EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Adalberto A. Azevedo
Geólogo, Dr. – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT
Nilson Franco
Eng. Civil, PhD – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
E E
Ó
9
9
9
Caracterização
ã e contextualização
l
ã do
d problema
bl
Situação no Brasil e no mundo
Desempenho de estruturas de contenção
9Experiência
9
nacional e internacional
Fatores determinantes no avanço da erosão
¾Fatores
extrínsecos ao maciço rochoso/terroso
¾Fatores intrínsecos ao maciço rochoso/terroso
¾Dinâmica da evolução do processo erosivo
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
9Como
de enfrentar o problema?
9Implantar
¾Emersas,
9Análise
A áli
estruturas de contenção
SemiSemi-emersas, Submersas
d
da estabilidade
t bilid d d
de objetos
bj t submersos
b
9Aplicação:
p
ç
¾Programa
Estudo de caso
de Monitoramento de Erosões
¾Aplicação:
p cação P&D
&D para desenvolvimento
s n o m nto de estruturas
struturas
de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Caracterização
ç
do Problema
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Conseqüências
(dentre outras)
9 Erosão
das margens (perda de terras em
áreas de APP)
9 Turbidez
da água
9 Assoreamento
local
9 Comprometimento
de estruturas, mata ciliar
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Erosão das Margens
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Erosão das Margens
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Erosão das Margens
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Turbidez das Águas
Á
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Assoreamento Local
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Comprometimento de Estruturas
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Situação no Brasil e no mundo
Problemas em reservatórios => Pouco estudado
estudado,
pouco divulgado no Brasil e no mundo
Brasil – Geomorfologia favorece formação de
grandes lagos => problemas de erosão (Porto Primavera,
Jurumirim, Itaipu, Ilha Solteira, Capivara, Obras da Cemig)
Experiência internacional (USBR, USCE)
Importação da experiência em controle de erosão
marinha
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE
E RESERVATÓRIOS
E E
Ó
Desempenho de estruturas de contenção
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
Gabião
Bolsa-creto
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
Concreto projetado
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
Solo cimento
Solo-cimento
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
P li d com mourões
Paliçada
õ
B i d d
Barricada
de pneus
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Desempenho de estruturas de contenção
G lh d contidas
Galhada
id por pilotis
il i
Solo-cimento
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Avanço dos
d P
Processos E
Erosivos
Fatores Extrínsecos ao
Maciço
•
•
Magnitude das ondas
Recorrência dos ventos
Fatores Intrínsecos ao
Maciço
•
Propriedades geológicogeológicogeotécnicas
geotécnicas,
geomecânicas,
estruturais e hidráulicas
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Onda - é o resultado do processo de transmissão
de energia
g sem deslocamento de massa
Causas - movimentação de embarcações, ação do
vento agindo sobre a superfície do reservatório
Características - amplitude, comprimento,
f
freqüência
üê i e velocidade
l id d - função
f
ã d
do fetch
f t h,
velocidade, intensidade, direção e duração dos
ventos.
ventos
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Formação de ondas em ambiente marinho e em
margens
g
de rios e reservatórios => os
parâmetros são diferentes e específicos,
necessitando levantamentos e medições locais
Em ambientes marinhos, as águas são profundas,
em rios
i e llagos, são
ã rasas. No
N segundo
d caso,
existem fatores, tais como obstruções, fetch
e direções
di
õ relativas
l ti
a serem consideradas
id
d
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Características das ondas em águas rasas e profundas
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Ondas são estudadas como estáveis (trem de
ondas), cristas paralelas e comprimento
constante
t t (Shore Protection Manual e Low Cost Shore Protection)
Ondas g
geradas pelo
p
vento são conhecidas como
oscilatórias.
l ó
São definidas
d f d por H, C e T (ver figura)
Ondas q
que p
propagam
p g
em águas
g
profundas
p
somente a forma da onda e parte da energia
avançam para a praia. As partículas de água se
movimentam em uma trajetória
aproximadamente circular
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Curvas acima e abaixo do nível de repouso são
diferentes => teoria elementar assume como
sendo do tipo senoidal
quação geral
g ra para representar
r pr s ntar o movimento
mo m nto
A equação
de uma onda é dada por
L = C * T
L - comprimento
C – velocidade
T – período
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
H,
H C e T: função do“fetch”
fetch , velocidade e duração
do vento, distância percorrida pela onda após
deixar a área de geração e profundidade
M
Mesma
região
iã - o vento
t pode
d gerar ondas
d d
de
várias alturas, comprimentos e períodos
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Ondas geradas próximo às margens/costa chegam à praia/taludes com forma próxima à
inicial => ondas são profundas, o comprimento
é de 10 a 20 vezes a sua altura
Ondas geradas muito longe - caminham longas
distâncias em áreas de ventos calmos até
alcançar a praia => ondas se abatem e são
transformadas em onda longas e baixas, com
comprimento
i
t d
de 30 a 500 vezes altura.
