Barragem na Ribeira da Sertã Anteprojecto dos órgãos hidráulicos

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1 Barragem na Ribeira da Sertã Anteprojecto dos órgãos hidráulicos Nuno Gonçalo Parro Lobato de Faria Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Prof. António Alexandre Trigo Teixeira Orientador: Prof. António Alberto do Nascimento Pinheiro Vogal: Engª Maria Teresa Fontelas dos Santos Viseu Agosto 2013

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3 AGRADECIMENTOS Gostava, em primeiro lugar, de agradecer aos meus pais, Vanda e Rui Lobato de Faria, não só pelo apoio ao longo do meu percurso académico, pelas alturas em que as coisas não correram da melhor forma e me motivaram a continuar, mas acima de tudo pela importância que tiveram na minha formação como pessoa através dos valores que me passaram. Espero que se sintam orgulhosos com o meu percurso e saibam o quanto lhes estou agradecido. Agradeço também à minha avó Natividade por ter sido, um elemento sempre presente enquanto eu crescia. Agradeço aos meus tios, Maria de Fátima e Ulli pelo apoio, carinho e interesse na minha formação. Gostaria de agradecer ao Professor António Pinheiro, meu orientador, sempre disponível, pelo suporte conhecimentos que me passou. Por último, mas não menos importante, gostaria de agradecer aos meus amigos, Filipe Rodrigues, João Santos e Ricardo Serrano, companheiros do meu percurso no IST. A amizade, constante espirito de camaradagem e entreajuda que será algo que nunca me esquecerei. Pag III

4 RESUMO O presente estudo tem como objectivo a elaboração de um Anteprojecto dos órgãos de segurança e exploração de uma barragem na ribeira da Sertã. Para a elaboração deste estudo foram definidos os seguintes critérios de projecto: Implantação de uma barragem de gravidade de betão com nível de pleno armazenamento fixado a uma cota de m de onde se obtém um paramento com m de altura, dimensionamento dos órgãos de descarga de cheia, descarga de fundo, tomada de água e desvio provisório. De forma a avaliar a cheia de projecto e as afluências à albufeira foi realizado um estudo hidrológico da bacia hidrográfica da barragem. Para a obtenção dos hidrogramas de cheias aplicou-se a metodologia do Hidrograma Unitário Sintético (HUS) do Soil Conservation Service (SCS), fazendo uso do programa Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System (HEC-HMS), para um período de retorno de 1000 anos. O presente trabalho analisa, ainda, soluções para o descarregador de cheia, descarga de fundo, tomadas de água e desvio provisório, tendo especial atenção aos condicionamentos hidráulicos de dimensionamento e às condicionantes topográficas associadas ao local de implantação em estudo. Por último, são apresentadas as peças desenhadas correspondentes às soluções adoptadas para o projecto. Palavras-Chave: barragem, estudo hidrológico, descarregador de cheias, desvio provisório, descarga de fundo, tomada de água. Pag IV

5 ABSTRACT This study aims to the development of a preliminary design of the appurtenant hydraulic structures and safety mechanisms of a dam in the Sertã brook. For the creation of this study the project criteria was the following: Implantation of a concrete gravity dam where the normal water level (NWL) was set at an elevation of meters resulting in a height of meters; implantation and design of de spillway; bottom outlet; intake structures; and temporary diversion structures. A Hydrologic study of the dam s watershed was conducted in order to evaluate and analyze the project flood and inflow to the reservoir. The hydrographs associated with the flood were obtained by applying the SCS Synthetic Unit Hydrograph, using the program Hydrologic Engineering Center Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) for the return periods of 1000 years. Furthermore, this study aims to assess the solutions for the spillway structure, bottom outlet, intake structures and to the temporary diversion structures, taking into account the constraints of a Hydraulic design and the topographic constraints of the site chosen. Finally, along with the study, the drawings for the adopted solutions are presented. Keywords: dam, hydrologic study, spillway, temporary diversion, bottom outlet, intake structures. Pag V

6 ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO ENQUADRAMENTO OBJECTIVO E METODOLOGIA APLICADA ESTUDO HIDROLÓGICO CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS CARACTERIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA Localização Fisiografia Tempo de concentração REGISTOS DE VARIÁVEIS HIDROLÓGICAS Considerações prévias Registos utilizados. Análise de qualidade Aplicação do método das áreas de influência Análise estatística da série de precipitação diária máxima anual - T=1000 anos Precipitação de projecto Obtenção do coeficiente de repartição Aplicação da metodologia Brandão e Hipólito (1997) Aplicação da metodologia Brandão et al. (2001) com base na expressão e parâmetros das curvas de Intensidade-Duração-Frequência Precipitação de projecto adoptada Hietogramas de projecto Hietogramas de projecto t=tc Hietogramas de projecto t= 3tc Hidrogramas de cheia e caudais de ponta de cheia associados ANÁLISE DAS CHEIAS AFLUENTES ATRAVÉS DOS REGISTOS DE CAUDAL Registos utilizados Segura (15P/01H) Transformação de caudais entre bacias aplicação da formulação de Meyer Análise estatística do caudal de comparação CAUDAL DE PONTA DE CHEIA A ADOPTAR PARA O DIMENSIONAMENTO DO DESCARREGADOR DE CHEIAS AVALIAÇÃO DE AFLUÊNCIAS CAUDAL MODULAR CARACTERIZAÇÃO DA BARRAGEM CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS CARACTERÍSTICAS DA BARRAGEM Implantação da barragem Órgãos hidráulicos CARACTERÍSTICAS GERAIS DA ALBUFEIRA DE PALHAIS Pag VI

7 3.3.1 Nível máximo de cheia (NMC) Curva de volumes armazenados Definição do nível mínimo de exploração (NME) DESCARREGADOR DE CHEIAS CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS SOLEIRA DESCARREGADOR ESPESSA WES Considerações prévias Lei de vazão Soluções estudadas Amortecimento de cheias Definição geométrica da soleira descarregadora ALTERAÇÃO DA LARGURA DO CANAL DE DESCARGA ESTRUTURA DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIA Considerações prévias Definição geométrica MUROS-GUIA DO DESCARREGADOR DE CHEIAS DESVIO PROVISÓRIO CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS CAUDAL DE DIMENSIONAMENTO DIMENSIONAMENTO DOS ÓRGÃOS DE DESVIO PROVISÓRIO Dimensionamento da estrutura de controle a montante Restituição FECHO DO DESVIO PROVISÓRIO DESCARGA DE FUNDO CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS DIMENSIONAMENTO DOS ÓRGÃOS DA DESCARGA DE FUNDO Considerações prévias Grelha de protecção Conduta Comporta Conduta de arejamento Cone de redução Válvula cónica Howell-Bunger PERDAS DE CARGA Considerações prévias Perdas de carga continuas Pag VII

8 6.3.3 Perdas de carga localizadas Perda de carga localizada grelha Perda de carga localizada transição eliptica Perda de carga localizada cone de redução SIMULAÇÃO DO ESVAZIAMENTO DA ALBUFEIRA Considerações prévias Avaliação da simulação SUBMERSÃO MÍNIMA DA CONDUTA DE DESCARGA DE FUNDO TRAJECTÓRIA DO JACTO DA DESCARGA DE FUNDO TOMADA DE ÁGUA CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS GRELHA CONDUTA COMPORTA CONDUTA DE AREJAMENTO SUBMERSÃO MÍNIMA DA TOMADA DE ÁGUA MODELAÇÃO TRIDIMENSIONAL CONSIDERAÇÕES FINAIS BIBLIOGRAFIA ANEXOS ANEXO I - CARTA PARA DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE ESCOAMENTO (AMC II)...85 ANEXO II - VALORES DO EXPOENTE Β PARA APLICAÇÃO NA EXPRESSÃO DE BRANDÃO E HIPÓLITO (1997)..86 ANEXO III - QUADROS COM PARÂMETROS DAS CURVAS IDF...86 ANEXO IV - PARÂMETROS DE CURVAS IDF BRANDÃO ET AL. (2001)...88 ANEXO V SIMULAÇÃO EM HEC-RAS DO DESCARREGADOR DE CHEIAS...89 ANEXO VI - CURVA DE DURAÇÃO MÉDIA DO CAUDAL MÉDIO DIÁRIO ANEXO VII - HIDROGRAMA AFLUENTE E EFLUENTE PARA A SOLUÇÃO ADOPTADA PARA A SOLEIRA DESCARREGADORA (L = 50 M) ANEXO VIII - PONTOS DA SOLEIRA A JUSANTE DA CRISTA ANEXO IX - SIMULAÇÃO DESCARREGADOR ANEXO X - SIMULAÇÃO DO ESVAZIAMENTO ANEXO XI - TRAJECTORIA DA DESCARGA DE FUNDO Pag VIII

9 Figura 1 Bacia hidrográfica da barragem da ribeira da Sertã... 3 Figura 2 - Curva hipsométrica e altitude média para a bacia hidrográfica da barragem da ribeira da Sertã... 4 Figura 3 - Regressão linear entre os posto... 7 Figura 4 - Localização dos postos udométricos com influência na bacia hidrográfica em estudo... 8 Figura 5 - Áreas afectas ao poligono de Thiessen... 8 Figura 6 - Ajustamento estatístico das precipitações máximas diárias anuais Figura 7 - Hietograma alternado com 4 blocos para t=tc Figura 8 - Hietograma uniforme com 4 blocos para t=tc Figura 9 - Hietograma alternado com 6 blocos para t=3tc Figura 10 - Hietograma uniforme com 6 blocos para t=3tc Figura 11 - Hidrogramas de cheias afluentes Figura 12 - Ajustamento estatístico para os caudais instantâneos máximos anuais Figura 13 - Hidrograma de cheia afluente correspondente a um período de retorno de 1000 anos adoptado para o dimensionamento do descarregador de cheias Figura 14 - Curva de duração média anual Figura 15 - Curva de volumes armazenados para a albufeira de Palhais Figura 16 - Produção de sedimentos em Portugal (Couto e Rocha (1986), retirado de Rocha (1998)) Figura 17- Soleira espessa do tipo WES, com paramento vertical a montante. Geometria em função da carga de dimensionamento H Figura 18 - Coeficiente de vazão de soleiras espessas do tipo WES, com paramento de montante vertical Figura 19 - Secções de pilares e respectivos coeficientes de contracção Figura 20 - Soleira descarregadora Solução nº 1 (Tabela 24). Hidrogramas de cheia afluente e efluente Figura 21 - Soleira descarregadora Solução nº 1 (Tabela 24). Evolução do nível de superfície livre Figura 22 - Soleira descarregadora Solução nº 2 (Tabela 25). Hidrogramas de cheia afluente e efluente Figura 23 - Soleira descarregadora Solução nº 2 (Tabela 25). Evolução do nível de superfície livre Figura 24 - Soleira descarregadora Solução nº 3 (Tabela 26). Hidrogramas de cheia afluente e efluente Figura 25 - Soleira descarregadora Solução nº 3 (Tabela 26). Evolução do nível de superfície livre Figura 26 - Soleira descarregadora Solução nº 4 (Tabela 27). Hidrogramas de cheia afluente e efluente Figura Soleira descarregadora Solução nº 4 (Tabela 27 ). Evolução do nível de superfície livre Figura 28- Hidrograma de cheia afluente e hidrogramas de cheia efluentes das soluções estudadas Figura 29 Pormenor da crista da soleira descarregadora - Corte Figura 30 Vista de jusante da barragem de Penha Garcia (Fonte CNPGB) Figura 31 - Figura 32 - Trampolim: (a) funcionamento desafogado; (b) funcionamento afogado Figura 33 - Limites de funcionamento com ressalto hidráulico e com jacto - Sinniger e Hager (1987) Figura 34 - Ângulo de saída efectivo, segundo Orlov (1974) (in Vischer e Hager, 1995) Figura 35 Nivel de jusante resultante da simulação em HEC-RAS para a secção de jusante Figura 36 Pormenor da estrutura de controle de montante - Corte Figura 37 - Pormenor da estrutura de controle de montante - Planta Pag IX

