Baixe Apostila Aulas 10, 12 e 13 de Hidrologia Aplicada e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões 10 REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 101 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vaz ões 10 - REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES Finalidades dos Reservatórios Os reservatórios têm por finalidade, acumular parte das águas disponíveis nos períodos chuvosos, para compensar as deficiências nos períodos de estiagem, exercendo um efeito regularizador das vazões naturais. Em geral, os reservatórios são formados por barragens implantadas nos cursos d'água. Suas características fisicas, em especial a capacidade de armazenamento, dependem exclusivamente das características topográficas do vale no qual estará situado. Determinação da Altura de uma Barragem A altura de uma barragem é determinada em função das diferentes parcelas que deverão ser previstas no reservatório a ser formado, cada uma delas, destinada a um fim específico. A Figura 10.1 mostra esquematicamente uma barragem e as diversas parcelas de sua altura bem como do reservatório formado, que são: Vm= Volume morto: Volume destinado a receber os sedimentos depositados durante a vida útil do reservatório. h = Sobrecarga mínima necessária na entrada da tomada d'água estabelecida em função de condições hidráulicas. Vu= Volume útil: Volume destinado a regularizar uma certa vazão regularizada "Qr". Quando a obra é destinada a mais de uma finalidade, o volume útil total é geralmente a soma dos diversos volumes necessários a cada finalidade. Esse volume determina o "nível máximo de operação (normal)", e consequentemente a cota da crista do extravazor (sem comportas). h= Carga sobre a soleira do vertedor. A água em excesso é descarregada por sobre a soleira do vertedor. Qaundo a finalidae da obra é controlar enchentes, esta sobrecarga deve ser dimensionada de forma que não exceda uma determinada vazão a jusante da obra. A parcelah, determina o "Vce = Volume de controle de cheias", também denominado de "Volume de espera”. h;= Parcela destinada a impedir que as ondas formadas pelo vento ultrapassem a crista da barragem. h= Borda livre: Segurança adicional para previnir eventuais transbordamentos sobre a crista em condições excepcionais. A Figura 10.2 mostra a curva de volumes do reservatório, onde são indicados os mesmos parâmetros. 10.2 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões Diagrama de massas O diagrama de massas é definido como a integral da hidrógrafa. É um diagrama de volumes acumulados que afluem ao reservatório. Uma hidrógrafa como a mostrada na figura 10.3 dá origem a um diagrama de massas como o da 04 figura 10.4. FIGURA 10.3 - Hidrógrafa de entrada em um reservatório 10.5 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões uac tm) - sJEMAMAIA JM AS OMNOD times FIGURA 10.4 - Diagrama de massas 10.6 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões Mac Cr 10.7 timazes] HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização TABELA 10.1 - Exemplo de cálculo pelo método do máximo déficit acumulado a) 2) 6) (4) mês i Vi (mº/s/mês) Vi Eve * (mé/s/mês) (mês mês) 1 86,7 66,50 0,00 2 67,2 47,00 0,00 3 46,8 26,60 0,00 4 28,3 810 0,00 5 22,3 2,10 0,00 6 24,4 4,20 0,00 7 17,3 -2,90 -2,90 8 13,5 -6,70 -9,60 9 11,8 -8,40 -18,00 10 20,1 -0,10 -18,10 u 26 5,80 -12,30 12 19,6 -0,60 -12,91 13 19 -1,20 «14,11 14 67,5 47,30 0,00 15 26,5 6,30 0,00 16 19,1 -1,10 -1,10 17 19,5 -0,70 -1,80 18 14,8 =-5,40 -7,20 19 18,2 -2,00 -9,20 20 12,6 =7,60 -16,80 2 9,9 -10,30 27, 22 23,5 3,30 -23,81 23 22,2 2,00 -21,81 24 55,8 35,60 0,00 Curva de regularização Calculando-se diversos valores de volume útil, para diversas vazões de regularização, é possível construir uma curva, denominada curva de regularização ou curva de possibilidades de regularização. Um exemplo desse tipo de curva pode ser visto na figura 10.6.. Essa curva é assintótica: para a vazão regularizada tendendo à vazão média, o volume útil tende a infinito. 