Conceitos e Tipos de Reservatórios em Drenagem Superficial

FUMEP FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO DE PIRACICABA EEP ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA Disciplina Drenagem Superficial Engª Civil Noturno Prof Dr Oswaldo Buzolin Júnior Reservatórios Conceitos Volumes Útil e Morto Curvas Cota x Volume e Cota x Área Inundada Finalidades dos Reservatórios Os Reservatórios têm por finalidade acumular parte das águas disponíveis nos períodos chuvosos para compensar as deficiências nos períodos de estiagem exercendo um efeito regularizador das vazões naturais Em geral os reservatórios são formados por barragens implantadas nos cursos dágua Suas características físicas em especial a capacidade de armazenamento dependem exclusivamente das características topográficas do vale no qual estará situado É necessário quando a vazão mínima do manancial é menor que a vazão de demanda da população e possível quando a vazão média do manancial é maior que a vazão de demanda Qmin man Qdem e Qmed man Qdem Reservatórios Intraanual São reservatórios cuja capacidade de armazenamento de água no Volume Útil está entre 10 e 60 da vazão anual Ex UHE Sobradinho e UHE Três Marias Plurianual São reservatórios cuja capacidade de armazenamento de água é superior a 60 da vazão anual e garantem a vazão de demanda por mais de um ano mesmo em situação de cenários de seca Ex UHE Furnas Fio dágua São reservatórios onde as vazões defluentes Saída são iguais às vazões afluentes Entrada menos as perdas dágua por evaporação e infiltração Ex UHE Itaipú 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 11 000 12 000 13 000 14 000 15 000 16 000 jan31 jan34 jan37 jan40 jan43 jan46 jan49 jan52 jan55 jan58 jan61 jan64 jan67 jan70 jan73 jan76 jan79 jan82 jan85 jan88 jan91 jan94 jan97 jan00 Vazão m 3s Qmédia 2719 m3s Qfirme 1815 m3s Qmínima 650 m3s Regularização do Rio São Francisco em Sobradinho Vazões Médias Mensais do Rio Paraitinga 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 tempo meses Vazão m3s Vazões Médias Mensais do Rio Paraitinga 000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 tempo meses Vazão m3s Vazão média 34 m3s Demanda 20 m3s Volume necessário para regularizar 20 m3s Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Produção de Energia Corte AA P 981 Q x H H A PÓRTICO DAS COMPORTAS DA TOMADA DÁGUA Corte AA Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Abastecimento de água urbano Regularização de vazões Regularização de vazões Área Inundada Ombreira Descarga de Fundo Barramento Tomada dágua Abastecimento de água Regularização de vazões Tomada dágua Reservatório para Abastecimento Público Estiagem Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Abastecimento de água urbano Regularização de vazões Controle de enchentes Amortecimentos de cheias Controle de enchentes Amortecimentos de cheias Vertedor Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Abastecimento de água urbano Regularização de vazões Controle de enchentes Amortecimentos de cheias Irrigação de culturas Volume disponível Irrigação de Culturas Irrigação de Culturas Irrigação de Culturas Pivô Central de Irrigação Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Abastecimento de água urbano Regularização de vazões Controle de enchentes Amortecimentos de cheias Irrigação de culturas Volume disponível Recreação e Lazer Área inundada Lago Recreação e Lazer Recreação e Lazer Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Abastecimento de água urbano Regularização de vazões Controle de enchentes Amortecimentos de cheias Irrigação de culturas Volume disponível Recreação e Lazer Área inundada Lago Navegação Fluvial Evitar corredeiras e condição de navegação UHE