Regularização de Vazões em Rios - Dimensionamento de Reservatórios e Cálculo do Volume Útil

Regularização de vazões 11 1 REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES Regularizar vazão de um rio significa armazenar o excesso de água no período chuvoso e compensar as deficiências nos períodos de estiagem A acumulação é feita em reservatórios formados pelas barragens implantadas nos cursos dágua 11 Dimensionamento de reservatórios cálculo do volume útil O volume útil é o volume de armazenamento necessário num reservatório para garantir uma vazão regularizada constante durante o período mais crítico de estiagem observado O volume útil pode ser determinado de duas formas Diagrama de massa ou diagrama de Rippl Método do máximo déficit acumulado 111 Diagrama de massa ou diagrama de Rippl O diagrama de massa é definido como a integral da hidrógrafa É um diagrama de volumes acumulados que afluem ao reservatório Uma hidrógrafa como a mostrada na figura 11 dá origem a um diagrama de massa como o da figura 12 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Tempo mês Volume m3s x mês Figura 11 Hidrógrafa afluente a um reservatório 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Tempo mês Volume acumulado m3s x mês Figura 12 Diagrama de massa Regularização de vazões 12 Como o diagrama de massa é integral da hidrógrafa as tangentes a essa curva dão as vazões em cada tempo considerado Para a explanação do cálculo do volume útil considerouse um outro diagrama de massa hipotético mostrado na figura 13 abaixo Figura 13 Diagrama de massa hipotético No caso do abastecimento de água a demanda é constante vazão de adução de projeto A reta A representa a demanda mensal acumulada do abastecimento de água A curva B corresponde ao volume disponível acumulado do curso de água Pelos pontos C e D de máximos e mínimos relativos traçamse tangentes paralelas à reta de demanda acumulada No primeiro período o nível dágua no reservatório estará descendo e no segundo período estará subindo o ponto D representa o instante em que terminou a estiagem e inicia o período chuvoso O ponto E representa o instante em que o reservatório está cheio e a água começa extravasar O intervalo de tempo compreendido entre os instantes correspondentes aos pontos C e E chamase período crítico As ordenadas DG representam os máximos déficits de água durante os períodos críticos O maior valor da ordenada GD no diagrama de Rippl corresponde ao volume útil do reservatório para atender ao abastecimento de água Como o diagrama de Rippl é um método gráfico o resultado obtido é bastante impreciso Regularização de vazões 13 Exemplo de aplicação do diagrama de Rippl No quadro abaixo são dadas as vazões mensais de um rio registradas nos anos 1939 e 1940 Nesse local será construído um reservatório para regularizar 70 da vazão média Determinar o volume útil do reservatório a partir destes dados Meses 1939 1940 Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro 176 259 542 887 121 029 018 048 008 035 094 106 093 081 240 1454 600 216 080 004 023 004 151 002 Calculando a média das vazões mensais acima resulta um valor de 220 m3s A vazão regularizada equivale a 70 da vazão média ou seja Qr 220 x 07 154 m3s Será montado um quadro com volumes disponíveis acumulados no referido rio e traçado o diagrama de Rippl Ano Mês Volume fornecido pelo rio m3s x mês Volume disponível acumulado m3s x mês 1939 1940 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 176 259 542 887 121 029 018 048 008 035 094 106 093 081 240 1454 600 216 080 004 023 004 151 002 176 435 977 1864 1985 2014 2031 2079 2087 2122 2216 2322 2416 2497 2737 4191 4791 5007 5087 5091 5114 5119 5270 5272 Regularização de vazões 14 No gráfico a curva A corresponde ao volume disponível acumulado do rio e a reta B representa o volume de demanda acumulado Traçando as retas paralelas nos pontos máximo e mínimo relativo da curva A e medindo a distância entre elas na vertical obtémse o volume necessário para o reservatório que é de aproximadamente 995 m3s x mês Considerando que o número médio de segundos em um mês é 2628000 segundos o volume do reservatório é igual a 995 x 2628000 26148600 m3 112 Método do máximo déficit acumulado O roteiro de cálculo através desse método é o seguinte 1 Com os dados de vazão média mensal do local a estudar determinase a vazão média do período 2 Escolhese a vazão que deseja regularizar Qr menor ou igual à vazão média 3 Montase uma tabela com os volumes médios mensais geralmente utilizase a unidade m3s x mês 4 Para cada mês i calculase o volume correspondente à diferença entre a vazão média mensal e a vazão regularizada escolhida 5 Calculamse as somas parciais acumuladas dos déficits em volume fazendo os valores maiores que zero iguais a zero 6 Escolhese o menor valor de soma parcial acumulada de déficits de todo o período ou o maior valor em módulo 7 O volume útil de regularização será o valor absoluto dessa soma parcial com a unidade transformada em m3 Regularização de vazões 15 Resolução do exemplo anterior com o método do máximo déficit acumulado Mês i Vi m3s x mês Vr m3s x mês Vi Vr m3s x mês Σ Vi Vr m3s x mês 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 176 259 542 887 121 029 018 048 008 035 094 106 093 081 240 1454 600 216 080 004 023 004 151 002 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 154 022 105 388 733 033 125 136 106 146 119 060 048 061 073 086 1300 446 062 074 150 131 150 003 152 000 000 000 000 033 158 294 400 546 665 725 773 834 907 821 000 000 000 074 224 354 504 507 659 Observase na tabela da página anterior que o maior valor em módulo é 907 m3s x mês que corresponde ao volume útil de regularização Transformando este valor em m3 temse 907 x 2628000 23835960 m3