ADEQUAÇÃO DOS DESCARREGADORES DE CHEIAS DAS BARRAGENS DO SISTEMA NISA. SOLUÇÕES PROPOSTAS

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1 ADEQUAÇÃO DOS DESCARREGADORES DE CHEIAS DAS BARRAGENS DO SISTEMA NISA. SOLUÇÕES PROPOSTAS MANUEL de Sousa OLIVEIRA Engº Civil, EDP Produção EM, Rua do Bolhão, 36-4º; 4000 Porto IRENE Ramos FERNANDES Engª Civil, EDP Produção EM, Rua do Bolhão, 36-4º; 4000 Porto Resumo José DIAS da SILVA Engº Civil, EDP Produção EM, Rua do Bolhão, 36-4º; 4000 Porto A legislação portuguesa no âmbito da segurança de barragens Regulamento de Segurança de Barragens (RSB), D.L. nº 11/90, de 6 de Janeiro, e Normas associadas estabelece procedimentos e actuações que, no caso das barragens em exploração, envolvem quer a avaliação das condições actuais de cada uma delas sob os pontos de vista do risco potencial, segurança e funcionalidade das obras e dos equipamentos, quer a determinação e execução de eventuais medidas que seja necessário empreender para as adaptar às especificações desse Regulamento. Dando sequência ao estipulado no RSB relativamente ao controlo da segurança hidráulicooperacional, a EDP definiu e tem em curso um programa geral de estudos visando a reanálise dos critérios de projecto dos órgãos de descarga de todas as suas barragens. Relativamente às três barragens que actualmente fazem parte do Sistema Nisa (Póvoa, Poio e Racheiro), as quais foram construídas nas décadas de vinte e trinta do século passado, a análise efectuada evidenciou a insuficiente capacidade de vazão dos seus descarregadores face às novas cheias calculadas. A presente comunicação tem por objectivo apresentar as soluções estudadas e propostas no sentido de adequar os referidos descarregadores de cheias. No desenvolvimento dessas soluções tiveram-se em conta aspectos como o efeito regularizador de cheias das albufeiras da cascata, intervenções no âmbito da segurança estrutural das barragens e respectiva fundação e os impactes ambientais decorrentes da sua implementação. Palavras chaves: Barragem, descarregador, cheias, segurança, adequação 1

2 1 - CARACTERIZAÇÃO GERAL DO SISTEMA HIDROELÉCTRICO DA RIBEIRA DE NISA O Sistema Hidroeléctrico da Ribeira de Nisa (ou, simplesmente, Sistema Nisa) é actualmente constituído por três escalões, que permitem o aproveitamento em cascata das afluências da ribeira de Nisa sob uma queda bruta total de cerca de 212 m, sendo a potência instalada de 8,0 MW e a respectiva produtibilidade média anual aproxima-se de 15,7 GWh/ano [HIDRORUMO (1997)]. Estes escalões Póvoa, Bruceira e Velada (numa sequência montante-jusante) - entraram em funcionamento em 1927, 1929 e 1935, respectivamente, localizando-se todas as estruturas que os compõem nos concelhos de Nisa e de Castelo de Vide (Figura 1). NPA=309,85 NPA=279,00 15,8 hm3 5,5 hm 3 NPA=198,25 (albufeira de Fratel) 0,35 hm 3 NPA=71, Escalão da Póvoa Figura 1 Perfil esquemático do aproveitamento hidroeléctrico da ribeira de Nisa. O escalão da Póvoa (Figura 2) é essencialmente constituído pela barragem da Póvoa (e respectivos órgãos de segurança), pelo circuito hidráulico (curto) e pela central do mesmo nome. A barragem é do tipo gravidade, tem o coroamento à cota (313,50) e uma altura máxima acima da fundação de 28,5 m. Para além do corpo principal, compreende as estruturas de fecho de três portelas, duas na margem direita e uma na margem esquerda da ribeira de Nisa. O material do núcleo dos vários corpos da barragem é constituído por enrocamento arrumado e argamassado. Os paramentos de montante e de jusante são de alvenaria arrumada e argamassada. A albufeira criada pela barragem tem uma capacidade total de cerca de 22 x 10 6 m 3, para o nível de pleno armazenamento (NPA) inicial, à cota (312,50). Para o actual NPA=309,85, fixado provisoriamente em 1997 por razões de segurança estrutural da barragem, essa capacidade é de 15,8 x 10 6 m 3. Os órgãos de segurança da barragem incluem dois descarregadores de cheias não equipados (um principal e outro de emergência) e uma descarga de fundo. O descarregador de cheias principal é actualmente constituído por dois conjuntos de aberturas, não equipadas, que atravessam a estrutura que fecha a portela da margem esquerda: 2