Barra Bonita Navegação Fluvial Eclusa Navegação Fluvial Vista Aérea da UHE Barra Bonita Navegação Fluvial Funcionamento de Eclusa Descida Navegação Fluvial Funcionamento de Eclusa Descida Navegação Fluvial Funcionamento de Eclusa Descida Hidrovia Tietê Paraná Hidrovia Tietê Paraná Uso Múltiplo dos Reservatórios Aproveitamento hidrelétrico Geração de energia elétrica Abastecimento de água urbano Regularização de vazões Controle de enchentes Amortecimentos de cheias Irrigação de culturas Volume disponível Recreação e Lazer Área inundada Lago Navegação Fluvial Evitar corredeiras e condição de navegação Piscicultura e Aqüicultura Local para a criação Piscicultura e Aqüicultura Local para a criação Piscicultura e Aqüicultura Local para a criação VANTAGENS Diminuição da turbidez sedimentação Diminuição da cor coagulação e sedimentação Redução de microrganismos patogênicos DESVANTAGENS Decomposição da matéria orgânica no fundo diminuição do Oxigênio Dissolvido Desenvolvimento de algas 1 Efeitos sobre a qualidade da água Dependendo do solo e da topografia adotase um tipo de barragem Por exemplo Barragem de Concreto Barragem de Concreto e Solo Barragem de terra por gravidade solo com boa capacidade de carga Barragem de pedra solta solo com capacidade intermediária Procura de Locais estreitos em vales que acarreta um menor comprimento da barragem garganta Analisar vazões e qualidade da água do curso dágua Análise da Geologia presenças de fraturas no subsolo 2 Escolha do local para construção do reservatório de acumulação para abastecimento de água Barragem em arco Barragem de terra com vertedor em concreto de gravidade perfil do escoamento tipo Creager Barragem em concreto de gravidade com extravasor tipo Creager HOOVER DAM 1931 1935 Arranjo típico de uma usina hidrelétrica Usina de Itaipu Facilidade para execução da obra Acesso fácil a obra Disponibilidade de materiais de construção e mãodeobra Análise de custo da obra das alternativas que atendam requisitos sanitários escolher a mais barata verificar ausência de ferrovias rodovias pontes etc na região a ser inundada Poluição do curso dágua Indústrias existentes na bacia tipo quantidade e regime de lançamento de resíduos sólidos e líquidos Características do solo existência de minerais solúveis vegetação terrenos pantanosos futuros danos à qualidade da água armazenada Existência de cidades lançando resíduos na bacia Propriedades rurais pocilgas estábulos fertilizantes pesticidas etc 2 Escolha do local para construção do reservatório de acumulação para abastecimento de água Remoção de árvores da área a ser inundada e queima da vegetação rasteira Remoção das vegetações das margens Evitar zonas rasas e taludes muito suaves Caramujos Esquistossomose Remoção do solo orgânico pântanos Aplicar cal e cobrir com areia e pedregulho áreas poluídas estábulos pocilgas etc Esvaziar fossas existentes e aplicar cal Proteção do reservatório evitar o máximo da poluição do mesmo 3 Preparo do Local CUIDADOS Análise Financeira Tomada de Decisão em um Projeto de Reservatório Análise Econômica Análise de Engenharia Análise Ambiental Análise de Impacto Social Análise Legal HIDROLOGIA Fatores Vazões do curso dágua Vazões de demanda para abastecimento e outras Perdas evaporação infiltração e assoreamento OBS Demanda pode incluir além do abastecimento irrigação etc devese lembrar ainda as necessidades à jusante São necessários dados passados de vazão do curso dágua caso contrário é necessário que se estabeleça condições para coleta de dados posto de medição analogia com bacia parecida ou fórmulas empíricas 4 Volume útil 5 Alturas da Barragem Niveis do Reservatório A Volume Morto B Baixa Qualidade da Água C Sobrecarga Mínima D Volume Útil E Vazaão a