lt
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
A primeira defesa é o talude de fundo. A onda
colapsa
p e quebra
q
quando
q
P=1,3*H
,
ou H=0,78*p
,
p
Dissipação de energia por turbulência na massa
flúida e transporte de sedimentos de fundo
Em tempestades, ondas são mais profundas,
acompanhadas
h d pela
l elevação
l
ã do
d nível
í l d’á
d’água, e
podem atingir partes mais altas, causando
erosão na própria praia,
praia em bermas,
bermas em taludes
sujeitos ao ataque das ondas.
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Movimento de ondas – para descrição - métodos baseados
em ondas simples => funções matemáticas elementares
são adotadas.
d
d
Situações especiais, teorias mais complexas
l
são necessárias. Em qualquer caso, não se encontra
completa concordância entre a teoria e a prática
prática.
Duas teorias clássicas - Airy (1848) e Stokes (1880),
descrevem ondas simples (ondas geradas em águas
profundas). Águas rasas, a teoria para ondas isoladas
prevê satisfatoriamente o comportamento. A teoria mais
elementar
l
refere-se
f
à ondas
às
d d
de b
baixa
i amplitude
li d ou
teoria linear de Airy (1848).
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Descrição de ondas em meio aquoso envolve a
forma na superfície e o movimento do fluido sob
a onda. Ondas senóides são exemplos de ondas
simples
Forma de classificação - período (T) ou pela
freqüência (f=1/T)
(f 1/T)
As ondas de gravidade (T entre 1s a 30 s, ou entre
5s e 15s) são as mais importantes para os
problemas encontrados em praias (figura)
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Fatores Extrínsecos ao Maciço
Dinâmica das ondas
Ondas de gravidade - é a principal causa para que
retornem
t
à posição
i ã de
d equilíbrio
ilíb i
Podem ser ainda subdivididas em duas classes:
9Se deslocam sob influência do vento, atuando
na área de geração (são
( ã ondas
d profundas
f d com períodos
í d curtos)
t )
9Se deslocam por longas distâncias, fora da
á
área
de influência
ê
dos ventos (são ondas livres, sem
distúrbios)
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
A expressão relacionando velocidade,
comprimento
mp m
e período
p
das ondas
A expressão
ã bá
básica
i relacionando
l i
d a velocidade
l id d com
o comprimento de onda e profundidade
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
que pode ser reescrita da forma
2π/L
/L e 2π/T
/ são denominados
d
d
- número da onda “k”
- freqüência
f
üê i angular
l d
da onda
d ““ω””
Das expressões acima o comprimento de ondas em função
d profundidade
da
f did d
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Ondas de gravidade classificadas em função da
profundidade d,
d onde se propagam
Quadro mostra a classificação para valores de “d/L” e
valores limites resultantes a partir da função tanh
(2πd/L)
Classificação
d/L
2πd/L
Tanh (2πd/L)
Águas profundas
> 1/2
>π
~ 1,0
Transicional
1/25 a 1/2
1/4 a π
Tanh (2πd/L)
Á
Águas
rasas
< 1/25
< 2πd/L
2 d/L
~ 2πd/L
2 d/L
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Para águas profundas, tanh(2πd/L)~=1
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Para fins práticos - d/L=½, tanh (2πd/L)=0,9964
Quando d/L for maior que ½,
½ as características da
onda independem da profundidade. Assim, as
p
para águas
p
g
profundas são indicadas p
p
por
expressões
(em m e s);
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Para as profundidades de transição, quando
as profundidades relativas d/L estiver entre
1/2 e 1/25, as equações devem ser usadas
sem correção,
correção ou seja
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Quando a profundidade relativa for menor que 1/25,
ou 2πd/L < 0
0,25,
25 indicando águas rasas,
rasas a expressão
que pode ser simplificada para
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Além d
dass velocidades,
l id d s é d
desejável
s já l conhecer
nh
ass velocidades
l id d s
e acelerações para diversos valores de z e T durante a
passagem da onda
A componente horizontal “u” e a componente vertical “ω”
da velocidade de um fluido são dadas pelas expressões
abaixo
Essas equações expressam a velocidade do fluido a qualquer
distância (z+d) acima do fundo
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
Teoria Elementar de Ondas Progressivas
As acelerações loca
locaiss para o fluido
flu do são
derivadas da velocidade e representadas
pelas equações
Estabilidade de Objetos Submersos
Objetivo - avaliar esforços solicitantes (ondas) e
esforços resistentes (estrutura)
Estruturas submersas - reduzir a energia por
dissip ã e estabilizar
dissipação
st bili
p
praias
i s e ttaludes
l d s (Harris e Gonzales)
A equação
q ç de Morison
Estabilidade de Objetos Submersos
Força das ondas
Força de arraste (equação de Roberson)
Cd - coef
coeficiente
c ente de arraste
ρ - densidade de massa da água
Ap - área projetada na direção do fluxo
U - velocidade máxima horizontal das partículas de água
Estabilidade de Objetos Submersos
Força das ondas
Força de inércia (equação de Dean)
Cm - coeficiente de inércia
V - volume do objeto
a - aceleração
l
ã das
d s partículas
tí l s d
de á
água
Força de inércia - Varia com o tamanho e a forma do objeto
j
Em geral Cm é maior ou igual a um. Equação de Dean - Cm = 1+ km.