3 uma abertura maior com um vão de 4,35 m e soleira à cota (309,85), resultante do reforço provisório, realizado em 1997, do descarregador de cheias inicial. Deste faziam parte duas aberturas, cada uma com cerca de 2,0 m de largura e 1,9 m de altura e soleira situada aproximadamente à cota (311,27), obturadas por comportas planas movimentadas a partir de um edifício existente no local. O referido reforço foi obtido através do rebaixamento da soleira dessas duas aberturas e da eliminação do respectivo septo central. catorze aberturas menores (seis do lado esquerdo e oito do lado direito da abertura maior), cada uma com cerca de 1,0 m de largura por 0,8 m de altura e a soleira situada aproximadamente à cota (312,35). Na situação inicial estas aberturas eram obturadas por comportas planas (murais) de operação manual, as quais foram removidas aquando do citado reforço. O caudal total descarregado pelo conjunto de todas estas aberturas é de cerca de 80 m 3 /s, para o nível na albufeira correspondente à cota do coroamento da barragem (313,50), sendo de aproximadamente 50 m 3 /s para a situação anterior ao reforço. O descarregador de cheias de emergência, localizado também na margem esquerda mas independente da barragem, é composto por 11 portadas não equipadas, com cerca de 2,0 m de largura cada. Quatro dessas portadas têm a soleira aproximadamente à cota (312,95) e as restantes à cota (313,25). O caudal total descarregado é de cerca de 8 m 3 /s para o nível da albufeira à cota (313,50). Os caudais descarregados pelo descarregador principal e pelo descarregador de emergência são lançados para duas pequenas linhas de água confluentes, situadas na encosta da margem esquerda, e restituídos à ribeira de Nisa cerca de 300 m a jusante do corpo principal da barragem. A descarga de fundo, que atravessa o corpo principal da barragem, é constituída essencialmente por uma galeria de secção circular equipada a montante com uma comporta ensecadeira do tipo mural e a jusante com uma válvula dispersora de regulação do caudal. O caudal máximo descarregado é de aproximadamente 4 m 3 /s, para o actual NPA. (313,50) Tomada de água Descarga de fundo Descarregador principal Central Descarregador de emergência Figura 2 Planta do escalão da Póvoa. 3

4 0 circuito hidráulico dos 3 grupos geradores é constituído essencialmente pela tomada de água, localizada no corpo principal da barragem e por uma conduta forçada sub-horizontal, com 1,26 m de diâmetro e cerca de 150 m de comprimento. A central é constituída por dois pequenos edifícios, um correspondente à central inicial e outro à ampliação efectuada em O primeiro está equipado com duas turbinas Francis, de 0,37 MW cada, turbinando um caudal total máximo de 3 m 3 /s sob uma queda nominal de 28 m e o segundo com uma outra turbina Francis de 0,757 MW, turbinando também 3 m 3 /s. Actualmente, as duas turbinas mais antigas funcionam apenas como reserva, em alternativa à mais recente Escalão da Bruceira O escalão da Bruceira é constituído genericamente pela barragem do Poio (e respectivos órgãos de segurança), por um extenso circuito hidráulico e pela central da Bruceira. A barragem do Poio (Figura 3), do tipo gravidade em alvenaria de granito e betão, tem uma altura máxima de 18 m e cria uma albufeira com capacidade total de cerca de 5,5 x 10 6 m 3 à cota do actual NPA=279,00. O seu coroamento, que dá continuidade à estrada que liga Nisa à povoação da Póvoa e Meadas, tem cerca de 113 m de comprimento e situa-se à cota (279,75). O escalão dispõe de um descarregador de cheias localizado na margem direita, sendo a sua estrutura de entrada constituída por dois conjuntos de aberturas (orifícios) que atravessam o corpo da barragem: quatros aberturas maiores, com secção transversal rectangular, cada uma com cerca de 2,1 m de largura e 2,3 m de altura e a soleira situada aproximadamente à cota (274,54), equipadas com comportas metálicas do tipo corrediça. O accionamento das comportas pode ser manual ou motorizado, este último com comando local e à distância, a partir da central do aproveitamento hidroeléctrico de Belver; duas aberturas menores (localizadas mais próximas da encosta) não equipadas, com secção transversal rectangular, cada uma com cerca de 1,3 m de largura e 0,65 m de altura e a soleira situada aproximadamente à cota (279,00). Às quatros aberturas maiores, segue-se um canal revestido a betão, curvo em planta, com cerca de 20 m de extensão e 12 m de largura, cuja cota da soleira é variável entre (274,54) e (273,50). As duas aberturas menores descarregam directamente sobre a encosta, sendo os caudais encaminhados ao longo da mesma para o referido canal. O descarregador de cheias permite a vazão de um caudal máximo de aproximadamente 105 m 3 /s, para o nível da albufeira à cota do coroamento da barragem (279,75). 4

