SEGURANÇA DE BARRAGENS ASPECTOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS. Palestrante: Erton Carvalho

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1 SEGURANÇA DE BARRAGENS ASPECTOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS Palestrante: Erton Carvalho

2 Grandes obras hidráulicas para aproveitamento de recursos hídricos vêm sendo implantadas há mais de 7500 anos: Sumérios na Mesopotâmia em 200 km de canais para irrigação. A legislação sobre recursos hídricos e obras hidráulicas se originou há mais de 4000 anos com o Código de Hamurabi, na Mesopotâmia.

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4 LEIS APLICADAS A SEGURANÇA DE BARRAGENS 1. A lei mais antiga (mais de 2000 anos A.C) Código de HAMURABI - Babilônia Caso haja colapso no dique, o proprietário deve ressarcir todos os danos materiais causados. Caso não tenha recursos para cobrir os danos, o proprietário transfere seus bens e escravos aos atingidos pela inundação. Caso as duas condições acima ainda não cobrirem os danos causados, o proprietário se torna escravo dos atingidos. LEI RECENTE (SÉCULO XX) If something may go wrong, it will go wrong at the very worst moment Se alguma coisa pode dar errado, esta coisa vai dar errado no pior momento possível.

5 BARRAGENS NO MUNDO Situação Atual: Existem 50 mil barragens com H > 15m, ou com VT > 3 milhões de m 3. Capacidade total de armazenamento: 7000 Km 3, sendo 98% de grandes barragens. Volume útil: 4000 Km 3 (10% do volume médio anual dos rios). Área total dos reservatórios: Km 2 (igual a 1/3 dos lagos naturais da terra). 95% dos investimentos em barragens e reservatórios foram feitos depois de 1950.

6 BARRAGENS NO MUNDO Envelhecimento das Barragens: 5 mil grandes barragens foram construídas antes de Custo anual médio do controle de barragens e reparos: 0,5% do investimento inicial realizado. Barragens Acidentadas no Mundo: Pesquisa feita em 1974: Rupturas ocorridas: 212, outros tipos de acidentes: 264, total: % dos acidentes foram com barragens de terra.

7 SEGURANÇA DE BARRAGENS ASPECTOS HIDROLÓGICOS CONSEQÜÊNCIAS

8 CRITÉRIOS DE PROJETOS Vazão de Projeto dos Órgãos Extravasores ou Cheia de Projeto da Barragem Para barragens maiores que 30 m ou cujo colapso envolva risco de perdas de vidas humanas (existência de habitações permanentes a jusante), a vazão de projeto dos órgãos extravasores, ou cheia de projeto, será a cheia máxima provável. Para barragens de altura inferior a 30 m ou com reservatório menor que m 3 e, não havendo risco de perdas de vidas humanas (inexistência de habitações permanentes a jusante), a cheia de projeto será definida através de uma análise de risco, respeitada a recorrência mínima de 1000 anos. Fonte: Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas ELETROBRÁS / CBDB 2003

9 CRITÉRIOS DE PROJETOS Borda Livre Critérios: BL mínima >= 0,5m Barragem de Concreto BL mínima >= 1,0m Barragem de Terra / Enrocamento BL normal >= 3,0m (velocidade do vento 100Km/h, onda com 2% de prob.) Crista NA Máximo BL mínima BL normal NA Máximo Normal

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11 TEMAS DE SEMINÁRIOS RELATIVOS A SEGURANÇA, DESEMPENHO, DETERIORAÇÃO E REABILITAÇÃO DE BARRAGENS 1 - COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS CBDB 23 TEMAS APRESENTADOS NOS SEMINÁRIOS NO PERÍODO DE 1963 A ICOLD CONGRESSES 24 TEMAS APRESENTADOS NOS SEMINÁRIOS NO PERÍODO DE 1933 A 2006

12 ALGUMAS BARRAGENS QUE COLAPSARAM NO BRASIL PAMPULHA (BH) 1954 ORÓS (JAGUARIBE) 1960 EUCLIDES DA CUNHA (PARDO) 1977 LIMOEIRO (PARDO) 1977 POQUIM (NORDESTE B. T ) 1979 BOA ESPERANÇA (R. FURNAS) 1983 SANTA HELENA (BAHIA B. T) 1985 EMAS (NORDESTE Laje V) 1995 MACACOS ( NORDESTE B.T) 1997