Para secção circular adota-se o valor experimental km = 1
Estabilidade de Objetos Submersos
Forças resistentes
Forças para manter o objeto na posição estável
(sem movimento) apoiado no fundo, sem
nenhuma ancoragem
Empuxo
p
(Arquimedes)
( q
)
Estabilidade de Objetos Submersos
Forças resistentes
Levantamento (lift) - Força de sucção, ou
levantamento (equação de Roberson)
Cl - coeficiente de levantamento
S - área do objeto projetada no plano horizontal
horizontal.
Estabilidade de Objetos Submersos
Forças resistentes
Atrito
Forças induzidas p
pelas ondas na direção horizontal
=> resistência
ê
será
á por atrito
O coeficiente de atrito deverá ser determinado
experimentalmente.
,
Para o concreto e areia - em torno de 0,5
Coeficiente de segurança - circunstâncias
desconhecidas como nos coeficiente de inércia e
de arraste.
Estabilidade de Objetos Submersos
Determinação dos coeficientes
Nos cálculos das forças exercidas pelas ondas
sobre os obstáculos => necessário o conhecer
valor dos coeficientes: forma, volume, atrito
=> determinação da magnitude das forças de
i é i llevantamento, atrito
inércia,
i e arraste
O coeficiente
f
de atrito: determinação
m ç
experimental
Outros coeficientes: literatura
literatura.
Estabilidade de Objetos Submersos
Forças resistentes
Atrito
Estabilidade de Objetos Submersos
Forças resistentes
Atrito
Estabilidade de Objetos Submersos
Determinação dos coeficientes
Arraste e levantamento (Lift and Drag)
Estabilidade de Objetos Submersos
Arraste e levantamento (Lift and Drag)
Fr - resultante das forças na asa
Fa - força de arraste (drag)
Fl - força de levantamento (lift)
A – Área projetada na direção do fluxo.
Estabilidade de Objetos Submersos
Objetivo - avaliar esforços solicitantes (ondas) e
esforços resistentes (estrutura)
Estruturas submersas - reduzir a energia
g por
p
dissipação e estabilizar praias e taludes (Harris e Gonzales)
A equação de Morison
Estabilidade de Objetos Submersos
Como calcular essas forças ??