10.10 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vaz ões te” gh SAI SIMON st FIGURA 10.6 - Exemplo de Curva de regularização Perdas por Evaporação Nos reservatórios de pequena profundidade, assim como nos de regularização plurianual, as perdas por evaporação podem ser bastante significativas, e devem ser levadas em consideração no dimensionamento dos mesmos. As perdas por evaporação devem ser estimadas para o período crítico de depleção do reservatório, considerando a área de superficie líquida, que é variável nesse período. Éusual avaliar a perda por evaporação considerando a área de superficie líquida correspondente a 2/3 (dois terços) da profundidade do mesmo, medidos a partir do fundo. As variações sazonais de evaporação podem, em determinados casos, revestir-se de certa importância em particular 10.11 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões nos projetos de irrigação, uma vez que, normalmente nos períodos em que a evaporação é máxima, as demandas de água, também o são. A evaporação deve, sempre que possível, ser avaliada com base em dados de evaporímetros próximos do local de estudo, ou na falta destes, através de fórmulas empíricas, como por exemplo a de Thomthwaite-Holzman, que podem ser encontradas na literatura especializada. Determinação do Volume Morto (Vm) O reservatório propicia condições para a sedimentação do material sólido transportado pelo curso d'água devido a diminuição da velocidade das águas. Formam-se depósitos com distribuição granulométrica característica variando o tamanho dos grãos de montante (com materiais grosseiros) para jusante (material fino). O método usual para resolver o problema do assoreamento é destinar uma parcela do volume total do reservatório à sedimentação dos sólidos durante a sua vida útil. Para determinar o volume de sedimentos que se deposita ao longo da vida útil do reservatório, é necessário conhecer ataxa de deposição anual. Essa taxa pode ser estimada a partir de dados de transporte sólido do rio e da capacidade de retenção do reservatório. No Brasil, os dados de transporte sólido são escassos e de qualidade duvidosa. Assim, as estimativas são efetuadas com base em dados de regiões próximas a área de projeto ou mesmo de outros países. Como estimativa preliminar do volume morto adota-se geralmente 10% do volume útil. Determinação do Volume de Controle de Cheias (Vce) A determinação do volume necessário para controle de cheias Vce é efetuada através de estudos de encaminhamento de enchentes pelo reservatório e órgão de extravazamento, conforme abordado no tópico a seguir. Esses estudos devem permitir não apenas estabelecer o volume Vce, como também, as características dos órgãos de extravazamento. No caso de um veitedor linear estudos de encaminhamento de enchentes devem permitir fixar o comprimento necessário para o mesmo. AMORTECIMENTO DE ONDA DE CHEIA EM RESERVATÓRIO Conceituação Básica do Processo de Encaminhamento de Enchentes O armazenamento de água numreservatório depende da diferença entre as descargas afluentes e as efluentes. Para um intervalo de tempo At, a relação pode ser expressa pela equação: V=0,.1-0,.1 onde: AV= Volume armazenado durante o intervalo At; Q= Descarga média afluente durante o intervalo At, Q= Descarga média efluente durante o intervalo At, 10.12 142 10183 39,4 414 289 080 - 134640 3054920 101,83 OK HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões / TLRÓS dr HIDE DM FCHENTE ELVENTE VILA Descamaa (nZYs] E sm FIGURA 10.7 - Hidrogramas Afluente e Efluente ao Reservatório 10.16 HIDROLOGIA BÁSICA Capítulo 10 - Regularização de vazões 2.808 Pa Vo lies sue o 2a FIGURA 10.8 - Curva de Volumes do Reservatório 182 z [e] - VERTEDOURO DE SOLEIRA gs | LIVRE E COMPRIMENTO e L=7, 58m > 181 3/2 — o CLH' H C=1, 88m E 8,6 1,58 = a, 5 200 — 1,2 2,05 1,5 z18 CRISTA DO VERTEDOURO zm] 213 184 ! a 18 20 30 48 sa DESCARGES 197/51 FIGURA 10.9 - Curva de Descarga do Vertedor 10.17