13 ALGUMAS BARRAGENS QUE COLAPSARAM NO BRASIL FERNANDINHO (MG-REJEITO B.T) 1985 PICO SÃO LUIZ (MG-REJEITO B.T) 1985 CATAGUAZES (MG-REJEITO B.T) 2003 CAMARÁ (ALAGOAS CCR) 2004 MIRAÍ (MG-REJEITO B.T) 2007 APERTADINHO (RONDÔNIA) 2008 ESPORA (GOIÁS) 2008

14 OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIO E VERTEDOUROS EXEMPLOS UHE Euclides da Cunha UHE Armando de Salles Oliveira (Limoeiro) UHE FURNAS UHE MARIMBONDO UHE Capamda UHE Mascarenhas de Moraes e Etreito

15 UHE Euclides da Cunha Foto em 21/01/1977

16 UHE Euclides da Cunha Euclides da Cunha - Flood Hydrographs ( period: / ) Discharge (m 3 /s) Inflow (Peak = m3/s) Hours Dam Break Hydrograph (Peak = m3/s)

17 UHE Euclides da Cunha Dados: Dados da Barragem: Local: Rio Pardo H máxima: 56m Comprimento no coroamento: 312m Capacidade do vertedouro: 2040m 3 /s Capacidade da descarga de fundo: 300m 3 /s Potência Instalada: 94,8MW Volume da Barragem: 2,2 milhões de m 3

18 UHE Euclides da Cunha Precipitação: 260mm entre 7:00h do dia 19 às 7:00h do dia 20/01/1977. Concentrou-se em uma área de 1670Km 2 (86% da BH incremental UHE Caconde / UHE Euclides da Cunha). Volume Precipitado: 300 x 10 6 m 3 H médio = 180mm por dia Galgamento ocorreu na extremidade direita da crista da barragem que estava 30cm mais baixa. O Transbordamento da barragem começou as 20:30h do dia 19/01 e a ruptura às 03:30h do dia 20/01.

19 UHE Euclides da Cunha Foto em 21/01/1977

20 UHE Armando de Salles Oliveira (Limoeiro)

21 Dados: UHE Armando de Salles Oliveira (Limoeiro) Dados da Barragem: Local: Rio Pardo H máxima: 35m Comprimento do Coroamento: 660m Capacidade do vertedouro: 1800m 3 Potência Instalada: 28MW Volume da Barragem: m 3 A ruptura da barragem Armando de Salles Oliveira que descarregava 1700m 3 /s ocorreu às 04:00h do dia 20/01/1977.

22 CONTROLE DE CHEIAS - VOLUME DE ESPERA Bacia do Rio Paraná Dados: Bacia Hidrográfica: Km 2 (até Itaipu) Área total da BH: Km 2 Reservatórios em Operação: 46

23 CONTROLE DE CHEIAS - VOLUME DE ESPERA Bacia do Rio Paraná Dados: Volume total dos reservatórios: 260 Km 3 Volume útil total: 129 Km 3 Reservatórios com formação de volume de espera: 16 Volume de espera: varia de 15,8 a 20,5 Km 3

24 Rio Paraná Sistema de Reservatórios Controle de Cheias

25 Controle de Cheias Bacia do Rio Paraíba do Sul Área Total: km 2 ; Número de Reservatórios: 5; Volume Útil Total: 4,9 km 3 ; Controle de Cheias ~ 0,03 km 3. Fonte ONS

26 Controle de Cheias Bacia do Rio São Francisco Área Total: km 2 ; Número de Reservatórios: 7; Volume Total dos Reservatórios: 65,702 km 3 ; Volume Útil Total dos Reservatórios: 48,600 km 3 ; Controle de Cheias ~ 12 km 3.