Experimentos realizados em
grandes lagos
g
g
Estabilidade de Objetos Submersos
Experimentos realizados em grandes lagos
Estabilidade de Objetos Submersos
Experimentos realizados em grandes lagos
Estabilidade de Objetos Submersos
Experimentos
p
realizados em grandes
g
lagos
g
Estabilidade de Objetos Submersos
E
Experimentos
i
realizados
li d em grandes
d llagos
Estabilidade de Objetos Submersos
P
Para
avaliação
li ã dos
d parâmetros
â
necessários
á i
Comprimento de onda
Período das ondas
Alturas das ondas
f
do lago
g
Profundidade
Velocidade de propagação
A l
Aceleração
ã d
das partículas
tí l
Estabilidade de Objetos Submersos
Exemplo de Tabela de Calculo Para Tubo Geossintético T = 5 s
Geossintético
T=5
ρ = 1000
H = altura da onda
k = 2*π/L
U = velocidade da partícula de água
km=
Cm=1+km
Fw = Fdrag + Finertia = Fresist
f=comp
obj
Fdrag = Cd * ρ *Ap *U^2/2
h=larg obj
U = (π * H / T) * cosh(k*(z+d)) /sinh(k*d) * cosφ
b=alt obj
Finertia = Cm * ρ * Vol * a
p=prof obj
a = (π*H*g/L) * cosh(k*(z+d)) / cosh(k*d) * sinφ
Vol
E = ρ * Vol
Cm
Flift = C lift *ρ*S*U^2/2
C lift
FS * Fw = μ *(Pseco - Empuxo - Flift)
Cd
Coef. de
0.52
1
1.50
Ap = area projetada plano
vertical
1.20
T = periodo
5.00
k = número da onda =2π/L
3.96
1.2
0.300631
d = profundidade do lago
2.00
w = profundidade livre
0.80
Vol = volume do objeto/metro
4.14 fornecido
S = área projetada plano
horizontal
1.52
μ = coeficiente de atrito
0.60
0.321
L=comprimento de onda
20.90
1.2
3.96
tan(a)=Cd/Clift
alfa=
75.02402
Fdrag
Finertia
Flift
Fwave
Empuxo
F-Resist.
Fpseco
F atrito
U
a
z
Psubm
N
N
N
N
N
N
N
N
m/s
m/s²
m
N
1.16
2911.83
15971.46
2570.42
18883.29
23746.90
21967.17
62929.27
21967.17
2.01
2.54
0.75
36611.96
1.18
2853.37
15810.31
2518.81
18663.68
23746.90
21998.14
62929.27
21998.14
1.99
2.51
0.70
36663.57
1.19
2796.78
15652.74
2468.85
18449.51
23746.90
22028.11
62929.27
22028.11
1.97
2.49
0.65
36713.52
segurança
Estabilidade de Objetos Submersos
Exemplo
p de Tabela de Cálculo Para Tubo Geossintético T = 10 s
Geossintético
T=10
Fw = Fdrag + Finertia = Fresist
ρ = 1000
H = altura da onda
Fdrag = Cd * ρ *Ap *U^2/2
k = 2*π/L
U = velocidade da partícula de água
U = (π * H / T) * cosh(k*(z+d)) /sinh(k*d) * cosφ
Cm=1+km
Finertia = Cm * ρ * Vol * a
f=comp
obj
a = (π*H*g/L) * cosh(k*(z+d)) / cosh(k*d) * sinφ
h=larg obj
E = ρ * Vol
b=alt obj
km=
1.50
Ap = area projetada plano
vertical
0.52
1
1.20
T = periodo
10.00
3.96
k = número da onda =2π/L
1.2
d = profundidade do lago
0.14378
2.00
Flift = C lift *ρ*S*U^2/2
p=prof obj
w = profundidade livre
0.80
FS * Fw = μ *(Pseco
(
- Empuxo
p
- Flift))
Vol
4.14 fornecido AllOnda
Vol = volume do objeto/metro
j
4.14
Cm
1.52
S = área projetada plano
horizontal
3.96
0.321
μ = coeficiente de atrito
C lift
Cd
coef. De
1.2
0.60
L=Comprimento de onda
43.70
Fdrag
Finertia
Flift
Fwave
Empuxo
F-Resist.
Fpseco
F atrito
U
a
z
Psubm
N
N
N
N
N
N
N
N
m/s
m/s²
m
N
2.46
2190.88
6894.60
1934.00
9085.48
23746.90
22349.03
62929.27
22349.03
1.74
1.10
0.75
37248.38
2.47
2179.16
6876.14
1923.65
9055.30
23746.90
22355.23
62929.27
22355.23
1.74
1.09
0.70
37258.72
2.48
2167.70
6858.04
1913.54
9025.74
23746.90
22361.30
62929.27
22361.30
1.74
1.09
0.65
37268.84
segurança
Estabilidade de Objetos Submersos
Exemplo
p de Tabela de Cálculo Para Tubo Geossintético T = 15 s
Geosintético
T=15
ρ = 1000
H = altura da onda
k = 2*π/L
U = velocidade da partícula de água
km=
Cm=1+km
Fw = Fdrag + Finertia = Fresist
f=comp
obj
Fd
Fdrag
= Cd * ρ *A
*Ap *U^2/2
h l
h=larg
obj
bj
U = (π * H / T) * cosh(k*(z+d)) /sinh(k*d) * cosφ
b=alt obj
Finertia = Cm * ρ * Vol * a
p=prof obj
a = ((π*H*g/L)
g/ ) * cos
cosh(k*(z+d))
( ( d)) / cosh(k*d)
cos ( d) * sinφ
s φ
Vol
o
E = ρ * Vol
Cm
Flift = C lift *ρ*S*U^2/2
C lift
FS * Fw = μ *(Pseco - Empuxo - Flift)
Cd
coef. De
0.52
1.50
Ap = area projetada plano vertical
1
T = periodo
1.20
15.00
3 96
3.96
k = número
ú
da
d onda
d =2π/L
2 /L
1.2
d = profundidade do lago
2.00
w = profundidade livre
0.80
4.14 fornecido
o ec do AllOnda
O da
Vol
o = volume
o u e do objeto/metro
objeto/ et o
4.14
1.52
S = área projetada plano
horizontal
3.96
0.321
μ = coeficiente de atrito
0.60
L=comprimento de onda
66.00
1.2
0 0952
0.0952
Fdrag
Finertia
Flift
Fwave
Empuxo
F-Resist.