10 Figura 38 Nível da superfície livre na secção de restituição para o caudal de dimensionamento do desvio provisório Figura 39 - Pormenor da secção de restituição - Planta Figura 40 - Pormenor da secção de restituição - Corte Figura 41 Secções transversais tipo das barras da grelha de protecção (PINHEIRO, 2006) Figura 42 Grelha de protecção para a descarga de fundo Figura 43 - Pormenor da entrada da descarga de fundo - Planta Figura 44 - Pormenor da entrada da descarga de fundo Corte Figura 45 - Pormenor da descarga de fundo na zona do edifício de manobra - Planta Figura 46- Pormenor da descarga de fundo na zona do edifício de manobra Corte Figura 47 Contração da veia liquida devido à comporta Figura 48 Representação esquemática de uma válvula cónica do tipo Howell-Bunger Fonte: Erhard Figura 49 - Ábaco para o cálculo do parâmetro K para as perdas localizadas no cone de redução Figura 50 - Evolução do caudal para a simulação da descarga de fundo Figura 51 - Cota da superfície livre da albufeira para a simulação da descarga de fundo Figura 52 - Representação do jacto da válvula de Howell-Bunger Figura 53 Grelha de protecção para a tomada de água Figura 54- Pormenor da entrada de água - Planta Figura 55 Pormenor da tomada de água vista edifício de manobra - Planta Figura 56 Pormenor da tomada de água Vista edifício de manobra Corte Figura 57 - Representação 3D da barragem e dos seus elementos com adição da 3ª dimensão Figura 58 Representação tridimensional do edifício de manobra Figura 59- Edifício de Manobra - Autodesk Showcase Figura 60- Edifício de manobra - Autodesk Showcase Figura 61- Corpo da barragem com albufeira a montante - Autodesk Showcase Pag X

11 Tabela 1 - Características fisiográficas da bacia hidrográfica relevantes... 4 Tabela 2 - Tempos de concentração para a bacia hidrográfica da ribeira da sertã de acordo com as metodologias de Temez, Giandotti, Kirpich e SCS... 5 Tabela 3 - Cálculo do tempo de concentração de acordo com o SCS... 5 Tabela 4 - Postos hidrométricos utilizados para o estudo da bacia hidrográfica... 6 Tabela 5 - Áreas de influência e pesos dos postos udométricos... 9 Tabela 6 - Precipitações diárias máximas anuais... 9 Tabela 7 - Estimativas das precipitações resultantes da aplicação das diversas leis estatísticas Tabela 8 - Estimadores da série de Pearson III Tabela 9 - Precipitação de projecto com T = 1000 anos Tabela 10 - Parâmetros da curva IDF do posto udométrico Covilhã (12l/03) Tabela 11 - Precipitações de projecto obtidas com base nas curvas IDF Tabela 12 - Valores para os hietogramas alternados e uniformes com base na precipitação de projecto para t = tc Tabela 13 - Valores para os hietogramas alternados e uniformes com base na precipitação de projecto para t = 3tc Tabela 14 - Caudais de ponta de cheia afluentes Tabela 15 - Características da estação hidrométrica com influência na bacia hidrográfica em estudo Tabela 16 - Caudais instantâneos máximos anuais da estação hidrométrica de Segura (15P/01H) Tabela 17 - Caudais instantâneos máximos anuais da estação hidrométrica de Segura (15P/01H) após aplicação da formulação de Meyer Tabela 18 - Estimativas dos caudais resultantes da aplicação das leis estatísticas Tabela 19 - Descritores amostrarias da série de caudais instantâneos segundo a lei estatística de Pearson iii Tabela 20 - Metodologia para o a obtenção da curva de duração média anual Tabela 21 - Registo do fetch para as diferentes direcções Tabela 22 - Alturas de onda para o vento habitual e vento excepcional Tabela 23 - Soleiras descarregadoras do tipo WES. Valores máximos da relação H/H0 compatíveis com a não separação do escoamento (Lemos, 1981) Tabela 24 - Soleira descarregadora Solução nº 1. Características gerais Tabela 25- Soleira descarregadora Solução nº 2. Características gerais Tabela 26- Soleira descarregadora Solução nº 3. Características gerais Tabela 27 - Soleira descarregadora Solução nº 4. Características gerais Tabela 28 Coordenadas da definição do ponto de origem do eixo da crista Tabela 29- Geometria da soleira descarregadora a montante da crista Tabela 30 Coordenadas do ponto de tangencia do troço a jusante da crista da soleira descarregadora Tabela 31 Caracteristicas gerais do trampolim Tabela 32- Parâmetros necessários à determinação do raio de curvatura do trampolim Tabela 33 Dados para o cálculo do ângulo de saída efectivo do trampolim Pag XI

12 Tabela 34 Análise do intervalo de larguras mínimas para determinar a largura mínima da estrutura de transição Tabela 35 - Altura uniforme de escoamento no canal de derivação Tabela 36 Cota para a secção de jusante do canal de derivação Tabela 37 Características gerais do canal de derivação provisório Tabela 38 Características gerais para a grelha de protecção da descarga de fundo Tabela 39 Características gerais para a grelha de protecção da descarga de fundo Tabela 40 - Características gerais da comporta da descarga de fundo Tabela 41 - Caudal na secção contraída a jusante da comporta da descarga de fundo Tabela 42 Valores para a velocidade e número de Froude na secção contraída a jusante da comporta de fundo Tabela 43 Caudal máximo de ar- Definição geométrica da conduta de arejamento Tabela 44- Características gerais da válvula Howell-Bunger para a descarga de fundo Tabela 45- Resumo dos valores para o cálculo do coeficiente K para as perdas de carga localizadas na grelha Tabela 46 Submersão mínima da descarga de fundo Tabela 47- Características gerais da grelha de protecção da tomada de água Tabela 48 - Características gerais da conduta da tomada de água Tabela 49- Características gerais da comporta da tomada de água Tabela 50- Caudal na secção contraída a jusante da comporta de regulação da tomada de água Tabela 51- Número de Froude na secção contraída a jusante da comporta da tomada de água Tabela 52 - Número de Froude na secção contraída a jusante da comporta da tomada de água Tabela 53 Cálculo da submersão mínima Pag XII

13 1 INTRODUÇÃO 1.1 ENQUADRAMENTO O presente estudo tem como o objectivo a análise de um anteprojecto de uma barragem de gravidade de betão na ribeira da Sertã, albufeira de Palhais com uma área de aproximadamente 314 km 2 entre os distritos de Santarém, Castelo Branco e Portalegre. A implantação do eixo da barragem foi realizado tendo por base as características topográficas do local de construção/implantação, tendo sido fixado o NPA à cota de Considerou-se ainda que o paramento de montante seria um paramento vertical e que o paramento de jusante teria um declive 1.00:0.80 (V:H). De referir ainda que se estudaram parâmetros referentes à modelação hidrográfica com objectivo da obtenção do caudal de cheia milenar e também foram estudados soluções para os diversos órgãos que compõem uma barragem tais como o descarregador de cheias, desvio provisório e descarga de fundo 1.2 OBJECTIVO E METODOLOGIA APLICADA Este trabalho tem como objectivo a definição e representação gráfica a nível do anteprojecto dos órgãos hidráulicos da barragem da ribeira da Sertã. Foram dimensionados os seguintes órgãos hidráulicos: descarregador de cheias, desvio provisório, descarregador de fundo e tomada de água. Foram realizados estudos tendo em conta diferentes soluções para cada um dos órgãos acima referidos, considerando as condicionantes do anteprojecto com vista à escolha da melhor solução exequível. Para a obtenção destes objectivos foram utilizadas as competências adquiridas na área da engenharia civil, com especial enfoque na engenharia civil aplicada à hidráulica e também recorreu-se ao auxílio de dois programas de cálculo automático: HEC-HMS e HEC-RAS. Os desenhos apresentados foram elaborados através do programa de desenho AutoCAD e Autodesk Showcase Por último, o dimensionamento teve por base a informação topográfica da zona de implantação e o estudo hidrológico foi realizado tendo por base os dados disponíveis no SNIRH. Pag 1

