( ) AE e = C. Caudal escoado pela camada de drenagem (Martins e Escarameia (1989)

Transcrição

1 Caudal escoado pela camada de drenagem (Martins e Escarameia (1989) Q = kx C AE e 1,5 ( gid ) 0, 5 ( ) , e u Q- Caudal A - área da secção transversal da camada de drenagem D dimensão característica do material da camada granular Cu = D 60 /D 10 e índice de vazios i declive E parâmetro = 0,56 forma angulosa 0,75 forma arredondada K coeficiente de segurança= 1,5 (Hewlett et al.(1997) 1

2 BARRAGEM DE LEBNA Pormenor de junta entre lajes (Albert e Gautier, 1992) 2

3 DESCARREGADOR DE BLOCOS DE BETÃO PRÉ-FABRICADOS Pormenor do bloco de pé a= 2h(F 2/3-1) h max = 0,93(a+1,7hc) h-altura de água no canal na ext. jus.. 3

4 ESPESSURA MÍNIMA DOS BLOCOS SOB O RESSALTO HIDRÁULICO (Hewlett et al., 1997) S declive do canal q- caudal por unidade de largura 4

5 DESCARREGADORES DE BETÃO ARMADO SOBRE BARRAGENS DE ATERRO Barragem de Zaraysk (Russia) Solução em degraus concebida para operar com q<3m 2 /s Taludes inclinados a 1/3 5

6 DESCARREGADORES EM DEGRAUS TIPOS DE ESCOAMENTO Escoamento em quedas sucessivas (nappe flow) Com ressalto hidráulico Sem ressalto hidráulico e impacto total do jacto nos degraus Sem ressalto hidráulico e impacto parcial do jacto nos degraus Escoamento deslizante sobre turbilhões (skimming flow) Escoamento intermédio ou misto 6

7 DESCARREGADORES EM DEGRAUS ESCOAMENTO EM QUEDAS SUCESSIVAS SEM FORMAÇÃO DE RESSALTO HIDRÁULICO E IMPACTO TOTAL DOS JACTOS 7

8 DESCARREGADORES EM DEGRAUS Escoamento em quedas sucessivas 8

9 DESCARREGADORES NÃO CONVENCIONAIS EM GABIÕES 9

10 DESCARREGADORES EM DEGRAUS DE GABIÕES (MACCAFERRI) 10

11 DESCARREGADOR DE BARRAGEM EM GABIÕES (U.K.) (MACCAFERRI) 11

12 DESCARREGADORES NÃO CONVENCIONAIS SOBRE TERRA ARMADA 12

13 BARRAGEM DE VALONS LES BÎMES (Albert e Gautier, 1992) 13

14 DESCARREGADORES NÃO CONVENCIONAIS EM PORTUGAL 14

15 BARRAGEM DO ENXOÉ 15

16 BARRAGEM DE BASTELOS (Neto e Neto, 1994) 16

17 DESCARREGADORES EM BLOCOS DE BETÃO PRÉ-FABRICADOS Instalação experimental do LNEC 17

18 Objectivos do estudo teóricoesperimental Caracterizar o escoamento bifásico ar-água sobre o canal do descarregador (utilizando uma sonda de fibra óptica para medição de concentração de ar e velocidades); Determinar as perdas de carga ao longo do canal; Avaliar as pressões intersticiais de água no interior do aterro sobre o qual está fundado o canal (utilizando 4 sensores de pressão neutra instalados no aterro) 18

19 Objectivos do estudo teóricoesperimental (cont.) Caracterizar as acções hidrodinâmicas sobre os blocos (utilizando transdutores de pressão instalados em cinco blocos instrumentados) Avaliar os caudais percolados através da camada de drenagem sob os blocos. Estabelecer critérios de dimensionamento de descarregadores deste tipo. 19

20 QUE FUTURO? 20

21 Degraus em BCC DESCARREGADORES DE BLOCOS DE BETÃO PRÉ-FABRICADOS SOBRE BARRAGENS EM ATERRO Cuidados a Observar o o o Efeitos dinâmicos da acção da pressão do escoamento transmitidos à fundação através de fissuras no BCC Efeitos ao longo termo de assentamentos diferenciais no BCC em resultado das condições de escoamento Avaliação do comportamento das obras existentes com descarregadores em degraus em BCC. Blocos pré-fabricados em betão convencional o o o o Percolação entre os blocos e o aterro Características do escoamento em canais trapezoidais Normalização dos aspectos construtivos Resistência ao vandalismo 21