5 Descarregador de cheias (Orifícios não (Orifícios equipados) equipados) Tomada de água Figura 3 Planta da barragem do Poio. A tomada de água do circuito hidráulico dos grupos geradores, situada do lado da margem esquerda, é essencialmente constituída por uma galeria que atravessa o corpo da barragem, controlada a montante por uma comporta do tipo corrediça. Esta tomada de água assegura também as funções de descarga de fundo da barragem, permitindo descarregar um caudal máximo de 3 m 3 /s, para o NPA. Segue-se-lhe o canal de derivação, com um desenvolvimento total de 3674 m (dos quais cerca de 90% a céu aberto), na extremidade do qual se localiza a câmara de carga. Desta, parte a conduta forçada, que tem aproximadamente 335 m de comprimento e um diâmetro variável entre 1,5 m e 1,3 m. A central, implantada a montante da confluência da ribeira da Bruceira com a ribeira de Nisa, está equipada com duas turbinas Francis. Uma delas, a mais recente (instalada em 1990), tem uma potência de 1712 kw e turbina um caudal máximo de 3 m 3 /s sob uma queda de cerca de 63,1 m. A outra tem uma potência de 919 kw e funciona apenas como reserva, em alternativa à primeira Escalão da Velada Do escalão da Velada, fazem parte a barragem do Racheiro (e respectivos órgãos de segurança), um extenso circuito hidráulico e a central da Velada. A barragem do Racheiro (Figura 4) é do tipo gravidade, em alvenaria e betão, com uma forma em planta quase rectilínea. Tem 12,5 m de altura e o coroamento, situado à cota (199,00), tem 2,8 m de largura e 74 m de desenvolvimento. Cria uma albufeira com capacidade total de 0,35 x 10 6 m 3, à cota do NPA=198,25. Os órgãos de segurança da barragem são constituídos por dois descarregadores de cheias (um sobre a barragem e outro na margem direita) e uma descarga de fundo. O primeiro descarregador é constituído por uma soleira espessa com cerca de 23 m de desenvolvimento e 2,8 m de largura, com a crista à cota (199,00), a qual se prolonga para jusante ao longo do paramento da barragem. Na sua extremidade não existe qualquer estrutura de protecção/ dissipação de energia. O descarregador localizado na margem direita tem a estrutura de entrada constituída por dois conjuntos de aberturas com as seguintes características: 5

6 duas maiores, com secção transversal rectangular, cada uma com cerca de 4,0 m de largura e 2,0 m de altura e a soleira situada aproximadamente à cota (197,00), equipadas com comportas metálicas do tipo vagão. O accionamento das comportas pode ser manual ou motorizado, este último com comando local (e também à distância, a partir da central do aproveitamento hidroeléctrico de Belver, relativamente apenas a uma delas); duas menores (localizadas mais próximas da encosta) não equipadas, com secção transversal rectangular, cada uma com cerca de 2,1 m de largura e 0,75 m de altura e a soleira situada aproximadamente à cota (198,25). A estas aberturas segue-se um canal revestido a betão, com aproximadamente 20 m de comprimento e largura variável entre cerca de 13 m na secção inicial e 8 m na secção final, cuja cota da soleira é variável entre (195,70) e (194,50). A capacidade de vazão total dos descarregadores é de aproximadamente 60 m 3 /s, para um nível a montante à cota (199,30). A descarga de fundo localiza-se junto à margem esquerda e é constituída, fundamentalmente, por uma galeria (actualmente obturada) que atravessa o corpo da barragem, a qual era, originalmente, controlada a montante por uma comporta plana (mural). Descarregador de cheias da margem direita (Orifícios não (Orifícios equipados) equipados) Descarregador de cheias sobre a barragem Tomada de água Figura 4 Planta da barragem do Racheiro. A tomada de água do circuito hidráulico dos grupos geradores, situada do lado da margem esquerda, é essencialmente constituída por uma galeria que atravessa o corpo da barragem, controlada a montante por uma comporta plana (mural). Segue-se-lhe o canal de derivação com um comprimento total de m (dos quais 6723 m são em túnel), o qual termina na câmara de carga onde está instalada a tomada de água para a conduta forçada. Esta tem cerca de 210 m de 6