14 2 ESTUDO HIDROLÓGICO 2.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS O estudo hidrológico da barragem da ribeira da Sertã teve como principal objectivo a determinação do caudal de ponta de cheia afluente à secção da barragem de forma a ser possível determinar as solicitações para as quais os órgãos hidráulicos a dimensionar devem dar resposta. Para o efeito, foram adoptados períodos de retorno para o estabelecimento dos hidrogramas de cheia afluentes à secção da barragem, tendo em conta as situações de cheia mais desfavoráveis, características da barragem, características topográficas e o risco potencial do vale a jusante de acordo com o Anexo 1 à Portaria n.º 846/93 Normas de Projecto de Barragens, e de acordo com o art. 55º do Regulamento de Segurança de Barragens (D.L. n.º 344/2007). Visto se tratar de uma barragem com uma altura na ordem dos 27 m e havendo um risco mínimo associado aos terrenos de jusante, visto serem, na sua maioria, terrenos predominantemente de cultivo e sem construções nem elementos de importância que obrigasse a uma ponderação de risco mais elevado adoptou-se o valor de referência segundo as Normas de Projecto de Barragens de um período de retorno de 1000 anos para estabelecer os hidrogramas de cheia afluentes à albufeira. Para a determinação dos caudais afluentes procedeu-se à utilização de modelos de transformação da precipitação em escoamento, fazendo uso dos registos dos postos hidrométricos, tendo, para o efeito, sido identificados os postos udométricos e hidrométricos cuja posição geografica os tornavam relevantes para o estudo. Com este objectivo procedeu-se ao tratamento estatístico das séries de precipitação diárias anuais, e de seguida, realizou-se uma estimativa da precipitação com um período de retorno de 1000 anos e com base nestas estimativas calcularam-se as precipitações com o mesmo período de retorno e com duração igual ou tripla do tempo de concentração da bacia hidrográfica. Com base nestes dados determinaram-se os diferentes hietogramas, de acordo com PORTELA (2011). Tendo por base o procedimento descrito no anterior parágrafo foram obtidos os caudais de ponta de cheia afluentes à albufeira de Palhais utilizando a fórmula racional e o modelo do hidrograma unitário sintético, do Soil Conservation Service, SCS (PORTELA, 2008). De seguida, recorrendo à fórmula de Meyer, e aos dados fornecidos por LOUREIRO (1984) transpôs-se os caudais instantâneos máximos anuais na bacia hidrográfica de uma estação hidrométrica localizada o mais próximo quanto possível da bacia de ribeira da Sertã como termo de comparação. Por último identificou-se o hidrograma de cheia que traduz as condições de exploração mais desfavoráveis, isto é, o que leva a maiores caudais de ponta de cheia. Pag 2

15 2.2 CARACTERIZAÇÃO DA BAC IA HIDROGRÁFICA LOCALIZAÇÃO A bacia hidrográfica da barragem da ribeira da Sertã situa-se no distrito de Castelo Branco como se ilustra na Figura 1 FIGURA 1 BACIA HIDROGRÁFICA DA BARRAGEM DA RIBEIRA DA SERTÃ FISIOGR AFIA Tendo como objectivo a obtenção do tempo de concentração da bacia da barragem da ribeira da Sertã, procedeuse traçado e caracterização fisiográfica da mesma sobre as cartas militares à escala 1: tendo-se obtido uma área de 314 km 2 e um perímetro de 111 km. De modo a aferir a influência que o relevo da bacia tem no escoamento, traçou-se a curva hipsométrica que traduz as relações entre as áreas e as cotas a que estas se encontram. Da análise verifica-se que a altura média da bacia hidrográfica é de m Pag 3

16 Cota (m) Área acima da cota (km 2 ) FIGURA 2 - CURVA HIPSOMÉTRICA E ALTITUDE MÉDIA PARA A BACIA HIDROGRÁFICA DA BARRAGEM DA RIBEIRA DA SERTÃ Na Tabela 1 sintetizam-se as características fisiográficas da bacia hidrográfica, significado e unidades, relevantes para a determinação do tempo de concentração. TABELA 1 - CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DA BACIA HIDRO GRÁFICA RELEVANTES Área da bacia hidrográfica, A (km 2 ) 314 Altura média da bacia hidrográfica, hm (m) Desenvolvimento do curso de água principal (Ribeira da Sertã), L (km) 57 Declive médio do curso de água principal, dm (%) 0.5 Declive da linha de água entre os 10 e 85% do seu desenvolvimento, d10-85 (m/km) TEMPO DE CONCENTR AÇÃO O tempo de concentração (dado em horas) da bacia hidrográfica foi estudado recorrendo às formulações de Temez, Giandotti, Kirpich e Soil Conservation Service (1972) apresentadas nas fórmulas (1) a (4): Temez Em que: t c = 0.3 ( L 0.76 d0.25 ) m (1) L Desenvolvimento do curso de água principal (km); dm Declive médio do curso de água principal a montante da secção de referência; Pag 4

17 Giandotti Em que: t c = 4 A + 1.5L 0.8 h m (2) A - Área da bacia hidrográfica (km 2 ); hm Altura média da bacia hidrográfica (m); Kirpich t c = L 0.77 d m (3) Soil Conservation Service (1972) em que, 0.7 t c = L0.8 ( CN 9) 1900 Sm 0.5 (4) Sm Declive médio da bacia hidrográfica (%); CN - Número de escoamento na bacia hidrográfica - ANEXO I - CARTA PARA DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE ESCOAMENTO (AMC II); Na Tabela 2 encontram-se os valores dos tempos de consideração obtidos. TABELA 2 - TEMPOS DE CONCENTRAÇÃO PARA A BACIA HIDRO GRÁFICA DA RIBEIRA DA SERTÃ DE ACORDO COM AS METODOLOGIAS DE TEMEZ, GIANDOTTI, KIRPICH E SCS TcTemez TcGiandotti TcKirpich TcSCS (h) (h) (h) (h) O tempo de concentração (tc, em minutos) da bacia hidrográfica considerado foi o obtido fazendo recurso à formulação do Soil Conservation Service (1972) visto que esta formulação tem em consideração o número de escoamento parâmetro esse de elevada importância para ter em conta para a análise do caudal superficial na bacia em estudo. Os valores utilizados para o cálculo do tempo de concentração encontram-se resumidos na Tabela 3. TABELA 3 - CÁLCULO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO DE ACORDO COM O SCS Tc (h) L (m) Sm (%) CN Pag 5

18 2.3 REGISTOS DE VARIÁVEIS HIDROLÓGICAS CONSIDER AÇÕES PR ÉVIAS Para a caracterização das condições de cheia intervêm dois tipos de variáveis hidrológicas: precipitações máximas anuais em postos udométricos, localizados no interior ou proximidades da bacia hidrográfica em estudo de forma a avaliar a precipitação mais condicionante a usar nos modelos de transformação de precipitação em escoamento; caudais instantâneos máximos anuais em estações hidrométricas localizadas dentro ou nas imediações da bacia, para avaliar o caudal de ponta de cheia mediante a aplicação de uma formula de transposição REGISTOS UTILIZADOS. ANÁLISE DE QUALIDADE Para o estudo hidrológico do presente projecto, foram necessários registos de precipitações diárias máximas anuais e as séries de caudais instantâneos máximos anuais, recorrendo ao Sistema Nacional de Recursos Hídricos SNIRH, procede-se á identificação dos postos hidrométricos com maior influência na bacia hidrográfica e cuja série de dados não apresenta falhas de registos para o intervalo de tempo considerado, os mesmos postos encontra-me referenciados na Tabela 4. TABELA 4 - POSTOS HIDROMÉTRICOS UTILIZADOS PARA O ES TUDO DA BACIA HIDROGRÁFICA CÓDIGO NOME COORD_X COORD_Y ALTITUDE (m) (m) (m) BACIA DISTRITO CONCELHO FREGUESIA 14I/01UG PEDROGÃO PEDRÓGÃO PEDRÓGÃO TEJO LEIRIA GRANDE GRANDE GRANDE 14J/01UG OLEIROS TEJO CASTELO BRANCO OLEIROS OLEIROS 15H/01C CERNACHE DE CASTELO CERNACHE DO TEJO SERTÃ BONJARDIM BRANCO BONJARDIM 15I/01UG SERTÃ TEJO CASTELO BRANCO SERTÃ SERTÃ A partir deste postos são recolhidas as séries de precipitação diária para um intervalo de trinta e quatro anos hidrológicos, entre 1949 e Há a referir que devido ao facto de o volume de dados utilizados para este estudo é consideravelmente elevado e como tal, optou-se por não os apresentar sendo os mesmos possíveis de consultar através do SNIRH. Pag 6

19 Precipitação Posto 15H/01C (mm) As séries de dados recolhidas apresentam falhas de registo, nomeadamente Cernache de Bonjardim (15H/01C) de 1/11/1957 a 4/11/1957. De modo a colmatar essas falhas, em primeira instância, recorreu-se a uma regressão linear entre as várias combinações de posto de modo a tentar colmatar as falhas. Como é possível verificar na figura 3 o factor de correlação, R 2, é relativamente baixo não se aproximando do valor ideal 1. O mesmo procedimento, foi realizado para os outros postos, tentando-se obter uma correlação mais próxima do valor objetivo, no entanto nenhuma das regressões cumpria o critério. Optou-se por utilizar uma média dos valores nos três postos com registos para completar os registos em falta no posto de Cernache de Bonjardim (15H/01C) y = 0,8176x + 0,775 R² = 0, Precipitação Posto 15l/01UG (mm) Precipitações Diárias Linear (Precipitações Diárias) FIGURA 3 - REGRESSÃO LINEAR ENTRE OS POSTO APLICAÇÃO DO MÉTODO D AS ÁREAS DE INFLUÊNCIA As séries de precipitação obtidas dos postos udométricos na figura 4 correspondem ás séries de precipitação diária. No entanto, para a análise de cheias numa secção de uma bacia hidrográfica é usual estudar-se os fenómenos de precipitação intensa, levando a que se tenha que recorrer a séries de precipitações diárias máximas anuais. Para obter as séries acima referidas recorreu-se às séries de precipitação diárias mas, como deverá ser óbvio, cada posto terá uma contribuição diferente em precipitação para a bacia hidrográfica, recorreu-se ao método das áreas de influência, com base num traçado de um polígono de Thiessen para o efeito. No caso em estudo, a localização dos postos udométricos com influência na bacia hidrográfica encontram-se representados na Figura 4. Pag 7

20 FIGURA 4 - LOCALIZAÇÃO DOS POSTOS UDOMÉTRICOS COM INFLUÊNCIA NA BACIA HIDROGRÁFICA EM ESTUDO Procede-se ao traçado do polígono de Thiessen de modo a determinar as áreas de influência de cada um dos postos udométricos e o respectivo peso na ponderação da precipitação diária na bacia. A representação do polígono de Thiessen e as áreas afectas ao mesmo encontram-se na Figura 5. FIGURA 5 - ÁREAS AFECTAS AO POLIGONO DE THIESSEN Os valores das áreas de influência afectas aos postos udométricos encontram-se na Tabela 5. Pag 8

21 TABELA 5 - ÁREAS DE INFLUÊNCIA E PESOS DOS POSTOS UDOMÉTRICOS Nome Código Area de Influência (km 2 ) Wi SERTÃ (15I/01UG) CERNACHE DE BONJARDIM (15H/01C) OLEIROS (14J/01UG) PEDROGÃO GRANDE (14I/01UG) Os pesos dos diferentes postos udométricos foram multiplicados pelas várias séries de precipitações anuais diárias de cada posto obtidas com recurso ao SNIRH e, posteriormente, a cada dia somam-se as séries ponderadas para cada posto, obtendo-se assim uma série de precipitação diária ponderada. Por último, para cada ano hidrológico, identificou-se o valor máximo de precipitação diária dando origem a uma série de 34 valores, correspondentes à série de precipitação diária máxima anual. A mesma pode ser consultada na Tabela 6. TABELA 6 - PRECIPITAÇÕES DIÁRIAS MÁXIMAS ANUAIS Pmax diária anual ponderada (mm) Pag 9