27 Rede Telemétrica Hidrometeorológica

28 Exigências da Resolução 396/98 da ANEEL Área de Drenagem incremental De 0 a 500 km² De 501 a km² De a km² De a km² Acima de km² Número de estações fluviométricas Número de estações pluviométricas Uma das estações a jusante do aproveitamento 2. Uma estação fluviométrica no reservatório, se área inundada > 3 km2

29 REDE HIDROMETEOROLÓGICA DE FURNAS Etapa Qtde Situação Instalação Valor Estações Emergenciais 21 Contratado, instalando Out/ Estação Central 1 Em contratação Fev/ Estações Meteorológicas 42 Licitando Mar/ Estações Hidrológicas 135 Licitação em 2009 Mar/

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31 CONTROLE DE CHEIAS - VOLUME DE ESPERA Controle da cheias de janeiro / fevereiro de 1992 no reservatório de Furnas 9000 FLOOD CONTROL VOLUME 100 m³/s OBSERVED VOLUME INFLOW (%) VOL OUTFLOW /01 06/01 11/01 16/01 21/01 26/01 31/01 05/02 10/02 15/02 20/02 DATE

32 UHE Furnas Cheia Janeiro Operação da Usina de Furnas em Jan/2000 Vazões (m3/s) DIA Afluência Defluência

33 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde 01/01/ :00 hs

34 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde 03/01/ :00 hs

35 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde 05/01/ :00 hs

36 01/01/2000 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde

37 03/01/2000 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde

38 05/01/2000 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde

39 UHE Furnas - Cheia /01/ Porto dos Buenos

40 UHE Furnas - Cheia /01/ Três Corações

41 UHE Furnas - Cheia 2000

42 A Cheia de Janeiro de 2000 no Rio Verde Comparação com a cheia de janeiro de 1992: Ano Ano da de ocorrência Ocorrência Usina de Furnas Vazão máxima afluente afluente 8706 m 8706 /s 3 /s 5088 m 5088 /s 3 /s Três Três Corações 459 m 3 /s 1113 m 3 /s Vazão máxima Máxima 459 m 3 /s 1113 m 3 /s Nível máximo máximo 6,84 m 12,04 12,04 m m Porto dos Buenos 665 m 3 /s 1544 m 3 /s Vazão máxima 665 m 3 /s 1544 m 3 /s Nível máximo máximo 4,28 4,28 m 7,15 7,15 mm

43 APM Manso Aproveitamento Múltiplo de Manso

44 R io M a n s o APM Manso Mapa de Localização Rio Palmeiras R io C u ia b á Q u e b ó Jus. E ixo da B a rra g e m R i o R o n c a d o r R o s á r io O e s te R io Ja n gad a Acorizal Rio Casca Rio Quilombo C idade de C u ia b á Rio Cuiabá C u ia b á L E G E N D A : P o s t o F l u v i o m é t r i c o Á rea do reservatório

45 APM MANSO NÍVEIS DE ALERTA, EMERGÊNCIA E CALAMIDADE Situação Rosário Oeste Acorizal Cuiabá N.A (m) Vazão (m 3 /s) N.A (m) Vazão (m 3 /s) N.A. (m) Vazão (m 3 /s) Alerta 7, , , Emergência 9, , , Calamidade 10, , ,

46 APM MANSO REGRAS PARA OPERAÇÃO DO RESERVATÓRIO CONDIÇÃO DECISÃO Variação de nível no reservatório (m) Tendência do nível d água Abertura de comporta N.A. meta (m) Defluência máxima (m 3 /s) Variação máxima horária (m 3 /s) 287,01 a 287,50 Crescente Parcial 287, a ,51 a 288,00 Crescente Parcial 287, ,01 a 288,40 Crescente Parcial 288, ,41 a 288,85 Crescente Parcial 288, ,86 a 289,25 Crescente Parcial 288, Acima de 289,25 Crescente Parcial para total 289,25 Livre Operação isolada de cada comporta, passando de abertura parcial para total

47 APM MANSO REGRAS PARA OPERAÇÃO DO RESERVATÓRIO CONDIÇÃO DECISÃO Variação de nível no reservatório (m) Tendência do nível d água Abertura de comporta N.A. meta (m) Defluência máxima (m 3 /s) Variação máxima horária (m 3 /s) Acima de 289,25 Decrescente Total 289,25 Livre Livre 289,25 a 289,20 Decrescente Total para parcial 289,20 Livre Nesta etapa passar de escoamento livre para aberturas parciais das comportas com aproximadamente 5,50m 289,20 a 288,00 Decrescente Parcial 288,

48 APM - MANSO Níveis D água e Picos Atingidos pelas Cheias Históricas Rosário Oeste Acorizal Cuiabá Valores Obs. Valores com Operação APM Manso Valores Observados Valores com Operação APM Manso Valores Observados Valores com Operação APM Manso N.A m Q m3/s N.A m Q m3/s N.A m Q m3/s N.A m Q m3/s N.A m Q m3/s N.A m Q m3/s ,82 8, , , , , , ,50 8, , , , , , ,20 8, , , , , ,