7 comprimento e um diâmetro de 1,2 m. No final ramifica-se dando origem a três saídas, das quais apenas duas estão em funcionamento. A central, localizada sensivelmente 2 km a montante da foz da ribeira de Nisa, está equipada com duas turbinas Francis, funcionando a mais antiga como reserva, em alternativa à mais recente. Esta, instalada em 1990, tem uma potência de 2049 kw, aproveitando uma queda de 113,3 m e um caudal máximo de 2 m 3 /s. 2 CHEIAS NATURAIS NA RIBEIRA DE NISA A ribeira de Nisa nasce na serra de S. Mamede a uma altitude de aproximadamente 950 m, e o seu percurso, com direcção predominante SE-NW, tem uma extensão total de cerca de 67 km até à confluência com o rio Tejo, cerca de 10 km a montante da barragem de Fratel. A bacia hidrográfica da ribeira de Nisa, cuja planta se apresenta na Figura 5, tem uma forma alongada, 265 km 2 de área e situa-se na região do Alto Alentejo, abrangendo os concelhos de Portalegre, Castelo de Vide e Nisa. As barragens da Póvoa, Poio e Racheiro localizam-se 37, 32 e 22 km a montante da confluência da ribeira de Nisa com o rio Tejo e dominam bacias hidrográficas com áreas de 150, 166 e 206 km 2, respectivamente. BARRAGEM DO RACHEIRO BARRAGEM DO POIO BARRAGEM DA PÓVOA Figura 5 Bacia hidrográfica da ribeira de Nisa. 7

8 Na Figura 6 apresentam-se os hidrogramas de cheia da ribeira da Nisa, afluentes em regime natural aos locais das barragens atrás referidas e associados aos períodos de retorno de 100, 500 e 1000 anos. Estes hidrogramas foram obtidos no âmbito dos estudos de revisão das cheias de projecto destas barragens [HIDRORUMO (2000), EDP Produção EM (2003 e 2003a)], tendo o seu cálculo sido realizado recorrendo ao método de simulação hidrológica (modelo HEC-1) e admitindo chuvadas com durações entre 4 e 24 horas e distribuição temporal de acordo com o 2º quartil de Huff. Foi utilizada a informação pluviométrica de seis postos existentes na zona (Central da Bruceira, Nisa, Póvoa de Meadas, Vale do Peso, Castelo de Vide e Portalegre, os quais dispõem de registos correspondentes a períodos da ordem de 50 anos) e, ainda, alguns registos de caudais disponíveis na estação hidrométrica de Ponte do Panasco, localizada na ribeira de Nisa e dominando uma bacia com 109 km 2 de área. 700 PÓVOA 700 POIO Tempo (horas) Tempo (horas) Caudal (m 3 /s) RACHEIRO Tempo (horas) T=100 anos; d=4 horas T=100 anos; d=8 horas T=100 anos; d=12 horas T=100 anos; d=16 horas T=100 anos; d= 24 horas T=500 anos; d=4 horas T=500 anos; d=8 horas T=500 anos; d=12 horas T=500 anos; d=16 horas T=500 anos; d=24 horas T=1000 anos; d=4 horas T=1000 anos; d=8 horas T=1000 anos; d=12 horas T=1000 anos; d=16 horas T=1000 anos; d=24 horas Figura 6 Hidrogramas de cheia na ribeira de Nisa, em regime natural. 8