22 Pmax diária anual ponderada (mm) Dado que esta série de precipitações diárias máximas anuais é uma série ponderada, tendo por base os pesos dos diferentes postos udométricos, permitindo uma análise mais realista da ocorrência de precipitação intensa na bacia hidrográfica, do que se a mesma fosse feita tendo por base apenas um único posto udométrico, mesmo sendo o de maior influência na bacia hidrográfica ANÁLISE ESTATÍSTICA D A SÉR IE DE PRECIPITA ÇÃO DIÁRIA MÁXIMA AN UAL - T=1000 ANOS A precipitação diária máxima anual com período de retorno de 1000 anos, na bacia hidrográfica, em estudo pode ser calculada com base em uma série de precipitação diária máxima anual, como a da tabela 6 através da aplicação de uma lei de distribuição de probabilidades. No entanto, existem diversas leis estatísticas possíveis de aplicar à série de precipitação diária máxima anual sendo necessário, em primeira mão, identificar aquela que se ajusta melhor à série em causa. No presente trabalho foram estudadas as leis de Gumbel, Lei de Pearson III e lei Log-Normal ou lei de Galton. Para o efeito, organizaram-se, por ordem crescente, as séries de precipitação diárias máximas anuais e determinaram-se os seus valores médios, desvio-padrão, variância, coeficiente de assimetria e coeficiente de Kurtosis. Pag 10

23 Associada à série de precipitações diárias máximas anuais, existe a probabilidade de esta ser excedida, a probabilidade de não excedência, F(X), e o seu valor na função normal reduzida, Z, através das expressões (5) e (6). (1) em que, F(X) = i N + 1 i Ordem i da série de precipitações diárias máximas anuais; (5) N Maior ordem da série de precipitações diárias máximas anuais; (2) W W 2 Z = W W W W 3 (6) Em que W é função do período de retorno, T, dado pela expressão (7): (3) W = ln T 2 (7) As estimativas das precipitações são, então, calculadas com recurso ao método dos momentos através da expressão: X = X + Kσ X (8) Os factores de probabilidade, K, são obtidos, para cada lei estatística, através das expressões: I. Gumbel K G = 6 π { ln [ln T T 1 ]} (9) II. Pearson III Kp = Z + (Z 2 1)k (Z3 6Z)k 2 (Z 2 1)k 3 + Zk k5 (10) Em que Z é o valor da função normal reduzida calculado pela expressão (6) e que resulta do coeficiente de assimetria calculado pela expressão (11): k = Ca 6 (11) III. Log-Normal W W 2 (12) K = Z = W W W W 3 Pag 11

24 De referir, que na aplicação da lei Log-Normal, em vez dos valores da série de precipitações diárias máximas anuais são utilizados os logaritmos desses mesmos valores, em que as estimativas desses valores são dadas pela expressão (13): X = e γ +Kσγ (13) A Tabela 7 apresenta a amostra inicial, constituída pela série ponderada das precipitações diárias máximas anuais ordenada de forma crescente e as estimativas obtidas pelas leis estatísticas acima referidas. TABELA 7 - ESTIMATIVAS DAS PRECIPITAÇÕES RESULTANTES DA APLICAÇÃO DAS DIV ERSAS LEIS ESTATÍSTICAS Amostra Gumbel Pearson III Log-Normal Pag 12

25 Amostra Gumbel Pearson III Log-Normal Para a determinação da lei estatística, que melhor se ajusta à amostra, recorre-se ao método gráfico que permite uma melhor percepção de qual a lei a adoptar, de seguida apresenta-se a Figura 6 onde é possível ver graficamente o ajustamento. Precipitação (mm) Dados Log Normal Gumbel Pearson III FIGURA 6 - AJUSTAMENTO ESTATÍSTICO DAS PREC IPITAÇÕES MÁXIMAS DIÁRIAS ANUAIS Após uma análise da figura 6, é possível concluir que, apesar de as leis apresentarem um ajustamento um tanto ou quanto semelhante, a melhor lei será a de Pearson III pois, para o âmbito deste estudo, estamos preocupados com fenómenos extremos e a sua não excedência e a lei de Pearson III é a que melhor se ajusta para valores mais altos. A precipitação diária máxima anual na bacia hidrográfica, com um período de retorno de 1000 anos será, então, determinada através desta lei estatística. De forma a obter a precipitação anual máxima diária para um período de retorno de 1000 anos pela aplicação da lei de Pearson III, determinaram-se os descritores amostrais do ajustamento estatístico. Os valores obtidos encontram-se na Tabela 8. Pag 13

26 TABELA 8 - ESTIMADORES DA SÉRIE DE PEARSON III α β ε k Com base na expressão (10) obtém-se, então, a estimativa dada pela lei estatística de Pearson III, que tem o valor de 182 mm PR ECIPITAÇÃO DE PR OJE CTO De acordo com PORTELA (2006) a duração de um fenómeno de precipitação intensa a considerar na análise de cheias de uma secção da rede hidrográfica deve igualar o tempo de concentração da correspondente bacia hidrográfica, de forma a assegurar a contribuição de toda a área da bacia hidrográfica para o escoamento na secção de referencia, dando origem a um maior caudal de ponta de cheia para o período de retorno considerado. A precipitação obtida por esta metodologia é conhecida como precipitação de projecto. Com base na precipitação obtida em 2.3.4, a precipitação diária máxima anual associada a um período de retorno de 1000 anos para a bacia hidrográfica em estudo, e tendo em conta que esta tem uma duração igual ao tempo de concentração, aproximadamente 22,6 h, calcula-se a precipitação de projecto. A precipitação de projecto é então obtida através da expressão (14): onde, T P BHt = P t T P P BH24 24 (14) T P BHt Precipitação com a duração de t (h) e período de retorno T para a bacia hidrográfica em estudo (mm); P t P 24 Coeficiente de repartição entre a precipitação com duração t, compreendida entre 0.5 e 48 h e a precipitação em 24 h; T P BH24 - Precipitação com a duração de 24 h e com período de retorno de T para a bacia hidrográfica em estudo (mm); O B T E N Ç Ã O D O C O E F I C I E N T E D E R E P A R T I Ç Ã O A P L I C A Ç Ã O D A M E T O D O L O G I A B R A N D Ã O E H I P Ó L I T O (1997) A fórmula de BRANDÃO E HIPÓLITO (1997) baseia-se numa aplicação da lei de Gumbel às precipitações diárias máximas anuais em postos udográficos do continente para 30 anos de registos propondo uma relação média global entre as precipitações Pd e PD com as durações respectivamente de d e D com o mesmo período de retorno T: (PORTELA, 2011) Pag 14

27 P d = ( d P D D ) (15) A expressão (15) pode ser adaptada para o cálculo da precipitação de projecto com um período de retorno de 1000 anos, sendo que esta terá a forma adoptada por Brandão e Hipólito (1997): P t = ( t β P ) (16) em que, t - Duração do fenómeno de precipitação; β Constante característica de cada posto udométrico; O valor de β encontra-se na ANEXO II - VALORES DO EXPOENTE Β PARA APLICAÇÃO NA EXPRESSÃO DE BRANDÃO E HIPÓLITO (1997) onde é possível encontrar diversos valores para β. Após consulta da tabela escolheu-se o valor de 0.51 para o posto udométrico COVILHÃ (12L/03), dado ser o posto udométrico que se encontra mais próximo da bacia hidrográfica em estudo. Tendo por base o coeficiente de repartição obtido por (16), obtém-se a precipitação de projecto com o período de retorno de 1000 anos, a partir da precipitação diária máxima anual da bacia hidrográfica para o mesmo período de retorno obtido em 2.3.4, do presente trabalho. Os valores obtidos para o coeficiente de repartição e para a precipitação de projecto encontram-se na Tabela 9 TABELA 9 - PRECIPITAÇÃO DE PROJECTO COM T = 1000 ANOS Pt/P24 PBHt T A P L I C A Ç Ã O D A M E T O D O L O G I A B R A N D Ã O E T A L. (2001) C O M B A S E N A E X P R E S S Ã O E P A R Â M E T R O S D A S C URVA S D E I N T E N S I D A D E -DURA Ç Ã O-FRE Q UÊ N C I A O coeficiente de repartição pode, também, ser definido através das curvas de Intensidade-Duração-Frequência com base em BRANDÃO et al. (2001),dado pela expressão: i = at b (17) em que, i Intensidade média da precipitação (mm); a,b Parâmetros das curvas IDF característicos de cada posto udométrico e dependentes do período de retorno considerado; Pag 15

28 t Duração da precipitação (h). Com base na consulta do quadro dos postos udométricos analisados por BRANDÃO et al. (2001) Anexo IV identificaram-se os parâmetros da curva IDF característicos da bacia hidrográfica em estudo. Neste caso é, também, o posto COVILHÃ (12L/03). Os parâmetros da curva IDF correspondentes ao período de retorno de 1000 anos encontra-se na Tabela 10. TABELA 10 - PARÂMETROS DA CURVA IDF DO POSTO UDOMÉTRICO COVILHÃ (12L/03) T=1000 anos Duração a b 5 a 30 min min a 6 h a 48 h Visto que o tempo de concentração da bacia hidrográfica é de 22.6 h ( 23h), considera-se para efeitos de cálculo da intensidade de precipitação o intervalo 6 h a 48 h e os seus respectivos parâmetros da curva IDF para o período de retorno T=1000 anos. Com recurso à expressão (17) e os parâmetros da curva IDF que se encontram na Tabela 10, obtêm-se as intensidades de precipitação com duração igual ao tempo de concentração e com duração igual a 24 h e os valores para a precipitação com base nesta metodologia, ambos já estimados para o período de retorno em estudo T=1000 anos, apresentados na Tabela 11. TABELA 11 - PRECIPITAÇÕES DE PROJ ECTO OBTIDAS COM BASE NAS CURVAS IDF Pt (mm) P24 (mm) P R E C I P I T A Ç Ã O D E P R O J E C T O A D O P T A D A Dadas as diversas metodologias apresentadas nos pontos e verifica-se que estas apresentam valores distintos para a precipitação de projecto para o período de retorno de 1000 anos, esta diferença poderá ser justificada com base no facto de o coeficiente de repartição ter sido calculado com base em metodologias diferentes. Segundo PORTELA (2011) para a análise de cheias numa bacia hidrográfica em Portugal continental é recomendado a utilização da metodologia apresentada por BRANDÃO et al. (2001) fazendo uso das curvas IDF. Assim sendo, a precipitação de projecto adoptada é a do ponto , com um valor de 220 mm. Pag 16

