risco, respeitada a recorrência mínima de 1000 anos.

Fonte: Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas – ELETROBRÁS / CBDB 2003

Borda Livre – Critérios:

BL mínima >= 0,5m Barragem de Concreto

BL mínima >= 1,0m Barragem de Terra / Enrocamento

BL normal >= 3,0m (velocidade do vento 100Km/h, onda com 2% de prob.)

BL mínima

BL normal

NA Máximo

NA Máximo Normal

Crista

CRITÉRIOS DE PROJETOS

TEMAS DE SEMINÁRIOS RELATIVOS A SEGURANÇA, DESEMPENHO, DETERIORAÇÃO E REABILITAÇÃO DE BARRAGENS

1 - COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS – CBDB

23 TEMAS APRESENTADOS NOS SEMINÁRIOS

NO PERÍODO DE 1963 A 2008

2 - ICOLD CONGRESSES

24 TEMAS APRESENTADOS NOS SEMINÁRIOS

NO PERÍODO DE 1933 A 2006

______________________________________________________

ALGUMAS BARRAGENS QUE COLAPSARAM NO BRASIL

PAMPULHA (BH) 1954

ORÓS (JAGUARIBE) 1960

EUCLIDES DA CUNHA (PARDO) 1977

LIMOEIRO (PARDO) 1977

POQUIM (NORDESTE B. T ) 1979

BOA ESPERANÇA (R. FURNAS) 1983

SANTA HELENA (BAHIA B. T) 1985

EMAS (NORDESTE Laje V) 1995

MACACOS ( NORDESTE B.T) 1997

ALGUMAS BARRAGENS QUE COLAPSARAM NO BRASIL

FERNANDINHO (MG-REJEITO B.T) 1985

PICO SÃO LUIZ (MG-REJEITO B.T) 1985

CATAGUAZES (MG-REJEITO B.T) 2003

CAMARÁ (ALAGOAS CCR) 2004

MIRAÍ (MG-REJEITO B.T) 2007

APERTADINHO (RONDÔNIA) 2008

ESPORA (GOIÁS) 2008

OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIO E VERTEDOUROS

EXEMPLOS

UHE Euclides da Cunha

UHE Armando de Salles Oliveira (Limoeiro)

UHE FURNAS

UHE MARIMBONDO

UHE Capamda

UHE Mascarenhas de Moraes e Etreito


Foto em 21/01/1977

Euclides da Cunha - Flood Hydrographs ( period: 01-19-77 / 01-21-77 )

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Hours

Dis

char

ge (m

3 /s)

Inflow (Peak = 2.000 m3/s) Dam Break Hydrograph (Peak = 3.670 m3/s)


Dados:

• Dados da Barragem:

• Local: Rio Pardo

• H máxima: 56m

• Comprimento no coroamento: 312m

• Capacidade do vertedouro: 2040m3/s

• Capacidade da descarga de fundo: 300m3/s

• Potência Instalada: 94,8MW

• Volume da Barragem: 2,2 milhões de m3



• Precipitação: 260mm entre 7:00h do dia 19 às 7:00h do dia 20/01/1977. Concentrou-se em uma área de 1670Km2

(86% da BH incremental UHE Caconde / UHE Euclides da Cunha).

• Volume Precipitado: 300 x 106 m3

• H médio = 180mm por dia

• Galgamento ocorreu na extremidade direita da crista da barragem que estava 30cm mais baixa.

• O Transbordamento da barragem começou as 20:30h do dia 19/01 e a ruptura às 03:30h do dia 20/01.


Foto em 21/01/1977



Dados:

• Dados da Barragem:

• Local: Rio Pardo

• H máxima: 35m

• Comprimento do Coroamento: 660m

• Capacidade do vertedouro: 1800m3

• Potência Instalada: 28MW

• Volume da Barragem: 600.000m3

• A ruptura da barragem Armando de Salles Oliveira que descarregava 1700m3/s ocorreu às 04:00h do dia 20/01/1977.

CONTROLE DE CHEIAS - VOLUME DE ESPERA

Bacia do Rio Paraná

Dados:

• Bacia Hidrográfica: 820.000Km2 (até Itaipu)

• Área total da BH: 877.000 Km2

• Reservatórios em Operação: 46


Bacia do Rio Paraná

Dados:

•Volume total dos reservatórios: 260 Km3

• Volume útil total: 129 Km3

• Reservatórios com formação de volume de espera: 16

• Volume de espera: varia de 15,8 a 20,5 Km3

Rio ParanáSistema de Reservatórios

Controle de Cheias

Controle de CheiasBacia do Rio Paraíba do Sul

Fonte ONS

Área Total: 29.000 km2;Número de Reservatórios: 5;Volume Útil Total: 4,9 km3;Controle de Cheias ~ 0,03 km3.

• Área Total: 645.000 km2;• Número de Reservatórios: 7;• Volume Total dos

Reservatórios: 65,702 km3;• Volume Útil Total dos

Reservatórios: 48,600 km3;• Controle de Cheias ~ 12 km3.