Fpseco
F atrito
U
a
z
Psubm
N
N
N
N
N
N
N
N
m/s
m/s²
m
N
3.42
2072.48
4476.65
1829.48
6549.13
23746.90
22411.74
62929.27
22411.74
1.70
0.71
0.75
37352.89
3.43
2067.48
4471.24
1825.07
6538.73
23746.90
22414.38
62929.27
22414.38
1.69
0.71
0.70
37357.31
3.43
2062.58
4465.94
1820.74
6528.52
23746.90
22416.98
62929.27
22416.98
1.69
0.71
0.65
37361.63
segurança
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Dinâmica da evolução
ç
do processo
p
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Condicionantes do comportamento das encostas
(Fatores Intrínsecos ao Maciço)
¾
Características g
geológicas,
g
, geotécnicas,
g
,
estruturais e hidráulicas dos estratos presentes
¾
Formas de relevo e declividade das encostas
¾
Posição relativa do nível d’água do reservatório
na superfície do talude
¾
Posição relativa do nível d’água subterrânea no
t l d
talude
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Condições geológicas e geomorfológicas variáveis
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Princípios
p
Metodológicos
g
Meio físico com características semelhantes frente
à mesma solicitação
respostas semelhantes
Conjugação dos fatores que determinam o
comportamento das encostas
áreas com
comportamento homogêneo frente às solicitações
setor
Seções de monitoramento
extrapolação para
o setor (regionalização do comportamento)
400
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
420
410
440
430
UHE
JUPIÁ
TRÊS LAGOAS
7700
7700
76
13
7690
380
370
450
390
75
14
460
7690
15
74
16
7680
7680
12
72
73
11
10
7670
7670
09
08
7660
7660
NOVA
MARÍLIA
Reservatório
250 km
9 Perímetro 750 km
9 Largura > 20 km
9 Fetch > 50 km
9 Enchimento: 03/2001
7650
SÃO JOÃO DO PAU D'ALHO
48
Terra Nova D'Oeste
MONTE CASTELO
PAULICÉIA
340
360
350
7640
NOVA GUATAPORANGA
7640
Seções 49 a 70
71
9 Extensão:
PANORAMA
SANTA MERCEDES
17
TUPI PAULISTA
Arabela
7630
7630
Monteiro Lobato
52°15'
7620
7620
Campinal
7610
7610
42
43
7600
7600
44
Bataguassu
Porto XV
45
77
46
7590
7590
PRESIDENTE EPITÁCIO
41
440
CAIUÁ
40
39
7580 280
290
310
300
320
PRESIDENTE VENCESLAU
38
330
7580
37
36
18
35
34
33
32
19
7570
31
400
30
410
420
29
QUEBRACHO
28
7560
7560
27
26
Escala Gráfica
25
24
RB1
Geologia
7650
47
Brasilândia
7550
7550
RB2
RB3
ANAURILÂNDIA
07
01
7540
04
03
7540
02
06
06
05
380
390
07
7.1
08
04
09
03
10
7530
7530
11
02
12
01
13
RB4
16
17
7520
7520
18
UHE
PORTO
PRIMAVERA
UHE-SERGIO MOTTA
19
20
RB5
23
7510
7510
ROSANA
7500
7500
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
430
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
RE ERVATÓRIO
400
420
410
440
430
UHE
JUPIÁ
TRÊS LAGOAS
7700
7700
76
13
7690
450
390
380
370
75
14
460
7690
15
74
16
7680
7680
12
72
73
11
10
7670
7670
09
08
7660
7660
Seções de Monitoramento
7650
7640 340
7650
47
BRASILÂNDIA
48
PAULICÉIA
360
350
7640
71
PANORAMA
17
TUPI PAULISTA
Número de Setores
Margem Esquerda – 11
Margem Direita – 10
7630
7630
7620
7620
CAMPINAL
7610
7610
42
43
7600
7600
44
BATAGUASSU Porto
XV
45
46
77
7590
7590
41
440
PRESIDENTE
EPITÁCIO