29 2.3.6 HIETOGR AMAS DE PR OJEC TO Segundo PORTELA (2011), o procedimento para a atribuição da precipitação de projecto a um hietograma necessita que, à priori, se fixe um intervalo Δt pretendido para cada bloco do hietograma e proceder à aplicação de um dos procedimentos para instantes sucessivos i Δt, em que i é um número inteiro, variável entre 1 e t/δt, onde t é a duração da precipitação interveniente na análise de cheias, isto é, tc. No estudo dos hietogramas do presente projecto, propõem-se o estudo de dois modelos, um modelo inicial com duração igual a tc e outro modelo com duração de 3tc H I E T O G R A M A S D E P R O J E C T O T=TC De acordo com PORTELA et al,(2000) de forma a maximizar as estimativas dos caudais de ponta de cheia é aconselhável o uso de hietogramas de blocos alternados com 4 ou, no mínimo, 3 blocos para precipitações com durações iguais aos tempos de concentração e que os mesmos conduzem a caudais de ponta de cheia mais elevados, se for assumida uma intensidade de precipitação não uniforme à precipitação intensa. Sendo que destas o modelo alternado de intensidade de precipitação leva a caudais de ponta de cheia mais elevados. Para o presente trabalho, consideraram-se 4 blocos alternados como hietogramas de projecto, no entanto mantendo, também, os hietogramas de intensidade uniforme embora apenas para efeitos de comparação. Na Tabela 12, apresentam-se os valores obtidos para os hietogramas e nas Figura 7 e Figura 8 o mesmo sobre a forma gráfica TABELA 12 - VALORES PARA OS HIETOGRAMAS ALTERNADOS E UNIFORMES COM BASE NA PRECIPITAÇÃO DE PROJECTO PARA T = TC 12L/03 COVILHÃ t t i P Precipitação Hietograma Hietograma Acréscimo P/P24 uniforme (h) (min) (mm/h) (mm) estimada (mm) (mm) alternado (mm) (mm) Pag 17

30 PRECIPITAÇÃO (mm) PRECIPITAÇÃO (mm) 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, BLOCOS DE PRECIPITAÇÃO FIGURA 7 - HIETOGRAMA ALTERNADO COM 4 BLOCOS PARA T=TC 60, , , , , ,0000 0, BLOCOS DE PRECIPITAÇÃO FIGURA 8 - HIETOGRAMA UNIFORME COM 4 BLOCOS PARA T=TC H I E T O G R A M A S D E P R O J E C T O T= 3TC Seguindo as mesmas recomendações que sugeridas por PORTELA (2000) para precipitações com durações triplas dos tempos de concentração recomenda-se o uso de 9 ou, no mínimo 6 blocos de precipitação de modo a obter uma estimativa máxima dos caudais de ponta de cheia. Para o presente estudo, optou-se pela escolha de um hietograma de 6 blocos alternados pois para pequenas albufeiras como a de Palhais 9 blocos levaria a uma estimativa exagerada, relativamente aos caudais de ponta de cheia. Pag 18

31 PRECIPITAÇÃO (MM) PRECIPITAÇÃO (mm) TABELA 13 - VALORES PARA OS HIETOGRAMAS ALTERNADOS E UNIFORMES COM BASE NA PRECIPITAÇÃO DE PROJECTO PARA T = 3TC 12L/03 COVILHÃ t t i P Precipitação Hietograma Hietograma (h) (min) (mm/h) (mm) P/P24 Acréscimo (mm) uniforme estimada (mm) alternado (mm) (mm) ,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, BLOCOS DE PRECIPITAÇÃO FIGURA 9 - HIETOGRAMA ALTERNADO COM 6 BLOCOS PARA T=3TC BLOCOS DE PRECIPITAÇÃO FIGURA 10 - HIETOGRAMA UNIFORME COM 6 BLOCOS PARA T=3TC Pag 19

32 2.3.7 HIDR OGR AMAS DE CHEIA E CAUDAIS DE PONTA D E CHEIA ASSOCIADOS Os hidrogramas de cheia e os caudais de ponta de cheia associados aos mesmos são obtidos com base nos hietogramas de projecto, obtidos em 2.3.6, através da aplicação do modelo do hidrograma unitário do SCS, recorrendo-se para o efeito do software HEC-HMS, desenvolvido pelo U.S. ARMY CORPS OF ENGINEERS (1990). O Hidrograma Unitário Sintético do SCS faz intervir um parâmetro conhecido como tempo de lag, tl, que consiste no intervalo de tempo entre o centro de gravidade do hietograma de precipitação efectiva uniforme (com duração D) e o caudal de ponta do hidrograma unitário. Habitualmente, considera-se que o tempo de lag corresponde a 0.6tc, isto é, 60% do tempo de concentração da bacia hidrográfica que para o caso de estudo será de 814 minutos. De forma a ter em consideração os efeitos da retenção superficial, infiltração, e do armazenamento dos leitos dos cursos de água nos caudais de ponta de cheia, introduziu-se, no programa HEC-HMS, um modelo de perdas de precipitação tendo por base o número de escoamento (CN) determinado de acordo com o tipo de solo e com as condições de utilização e cobertura vegetal da bacia hidrográfica. O valor do número de escoamento foi obtido de acordo com LENCASTRE E FRANCO (1984) para condições antecedentes de humidades médias (AMC II), no entanto, antes da ocorrência uma cheia excepcional, em Portugal continental, as condições mais comuns que caracterizam as perdas de precipitação são as condições mais húmidas (AMC III), tendo o valor do número de escoamento que ser corrigido com base na expressão proposta por CHOW et al. (1988): CN(III) = 23CN(II) CN(II) (18) Obtém-se, assim, o valor do número de escoamento para as condições antecedentes mais húmidas de (AMC III) de 85. Com base nos dados acima referidos, procedeu-se à aplicação do hidrograma unitário do SCS aos hietogramas obtidos em 2.3.6, obtendo-se assim, os hidrogramas de cheia correspondentes, apresentados na Figura 11. Pag 20

33 Tc Var Tc Unif 3Tc Var 3Tc Unif /12/ :00 02/01/ :00 04/01/ :00 07/01/ :00 FIGURA 11 - HIDROGRAMAS DE CHEIAS AFLUENTES Na Tabela 14, encontram-se os caudais de ponta de cheia associados aos hidrogramas da Figura 11 para o período de retorno de 1000 anos. TABELA 14 - CAUDAIS DE PONTA DE C HEIA AFLUENTES Hidrograma Q (m 3 /s) tc variavel 624 tv uniforme 593 3tc variavel 726 3tc uniforme ANÁLISE DAS CHEIAS AFLUENTES ATRAVÉS DOS REGISTOS DE CAUDAL De modo a confirmar a validade dos resultados obtidos através dos hidrogramas de recorreu-se à rede hidrométrica do SNIRH de forma a obter registos de caudais em outras bacias hidrográficas nas proximidades da bacia em estudo. Para tal, identifica-se a estação hidrométrica de maior influência na bacia hidrográfica contendo registos de caudais instantâneos máximos anuais. O facto de a bacia hidrográfica em estudo e a bacia hidrográfica associada à estação apresentarem áreas diferentes, leva a que se tenha que recorrer a uma fórmula de compatibilização de registos. Para o efeito, recorreu-se à formulação de Meyer, apresentada por Quintela (1984) e a sua variante proposta por LOUREIRO (1984). Pag 21

34 Com base na série de caudais instantâneo máximos anuais foi necessário fazer uma análise estatística com vista a ajustar a série, para se obter o caudal de ponta de cheia para o período de retorno de 1000 anos, mediante a lei que proporciona um melhor ajustamento REGISTOS UTILIZADOS SEGURA (15P/01H) Fazendo, novamente, uso do sítio do SNIRH, identificou-se a estação hidrométrica com influência na bacia hidrográfica sendo esta a estação de Segura (15P/01H). Os dados desta estação hidrométrica encontram-se na Tabela 15. TABELA 15 - CARACTERÍSTICAS DA ES TAÇÃO HIDROMÉTRICA COM INFLUÊNCIA NA BAC IA HIDROGRÁFICA EM ESTUDO CÓDIGO NOME ALTITUDE (m) COORD_X (m) COORD_Y (m) BACIA RIO ÁREA DRENADA (km 2 ) 15P/01H SEGURA TEJO RIO ERGES Os registos utilizados para a série de caudais instantâneos máximos anuais correspondem a um intervalo de 11 anos hidrológicos, entre 1985 e 1995 Tabela 16. TABELA 16 - CAUDAIS INSTANTÂNEOS MÁXIMOS ANUAIS DA ES TAÇÃO HIDROMÉTRICA DE SEGURA (15P/01H) Caudal instantâneo máximo anual (convencional) Data (m 3 /s) 2/9/1985 0: /14/1986 0: /27/1987 0: /27/1988 0: /8/1988 0: /21/1989 0: /6/1991 0: /4/1992 0: /27/1993 0: /3/1993 0: /13/1995 0: Pag 22

35 2.4.2 TRANSFORMAÇÃO DE CAUDAIS ENTRE BACIAS APLICAÇÃO DA FORMULA ÇÃO DE MEYER Como é possível observar pelos dados fornecidos na Tabela 15 a bacia hidrográfica de Segura (15P/01H) e a bacia em estudo têm áreas diferentes. Assim, é necessário proceder à transformação da série de caudais instantâneos máximos anuais, recorrendo à formulação de Meyer e a sua adaptação por LOUREIRO (1984): Q = ( A α ) Q 1 A 1 (19) onde, A Área da bacia hidrográfica em estudo (km 2 ); A1 Área da bacia hidrográfica utilizada para validação dos resultados (km 2 ); α Coeficiente estimado por Loureiro para a localização da bacia hidrográfica (zona 5, α=0.38); TABELA 17 - CAUDAIS INSTANTÂNEOS MÁXIMOS ANUAIS DA ES TAÇÃO HIDROMÉTRICA DE SEGURA (15P/01H) APÓS APLICAÇÃO DA FORMULAÇÃO DE MEYER Caudal (Ajustamento Formula de Meyer) Data (m 3 /s) 2/9/1985 0: /14/1986 0: /27/1987 0: /27/1988 0: /8/1988 0: /21/1989 0: /6/1991 0: /4/1992 0: /27/1993 0: /3/1993 0: /13/1995 0: ANÁLISE ESTATÍSTICA D O CAUDAL DE COMPARAÇ ÃO O caudal de ponta de cheia de comparação para um período de retorno de 1000 anos pode ser estimado com base na aplicação de uma lei estatística, a partir dos caudais instantâneos máximos anuais da Tabela 17. Assim, procede-se de forma semelhante à do ponto em que mediante a aplicação das leis estatísticas se verificou graficamente qual fornecia o melhor ajustamento à série de dados e só posteriormente se obtém o caudal de Pag 23