Controle de Cheias –Bacia do Rio São Francisco

RedeTelemétricaHidrometeorológica

Área de Drenagem incremental

De 0 a 500 km²

De 501 a 5.000

km²

De 5.001 a 50.000

km²

De 50.001 a 500.000

km²

Acima de 500.000

km²

Número de estações fluviométricas

1 3 4 6 7

Número de estações pluviométricas

3 4 6 7

1. Uma das estações a jusante do aproveitamento

2. Uma estação fluviométrica no reservatório, se área inundada > 3 km2

Exigências da Resolução 396/98 da ANEEL

Etapa Qtde Situação Instalação Valor

Estações Emergenciais 21 Contratado,

instalando Out/2008 818.953

Estação Central 1 Em contratação Fev/2009 348.500

Estações Meteorológicas 42 Licitando Mar/2009 5.160.000

Estações Hidrológicas 135 Licitação em 2009 Mar/2010 7.000.000

REDE HIDROMETEOROLÓGICA DE FURNAS


Controle da cheias de janeiro / fevereiro de 1992 no reservatório de Furnas

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

01/01 06/01 11/01 16/01 21/01 26/01 31/01 05/02 10/02 15/02 20/02DATE

m³/s

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

(%) V

OL

OBSERVED VOLUME

INFLOW

OUTFLOW

FLOOD CONTROL VOLUME

Operação da Usina de Furnas em Jan/2000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

DIA 5 10 15 20 25 30

Vaz

ões

(m3/

s)

Afluência Defluência

UHE Furnas Cheia Janeiro 2000

01/01/2000

09:00 hs

A Cheia de Janeiro de 2000no Rio Verde

03/01/2000

10:00 hs


05/01/2000

09:00 hs


01/01/2000



03/01/2000


05/01/2000

UHE Furnas - Cheia 2000

06/01/2000 - Porto dos Buenos


07/01/2000 - Três Corações


• Comparação com a cheia de janeiro de 1992:


Ano da ocorrência 1992 2000Usina de Furnas Vazão máxima afluente 8706 m3/s 5088 m3/sTrês CoraçõesVazão máxima Nível máximo

459 m3/s6,84 m

1113 m3/s12,04 m

Porto dos BuenosVazão máxima Nível máximo

665 m3/s4,28 m

1544 m3/s7,15 m

Ano de Ocorrência 1992 2000

8706 m3/s 5088 m3/s

459 m3/s

6,84 m

1113 m3/s

12,04 m

665 m3/s

4,28 m

1544 m3/s

7,15 m

Usina de FurnasVazão máxima afluenteTrês CoraçõesVazão MáximaNível máximoPorto dos BuenosVazão máximaNível máximo

APM – MansoAproveitamento Múltiplo de Manso

APM MansoMapa de Localização

A c o r i z a l

C u i a b á

R o s á r i oO e s t e

Q u e b ó

R io Cu ia b á

Rio C

uiabá

Rio Q

uilombo

Rio Casca

R io J a n g a d a

R i o R o n c a d o r

R io M

anso

Rio

Pal

mei

ras

J u s . E i x o d aB a r r a g e m

C i d a d e d eC u i a b á

L E G E N D A :

P o s t o F l u v i o m é t r i c o

Á r e a d o r e s e r v a t ó r i o

SituaçãoRosário Oeste Acorizal Cuiabá

N.A(m)

Vazão (m3/s)

N.A(m)

Vazão (m3/s)

N.A.(m)

Vazão(m3/s)

Alerta 7,40 2.051 7,00 1.961 8,50 2.638

Emergência 9,50 2.967 8,50 2.638 9,50 3.082

Calamidade 10,50 3.448 9,50 3.135 11,00 3.796

APM – MANSO

NÍVEIS DE ALERTA, EMERGÊNCIA E CALAMIDADE

APM – MANSO

REGRAS PARA OPERAÇÃO DO RESERVATÓRIO

CONDIÇÃO DECISÃO

Variação de nível no reservatório

(m)

Tendência do nível d’água

Abertura de comporta

N.A.meta (m)

Defluência máxima (m3/s)

Variação máxima horária (m3/s)

287,01 a 287,50 Crescente Parcial 287,00 416 a 490

287,51 a 288,00 Crescente Parcial 287,50 516



288,86 a 289,25 Crescente Parcial 288,85 1.816 100

Acima de 289,25 Crescente Parcial para total

289,25 Livre Operação isolada de cada comporta,

passando de abertura parcial para total

APM – MANSO

REGRAS PARA OPERAÇÃO DO RESERVATÓRIO

CONDIÇÃO DECISÃO

Variação de nível no reservatório

(m)

Tendência do nível d’água

Abertura de comporta

N.A.meta (m)

Defluência máxima (m3/s)

Variação máxima horária (m3/s)

Acima de 289,25 Decrescente Total 289,25 Livre Livre

289,25 a 289,20 Decrescente Total para parcial

289,20 Livre Nesta etapa passar de escoamento livre para aberturas parciais das

comportas com aproximadamente 5,50m

289,20 a 288,00 Decrescente Parcial 288,00 716 100

Níveis D’água e Picos Atingidos pelas Cheias Históricas

Rosário Oeste Acorizal Cuiabá

Valores Obs.

