Átlas Digital das Águas de Minas - Uma ferramenta para o planejamento e gestão dos recursos hídricosÁtlas Digital das Águas de Minas - Uma ferramenta para o planejamento e gestão dos recursos hídricos

Exemplos aplicativos

Validação dos modelos hidrológicos - dimensionamento de extravasor retangular de barragem


Estabelecer o confronto dos resultados da aplicação da metodologia desenvolvida no ATLAS com as dimensões da seção fluvial de um extravasor retangular de uma barragem de concreto implantada no rio Casca, considerando o extravasamento das descargas por sobre toda a extensão da crista.

Dados:

Local (seção fluvial)
Rio Casca
Bacia principal Rio Doce
Coordenadas
20º 04' S e 42º 40' W
Município
São Miguel do Anta - MG
Área de drenagem da bacia à montante do local de interesse
520 km2
Área de drenagem à montante da estação de São Miguel do Anta
534 km2
Período de retorno adotado
50 anos

OBS: Obra implantada em uma seção fluvial no rio Casca no final da década de 1950 e com inicio de operação em 1960.
 

Comentários sobre a metodologia adotada:

1) Considerando que a diferença entre a área de drenagem da estação fluviométrica de São Miguel do Anta  e a da Casquinha é de 0,3% e também por estarem situadas na mesma calha fluvial e região hidrologicamente homogênea, a estimativa da vazão máxima diária anual para o período de retorno de 50 anos (Qmax50) para a seção fluvial da Casquinha será estimada através da vazão específica constante;

2) A vazão (Qmax50  = 117,4 m3/s) da estação de São Miguel do Anta foi obtida por meio do ajuste da distribuição de probabilidades de Gumbel aos valores das vazões máximas diárias anuais da referida estação (Tabela 1 gerada no Exemplo aplicativo: Validação dos modelos hidrológicos ajustados nas regiões hidrologicamente homogêneas).
 

 

Figura 7 - Mapa da rede hidrográfica do rio Casca a montante da estação fluviométrica de Sao Miguel do Anta e as localizações da Usina da hidrelétrica de Casquinha (barragem de concreto) e  da ponte (madeira e pilar de concreto)
Figura 1 - Mapa da rede hidrográfica do rio Casca a montante da estação fluviométrica de Sao Miguel do Anta e as localizações da Usina da hidrelétrica de Casquinha (barragem de concreto) e da ponte (madeira e pilar de concreto)

 

Tabela 1 - Vazões estimadas da "série histórica da estação fluviométrica de São Miguel do Anta" e as vazões estimadas pelo "Atlas Digital das Águas de Minas"

Vazões (m3/s)  Estação fluviométrica
(Série histórica: 1965 - 2007)
Atlas Digital
(Modelo ajustado para o rio Casca)
Diferença (%)
Q7,10 2,36 2,16 -  6,9
Qmlp 7,87 8,81 + 11,9
Q95 3,09 3,02 -   2,3
Q90 3,54 3,48 -  1,7
Qmax10 86,00 95,35 + 10,9
Qmax20 99,20 111,20 + 12,1
Qmax50 117,40 131,70 + 12,2
Qmax100 129,30 147,20 + 13,8
Qmax500 159,80 182,80 + 14,4

 

Fonte: http://www.atlasdasaguas.ufv.br/exemplos_aplicativos/validacao_da_metodologia_desenvolvida_no_atlas.html


Solução:


1° Passo - Estudo hidrológico:

- Estimar a Vazão máxima diária anual para período de retorno de 50 anos, através da equação:

A seguir, multiplicando o valor da vazão específica pela área de drenagem da Casquinha (A= 520 km2) encontra-se:
Qmax50 = 114,4 m3/s.


2° Passo - Estudo hidráulico:

- Dimensionar o vertedor considerando-o como "retangular de parede espessa e sem contração"

Equação recomendada, conforme Manual da ELETROBRÁS (1985):

em que:
L = largura do vertedor (m); Qmax = vazão máxima de cheia (m3/s); e Hmax = altura máxima de lâmina d'água desejada no vertedor (m). 

OBS:

Ainda segundo esse autor, ao se aplicar essa equação, o Hmax deve estar entre 1,0 a 1,5 m.

- Cálculo:
 Adotando (Hmax = 1,50 m) ; (Qmax50 = 114,4 m3/s) e substituindo os valores na equação anterior encontra-se: L = 36,42 m. A seção do vertedor (L x Hmax) será, portanto, igual a  54,62 m2.

Informações sobre a barragem existente:

Nesse local, foi construída em 1960, uma barragem de concreto cujo vertedor apresenta as dimensões (Hmax=1,50 m; L= 35,00 m) e seção de 52,50 m2.
 

Conclusões do confronto entre a seção de projeto calculada /seção existente:

- A seção de projeto calculada é maior que a seção existente em 3,9%;
- É fundamental destacar que na enchente de 1979, uma das maiores ocorrida na região, a lâmina d'água ultrapassou a altura
   máxima do vertedor em 0,20 m. A ocorrência desse fenômeno acarretou o rompimento de trechos do canal de adução
   devido o aumento da pressão nas paredes da tubulação (extensão total  do canal de adução = 300 m);
- Uma alternativa para minimizar o risco em obras dessa natureza, ao aplicar essa metodologia, seria aumentar o período de
   retorno para 100 anos.


Figura 1- Vista da barragem de concreto/vertedor da Usina da Casquinha, no rio Casca Figura 2- vista da tomada d'água da barragem de concreto
Figura 2- Vista da barragem de concreto/vertedor da Usina da Casquinha, no rio Casca - inicio operação 1960
Figura 3- Vista da tomada d'água de concreto

Figura 3 - Extravasamento das descargas por sobre toda a extensão da crista da barragem Figura 4 - Medição das  dimensões da seção do vertedor da barragem de concreto
Figura 4 - Extravasamento das descargas por sobre toda a extensão da crista da barragem
Figura 5 - Medição das dimensões da seção do vertedor retangular da barragem


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Fonte: EUCLYDES (2009c)