36 ponta de cheia de comparação com um período de 1000 anos. As leis estatísticas utilizadas para o estudo foram, mais uma vez, as leis de Gumbel, Pearson III e Log-Normal. Na Tabela 18 encontram-se os valores obtidos mediantes as diversas leis de ajustamento estatístico e os dados base (conjunto amostra) após a aplicação da fórmula de Meyer. TABELA 18 - ESTIMATIVAS DOS CAUDAIS RESULTANTES DA APLICAÇÃO DAS LEIS ESTATÍSTICAS Amostra (m 3 /s) Gumbel (m 3 /s) Pearson III (m 3 /s) Log-Normal (m 3 /s) Dados -100 Normal 0 Log Normal 100 Gumbel 200 Pearson III 300 FIGURA 12 - AJUSTAMENTO ESTATÍSTICO PARA OS CAUDAIS INSTANTÂNEOS MÁXIMOS ANUAIS. Após uma análise da Figura 12, conclui-se que a lei estatística de Pearson III é a que se ajusta mais à série de caudais instantâneos máximos anuais, assim sendo, o caudal de ponta de cheia de comparação com um período de retorno de 1000 anos será determinado de acordo com a mesma. Pag

37 Como é a lei de Pearson III a que melhor se ajusta à série de caudais instantâneos máximos anuais, recorreu-se à expressão (9) para estimar o caudal de ponta de cheia com período de retorno de 1000 anos. Para a aplicação da lei, consideraram-se os descritores amostrais da série de caudais instantâneos máximos anuais Tabela 19. TABELA 19 - DESCRITORES AMOSTRARIAS DA SÉRIE DE CAUDAIS INSTANTÂNEOS SEGU NDO A LEI ESTATÍSTICA DE PEARSON III α β ε k O caudal de ponta de cheia de comparação com período de retorno de 1000 anos, afluente à bacia hidrográfica de Segura apresenta um valor de m 3 /s. O caudal de comparação obtido, face às condicionantes da bacia hidrográfica do posto relativamente à bacia hidrográfica em estudo, encontra-se mais a norte e tem uma bacia consideravelmente maior, valida os valores de caudal obtidos previamente em CAUDAL DE PONTA DE CHEIA A ADOPTAR PARA O DIMENSIONAMENTO DO DESCARREGADOR DE CHE IAS. Como referido anteriormente, segundo PORTELA (2006) A atribuição de hietogramas com intensidade da precipitação não uniforme à precipitação intensa com uma dada duração conduz a caudais de ponta de cheia sempre superiores ao caudal que decorre da hipótese de uniformidade temporal da intensidade daquela precipitação. e, segundo a mesma autora Mediante a associação de hietogramas não uniformes à precipitação com duração tripla do tempo de concentração de uma bacia hidrográfica obtêm-se caudais de ponta de cheia que podem exceder muito significativamente o caudal de ponta de ponta resultante da precipitação com intensidade uniforme e duração igual àquele tempo como é, também, possível de observar na Figura 11. Com base nas conclusões da autora, confirmadas pela análise efectuada no presente trabalho opta-se por desprezar os hidrogramas obtidos tendo por base uma intensidade de precipitação uniforme. Da mesma forma, e visto que ao utilizarmos um caudal de ponta de cheia resultante dos hietogramas com duração tripla do tempo de concentração, o dimensionamento da barragem é mais conservativo, estando, portanto, do lado da segurança. Verifica-se, ainda, que o caudal de ponta de cheia obtido para um período de retorno de 1000 anos, com base nos registos de precipitação e o caudal de ponta de cheia de comparação relativo à bacia hidrográfica da estação hidrométrica de SEGURA (15P/01H), apresentam valores da mesma ordem de grandeza validando a estimativa realizada com base nos registos de precipitação. As discrepâncias existentes a nível de valores de caudal obtidos por um e por outro método, prendem-se com o facto de a bacia hidrográfica anexa ao posto de Segura ser consideravelmente maior, três vezes maior, e pelo facto de esta se situar mais a norte levando Pag 25

38 Q(m 3 /s) a valores de precipitação mais elevados assim como o valor do número de escoamento tendencialmente mais elevado traduzindo uma menor capacidade de intercepção da precipitação levando a menores perdas. A figura 13 apresenta o hidrograma de cheia adoptado para o dimensionamento do descarregador da barragem da ribeira da Sertã. O caudal de ponta de cheia com período de retorno de 1000 anos correspondentes tem um valor de m 3 /s Tc Variavel /12/ :00 01/01/ :00 03/01/ :00 05/01/ :00 07/01/ :00 T (data) FIGURA 13 - HIDROGRAMA DE CHEIA AFLUENTE CORRESPONDENTE A UM PERÍODO DE RETORNO DE 1000 ANOS ADOPTADO PARA O DIMENSIONAMENTO DO DESCARREGADOR DE CHEIAS 2.6 AVALIAÇÃO DE AFLUÊNCIAS CAUDAL MODULAR Para averiguar as afluências à albufeira, torna-se necessário determinar o caudal modular, traçando a curva de duração média diária. A curva de duração média anual consiste numa relação Q(m 3 /s)/t(dias) para o número médio de dias que um certo caudal é excedido anualmente. Para a obtenção da curva de duração média anual recorreu-se ao SNIRH para a consulta da série de caudais médios diários a partir de uma estação hidrométrica na bacia hidrográfica em estudo. No entanto, verifica-se que a bacia hidrográfica em estudo não possuía qualquer posto com registos de caudais médios diários, assim, recolheram-se os dados para o posto de SEGURA (15P/01H) dado que este é o posto com registos para o caudal médio diário mais próximo da bacia hidrográfica em estudo. A série obtida consiste nos registos de caudal médio diário registados ao longo de 13 anos, de 1984 a 1997 e pode ser consultada no anexo. Pag 26

39 Q (m3/s) Uma vez que a estação utilizada, SEGURA (15P/01H), não se encontrar na bacia hidrográfica é necessário proceder a uma ponderação de caudal tendo em consideração a precipitação média nas bacias e as suas áreas, e encontrase expressa na equação: Q 1 Q 2 = A 1 A 2 P 1 P 2 (20) Após a transformação de caudal é necessário ordenar por ordem decrescente de acordo com a metodologia na Tabela 20. TABELA 20 - METODOLOGIA PARA O A OBTENÇÃO DA CURVA DE DURAÇÃO MÉDIA ANUAL Ordem Caudal médio diário (m 3 /s) Duração média 1 Max 1/ / x13 Min (13x365+bis)/13=365 No Anexo apresenta-se os valores para a série de duração média obtida e utilizadas para a obtenção da curva de duração média média anual na Figura Dias FIGURA 14 - CURVA DE DURAÇÃO MÉDIA ANUAL O caudal modular foi obtido através da aplicação do método dos trapézios à série do anexo de onde se obteve um valor de 6.03 m 3 /s. Pag 27

40 3 CARACTERIZAÇÃO DA BARRAGEM 3.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS A Barragem da albufeira de Palhais, na ribeira da Sertã trata-se de uma barragem de betão que para a sua concepção e dimensionamento dos órgãos hidráulicos da barragem é necessário definir, a priori, alguns parâmetros tais como: cota de coroamento, níveis de exploração da albufeira e a sua respetiva capacidade de armazenamento. Para a caracterização da albufeira o NMC foi definido com base na cota de coroamento e em simulações de descarga para o valor de NPA. Em relação à caracterização da capacidade de armazenamento da albufeira, é apresentada a curva de volumes acumulados correspondentes, sendo esta curva o elemento fulcral para o posterior dimensionamento do descarregador de cheias. 3.2 CARACTERÍSTICAS DA BARRAGEM A Barragem ribeira da Sertã apresenta um perfil triangular como é comum neste tipo de barragens de gravidade de betão e a sua concepção tem por base a resistência da mesma aos impulsos hidrostáticos devido a água retida na albufeira. Este tipo de barragens são pré-dimensionadas com base nas condicionantes topográficas, geotécnicas, hidrológicas e ambientais, no entanto, no presente trabalho apenas as informações topográficas e hidrológicas se encontravam disponíveis, tento toda a sua concepção sido feita com base nessas mesmas informações IMPLANTAÇÃO DA BAR RAG EM A secção de referência para a implantação do corpo da barragem foi feita tendo em conta o levantamento topográfico da zona, tendo-se dado prioridade a uma zona cuja fixação da cota permitia uma maior capacidade de armazenamento de água na albufeira e que ao mesmo tempo evitasse um corpo de barragem que levasse a uma solução com um elevado volume de betão a usar. Tendo por base estes pressupostos, a secção de referência para implantação da barragem é colocada a cota de m, sendo esta a cota adoptada como cota de coroamento. A largura de coroamento de acordo com as Normas de Projecto de Barragens (NPB) a largura de coroamento não deverá ser inferior a 3 m, com efeito, visto que se pretende que a barragem seja acessível por uma via rodoviária, adopta-se uma largura de coroamento de 3.9 m, permitindo que haja uma via de circulação de 2.5 m e dois passeios, cada um com 0.7 m de largura. Pag 28

41 Relativamente aos declives de paramentos seguiu-se os valores indicados por BATISTA E FARINHA (2011) para as barragens de gravidade de betão, o paramento de montante vertical e o de jusante apresenta uma inclinação de 1.00:0.80 (V:H) ÓR GÃOS HIDRÁULICOS O presente projecto estuda, também, os órgãos hidráulicos associados a uma barragem de gravidade de betão. O descarregador de cheias apresenta uma estrutura de dissipação de energia do tipo trampolim, e uma válvula de descarga de fundo do tipo Howell-Bunger, assim como uma tomada de água que permite a captação de água para fins agrícolas ou de abastecimento de água à rede pública. 3.3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA ALBUFEIRA DE PA LHAIS NÍVEL MÁXIMO DE CHEIA (NMC) De acordo com as Normas de Projecto de Barragem entre o nível de máxima cheia e a cota do coroamento da barragem deve existir uma folga, fixada em função do regime de ventos, do fetch e do grau do conhecimento das condições hidrológicas De acordo com BATISTA E FARINHA (2011), o NMC pode ser fixado com base na cota de coroamento resultante da implantação, tendo em conta uma folga resultante de uma atenção ao regime de ventos locais. É comum considerar-se uma folga mínima entre o coroamento e o NMC de cerca de 1.00 m. No entanto, o NMC depende da cheia de projecto, características da albufeira e do descarregador de cheias. Assim, no dimensionamento do descarregador de cheias estudaram-se várias soluções no que à soleira descarregadora diz respeito, juntamente com a carga de água e sua elevação levando a uma elevação 3.2 m acima do NPA, valor bem acima do mínimo admitido por Batista e Farinha. Recorre-se ao estudo elaborado por MARTINS (1984), com recurso às expressões e que permitem definir a cota de coroamento mínima para os efeitos provocados pelo regime de ventos e fetch locais: NMC + h vn (21) NPA + h ve (22) onde, Hvn Altura de onda provocada pelo vento habitual (m); Pag 29