PRESIDENTE
VENCESLAU
40
39
7580 280
290
310
300
320
38
330
7580
37
36
18
35
Seções de Monitoramento
116 seções (348 perfis - 3 Perfis
Topográficos/Seção)
Função da homogeneidade,
homogene dade,
extensão, do uso e ocupação
34
33
32
19
7570
31
MATO GROSSO
DO SUL
400
30
QUEBRACHO
7560
27
26
Escala Gráfica
25
24
RB1
7550
7550
RB2
ANAURILÂNDIA
RB3
07
01
7540
04
03
7540
02
06
06
05
07
SÃO PAULO
7.1
08
04
09
03
10
7530
7530
11
02
12
01
13
RB4
16
17
7520
18
UHE
PORTO
PRIMAVERA
UHE-SERGIO MOTTA
19
20
RB5
23
7510
7510
ROSANA
7500
7500
280
290
300
310
420
28
7560
7520
410
29
320
330
340
350
360
370
380
390
430
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Velocidade do Proces
sso
Comportamento esperado
Tempo
Após enchimento
M t i i menos coerentes
Materiais
t d
da
superfície dos taludes =>
velocidade máxima
Posteriormente
Incidência de ondas de maior
magnitude
g
é menor;
Exposição das porções mais
coerentes do maciço;
Estabelecimento de ângulos mais
favoráveis => velocidade diminui
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Monitoramento das Seções
ç
Terraços coluviocoluvio-aluvionares
30,0
Taxa de Recuo (m/ano)
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2001-2002
2002-2003
2003-2004
Período
2004-2005
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Monitoramento das Seções
Arenitos/Terraços aluvionares
50,00
45,00
,
40,00
Taxa de Recuo (m/ano)
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
2001
2003
2004
2005
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Prognóstico de Recuo
Critérios
Considerar todos os fatores que regem o comportamento
das encostas
Todas as margens serão igualmente solicitadas pelas
ondas do reservatório
Altura
l
máxima
á
das
d ondas
d iguall a 2 metros
Modelos teórico
teórico--conceituais
Utilização de SIG
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Prognóstico de Recuo
TEMAS
ATRIBUTOS
MAPAS TEMÁTICOS INTERMEDIÁRIOS
M
E
GEOLOGIA E GEOTECNIA
I
O
F
GEOMORFOLOGIA
Í
S
I
DECLIVIDADE DAS ENCOSTAS E DAS
MARGENS
C
O
COTA DE ENCHIMENTO DO
RESERVATÓRIO
MAPA DE PROGNÓSTICO DE RECUO
((SUSCEPTIBILIDADE DAS ENCOSTAS AOS
PROCESSOS EROSIVOS)
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Classes de Declividade/Comportamento
p
Esperado
p
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS
CLASSES
DE
ARENITO CAIUÁ SOTOPOSTO A SOLOS DE ALTERAÇÃO/COLUVIÕES/
ARENITO CAIUÁ SOTOPOSTO A TERRAÇOS ALUVIONARES
TERRAÇOS COLUVIO-ALUVIONARES
DECLIVIDADE
COMPORTAMENTO ESPERADO DAS ENCOSTAS DO RESERVATÓRIO
<> 3º
Encostas Estáveis
Encostas Estáveis
3º - 6º
Encostas em solo. Erosão formando praia
Encostas em sedimentos arenosos. Erosão formando praia
6º - 10º
Encostas em solo com estreito horizonte de arenito C4 no pé
Encostas em sedimentos arenosos e/ou solo de alteração de arenito
do talude. Erosão controlada pela coerência e espessura do arenito
e/ou arenito C4 no pé do talude. Erosão controlada pela coerência
e espessura do arenito
10º - 15º
E
Encostas
t com até
té 1
1,0
0md
de arenito
it C4/C3 no pé
éd
do talude.