9 De assinalar, relativamente às cheias que serviram de base ao projecto das barragens do Sistema Nisa, que a única referência encontrada consta da Informação do Gabinete de Estudos e Serviços Hidráulicos e Eléctricos do Ministério das Obras Públicas e Comunicações [MOP (1934)], sobre o projecto modificado do aproveitamento hidroeléctrico da Velada. De acordo com esse documento, durante o período de 1 de Junho de 1923 a 30 de Maio de 1924 foi analisado o regime da ribeira de Nisa com base em leituras diárias de uma escala hidrométrica instalada próximo do local da barragem da Póvoa e medições de velocidade num perfil localizado imediatamente a jusante. Com base na cheia de (caudal estimado de cerca de 50 m 3 /s) e atendendo a que a maior cheia conhecida, ocorrida em , atingiu na ribeira de Nisa 0,30 m acima daquela, foi previsto para o caudal de máxima cheia afluente à Póvoa o valor de 80 m 3 /s. Face ao anteriormente exposto, conclui-se que o valor do caudal de máxima cheia previsto no projecto da barragem da Póvoa é significativamente inferior aos novos valores calculados, mesmo para um período de retorno de 100 anos. 3 - ADEQUAÇÃO DOS DESCARREGADORES DE CHEIAS 3.1 Barragem da Póvoa Segundo a legislação em vigor, tendo em conta quer o tipo e altura da barragem, quer o risco potencial associado (graduado em significativo, de acordo com os resultados do Estudo das Ondas de Inundação [HIDRORUMO (1999b)]), foi fixado em 1000 anos o período de retorno a considerar para a cheia de projecto da Póvoa. Esta será, de entre as anteriormente obtidas, aquela a que corresponde o maior caudal de ponta descarregado. Como, no presente caso, o efeito regularizador da albufeira é importante, efectuou-se o amortecimento dos hidrogramas afluentes, tendo-se considerado que no seu início das cheias o nível da albufeira se encontra no NPA. Os resultados obtidos, para além de evidenciarem a insuficiente capacidade de vazão dos descarregadores na situação inicial (antes do reforço provisório do descarregador principal, efectuado em 1997), demonstraram que mesmo após este reforço, embora a cota do coroamento da barragem (313,50) pudesse não ser ultrapassada, a recuperação dos níveis na albufeira era muito lenta, situação pouco segura face à possibilidade de ocorrência de pontas de cheia sucessivas. Procedeu-se, então, ao estudo preliminar de várias soluções tendo em vista a adequação dos descarregadores face às novas cheias calculadas. Foram encaradas cinco soluções, as quais foram enquadradas em dois grupos, associados a outras tantas hipóteses de exploração futura do escalão: Hipótese 1 - Reposição do NPA inicial, à cota (312,50). Hipótese 2 - Aceitação do actual NPA, à cota (309,85). No âmbito da primeira hipótese foram analisadas quatro soluções (designadas por Póvoa 1, Póvoa 2, Póvoa 3, Póvoa 4), todas elas implicando a substituição do actual descarregador: Póvoa 1 - Descarregador frontal controlado, localizado na margem direita; Póvoa 2 - Descarregador não controlado, situado na margem esquerda; Póvoa 3 - Descarregador misto, situado na margem esquerda; Póvoa 4 - Descarregador frontal controlado, sobre o corpo principal da barragem. 9

10 Para o caudal máximo descarregado obteve-se cerca de 330 m 3 /s em relação às soluções 1, 3 e 4 e 390 m 3 /s no caso da solução 2, sem ultrapassar o nível máximo na albufeira à cota (313,50). Estes valores do caudal exigem estruturas de dimensões já apreciáveis, tendo-se estimado para a realização de cada uma delas custos oscilando entre 3 e 4x10 6 euros. A única solução considerada no âmbito da hipótese 2 (designada por Póvoa 5) corresponde à simples realização de mais um reforço da capacidade de vazão do actual descarregador principal, à custa de um aumento das dimensões de algumas aberturas existentes, tendo o caudal máximo descarregado passado a ser pouco superior a 100 m 3 /s. O custo estimado para esta solução é inferior a 10% do custo médio correspondente às soluções encaradas na hipótese 1. De referir que nas cinco soluções encaradas se admitiu a desactivação total e definitiva do descarregador de emergência. Face à importância da barragem da Póvoa na cascata do Sistema Nisa, por estar localizada a montante e criar a grande albufeira de regularização do Sistema, foram analisadas as implicações na exploração deste, decorrentes das eventuais intervenções a efectuar nos descarregadores da Póvoa. Concretamente, foram analisados os seguintes aspectos: redução do caudal máximo descarregado por forma a minimizar as obras do reforço da capacidade de vazão dos descarregadores das barragens de jusante (na solução Póvoa 5 os caudais máximos descarregados são cerca de 3 a 4 vezes inferiores aos obtidos nas restantes soluções); redução total da valia eléctrica correspondente à perda da produção associada ao abaixamento do NPA proposto na solução Póvoa 5 (considerada desprezável comparativamente com os investimentos correspondentes à aceitação da hipótese 1). Tendo em conta todos estes aspectos e após ponderação da possibilidade de desactivação da barragem, o Dono de Obra assumiu que as medidas a implementar para a adequação dos descarregadores de cheias da barragem da Póvoa seriam as correspondentes ao desenvolvimento da solução Póvoa 5. Esta solução (Figura 7) consiste, fundamentalmente, em criar no descarregador principal mais duas aberturas de grandes dimensões adjacentes à maior já existente. O novo descarregador de cheias da barragem da Póvoa passará, então, a ser constituído pelo seguinte conjunto de aberturas não equipadas que atravessam o corpo da barragem que fecha a portela da margem esquerda: três aberturas com largura útil total de 11,35 m (2x3,5m + 4,35m) e a soleira à cota (309,85); dez aberturas menores (quatro do lado esquerdo e seis do lado direito das anteriores), correspondentes às actualmente existentes que não são afectadas, pela intervenção proposta. 10

