Determinação do Volume da Barragem

de Terra

Disciplina: Estruturas HidráulicasProfessora: Ana Rubia Bonilha

Cuiabá – MT2015

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSOFACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA

ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

As barragens de terra apresentam diversas finalidades:• Obtenção de energia elétrica;• Controle de cheias e regularização de vazões;• Navegação;• Abastecimento doméstico;• Irrigação;• Criação de peixes;• Bebedouro para animais;• Recreação, dentre outras.

Figura 1 – Barragem de terra de Chavantes/SP (rio Paranapanema).

Barragens de terra

Alguns fatores que afetam o projeto de uma barragem de terra:

• Bacia de contribuição

Figura 2 – Representação de Bacias: A) de Contribuição e B) de acumulação.

Barragens de terra

Alguns fatores que afetam o projeto de uma barragem de terra:

• Regime do rio ou riacho

Figura 3– Representação das seções de cursos d’água: A) Perene, B) Intermitente, C) Efêmero.

Barragens de terra

Alguns fatores que afetam o projeto de uma barragem de terra:

• Escolha do local- Possuir solo estável;- Não apresentar afloramentos rochosos;- Ser um estreitamento ou uma garganta do curso d'água (reduz o volume de

aterro);- Possuir pequena declividade a montante;- Ter a montante mais espraiada possível;- Não possuir nascentes;- Possibilitar o uso de água por gravidade;- Estar próximo do ponto de extração da terra usada no aterro.

Figura 4 – Representação de um estreitamento de vale.

Barragens de terra

Localização da barragem

Figura 5 – Exemplo das curvas de nível da bacia de acumulação.

Passo 1: - Levantamento altimétrico (estudo das altitudes da bacia de acumulação); → Importante para visualizar o grau de declividade da bacia de acumulação;

Localização da barragem

• Obs: O terreno onde será formada a represa deve possuir declividade pequena à montante.

→ Uma pequena declividade à montante proporciona maior capacidade de armazenamento, pois o lago terá maior comprimento;

Figura 6 – Representação de reservatórios com diferentes declividades.

Localização da barragem

Figura 7 – Exemplo das curvas de nível da bacia de acumulação com as devidas informações.

Passo 2: - Locar o eixo da barragem;

- Cotar as curvas de nível.Devem estar equidistantes (5,0 m).

No exemplo foi utilizada uma equidistância de 3,0 metros.

Localização da barragem

Figura 8 – Exemplo de cartas topográficas.

☼Lembrando que:Depressã

o

Elevação

Perfil do local da barragem

Figura 9 – Exemplo de um perfil transversal da bacia de acumulação.

Passo 3: Com o auxílio do programa AutoCAD, construir o perfil transversal da bacia de acumulação.

Perfil do local da barragem

• Perfil transversal: representação , no plano vertical, das diferenças de nível, permitindo uma observação mais detalhada das mesmas.

→ Eles devem ser delineados num segmento de carta topográfica em linha reta, demarcando as cotas das curvas de nível e a extensão entre estas.

• A construção de um perfil transversal compreende as seguintes etapas:

1) Trace uma reta transversal ao eixo da barragem (a reta corresponde à seção transversal do perfil que pretende-se construir);

Figura 10 – Exemplo de uma reta transversal ao eixo da barragem.

Perfil do local da barragem

• A construção de um perfil transversal compreende as seguintes etapas:

2) Construa um eixo horizontal sobre o qual se vai construir o perfil, de modo que ele seja paralelo à linha reta que foi traçada nas curvas de nível;3)Trace um eixo vertical, que represente as cotas das curvas de nível;

Figura 11 – Eixos horizontal e vertical.

Perfil do local da barragem

• A construção de um perfil transversal compreende as seguintes etapas:

4) Projete sobre o eixo horizontal a intersecção de cada curva de nível com a linha reta, tendo em conta a cota de altitude correspondente;5) Recorrendo ao eixo vertical localiza-se e marca-se o valor de cada curva de nível projetada;

883,0

886,0

889,0

892,0

895,0

898,0

880,0Figura 12 – Projeção das cotas.