42 Hve Altura da onda provocada pelo vento excepcional (m); A altura de onda provocada pelo vento excepcional (hve), isto é, gerada pelo vento que para um período de retorno de 1000 anos apresenta uma velocidade da ordem dos 160 km/h e a altura de onda devido ao vento com um período de retorno de 20 anos, é considerada uma velocidade de 80 km/h, calculadas de acordo com LINSLEY & FRANZINI apresentada na Memória nº 632 do LNEC (1984) : h = V1.06 Fe (23) em que, V Velocidade do vento (km/h); Fe Fetch efectivo (km); O cálculo do fetch efectivo foi feito de acordo com as recomendações de SAVILLE ET AL (1962) onde se refere o intervalo de direcções para medição do fetch, 0º, ±6º, ±12º, ±18º, ±24º, ±30º, 36º, 42º, admitindo que o vento transfere uma unidade de energia à água ao longo do raio central na direcção do vento e que as ondas são completamente absorvidas pelas margens. Os valores do fetch efectivo, assim como os valores para o fetch segundo as direções encontram-se na Tabela 21 e os valores para a alturas de onda podem ser consultados na tabela 22. TABELA 21 - REGISTO DO FETCH PARA AS DIFERENTES DIRECÇÕES Θ Fi Fi cos Cos (θ) (º) (m) (θ) Fe (km) 0.51 Pag 30

43 Volumes (hm3) TABELA 22 - ALTURAS DE ONDA PARA O VENTO HABITUAL E VENTO EXCEPCIONAL h vh h ve (m) (m) De acordo com a expressão (22) conclui-se que a folga admitida de 1.00 m para o NMC é suficiente face às alturas de onda devidas aos ventos, de forma a que a folga para o NMC seja conservativa, adopta-se uma folga de 1.77 m, o que leva a uma cota de coroamento de m CU RVA DE VOLUMES ARMA ZENADOS A curva de volumes armazenados traduz a relação entre o volume armazenado na albufeira e a cota da superfície livre. A curva de volumes armazenados real associada com a albufeira de Palhais encontra-se na Figura 15. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Cota (m) FIGURA 15 - CURVA DE VOLUMES ARMAZENADOS PARA A ALBUFEIRA DE PALHAIS DEFINIÇÃO DO NÍVEL MÍ NIMO DE EXPLORAÇÃO (NME) Com recurso a um estudo elaborado pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (ROCHA, 1998), figura 16, o valor médio da produção de sedimentos na bacia hidrográfica da barragem da Sertã tem um valor compreendido entre 100 e 200 ton/km 2 *ano. Neste estudo adoptou-se o valor de 100 ton/km 2 *ano. Não havendo dados suficientes para a caracterização dos sedimentos depositados na albufeira assume-se um peso volumico dos sedimentos de 1.8 ton/m 3 obtendo-se uma taxa de assoreamento de 55.6 m 3 /km 2 /ano. Pag 31

44 Tratando-se de uma albufeira relativamente pequena pertencente a uma bacia hidrográfica consideravelmente grande, 314 km 2 de área, considera-se admissível considerar uma taxa de retenção de 35% do caudal sólido para albufeiras de pequena dimensão de acordo com MARTIN-ROSALES et al (2003). Admitindo, uma vida útil de albufeira de 50 anos, e que a bacia hidrográfica associada à barragem de 314 km 2 de área, obteve-se um volume de sedimentos acumulados ao fim de 50 anos de 0.29 hm 3. Supondo uma deposição de sedimentos por camadas horizontais, ao volume morto de 0.29 hm 3 corresponde, de acordo com a curva de volumes armazenados um nível mínimo de exploração de m, esta suposição, embora não corresponda à situação real, onde os sedimentos mais pesados se depositam mais a montante e os mais leves mais a jusante levando a uma deposição com uma certa inclinação, considera-se uma abordagem aceitável. Com base nestes factos definiu-se a cota no NME a m garantindo uma pequena folga associada a um nível de incerteza relativo à acumulação de sedimentos. FIGURA 16 - PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS EM PORTUGAL (COUTO E ROCHA (1986), RETIRADO DE ROCHA (1998)) Pag 32

45 4 DESCARREGADOR DE CHEIAS 4.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS O estudo do descarregador de cheias contemplou diversas soluções do tipo de soleira descarregadora, dimensões e dimensionamento do canal de descarga e a estrutura de dissipação de energia a jusante. A solução de descarregador utilizada neste estudo corresponde a um descarregador de cheias sobre a barragem, devido a ser uma solução habitual neste tipo de barragens e as outras soluções, tais como descarregadores em canal lateral ou descarregadores em poço, após alguns ensaios para a cheia de projecto (T= 1000 anos) não se verificou serem soluções apropriadas para a barragem em estudo. Relativamente ao controlo de escoamento, não se considerou a utilização de quaisquer comportas o que resulta em uma descarga livre sempre que se ultrapassa o NPA. O descarregador, sobre a barragem, tem uma soleira espessa do tipo WES (Waterways Experiment Station) ou também conhecida como soleira do tipo Creager, com paramento de montante vertical, tendo sido estudadas diversas soluções no que respeita ao seu desenvolvimento, à sua carga hidráulica de definição e elevação. Esta soleira descarregadora apresenta uma maior capacidade de vazão quanto maior o seu desenvolvimento, característica essa que permite uma elevação da soleira descarregadora, levando a um maior NPA, sem que haja uma subida obrigatória do NMC, ou mesmo, da cota de coroamento, aumentando o volume de água armazenada na albufeira. Segundo PINHEIRO (2007) Em descarregadores de cheias sem comportas, o aumento de largura da soleira descarregadora aumenta a capacidade de vazão do descarregador, conduzindo a maiores caudais de dimensionamento do descarregador e a menor amortecimento dos caudais de ponta das cheias. Verificou-se, também, por simulação que a albufeira não tem capacidade de amortecimento de cheias visto tratar-se de uma pequena albufeira sem capacidade de armazenamento significativa. Relativamente à estrutura de dissipação de energia, esta é uma estrutura que permite a dissipação de energia em excesso nos escoamentos num curto desenvolvimento, sendo a solução escolhida para a barragem da ribeira da Sertã uma estrutura do tipo trampolim, a função desta estrutura segundo PINHEIRO (2006) é afastar da barragem e das obras anexas o jacto de água proveniente do descarregador de cheias, orientando-o para uma zona do leito onde se considere admissível o desenvolvimento da fossa de erosão com as dimensões previstas.. Os muros guias são, também, elementos que cujo dimensionamento será estudado neste capitulo, pois estas estruturas permitem o confinamento do escoamento no interior do descarregador de cheias. Pag 33

46 4.2 SOLEIRA DESCARREGADOR ESPESSA WES CONSIDER AÇÕES PR ÉVIAS Uma soleira descarregadora espessa do tipo WES possui um perfil que deriva do perfil da face interior da veia liquida que se escoa sobre um descarregador de Bazim, sendo a sua definição feita com base na carga de dimensionamento, H0, em função da inclinação do paramento de montante. Quando o paramento de montante é vertical, como é o caso de estudo, a soleira descarregadora compreende um troço a montante da crista composto por três arcos de circunferência tangentes entre si e um troço a montante da crista com uma equação do tipo exponencial. A definição geométrica desses troços encontra-se na Figura 17. A uma certa cota, o perfil de soleira será substituído por uma recta tangente, de modo a se obter um perfil transversal que satisfaça os critérios de estabilidade da estrutura do descarregador. As coordenadas do ponto de tangência são determinadas em função do declive (tan θ) e da carga hidráulica de definição da soleira com base nas expressões (24) e (25). x T = H 0 (tan θ) (24) y T = H 0 (tan θ) (25) (2 FIGURA 17- SOLEIRA ESPESSA DO TIPO WES, COM PARAMENTO VERTIC AL A MONTANTE. GEOMETRIA EM FUNÇÃO DA CARGA DE DIMENSIONAMENTO H0 Um dos aspectos a ter em atenção aquando do dimensionamento de uma soleira espessa do tipo WES tem que ver com a relação H/H0, segundo PINHEIRO (2007) para uma dada soleira definida para uma carga H0, ocorrer uma carga hidráulica H<H0, o paramento da soleira é submetido a pressões positivas, pois a tendência que se verificaria no descarregador Bazin para a lâmina líquida cair mais perto do descarregador é contrariada pela presença da soleira WES. Por razões, análogas, ocorrerão pressões inferiores à atmosférica sobre o paramento da soleira WES sempre que H>H0. LEMOS (1981) define os valores máximos para a relação de H/H0, esses valores podem ser consultados na Tabela 23. Pag 34

47 TABELA 23 - SOLEIRAS DESCARREGADO RAS DO TIPO WES. VALORES MÁXIMOS DA RELAÇÃO H/H0 COMPATÍVEIS COM A NÃO SEPARAÇÃO DO ESCOAMENTO (LEMOS, 1981). Declive do paramento de montante (H/H0)max Vertical : : : LEI DE VAZÃO A lei de vazão deste tipo de soleiras é dada pela expressão: Q = C w b 2gH 3/2 (26) em que, Cw Coeficiente de vazão da soleira descarregadora; b Largura da soleira descarregadora (m); g Aceleração gravítica (m/s 2 ); H Carga Hidráulica sobre a soleira descarregadora. O Coeficiente de vazão, Cw, pode ser calculado com base na formulação de HAGER E BREMEN (1988) na expressão (27), para uma relação de H/H0 < 2.5 ou com base na curva proposta por CHL(-), Figura 18. C w = 2 H (1 + H H ) H 0 (27) FIGURA 18 - COEFICIENTE DE VAZÃO DE SOLEIRAS ESPESSAS DO TIPO WES, COM PARAMENTO DE MONTANTE VERTICAL Pag 35