22 DESCARREGADORES DE BLOCOS DE BETÃO PRÉ-FABRICADOS SOBRE BARRAGENS EM ATERRO A adopção de descarregadores de cheias sobre barragens de aterro para aumentar a capacidade de vazão (com galgamento) constitui uma solução com interesse prático Estão disponíveis critérios básicos de projecto para descarregadores de blocos de betão pré-fabricados colocados sobre o aterro das barragens São necessários estudos de investigação que clarifiquem alguns aspectos particulares e que aumentem a confiança dos projectistas na adopção desta solução. 22

23 DESCARREGADORES DE BLOCOS DE BETÃO PRÉ-FABRICADOS SOBRE BARRAGENS EM ATERRO - Necessidades de Investigação Estudos em protótipos de pequena dimensão Descarregadores de novas pequenas barragens Estudo de medidas/soluções com vista ao controlo da percolação entre o descarregador e o aterro Características do escoamento em canais de secção trapezoidal Características do escoamento em canais convergentes Standardização de processos construtivos. 23

24 DESCARREGADORES DE CHEIAS EM DEGRAUS Necessidades de Investigação Condições de escoamento a montante da secção de afloramento da camada limite (perfil de velocidades, arrastamento de ar e energia específica) para valores elevados do caudal por unidade de largura. Cavitação nos degraus: critérios para estabelecimento do valor do caudal máximo por unidade de largura. Critérios de projecto para diferentes tipos de estruturas de dissipação de energia ( roller bucket, salto de esqui e ressalto hidráulico). 24

25 DESCARREGADORES DE CHEIAS EM DEGRAUS Necessidades de Investigação (Cont.) Descarregadores com comportas: optimização do perfil da crista. Critérios de projecto para introdução de arejamento artificial. Descarregadores com paredes laterais convergentes (formação de ondas transversais cross-waves). Observação de protótipos, verificação da sua performance e efeitos de escala. Modelos semi-empíricos para previsão das propriedades do escoamento ao longo do canal. 25

26 DESCARREGADORES EM LABIRINTO Necessidades de Investigação Energia residual a jusante da queda dos jactos. Condições de escoamento a jusante dos módulos do labirinto (arrastamento de ar, campo de velocidades e perdas de carga). Critérios de dimensionamento de dispositivos de introdução de ar na face inferior da veia. Características de vazão de labirintos instalados em canais de secção transversal trapezoidal. 26

27 BIBLIOGRAFIA Baker, R., Field evaluation of the performance of wedge shaped blocks. CIRIA Project Report 33. Baker, R., Gardiner, K., The construction and performance of a wedge block spillway at Brushes Clough Reservoir. Reservoir Safety and Environment, Thomas Telford, Baker, R., Pravdivets, Y., Hewlett, H., Design considerations for the use of Wedgeshaped precast concrete blocks for dam spillways. Proc. Instn. Civ. Engrs. Wat., Marit & Energy, 106 (12), Hewlett, H. W. M., Baker, R., The use of stepped blocks for dam spillways. Proc. 7th conference of the British Dam Society held at the University of Stirling. Water Resources and Reservoir Engineering, Thomas Telford, Hewlett, H. W. M., et al., Design of stepped block spillways. Ciria Special Publication 142. Londres. Martins, R. & Escarameia, M., Turbulent seepage flow. Proc. 4th Simpósio Luso- Brasileiro de Hidráulica e Recursos Hídricos. Lisboa,. Matos, J., Pinheiro, A.N., Quintela, A.C. & Frizell, K., On the role of stepped overlays to increase spillway capacity of embankment dams. Proc. Dams in European Context, Balkema, Norway, Melo, J.F. (2002) Acções hidrodinâmicas em soleiras de bacias de dissipação de energia por jactos. Dissertação de doutoramento, IST Pinheiro, A. & Relvas, A., Non-conventional spillways over earth dams. An economical alternative to conventional chute spillways. Dam Engineering, 10 (4), Relvas, A. T., Descarregadores de cheias não convencionais sobre barragens de aterro. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Hidráulica e Recursos Hídricos, IST, Lisboa. 27