3. CAPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE ÁGUA DETALHES CONSTRUTIVOS DE BARRAGENS DE TERRA

3.3.4. ARMAZENAMENTO DE ÁGUA EM REPRESAS Abordaremos características construtivas das barragens de terra, ressaltando porém, que podem ser construídas estruturas de alvenaria ou de concreto. 3.3.4.1. INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS Escolha do local (características favoráveis para o local de construção do maciço de terra); Bacia de acumulação; Volume de água armazenado; Bacia de captação; Estimativa do volume de terra necessário à construção da barragem.

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: ESCOLHA DO LOCAL OBSERVAÇÕES SOBRE O TERRENO DA FUNDAÇÃO: 1. O local escolhido deve possuir solo estável (não podem ocorrer deslizamentos ou grandes acomodações devido ao peso da terra acrescentada sobre o solo original); 2. Evitar a construção da barragem sobre nascentes, pois a pressão da água pode comprometer a estabilidade do aterro;

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: ESCOLHA DO LOCAL 3. Evitar locais com afloramentos rochosos; Quando a barragem está assentada sobre laje de pedra, o escoamento de água entre o aterro e a rocha pode comprometer a estabilidade devido ao deslizamento do aterro. Em falta de um local melhor, construir uma cortina (muro) de concreto armado, formando uma barreira (núcleo central) que impeça a infiltração de água.

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: ESCOLHA DO LOCAL Cortina (muro) de concreto armado Rocha

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: ESCOLHA DO LOCAL TIPO DE VALE - Deve ser preferencialmente um estreitamento ou garganta do vale por onde corre o curso d’água, para reduzir o volume de aterro necessário.

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: ESCOLHA DO LOCAL ESTREITAMENTO DO VALE (GARGANTA)

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: ESCOLHA DO LOCAL MATERIAL DE EMPRÉSTIMO - O local de construção deve ser de fácil acesso e estar próximo do ponto de extração de terra usada no aterro. Sugere-se retirar terra do local onde será formado o lago (aumentando sua capacidade) e também aproveitar a terra proveniente da escavação do extravasor. COTA - Sempre que possível, o local de construção do reservatório deve estar situado em cota acima do local de utilização da água para permitir a condução de água por gravidade;

É desejável que a área a montante da barragem seja aberta (espraiada); INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: BACIA DE ACUMULAÇÃO (LOCAL ONDE SERÁ FORMADO O LAGO) É desejável que a área a montante da barragem seja aberta (espraiada); O terreno onde deverá ser formada a represa deve possuir declividade pequena à montante (recomenda-se 4 a 8%); Cota 100 Cota 101 Cota 102 Cota 103 Eixo da barragem

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: BACIA DE ACUMULAÇÃO D = 4 a 8% Uma pequena declividade à montante proporciona maior capacidade de armazenamento, pois o lago terá maior comprimento.

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: BACIA DE ACUMULAÇÃO Para estimar o volume de água que a represa poderá armazenar, deve-se: 1. Definir o local adequado para a construção da barragem; 2. Realizar o levantamento planialtimétrico da bacia de acumulação (local onde será formado o lago); 3. Interpolar curvas de nível às cotas do terreno e determinar a área interna a cada curva (com um planímetro, por exemplo).

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: BACIA DE ACUMULAÇÃO Vol. total acumulado = V100 + V101 + V102 + V103 101 100 103 104 102 102 ÁREA 100 = 980 m2 ÁREA 101 = 1680 m2 ÁREA 102 = 2048 m2 ÁREA 103 = 2720 m2 Eixo da barragem

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: VOLUME DE ÁGUA ARMAZENADO Exemplo: Para estimar o volume de água armazenado até a cota 103 (definida no exemplo do slide anterior), devemos primeiramente estimar o volume de água armazenado para cada metro de altura da lâmina de água. O volume Vn contido entre duas curvas de nível sucessivas (n e n-1) pode ser obtido multiplicando-se a média entre as áreas definidas por cada curva de nível (Sn e Sn-1) pela diferença de altura entre elas.

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: VOLUME DE ÁGUA ARMAZENADO

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: BACIA DE CAPTAÇÃO A bacia de captação de onde provem a água deve, preferencialmente, ter cobertura vegetal que minimize a presença de sedimentos em suspensão (proveniente de erosão laminar), para evitar o assoreamento rápido do lago. Evitar áreas de captação cultivadas com culturas anuais; Evitar locais com presença de sais ou minerais tóxicos e bacias de onde provenham água com poluentes (dejetos de animais ou esgoto).

CARACTERÍSTICAS DO MACIÇO DE TERRA Taludes recomendados para a barragem: 3:1 a montante (lado em contato com a água); 2:1 a jusante (lado seco); Largura mínima da crista= 2,5 m.

Representação dos taludes recomendados Crista 2,5 m jusante montante 1 2:1 3:1

Justificativa da inclinação do talude Fy Fx 2:1 3:1 A componente Fx tem intensidade menor que F

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM A estimativa do volume de terra necessário para a construção da barragem terá maior precisão se dividirmos o maciço de terra em pequenas figuras geométricas (trapézios) de volume conhecido: Cada um deles representará o volume de terra entre duas curvas de nível consecutivas (1 m de desnível). Tomemos como exemplo uma barragem que foi dividida em 11 trapézios, com alturas diferentes em função de sua posição. O trapézio número 1 está no centro da barragem e os demais à sua direita ou à sua esquerda, numerados de 2 a 11.