49 APM MANSO - CUIABÁ Amortecimento da Cheia Histórica de 1974

50 OPERAÇÃO DE VERTEDOUROS UHE MARIMBONDO

51 UHE MARIMBONDO Dados: Local: Rio Grande H Máxima: 90m Volume da barragem de Terra: 14 x 10 6 m 3 Volume de concreto: 1,2 x 10 6 m 3 Descarga de projeto do vertedouro: m 3 /s

52 UHE MARIMBONDO

53 UHE MARIMBONDO Operações assimétricas das comportas:

54 UHE MARIMBONDO Operações assimétricas das comportas:

55 UHE MARIMBONDO Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas:

56 UHE MARIMBONDO Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas: Material depositado no interior da bacia = 380m 3 (inspeção realizada em 1975 e 1978, serviços realizados em 1980 e concluídos em 1982)

57 UHE MARIMBONDO Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas:

58 UHE MARIMBONDO Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas:

59 UHE CAPANDA

60 UHE CAPANDA C O N G O CABINDA R. D. CONGO CABINDA SOYO ZAIRE UIGE OCEANO ATLÂNTICO AMBRIZ LUANDA SUMBE BENGUELA LOBITO B E CUANZA N NORTE G O CUANZA SUL CACUSO CAPANDA BENGUELA HUAMBO M A L A N G E BIE LUNDA NORTE LUNDA SUL MOXICO NAMIBE N A M I B E HUILA CUNENE CUANDO CUBANGO Z ÂM B I A N A M Í B I A Luanda - Malange : 379 Km Malange - Cacuso : 65 Km Cacuso - Capanda : 60 Km

61 UHE CAPANDA Dados: Local: Rio Kwanza (Angola) Barragem em CCR H Máximo: 110,20m Comprimento: 1470m Potência Instalada: 520MW

62 UHE CAPANDA 9.700m -> BL = 1,70 Cheia de Projeto: Q = C.M.P = m 3 /s m -> BL = 0,97 Vertedouro de Superfície + Descarga de Fundo + CF = 9.030m 3 /s e 9.900m 3 /s Vertedouro + Descarga de Fundo = 8.390m 3 /s e 9.260m 3 /s O Galgamento inicia a partir de Qa = m 3 /s

63 Arranjo Geral UHE CAPANDA

64 Vertedouro Salto de Esqui / Detalhes UHE CAPANDA

65 UHE CAPANDA Impacto na casa de força das vazões vertidas Casa de Força

66 UHE CAPANDA Impacto na casa de força das vazões vertidas Casa de Força

67 UHE CAPANDA Impacto na casa de força das vazões vertidas

68 UHE CAPANDA Impacto na casa de força das vazões vertidas

69 UHE CAPANDA Impacto na casa de força das vazões vertidas

70 UHE CAPANDA Impacto na casa de força das vazões vertidas

71 UHE Mascarenhas de Moraes

72 UHE Mascarenhas de Moraes Cheia de Projeto Revisão: PMF Qa= m 3 /s Qd= m 3 /s Capacidade do vertedouro original: m 3 /s Capacidade do vertedouro complementar: 3.256m 3 /s

73 Vazão Vertida de 4.400m 3 /s UHE Mascarenhas de Moraes

74 Vazão Vertida de 4.400m 3 /s UHE Mascarenhas de Moraes

75 Vertedouro Complementar: UHE Mascarenhas de Moraes

76 UHE ESTREITO

77 UHE ESTREITO Dados: Local: Rio Grande H Máxima: 92m Volume da barragem de Enrocamento / Terra: m 3 Volume de concreto: m 3 Descarga de projeto do vertedouro: m 3 /s

78 Salto de Esqui Erosões Regressivas UHE ESTREITO

79 UHE ESTREITO Modificações da concha defletora

80 Barragem de Camará Acidente: Ruptura, no início da noite de 17/06/2004, de um trecho da barragem junto a margem esquerda. A barragem rompeu quando o reservatório estava com 64,86% de sua capacidade. Causa Principal: A barragem foi assente sobre blocos praticamente soltos e não removidos na margem esquerda do rio.