Barragens de Terra
Barragens • Introdução • Conceito Barragens são estruturas construídas em vales , de preferência transversalmente, com o objetivo de proporcionar o represamento de água.
Barragem
Barragens As fontes mais comuns para a obtenção de água para armazenamento são: • Captação e acumulação de água de chuvas; • Água de escorrimento subsuperficial; • Água de cursos superficiais.
Barragens • Finalidades
1) Abastecimento de cidades 2) Suprimento a irrigação 3) Produção de energia elétrica 4) Controle de inundações 5) Regularização de vazão 6) Navegação 7) Criação de peixes
Tipos de Barragens As barragens classificam-se de duas maneiras, pelo tipo de construção e pelo tipo de material empregado. 1) Tipo de construção: • Barragens de gravidade • Barragens em arco • Barragens de contraforte 2) Material empregado: • Barragens de terra • Barragens de concreto • Barragens de pedra solta • Barragens de madeira • Barragens de aço
Tipos de barragens
Barragens
Barragem Billings-Pedras
Barragens
Barragens de Terra Podem ser classificadas considerando-se dois aspectos: 1) Quanto ao tipo de seção: • Barragens homogêneas • Barragens zonadas 2) Quanto ao método de construção: • Barragem de terra compactada • Barragem com aterros hidráulicos • Barragem com aterros semi-hidráulicos
Elementos de uma barragem • Aterro Os elementos do aterro são: a) Maciço ou aterro - é a denominação dada a própria estrutura da barragem. b) Altura - distância compreendida entre a superfície natural do solo e a parte superior do aterro. c) Crista - denominação dada à superfície plana, horizontal e superior, considerada no sentido transversal ao eixo da barragem. d) Coroamento - superfície plana, horizontal e superior, considerada no sentido longitudinal da barragem.
Elementos de uma barragem
• Aterro Os elementos do aterro são: e) Taludes - são as duas faces laterais e inclinadas paralelas ao eixo do maciço. O talude montante é aquele que fica do lado da água. Enquanto que, o talude jusante fica do lado oposto da água. f) Base - superfície inferior que acompanha o aterro em toda a sua extensão. g) Pés de montante e jusante - são os pontos de cotas mínimas dos taludes montante e jusante, respectivamente. h) Fundação - local onde se assenta a barragem. i) Trincheira - escavação no terreno natural, proveniente da retirada de materiais inconvenientes à obra.
Outros elementos
a) Sangradouro - dispositivo que permite o b) c) d) e)
escoamento do excesso de água ou enxurrada durante e após a ocorrência de chuvas. Também denominado extravasor ou ladrão. Folga - espaço vertical compreendido entre o nível da água no reservatório e a parte superior do aterro (crista). Lâmina d’ água - altura máxima de água que passa pelo sangradouro por ocasião das cheias máximas. Carga hidráulica - altura da água compreendida entre o fundo do reservatório e a superfície de água (nível da água). Espelho d’água - superfície da água acumulada no reservatório.
Barragem com todos os elementos
Normas para elaboração de um projeto
• Altura Na escolha da altura de uma barragem três são os fatores que podem ser tomados como orientação: a) O volume de água que se pretende armazenar para o consumo; b) O nível que se deseja elevar a água para torná-la aproveitável por gravidade; c) A potência necessária para mover turbinas de pequenas usinas ou moinhos movidos pela água.
Normas para elaboração de um projeto • Largura da crista : largura mínima de 3 metros. • Inclinação dos taludes: a inclinação do talude refere-se a relação, que indica quantas vezes sua projeção horizontal é maior que sua projeção vertical. Os taludes devem possuir inclinações adequadas para dar a estabilidade necessária a estrutura. Via de regra o talude montante possui menor inclinação que o de jusante.
Tabelas e fórmulas empíricas que fornecem o valor da largura da crista
Altura da barragem (m)
4
6
8
10
12
Largura da crista (m)
3
3,5
4
5
6
3
c
1,65 . H
3 0,3.H 3
c
1,1. H
c
c
H
5
1
Inclinação dos taludes de barragens de terra (Fonte: Manual de pequenas centrais hidrelétricas)
Material do corpo da barragem
Altura da barragem Até 5 metros De 5,1 até 10 m Montante Jusante Montante Jusante
Solos argilosos
2:1
1,75:1
2,75:1
2,25:1
Solos arenosos
2,25:1
2:1
3:1
2,25:1
Areias e Cascalhos
2,75:1
2,25:1
3:1
2,50:1
Pedras
1,35:1
1,30:1
1,50:1
1,40:1
Inclinação dos taludes (GARCEZ,1962) Altura da barragem
Menos de 15m De 15 a 25m Acima de 25m
Inclinação dos taludes Montante
Jusante
2:1
1,50:1
2,50:1
2:1
3:1
2,50:1
Normas para elaboração de um projeto • Base: a largura da base da seção transversal da
barragem é dimensionada a partir da relação entre a altura da barragem e as inclinações de seus taludes, somando-se a isto a largura da crista da barragem. Calcula-se pela seguinte fórmula: Onde: base m j . H c m= inclinação do talude montante j= inclinação do talude jusante H= altura da barragem (m) c= largura da crista da barragem(m)
Normas para elaboração de um projeto • Trincheira
Trincheira Altura da barragem (m) Até 5,0 m
B (m) 3,0
b (m) 1,5
H (m) 0,5
6,0
3,0
1,5
0,6
7,0
3,0
1,5
0,7
8,0
3,2
1,6
0,8
9,0
3,6
1,8
0,9
10,0
4,0
2,0
1,0
Normas para elaboração de um projeto Folga: é o espaço compreendido entre o nível da água armazenada no reservatório e a crista da barragem, dando uma margem de segurança ao sangradouro. Há dois tipos de folga: a) Folga normal = é aquela relativa ao nível normal de retenção de água no reservatório. b) Folga mínima = é a diferença entre a cota da crista e a cota atingida pela água correspondente ao nível máximo por ocasião de uma enxurrada máxima prevista em projeto.