Valores com Operação

APM Manso

Valores Observados


APM Manso

Valores Observados


APM Manso

N.A m

Q m3/s

N.A m

Q m3/s

N.Am

Qm3/s

N.A m

Qm3/s

N.Am

Qm3/s

N.A m

Qm3/s

1974 288,82 8,75 2.570 6,85 1.835 8,06 2.725 7,14 2.019 10,85 3.060 7,07 2.052

1995 288,50 8,46 2.310 7,12 1.937 8,02 2.735 7,82 2.322 10,35 3.373 8,22 2.517

1997 288,20 8,18 2.205 6,24 1.602 7,28 2.360 6,84 1.894 8,35 2.575 7,53 2.235

APM - MANSO

APM – MANSO - CUIABÁ

Amortecimento da Cheia Histórica de 1974

OPERAÇÃO DE VERTEDOUROS – UHE MARIMBONDO

Dados:

• Local: Rio Grande

• H Máxima: 90m

• Volume da barragem de Terra: 14 x 106m3

• Volume de concreto: 1,2 x 106m3

• Descarga de projeto do vertedouro: 21.400 m3/s

UHE MARIMBONDO

UHE MARIMBONDO

UHE MARIMBONDO

Operações assimétricas das comportas:

UHE MARIMBONDO

Operações assimétricas das comportas:

Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas:

UHE MARIMBONDO

Material depositado no interior da bacia = 380m3 (inspeção realizada em 1975 e 1978, serviços realizados em 1980 e concluídos em 1982)


UHE MARIMBONDO


UHE MARIMBONDO


UHE MARIMBONDO

UHE CAPANDA

C O N G O

CABINDA

ZAIREUIGE

LUNDA NORTE

LUNDA SUL

LUANDA

CUANZASUL

BENGUELA

NAMIBE

HUILA

HUAMBO MOXICO

CUANDOCUBANGO

MA

LA

NG

E

CUNENE

CABINDA

SUMBE

BENGUELA

NAMIBE

SOYO

AMBRIZ

LOBITO

CAPANDA

R. D. CONGO

Z ÂM B I A

N A M Í B I A

CUANZANORTE

BIE

BENGO

CACUSO

•Luanda - Malange : 379 Km•Malange - Cacuso : 65 Km•Cacuso - Capanda : 60 Km

OCEANOATLÂNTICO

UHE CAPANDA

Dados:

• Local: Rio Kwanza (Angola)

• Barragem em CCR

• H Máximo: 110,20m

• Comprimento: 1470m

• Potência Instalada: 520MW

UHE CAPANDA

•Cheia de Projeto: Q10.000 = C.M.P = 14.000m3/s

•Vertedouro de Superfície + Descarga de Fundo + CF =

9.030m3/s e 9.900m3/s

• Vertedouro + Descarga de Fundo = 8.390m3/s e 9.260m3/s

• O Galgamento inicia a partir de Qa = 11.300m3/s

UHE CAPANDA

9.700m -> BL = 1,70

11.000m -> BL = 0,97

UHE CAPANDAArranjo Geral

Vertedouro Salto de Esqui / Detalhes

UHE CAPANDA

UHE CAPANDA

Casa de Força

Impacto na casa de força das vazões vertidas

UHE CAPANDA

Casa de Força



UHE CAPANDA


UHE CAPANDA


UHE CAPANDA


UHE CAPANDA

UHE Mascarenhas de Moraes

Cheia de Projeto Revisão:

PMF Qa= 16.107m3/s Qd= 13.656 m3/s

Capacidade do vertedouro original: 10.400m3/s

Capacidade do vertedouro complementar: 3.256m3/s



Vazão Vertida de 4.400m3/s


Vazão Vertida de 4.400m3/s


Vertedouro Complementar:

UHE ESTREITO

UHE ESTREITO

Dados:

•Local: Rio Grande

• H Máxima: 92m

• Volume da barragem de Enrocamento / Terra:

4.336.480m3

• Volume de concreto: 365.500m3

• Descarga de projeto do vertedouro: 13.000 m3/s

UHE ESTREITO

Salto de Esqui – Erosões Regressivas

UHE ESTREITO

Modificações da concha defletora

Barragem de Camará

Acidente:

•Ruptura, no início da noite de 17/06/2004, de um trecho da barragem junto a margem esquerda.

•A barragem rompeu quando o reservatório estava com 64,86% de sua capacidade.

Causa Principal:

A barragem foi assente sobre blocos praticamente soltos e não removidos na margem esquerda do rio.

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