Perfil do local da barragem

Figura 13 – Exemplo de um perfil transversal da bacia de acumulação.

Equidistância entre as cotas.

• A construção de um perfil transversal compreende as seguintes etapas:

6) Depois de marcados, unem-se todos os pontos correspondentes às curvas de nível projetadas dando origem a um perfil topográfico.

Volume útil do reservatório

Quadro 1 – Exemplo dos cálculos da área e dos volumes do reservatório.

Passo 4: Preencher a planilha de cálculo para achar o volume útil do reservatório.

Volume útil do reservatório

Passo 4: Preencher a planilha de cálculo para achar o volume útil do reservatório.

• Cotas (m): Devem ser preenchidas de acordo com as cotas das curvas de nível.

• Área (km²): Calculadas com auxílio do programa AutoCAD.→ As áreas são acumulativas, visto o alagamento do reservatório.

Figura 14 – Exemplo do alagamento de um reservatório.

Volume útil do reservatório

Passo 4: Preencher a planilha de cálculo para achar o volume útil do reservatório.

• Altura (m): Corresponde à distância adotada entre as curvas de nível.

• Volume entre curvas de nível (Hm³):

=

= =

==

Exemplo:

Volume útil do reservatório

Passo 4: Preencher a planilha de cálculo para achar o volume útil do reservatório.

• Volume acumulado (Hm³): Como o volume se acumula, devido o alagamento do reservatório, somam-se os volumes até a cota determinada.

• Volume útil (Hm³): Este é o volume efetivamente destinado à operação do reservatório. Deve considerar, portanto, as perdas que ocorrem, como evaporação e infiltração no solo.

→ Considera-se como volume morto as três primeiras cotas.

𝑉 𝑢=𝑉 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜+𝑉𝑚𝑜𝑟𝑡𝑜

Figura 16 – Representação do volume morto e volume útil.

Volume útil do reservatório

Passo 4: Preencher a planilha de cálculo para achar o volume útil do reservatório.

• Volume útil (Hm³): Este é o volume efetivamente destinado à operação do reservatório. Deve considerar, portanto, as perdas que ocorrem, como evaporação e infiltração no solo.

→ Considera-se como volume morto as três primeiras cotas.

𝑉 𝑢=𝑉𝑜𝑙+𝑉𝑚𝑜𝑟𝑡𝑜

Quadro 2 – Exemplo dos cálculo do volume útil do reservatório.

+

Relação Cota – Área - Volume

Figura 17 – Exemplo de um gráfico exibindo uma relação Cota – Área - Volume.

Passo 5: Construir um gráfico que expresse a relação cota-área-volume da bacia de acumulação.

880.0 883.0 886.0 889.0 892.0 895.0 898.0 901.0 904.0 907.0 910.00.000

5,000.000

10,000.000

15,000.000

20,000.000

25,000.000

30,000.000

35,000.000

40,000.000

Relação Cota - Área - Volume

Área (Km²) Volume (Hm³)

Cota (m)

Vol

ume

(Hm

³) -

Áre

a (K

m²)

Volume do reservatório

Conclusão: A bacia hidráulica de armazenamento identificada de acordo com as características topográficas da seção fluvial selecionada apresenta uma cota de 907,0 metros, um volume de acumulação de 120.635,55 Hm3 e uma área de espelho d’água de 13.607,9 km2 (1,36 ha).

→ A determinação do volume de armazenamento é necessária num reservatório para garantir uma determinada descarga máxima regularizada.

Referências BibliográficasARILSON, A. Detalhes construtivos de barragens de terra. Ipatinga, 2013.

Fundamentos de hidráulica (2006). Disponível em: http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/APOSTILA/Apostila%20IT%20503/IT503%20cap%209.pdf

NAZAR, N. Projeto de barragens.

Topografia (2): Propriedades das curvas de nível e perfil topográfico. Disponível em: http://educacao.uol.com.br/disciplinas/geografia/topografia-2-propriedade-das-curvas-de-nivel-e-perfil-topografico.htm