11 Figura 7 Solução proposta para o descarregador de cheias da barragem da Póvoa (Póvoa D1). Actualmente, encontra-se na fase final a elaboração do Projecto Base de Reabilitação da Barragem da Póvoa, o qual envolve o reforço estrutural da barragem e a adequação dos órgãos de segurança. 3.2 Barragem do Poio O período de retorno da cheia de projecto do Poio foi fixado em 1000 anos, com base nas características da barragem atrás referidas e no risco potencial a ela associado, considerado significativo com base nos resultados do Estudo das Ondas de Inundação [HIDRORUMO (1999a)].Para esse período de retorno, tendo em conta o amortecimento na albufeira da Póvoa (que domina cerca de 90% da bacia hidrográfica contribuinte para a barragem do Poio) e admitindo o reforço do descarregador da Póvoa de acordo com a solução 5 atrás referida, obtiveram-se os hidrogramas de cheia afluentes ao Poio apresentados na Figura 8. Caudal (m 3 /s) Tempo (horas) d=4 horas d=8 horas d=12 horas d=16 horas d=24 horas Figura 8 Hidrogramas de cheia amortecidos afluentes ao Poio (T=1000 anos). Foi efectuada a simulação da vazão destas cheias no Poio admitindo-se que, no início das mesmas, a albufeira se encontrava no NPA e que essa cota era mantida à custa de aberturas parciais das comportas do descarregador até o caudal afluente atingir o valor correspondente à capacidade 11

12 máxima de vazão para aquela cota, passando a partir dessa altura (já com as comportas totalmente abertas) a utilizar o efeito regularizador da albufeira. Os resultados obtidos permitiram concluir que o actual descarregador do Poio não tem capacidade suficiente para garantir que o nível da albufeira não ultrapasse o NMC=279,75, que se admitiu coincidente com a cota do coroamento da barragem. Para a situação mais desfavorável, verificou-se uma sobreelevação relativamente a este nível de, aproximadamente, 0,74 m (valor não considerado aceitável), sendo o caudal máximo descarregado de cerca de 117 m 3 /s. Procedeu-se, então, ao estudo preliminar de algumas soluções tendo em vista a adequação do descarregador de cheias da barragem do Poio às novas cheias. Foram encaradas três soluções, as quais foram enquadradas em dois grupos, associados a outras tantas hipóteses: Hipótese 1 Manutenção do actual descarregador, mas não equipado. Hipótese 2 Alteração do actual descarregador. A única solução analisada no âmbito da hipótese 1 (designada por Poio 1) corresponde à retirada das comportas que obturam as aberturas maiores (passando o novo NPA=274,54 a ser coincidente com a cota da crista da soleira destas), tendo-se obtido um caudal máximo descarregado de cerca de 104 m 3 /s, para um nível máximo na albufeira à cota (279,60). No âmbito da hipótese 2 foram analisadas duas soluções (designadas por Poio 2 e Poio 3), nas quais se considerou o abaixamento do actual NPA para uma cota próxima dos níveis de exploração habitualmente praticados, os quais oscilam entre as cotas (277,50) e (278,00). Na solução Poio 2, admitiu-se que o reforço da capacidade de vazão era realizado à custa da manutenção das quatro aberturas maiores (substituindo as respectivas comportas) e da substituição das duas aberturas menores por uma soleira descarregadora não equipada. Obteve-se um caudal máximo descarregado de 134 m 3 /s (33 m 3 /s pela nova soleira descarregadora e 101 m 3 /s pelas aberturas actualmente existentes), para um nível máximo na albufeira à cota (279,60). Na solução Poio 3, em que o reforço foi obtido à custa da substituição de todas as aberturas actualmente existentes por uma soleira descarregadora não equipada, o caudal máximo descarregado atingiu 146 m 3 /s, para um nível máximo na albufeira à cota (279,75). No sentido de se apoiar a decisão quanto à solução a adoptar foram avaliados preliminarmente os seguintes aspectos económicos associados à concretização das soluções consideradas: Estimativa do custo Da análise dos valores obtidos concluiu-se que a solução Poio 1, tem um custo associado que é praticamente nulo. As soluções Poio 2 e Poio 3 têm custos associados bastante diferentes, sendo o da solução Poio 2 (descarregador parcialmente equipado) praticamente o dobro do da solução Poio 3 (descarregador não equipado). Perda de produtibilidade e de valia do escalão da Bruceira, resultante do abaixamento da cota do NPA do Poio 12