Jusante Ecológica F Perdas Evaporação e Infiltração G Controle de Enchentes H Altura das Ondas I Borda Livre A Volume Morto Volume destinado a receber os sedimentos depositados durante a vida útil do reservatório Corresponde à parcela do volume total do reservatório inativa ou indisponível para fins de captação de água Corresponde ao volume do reservatório compreendido abaixo do NA mínimo operacional Rio com vazão elevada e reservatório pequeno pouca retenção Rio com vazão elevada e reservatório grande maior retenção Perda de capacidade anual Máximo 74 Médio 27 Mínimo 001 B altura correspondente à altura do orifício de tomada dágua visando diminuir a sucção de lodo e entrada de sedimentos Garante a qualidade da água captada C Sobrecarga mínima necessária na entrada da tomada dágua estabelecida em função das condições hidráulicas altura para evitar o arraste de ar formação de Vórtice no orifício de tomada NA1 nível mínimo de operação 5 Alturas da Barragem D Volume Útil altura correspondente ao volume para atender demandas abastecimento irrigação etc Está compreendido entre os níveis dágua mínimo operacional e máximo operacional E altura correspondente ao volume para atender vazões no curso dágua à jusante tendo em vista determinadas necessidades como navegação diluição de esgoto manutenção da fauna aquática etc Denominado Vazão Ecologica ou Q710 a menor vazão de sete dias consecutivos em 10 anos observados F altura correspondente a perdas por evaporação para anteprojeto perda diária de 1 a 10 mm usual 3 mm infiltração 5 Alturas da Barragem G Volume de Controle de Cheias Carga sobre a soleira do vertedouro A água em excesso é descarregada por sobre a soleira do vertedouro Quando a finalidade da obra é controlar enchentes esta sobrecarga deve ser dimensionada de forma que não exceda uma determinada vazão a jusante da obra Esse volume também é conhecido como Volume de Espera Nível Máximo Maximorum depende da vazão de enchente e do extravasor escolhido H altura correspondente à ação do vento ondas Fórmula de STEVENSON MOLITOR h altura correspondente à ação do vento m v velocidade do vento kmh F FETCH máxima distância de exposição ao vento km I altura correspondente a Borda Livre Segurança adicional para previnir eventuais transbordamentos sobre a crista em condições excepcionais 5 Alturas da Barragem F v F h 0 26 0 76 0 028 Fórmula de STEVENSON MOLITOR Cálculo da altura das Ondas h altura da onda correspondente à ação do vento m v velocidade do vento kmh F FETCH máxima distância de exposição ao vento km FETCH Velocidade do vento FETCH Velocidade do vento v F h 0 028 Se F 37 Km C3 C4 A C0 C1 C2 B 6 Curva Cota x Volume e Curva Cota x Área Inundada 6 Curva Cota x Volume e Curva Cota x Área Inundada C4 C4 C3 C2 C1 C0 C3 C2 C1 C0 Corte AB Área 3 Área 2 Perfil do Reservatório Compensação de Volumes Volume Armazenado 6 Curva Cota x Volume e Curva Cota x Área Inundada Cota Área abrangida pela curva de nível Média das áreas m3 Volumes parciais Volumes acumulados C0 C1 A1 05 A1 V1 05A1h V1 C2 A2 05 A1 A2 V2 05A1 A2h V1V2 C3 A3 05 A2 A3 V3 05A2 A3h V1V2V3 C4 A4 05 A3 A4 V4 05A3 A4h V1V2V3V4 h desnível entre curvas de nível 6 Curva Cota x Volume e Curva Cota x Área Inundada Curva Cota x Volume x Área Inundada C CE Volumes Acumulados m3 ou 106 m3 C Áreas inundadas m2 ou km2 Volumes Acumulados Área inundada A Cotas m Cota da soleira do extravasor C altura crítica evaporada durante período crítico 6 Curva Cota x Volume Curva Cota x Volume y 5684181E40x6 1787045E32x5 2202284E25x4 1539938E18x3 4445144E12x2 8846582E06x 6225675E02 R² 9994688E01 6 Curva Cota x Área Inundada Curva Cota x Área Inundada y 5491174E24x4 2179903E17x3 3245926E11x2 2868700E05x 6212990E02 R² 9993516E01 Vamos praticar