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM 1 2 3 4 5 6 8 11 10 7 105 101 102 103 104 100 99,5 9 VISTA FRONTAL DO MACIÇO DE TERRA DIVIDIDO EM FIGURAS GEOMÉTRICAS

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM VISTA 3D DO MACIÇO DIVIDIDO EM FIGURAS GEOMÉTRICAS

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM VISTA SUPERIOR DO MACIÇO DE TERRA DIVIDIDO EM FIGURAS GEOMÉTRICAS

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM O cálculo do volume de cada trapézio pode ser feito conhecendo-se apenas a altura h e a largura L de cada um deles, empregando a seguinte fórmula:  Esta equação é válida apenas quando o talude de montante tem inclinação 3:1, o de jusante 2:1 e a largura da crista for igual a 3 m.

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM h L Altura h e largura L do trapézio

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM EXEMPLO: Calcular o volume de terra necessário para a construção de uma barragem que deverá ter profundidade máxima de 4 m (lâmina d’ água). Procedimento: calcular o volume de cada trapézio (com a altura adequada à sua posição) e depois somá-los. Lembrar que acima do nível da água deve haver um folga de 1,0 m para evitar transbordamentos. Ou seja, a altura máxima do maciço de terra deverá ser de 5 m.

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM

VOLUME DE TERRA EMPREGADO NA CONSTRUÇÃO DA BARRAGEM Observação: A relação entre o volume de água acumulado no lago e o volume de terra empregado na construção deve ser no mínimo igual a 3:1. No exemplo, 1.336,6 x 3 = 4.009,8 metros cúbicos de água

3.3.4.2. ASPECTOS CONSTRUTIVOS Limpeza do terreno sob o maciço Retirar todo o material orgânico, bolsões de cascalho e areia que possam existir no local da construção da barragem por meio da construção de uma trincheira (escavação com largura em torno de 2,5 m e) (profundidade suficiente para alcançar solo firme).

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: LIMPEZA DO TERRENO SOB O MACIÇO NÚCLEO TALUDE DE MONTANTE TALUDE DE JUSANTE 1 2 3 TRINCHEIRA

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: LIMPEZA DO TERRENO SOB O MACIÇO 10 Área escavada Perfil original

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: NÚCLEO CENTRAL O solo utilizado para a construção do maciço deve apresentar teor de argila adequado (entre 35% e 60%); Depositar o solo em camadas de aproximadamente 25 cm, umedecer e compactar cada uma delas com trator ou rolo compactador; A umidade deve estar próxima do grau conhecido como “capacidade de campo” para permitir o maior adensamento possível.

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: NÚCLEO CENTRAL Necessidade de núcleo central: Quando o solo original não for de boa qualidade, deve ser construído um núcleo central no maciço com material granular adequado trazido de outro local, para evitar a infiltração de água pelo corpo da barragem;

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: RECOMENDAÇÕES Núcleo central + trincheira

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA Controle do nível da água na represa: Depois que a represa for construída, a vazão de base do curso d’água deve ser escoada por um dispositivo conhecido como caixa de nível, que mantém o nível da água na altura prevista e deixa passar o excesso por uma tubulação enterrada sob o maciço da barragem, chamada desarenador.

INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS: VAZÃO DE BASE É prática comum construir um represamento temporário do córrego com escavadoras hidráulicas e fazer passar toda a água por um tubo para poder medir a vazão de base proveniente da bacia de captação. Vazão do tubo = Vazão do riacho A água do tubo será recolhida em um tambor de volume conhecido. Anota-se o tempo para que a água escoada pelo tubo encha o tambor, em três repetições. A vazão será dada pela equação: Q = Volume/Tempo médio

CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA: CAIXA DE NÍVEL TIPO MONGE DESARENADOR

CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA: CAIXA DE NÍVEL TIPO MONGE

CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA: CAIXA DE NÍVEL TIPO MONGE

CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA: CAIXA DE NÍVEL TIPO MONGE

CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA: CAIXA DE NÍVEL TIPO MONGE

CONTROLE DO NÍVEL DA ÁGUA: CAIXA DE NÍVEL TIPO MONGE

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: EXTRAVASOR Estrutura construída para escoar grandes vazões provenientes de precipitações de grande intensidade que aconteçam na bacia de captação, sem causar erosão ou transbordamento. Vazão escoada pelo extravasor: Q = C.i.A/360 (fórmula racional)

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: EXTRAVASOR POSIÇÃO DO EXTRAVASOR EM RELAÇÃO À BARRAGEM

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: EXTRAVASOR O EXTRAVASOR É DIMENSIONADO PARA DAR VAZÃO AO ESCOMENTO SUPERFICIAL QUE VEM DA BACIA DE CAPTAÇÃO

ASPECTOS CONSTRUTIVOS: ENROCAMENTO Recomenda-se a colocação de pedras sobre o o talude de montante para evitar que as ondas formadas no lago causem erosão no talude. http://www.dnr.state.wi.us/org/water/wm/dsfm/dams/gallery.html