Átlas 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).
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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)
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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.
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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 |
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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 |
Fonte: EUCLYDES (2009c)