13 Apesar dos abaixamentos do NPA, considerados para cada uma das soluções, corresponderem a reduções da capacidade da albufeira do Poio de 60%, 13% e 25%, respectivamente para as soluções Poio 1, Poio 2 e Poio 3, concluiu-se que os mesmos não são de molde a afectar significativamente a produtibilidade do aproveitamento. Atendendo a estes aspectos e ainda às graves implicações ambientais associadas à solução Poio 1 (decorrentes da elevada redução da capacidade da albufeira), à maior fiabilidade associada ao funcionamento dos descarregadores não equipados e às implicações nas cheias afluentes ao Racheiro (cujas pontas - Figura 10 - associadas à solução Poio 2 são cerca de 20 % superiores às outras duas soluções), foi preconizada a implementação da solução Poio 3. O pré-dimensionamento hidráulico desta solução conduziu, a uma soleira descarregadora com 19,5 m de desenvolvimento e a crista à cota (277,50), o que implica um abaixamento de 1,5 m do actual NPA (Figura 9). Figura 9 Solução proposta para o descarregador de cheias da barragem do Poio (Poio 3). 3.3 Barragem do Racheiro O período de retorno da cheia de projecto do Racheiro foi fixado em 500 anos, com base nas características da barragem atrás referidas e no risco potencial a ela associado, considerado significativo com base nos resultados do Estudo das Ondas de Inundação [HIDRORUMO (1999)]. Na simulação das cheias afluentes à barragem do Racheiro considerou-se o amortecimento nas albufeiras da Póvoa e do Poio (as quais dominam, respectivamente, cerca de 73% e 80% da bacia 13

14 hidrográfica contribuinte para a barragem do Racheiro) tendo-se admitido os seguintes cenários para adequação dos descarregadores de cheias dessas barragens: Cenário 1 solução Póvoa 5 e Poio 1 Cenário 2 solução Póvoa 5 e Poio 2 Cenário 3 solução Póvoa 5 e Poio 3 Na Figura10 apresentam-se os hidrogramas de cheia obtidos d=4 h; cenário 1 d=4 h; cenário 2 d=4 h; cenário 3 d=8 h; cenário 1 d=8 h; cenário 2 d=8 h; cenário 3 d=12 h; cenário 1 d=12 h; cenário 2 d=12 h; cenário 3 d=16 h; cenário 1 d=16 h; cenário 2 d=16 h; cenário 3 d=24 h; cenário 1 d=24 h; cenário 2 d=24 h; cenário Tempo (horas) Figura 10 Hidrogramas de cheia amortecidos afluentes ao Racheiro (T=500 anos). Efectuada a simulação da vazão destas cheias, verificou-se que o descarregador da barragem do Racheiro não tem capacidade suficiente para garantir que o nível da albufeira não ultrapasse a cota do topo da guarda de montante (199,70). Para a situação mais desfavorável obteve-se uma sobreelevação relativamente a esse nível de, aproximadamente, 0,84 m (valor não considerado aceitável), e um caudal máximo descarregado de cerca de 157 m 3 /s. Face à conclusão anterior, procedeu-se ao estudo preliminar de duas soluções (Racheiro 1 e Racheiro 2) tendo em vista a adequação do descarregador da barragem do Racheiro. Considerou-se, em ambas que o descarregador seria não equipado, que o actual NPA (198,25) desceria cerca de 0,5 m e que o nível máximo na albufeira não excederia aproximadamente a cota (199,30), que se admitiu corresponder ao actual NMC. 14

15 Na solução Racheiro 1, admitiu-se a manutenção dos descarregamentos sobre o corpo da barragem e através do descarregador da margem direita. Para o cenário 2 (o mais desfavorável em termos de cheias afluentes à albufeira do Racheiro), obteve-se o caudal máximo descarregado de 171 m 3 /s (110 m 3 /s através do descarregador sobre a barragem e 61 m 3 /s através do descarregador da margem direita), para um nível máximo na albufeira à cota (199,35). Na solução Racheiro 2, considerou-se a construção na margem direita de um descarregador com soleira em labirinto e a eliminação dos descarregamentos sobre o corpo da barragem. Para o mesmo cenário 2, o caudal máximo descarregado atingiu 167 m 3 /s, para um nível máximo na albufeira à cota (199,25). Tendo em conta que o período de retorno associado às cheias de projecto das barragens de montante é de 1000 anos, foi feita a verificação destas soluções admitindo a ocorrência de cheias associadas a esse período de retorno, tendo-se obtido caudais máximos descarregados da ordem dos 190 m 3 /s, para níveis na albufeira à cota (199,45), valor que só excede ligeiramente os máximos referidos no parágrafo anterior. No sentido de se apoiar a decisão quanto à solução a adoptar, foram avaliado preliminarmente os seguintes aspectos económicos associados à concretização das soluções referidas: Estimativa do custo Da análise dos valores obtidos concluiu-se que a solução Racheiro 1 tem um custo inferior em cerca de 20% relativamente à solução Racheiro 2. As vantagens económicas associadas à solução Racheiro 1 podem ainda ser mais significativas face às obras de reabilitação que vierem a realizar-se na barragem e sua fundação. Perda de produtibilidade e de valia do escalão da Velada, resultante do abaixamento da cota do NPA do Racheiro Este abaixamento (0,5 m), correspondente a uma redução de 15% da capacidade da albufeira do Racheiro, não afecta a produtibilidade do escalão, uma vez que entre o novo NPA proposto e o nível mínimo de exploração ainda é possível dispor de uma capacidade de armazenamento na albufeira capaz encaixar o diferencial de caudais turbinados nas centrais da Bruceira (3 m 3 /s) e Velada (2 m 3 /s). Face ao exposto, preconizou-se a implementação da solução Racheiro 1 (Figura 11). O prédimensionamento hidráulico efectuado conduziu a um descarregador sobre o corpo da barragem (adaptação do actualmente existente), com uma estrutura de entrada constituída por uma soleira descarregadora com 24 m de desenvolvimento e a crista à cota (197,70), complementado por um descarregador na margem direita (também adaptação do actualmente existente), com uma estrutura de entrada constituída por uma soleira descarregadora rectilínea com 13 m de desenvolvimento e a crista igualmente à cota (197,70). 15