•
Valores de folga para a barragem (m) Profundidade da água junto à barragem (m)
Até 6,0 m
Extensão do espelho de água no reservatório, na cota do nível de água máximo – L (km) 0,2 0,5
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,75 0,8 0,85 0,95 1,05 1,15 1,25
6,1 – 9,0 m 0,85 0,9 0,95 1,05 1,15 1,25 1,35
Normas para elaboração de um projeto •
Tomada de água: é um sistema utilizado para se retirar água acumulada no reservatório, o que é feito normalmente sob pressão. A tomada de água consiste de uma tubulação, que pode ser de ferro, concreto ou outro material que ofereça características adequadas, e um dispositivo de fechamento, sendo este uma comporta ou um registro. Os três tipos mais comuns são: a) Uma tubulação que é colocada na parte inferior da barragem de maneira a retirar a água do fundo. b) Uma tubulação é colocada como no sistema anterior, a retirada da água é feita com uma segunda tubulação articulada à primeira. c) O terceiro tipo, consiste no uso de um sifão por cima da barragem.
Escolha do local Fatores de importância fundamental no projeto e construção da barragem: • Topografia do local • Condições da fundação • Existência de uma fonte abastecedora • Condições do solo do reservatório • Altura a elevar • Salinidade de terrenos adjacentes • Local para o sangradouro
Topografia do local • A construção do aterro deve recair onde haja um estreitamento local, fazendo com o que o comprimento da barragem seja o menor possível. • O local deve permitir a elevação do nível até a cota desejada, no caso de se tratar de elevação de nível, pois do contrário, necessitaria recorrer ao bombeamento. • A bacia de acumulação deve apresentar sempre que possível, um alargamento à montante, para permitir o armazenamento de um maior volume de água (maior volume médio por metro de altura e por metro de comprimento da barragem).
Condições de fundação • Sendo a fundação o local onde a estrutura será assentada e lhe proporcionará a estabilidade, é importante o conhecimento do material de que é constituída, o que se consegue por amostragens locais. • Material de natureza plástica não oferece condições para uma boa estabilidade. • Locais com afloramento de rocha não são muito indicados para barragens de terra, porque a terra não dá boa liga à rocha .
Existência de uma fonte abastecedora • Uma das condições limitantes para a construção de uma obra de armazenamento, é a existência de uma fonte abastecedora de água, porque dela vai depender o volume a ser acumulado. O conhecimento das vazões máximas e mínimas do curso d’água constitui uma boa contribuição para o projeto.
Condições do solo do reservatório • O solo do fundo do reservatório não deve ser muito permeável, pois, facilitaria uma maior infiltração prejudicando o volume a ser acumulado.
Altura a elevar • A altura de uma barragem se determina em função do volume a armazenar, ou da cota que se deve elevar.
Salinidade de terrenos adjacentes • Locais onde pode ocorrer acumulação de sais ou outras substâncias solúveis em água devem ser evitados.
Local para o sangradouro • O sangradouro requer lugar adequado para a sua construção, e o local escolhido deve oferecer condições favoráveis para isto.
Levantamentos topográficos Os levantamentos topográficos têm por finalidade a coleta de dados para o projeto da barragem, quais sejam:
• Levantamento da bacia hidrográfica • Levantamento da seção transversal • Levantamento da bacia hidráulica
Levantamento da seção transversal • Possui a finalidade de fornecer meios para se projetar o maciço. • O estaqueamento deve ser feito no sentido transversal ao curso d’água. A distância entre as estacas deve variar de acordo com as uniformidade das encostas e não necessita ser constante. • Para se acompanhar a construção do aterro e a determinação de seu nível, é necessário colocar no levantamento uma referência de nível (RN), podendo esta ser um piquete ou mesmo alguma edificação que haja nas proximidades. • Feito o levantamento da seção e cálculo da caderneta, procede-se o desenho da seção e projeto da barragem.
Levantamento da bacia hidráulica • Tem a finalidade de determinar o volume de água a acumular. É feito através de várias curvas de nível da bacia de acumulação, espaçadas de uma altura h, essas curvas são obtidas por levantamento direto no campo, através de mapa topográfico do local. • Determinadas as curvas no mapa procede-se à medição da área de cada uma, sendo que o volume compreendido entre o fundo e a primeira curva é desprezado, ficando para possíveis deposições.
