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;
INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS:
BACIA DE ACUMULAÇÃO (LOCAL ONDE SERÁ
FORMADO O LAGO)
É desejável que a
área a montante da
barragem seja aberta
(espraiada);
Cota 100
Cota 101
Cota 102
O terreno onde
deverá ser formada a
represa deve possuir
declividade pequena à
montante (recomendase 4 a 8%);
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
101102 102
100
103
ÁREA 100 = 980 m2
ÁREA 101 = 1680 m2
104
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.
S S
Vn 
*h
2
n1
n
INVESTIGAÇÕES PRÉVIAS:
VOLUME DE ÁGUA ARMAZENADO
Cota da Área definida Área média Diferença de
Volume
curva pela curva (m2)
(m2)
Altura (m) armazenado (m3)
99,5
0
100
980
490
0,5
245
101
1680
1330
1
1330
102
2048
1864
1
1864
103
2720
2384
1
2384
V. TOTAL
5823
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
barragem:
para
3:1
a
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
1
2:1
montante
3:1
Justificativa da inclinação do talude
F
F
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
105
11
104
9
7
5
3
1
2
4
6
8
10
103
102
101
100
99,5
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:
5.h2  6.h
V
.L
2
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
Número do
trapézio
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Altura h (m) Largura L (m)
5,5
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
3
3
3
3
3
3
2,5
2,5
3
2
2
TOTAL
Volume do
trapézio (m3)
276,375
232,5
232,5
156
156
94,5
78,75
40
48
11
11
1336,625
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
TALUDE DE
JUSANTE
NÚCLEO
TALUDE DE
MONTANTE
1
2
3
TRINCHEIRA
ASPECTOS CONSTRUTIVOS:
LIMPEZA DO TERRENO SOB O MACIÇO
10
Perfil
original
Área
escavada
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
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
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
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.
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