t l d Erosão
E
ã
do talude. Erosão controlada pela coerência e espessura do arenito
15º - 20º
20º - 35º
Encostas com até 1,5 m de arenito C3 no pé do talude. Erosão
Encostas em sedimentos arenosos. Erosão formando praia
controlada pela coerência e espessura do arenito
Encostas em sedimentos arenosos e/ou solo de alteração de arenito
Pequena escarpa em arenito C3/C2 no pé do talude Erosão
e espessura do arenito
controlada pela coerência do arenito
> 35º
Escarpa em arenito C2/C3. Erosão controlada pela coerência do arenito
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Mapas de Prognóstico de Recuo
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Comportamento observado
25
14,0
12,0
Recuo Médio (m/ano)
Recuo Médio (m/ano))
20
15
10
5
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0
2000-2001
2001-2003
2003-2004
2004-2005
0,0
2005-2007
2000-2001
2001-2003
2003-2004
2004-2005
2003-2004
2004-2005
2005-2007
12,0
5,0
Recuo Médio (m/ano)
Recuo Médio (m/ano)
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
2000-2001
2001-2003
2003-2004
2004-2005
2005-2007
2000-2001
2001-2003
2005-2007
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Comportamento observado
12,0
8,0
7,0
Recuo Médio (m/ano)
Recuo Médio (m/ano)
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
60
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
2000-2001
2001-2003
2003-2004
2004-2005
00
0,0
2005-2007
2000-2001
6,0
2001-2003
2003-2004
2004-2005
2005-2007
4,0
Recuo Médio (m/ano
o)
Recuo Médio (m/an
no)
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
30
3,0
2,0
1,0
0,0
2000-2001
2001-2003
2003-2004
2004-2005
2005-2007
0,0
2001-2003
2003-2004
2004-2005
2005-2007
EROSÕES EM MARGENS
DE RESERVATÓRIOS
Projeto
j
de P&D ((Aneel))
Alternativas de proteção das encostas com redução de
impactos aos ecossistemas e à paisagem e com vantagens
em relação
l ã a tratamentos
t t
t convencionais
i
i (i
(impactos
t
ambientais e custos financeiros)
Conjugação de técnicas de engenharia não
não-convencional
convencional e
elementos estruturais alternativos (evitar custos de
implementação de proteções convencionais)
Desenvolver e implementar modelos conjugados de proteção
para o controle da erosão
g
integradas
g
às
Manter as características ecológicas
condições naturais das encostas
PROJETO
JE
DE P&D
(ANEEL)
Seleção de áreas
para implantação
dos experimentos
(Análise de risco)
Principio metodológico
Avaliação de
técnicas de
bioengenharia e de
engenharia não
convencional
Desenvolvimento
de modelos
experimentais de
proteção
Implantação dos
modelos de proteção
no reservatório
Monitoramento e
avaliação do
desempenho dos
modelos de
proteção
Seleção de espécies
vegetais
g
apropriadas ao
enfoque dos estudos
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de Áreas - Análise de Risco
TEMAS
ATRIBUTOS
MAPAS TEMÁTICOS INTERMEDIÁRIOS
PRODUTO FINAL
M
GEOLOGIA E GEOTECNIA
E
I
O
GEOMORFOLOGIA
F
Í
S
DECLIVIDADE DAS ENCOSTAS E DAS
MARGENS
I
MAPA DE PROGNÓSTICO DE RECUO
(SUSCEPTIBILIDADE DAS ENCOSTAS AOS
PROCESSOS EROSIVOS)
C
O
COTA DE ENCHIMENTO DO
RESERVATÓRIO
O
ZONEAMENTO DE RISCO
OCUPAÇÃO URBANA, PERIURBANA E
RURAL
C
U
U
P
S
S
A
O
O
Ç
L
Ã
O
E
O
D
O
ÁREAS OCUPADAS POR MATAS
CILIARES E REFLORESTAMENTOS
PASTAGENS
ÁREAS DEGRADADAS
MAPA DE USO E OCUPAÇÃO DO SOLO
(CONSEQÜÊNCIAS POTENCIAIS)
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de Áreas - Análise de Risco
Susceptibilidade à erosão por em bate de ondas
C
o
n
s
e
q
ü
ê
n
c
i
a
s
Muito
Alta
Alta
Média
Baixa
Muito
Baixa
Área urbana
Mata
Reflorestamento
Pastagem
Área degradada
g
Risco
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de Áreas - Análise de Risco
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de
Áreas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de Áreas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção
S
l ã de
d
Áreas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de
Áreas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
BREVE DESCRIÇÃO
"Postes inclinados" - suporte
de trepadeiras
Avaliação de
Técnicas não
Convencionais
LOCAL DE APLICAÇÃO
RESULTADOS
PONTOS POSITIVOS
