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.
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
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)
UHE Euclides da Cunha
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
UHE Euclides da Cunha
UHE Euclides da Cunha
• 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.
UHE Armando de Salles Oliveira (Limoeiro)
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
CONTROLE DE CHEIAS - VOLUME DE ESPERA
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
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
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 DE CHEIAS - VOLUME DE ESPERA
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
• Comparação com a cheia de janeiro de 1992:
A Cheia de Janeiro de 2000no Rio Verde
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 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
288,01 a 288,40 Crescente Parcial 288,00 616
288,41 a 288,85 Crescente Parcial 288,40 716
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
Valores com Operação
APM Manso
Valores Observados
Valores com Operação
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
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
Material depositado no interior da bacia = 380m3 (inspeção realizada em 1975 e 1978, serviços realizados em 1980 e concluídos em 1982)
Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas:
UHE MARIMBONDO
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
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
UHE Mascarenhas de Moraes
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
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.