16 Figura 11 Solução proposta para o descarregador de cheias da barragem do Racheiro (Racheiro 1). 4 - CONCLUSÕES O Sistema Hidroeléctrico da Ribeira de Nisa, um dos primeiros a ser construído em Portugal, encontra-se em funcionamento há mais de setenta anos. Dando sequência ao estipulado na regulamentação actualmente em vigor (RSB e normas associadas), foram efectuados estudos tendo como objectivo a revisão dos critérios de projecto dos descarregadores de cheias dessas barragens e a definição de medidas para os adaptar a tal regulamentação. Face às características das barragens e ao risco potencial a elas associado (considerado significativo) foi fixado o período de retorno de 1000 anos para as cheias de projecto das barragens da Póvoa e do Poio e 500 anos para cheia de projecto da barragem do Racheiro. Realizado o estudo das cheias da ribeira de Nisa para estes períodos de retorno, concluiu-se que os caudais máximos obtidos são significativamente superiores (da ordem de 7 vezes no caso da Póvoa) aos considerados nos projectos de tais barragens, revelando-se insuficiente a capacidade de vazão dos descarregadores existentes face às novas cheias calculadas. Para cada uma das três barragens do Sistema Nisa foram então analisadas, a nível preliminar, várias soluções tendo em vista a adequação dos respectivos descarregadores às novas cheias calculadas. Preconiza-se uma solução global de intervenção que, além da minimização dos custos associados às obras a realizar, privilegia a fiabilidade e segurança da exploração, a minimização dos impactes ambientais e tem ainda em conta as medidas a implementar no âmbito da segurança estrutural das barragens. Na sequência destes estudos, está actualmente em fase de conclusão o Projecto Base de Reabilitação da Barragem da Póvoa, o qual envolve o reforço estrutural da barragem e a adequação dos órgãos de segurança. 16

17 BIBLIOGRAFIA EDP Produção EM - Barragem do Poio. Controlo de Segurança Hidráulico-Operacional. Revisão do Estudo das Cheias e Análise da Adequação Hidráulico-Operacional, Fevereiro de EDP Produção EM - Barragem do Racheiro. Controlo de Segurança Hidráulico-Operacional. Revisão do Estudo das Cheias e Análise da Adequação Hidráulico-Operacional, Fevereiro de 2003a. HIDRORUMO - Remodelação de Aproveitamentos Hidroeléctricos do Grupo EDP - Intervenções Recentes, HIDRORUMO - Barragem do Racheiro. Estudo das Ondas de Inundação, Março de HIDRORUMO - Barragem do Poio. Estudo das Ondas de Inundação, Junho de 1999a. HIDRORUMO - Barragem da Póvoa. Estudo das Ondas de Inundação, Julho de 1999b. HIDRORUMO - Barragem do Póvoa. Análise da Adequação dos Órgãos de Descarga, Dezembro de Ministério das Obras Públicas e Comunicações (MOP). Serviços Hidráulicos e Eléctricos - Informação sobre o Projecto Modificado do 3º Aproveitamento (Velada) da Energia das Águas da Ribeira de Nisa, Maio de AGRADECIMENTOS À EDP Energia pela autorização concedida, à EDP Produção EM pela utilização da informação constante nos vários estudos realizados no âmbito do controlo hidráulico-operacional das barragens que integram o Sistema Hidroeléctrico da Ribeira de Nisa. 17