solo seco, nas margens, acima
do talude
barreira flexível para
diminuição do impacto de
ondas
1) maior durabilidade devido à
possibilidade de uso de madeira
tratada sob pressão; 2) eliminação
do problema de possível
movimentação do solo submerso
Estruturas mistas pilotis de dentro d'agua com distância da
barreira para diminuição
madeira e painéis,
margem e profundidade variáveis,
do impacto de ondas
totalmente submersas
dependendo da topografia
Estruturas alveolares,
parcialmente submersas
Inspiração: observação de
colônias de poliquetos em
costões rochosos;
Programa no NatGeo –
grandes obras em
g
engenharia (Hotel em Dubai)
acompanhando o talude
diminuição do impacto de
ondas
1) maior durabilidade do material
devido ao fato da estrutura
permanecer totalmente submersa
submersa,
com baixa disponibilidade de
oxigênio (condição desfavorável ao
desenvolvimento de organismos
deterioradores); 2) os painéis
permitiriam a incrustação de
mariscos o que poderia incrementar
a espessura e resistência da
barreira
Estrutura funcionaria como uma
“esponja”, absorvendo a energia
das ondas; Possibilidade de
produção em larga escala
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
Incertezas das solicitações sobre as estruturas => estudo
da dinâmica das ondas e a influencia sobre taludes/praias
Dúvidas relativas a aspectos do funcionamento das
estruturas
F
Funcionamento
i
hid
hidrodinâmico
di â i d
das estruturas: di
distribução
ib ã
dos fluxos
C
Capacidade
id d d
de absorção
b
ã d
de energia
i d
das estruturas
t t
Eficácia das estruturas para o controle do processo
Velocidade
l
e direções dos fluxos
fl
de retorno
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
Reduzir
R
d i riscos,
i
custos,
t
possível
í l colapso
l
d
das estruturas
t t
=>
ensaios em modelo reduzido (Tanque do IPT)
Estruturas ensaiadas:
Estruturas submersas: “quebrar” a energia das ondas pela
“elevação”
elevação do fundo do reservatório
Estrutura semi-emersas: dissipar parte da energia e
movimento oscilatório vertical
Estruturas no talude: para contra o impacto
Medir eficiência relativa das estruturas
estruturas, esforços
aplicados e analisar aspectos hidrodinâmicos
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO
JE
DE P&D
&D ((ANEEL)
NEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Desenvolvimento das Estruturas
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Dimensionamento das Estruturas
-Condições de contorno para o projeto
Borda livre mínima (navegação)
g
Suportar as solicitações hidrodinâmicas
=> profundidade de instalação
- Dimensionamento
Di
i
t d
dos esforços
f
solicitantes
li it t e
resistentes a partir das formulações teóricas
(referência: resultados dos ensaios em modelos reduzidos)
- Desenvolver modelos de estruturas para estudo
e implantação no campo
- Pesquisa de materiais (madeira, concreto, compósitos, etc.)
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de espécies vegetais
Espécies vegetais nativas, não exóticas
Aptidão para os fins: gramíneas
gramíneas, arbustivas
arbustivas,
trepadeiras (usualmente espécies pouco estudadas)
Etapas
– Levantamento das espécies vegetais
- Identificação taxonômica
- Teste de sobrevivência e desempenho
- Testes em viveiro
- Testes em campo
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Seleção de espécies vegetais
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Estágio atual do projeto
Projeto das estruturas
Termo de referência e especificações
técnicas
Implantação nos próximos dois meses
PROJETO DE P&D (ANEEL)
Monitoramento do experimento
Monitoramento (dois anos)
- Sonar
S
d
de varredura
d
llateral
t
leb
batimetria
ti t i
(analisar a evolução dinâmica do fundo)
- Instrumentação
I t
t ã ((medir
di esforços
f
sobre
b as
estruturas in situ)
- Novos
N
ensaios
i em ttanque d
de provas
(medir coeficientes – drag e lift)
Agradecimentos
g
À equipe do projeto (geólogos, engenheiros
civis, engenheiros navais, engenheiros
mecânicos,, engenheiros
g
agrônomos,
g
, físicos,,
biólogos, ecólogos da Cesp e do IPT)
À Comissão Organizadora pelo convite
[email protected]
azevedoa@ipt br
[email protected]