48 De notar que o coeficiente de vazão obtido com base na proposta do CHL é apenas válido quando não ocorre a influência da profundidade a montante para P > 2.50H, sendo P a profundidade de montante da soleira descarregadora. Quando tal não acontece o coeficiente de vazão tem que ser corrigido para que passe a ter em conta a influência da profundidade. Um aspecto a salientar, neste projecto, é a inclusão de pilares sobre a soleira descarregadora para suportarem a via rodoviária. Assim, a expressão (26) deixa de ser válida pois passa a ser necessário ter em conta a largura ocupada pelos pilares, a separação do escoamento em relação aos pilares, que é função da respectiva secção transversal e, também, em relação aos encontros que é função da sua configuração em planta. A lei de vazão passa a ser dada pela expressão: Q = C w b e 2gH 3/2 (28) Onde be represente a largura efectiva da soleira descarregadora, podendo ser determinada com recurso à expressão: n b e = b b pi 2(nk p + k e )H i=1 (29) em que, bpi Largura de cada um dos n pilares; n Número de pilares; ke Coeficiente de contracção relativo aos encontros; kp Coeficiente de contracção relativo a cada pilar; SOLU ÇÕES ESTU DADAS Para o objectivo proposto neste projecto, estudaram-se variadas soluções relativas ao desenvolvimento da soleira descarregadora e à carga hidráulica de definição. Para cada uma das soluções estudadas a cota da soleira descarregadora coincide com o NPA e a diferença entre o NMC e o NPA resulta a carga hidráulica máxima sobre a soleira: H max = NMC NPA (30) No ponto 4.1 definiu-se o valor máximo para a relação H/H0 para este tipo de soleiras descarregadoras com paramento montante vertical: H 0 = H max 1.4 (31) Pag 36

49 Garantindo, assim, que não ocorrerá a separação da veia liquida face ao descarregador de cheias, de acordo com LEMOS (1981). Com base nesta relação, determinou-se o coeficiente de vazão da soleira descarregadora de acordo com a expressão (27) e da Figura 18, visto que se verifica as condições para as quais são válidas, H/H0<2.5 de acordo com HAGER E BREMEN (1981). Note-se que, nas soluções estudadas se verifica a condição P>2.5H, pelo que não se considera a influência da profundidade de montante nem da carga hidráulica para o cálculo do coeficiente de vazão. Como foi referido anteriormente, a barragem ribeira da Sertã terá uma via rodoviária, esta será suportada por pilares inseridos sobre a soleira, sendo necessário ter em conta a influência dos mesmos na lei de vazão do descarregador. A influência dos pilares sobre a soleira é calculada com base na expressão (29) recorrendo à Figura 19 para o cálculo do coeficiente de contração e para a definição geométrica dos pilares. FIGURA 19 - SECÇÕES DE PILARES E RESPECTIVOS COEFICIENTES DE CONTRACÇÃO Assim, com base na metodologia acima referida obtêm-se as características das 4 soluções estudadas, tabela 24 a 27. L (m) TABELA 24 - SOLEIRA DESCARREGADORA SOLUÇÃO Nº 1. CARACTERÍSTICAS GERAIS be (m) n bpi (m) kp ke Cw(CHL) - adoptado Cw Hmax H0 NPA NMC expressão (m) (m) (m) (m) Pag 37

50 L (m) be TABELA 25 - SOLEIRA DESCARREGADORA SOLUÇÃO Nº 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS n bpi kp ke Cw(CHL) Cw Hmax H0 NPA NMC (m) (m) - adoptado expressão (m) (m) (m) (m) L (m) TABELA 26 - SOLEIRA DESCARREGADORA SOLUÇÃO Nº 3. CARACTERÍSTICAS GERAIS be (m) n bpi (m) kp ke Cw(CHL) - adoptado Cw Hmax H0 NPA NMC expressão (m) (m) (m) (m) L (m) be (m) TABELA 27 - SOLEIRA DESCARREGADORA SOLUÇÃO Nº 4. CARACTERÍSTICAS GERAIS n bpi (m) kp ke Cw(CHL) - adoptado Cw Hmax H0 NPA NMC expressão (m) (m) (m) (m) AMOR TECIMENTO DE CHEI AS O amortecimento de cheias consiste na transformação do hidrograma de cheias, levando à redução do caudal de dimensionamento dos órgãos de descarga e redução do risco de inundação do vale a jusante, mediante a capacidade de armazenamento de água a montante. Segundo QUINTELA (1996), quando não existem condicionantes relativas à exploração da albufeira na determinação do hidrograma afluente, o nível de água deve ser coincidente com o NPA, no momento em que se inicia a cheia. Com base neste pressuposto, curva de volumes armazenados, apresentada no ponto 3.3.2, e características do descarregador, obtém-se o hidrograma efluente para as variadas soluções de soleira descarregadora, recorrendo ao software Microsoft Excel tendo por base a expressão (32): V i+1 = V i + ( Qa i + Qa i+1 2 Qe i + Qe i+1 ) t 2 Assim, são realizadas simulações do amortecimento de cheias para cada uma das soluções apresentadas, obtendo-se os respectivos hidrogramas de cheia efluente. Deste modo, para cada solução estudada apresentamse os hidrogramas de cheia efluente assim como a evolução da cota da superfície livre ao longo da descarga para a cheia de projecto. (32) Pag 38

51 Q (m 3 /s) Z (m) Q (m 3 /s) Hidrograma afluente Hidrograma efluente t (h) FIGURA 20 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 1 (TABELA 24). HIDROGRAMAS DE CHEIA AFLUENTE E EFLUENTE 192,50 191,50 190,50 189,50 188,50 Nível máximo de cheia (NMC) Nível superficie livre t (h) FIGURA 21 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 1 (TABELA 24). EVOLUÇÃO DO NÍVEL DE SUPERFÍCIE LIVRE Hidrograma Afluente Hidrograma afluente t (h) FIGURA 22 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 2 (TABELA 25). HIDROGRAMAS DE CHEIA AFLUENTE E EFLUENTE Pag 39

52 Z (m) Q (m 3 /s) Z (m) 192,50 191,50 190,50 189,50 188,50 Nível máximo de cheia (NMC) Nível da superfície livre t (h) FIGURA 23 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 2 (TABELA 25). EVOLUÇÃO DO NÍVEL DE SUPERFÍCIE LIVRE Hidrograma afluente Hidrograma efluente t (h) FIGURA 24 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 3 (TABELA 26). HIDROGRAMAS DE CHEIA AFLUENTE E EFLUENTE 193,50 192,50 191,50 190,50 189,50 188,50 Nível máximo de cheia (NMC) Nível da superfície livre t (h) FIGURA 25 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 3 (TABELA 26). EVOLUÇÃO DO NÍVEL DE SUPERFÍCIE LIVRE Pag 40

53 Z (m) Q (m 3 /s) FIGURA 26 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 4 (TABELA 27). HIDROGRAMAS DE CHEIA AFLUENTE E EFLUENTE Hidrograma afluente Hidrograma efluente t (h) 193,50 192,50 191,50 190,50 189,50 188,50 Nível máximo de cheia (NMC) Nível da superfície livre t (h) FIGURA 27 - SOLEIRA DESCARREGADOR A SOLUÇÃO Nº 4 (TABELA 27 ). EVOLUÇÃO DO NÍVEL DE SUPERFÍCIE LIVRE Apresenta-se, também, o hidrograma afluente conjuntamente com os hidrogramas efluentes das soluções estudadas para efeitos de uma melhor comparação (Figura 28) Hidrograma afluente Hidrograma efluente - solução nº4 Hidrograma efluente - solução nº3 Hidrograma efluente - solução nº2 Hidrograma efluente - solução nº FIGURA 28 - HIDROGRAMA DE CHEIA AFLUENTE E HIDROGRAMAS DE CHEIA EFLUENTES DAS SOLUÇÕES ESTUDADAS Pag 41

54 4.2.5 DEFINIÇÃO GEOMÉTRICA DA SOLEIR A DESCARREGADORA Com base nas características gerais da soleira adoptada, (ponto 4.2.3) procede-se à definição da geometria da soleira descarregadora. Recorrendo ao valor da carga hidráulica de definição, apresentada na Tabela 24, definem-se os pontos notáveis da soleira descarregadora de acordo com a Figura 17. Procede-se à definição da origem do eixo da crista, dada pelas expressões (33) e (34) e que se encontram na Tabela 28. y = H 0 (33) x = H 0 (34) TABELA 28 COORDENADAS DA DEFINIÇÃO DO PONTO DE ORIGEM DO EIXO DA CRISTA xi yi A definição geométrica da soleira descarregadora é feita por três arcos de circunferência definindo o troço a montante da crista. As coordenadas do centro das circunferências e dos seus raios encontram-se nas expressões (35) a (43) e os seus valores na Tabela 29. x o1 = (35) y o1 = 0.500H 0 (36) R o1 = 0.500H 0 (37) x o2 = H 0 (38) y o2 = H 0 (39) R o2 = 0.200H 0 (40) x o3 = H 0 (41) y o3 = H 0 (42) R o3 = 0.04H 0 (43) Pag 42

55 TABELA 29 - GEOMETRIA DA SOLEIRA DESCARREGADORA A MONTANTE DA CRISTA xo1 yo1 xo2 yo2 xo3 yo3 RO1 RO2 RO Quanto à geometria dos pontos a jusante da crista, são obtidos com recurso a uma expressão exponencial dada por: x 1.85 = 2.0H y (44) Os pontos obtidos através da expressão definem o troço de jusante da crista da soleira e encontram-se no Anexo VIII. No entanto, a partir de uma dada cota, o troço de jusante da crista da soleira descarregadora passa a ser definido com uma recta tangente e com um declive paralelo ao do paramento de jusante da barragem, apresentando uma inclinação de 1.00:0.80 (V:H). O ponto de intersecção, entre o troço definido pela expressão (44) e a recta paralela ao paramento de jusante da barragem, é obtida derivando a expressão (44) e igualando-a ao declive do paramento de jusante. As coordenadas do ponto de tangência encontram-se na Tabela 30. TABELA 30 COORDENADAS DO PONTO DE TANGENCIA DO TROÇO A JUSANTE DA CRISTA DA SOLEIRA DESCARR EGADORA xt yt Apresenta-se, com mais detalhe a geometria obtida para a crista da soleira descarregadora na figura 29 FIGURA 29 PORMENOR DA CRISTA DA SOLEIRA DESCARREGADORA - CORTE Pag 43

56 4.3 ALTERAÇÃO DA LARGURA DO CANAL DE DESCARGA À semelhança de algumas barragens de gravidade de betão, como por exemplo a de Penha Garcia (Figura 30), existe a necessidade de estreitamento do canal de descarga devido à impossibilidade de colocar um canal com uma largura de 50 m a jusante da crista descarregadora. Assim, procede-se ao estreitamento do canal descarregador, até à largura de 30 m, garantindo que em todo o troço de estreitamento a energia específica do escoamento é sempre superior à energia específica crítica ao longo do desenvolvimento do canal, para que não ocorra ressalto hidráulico neste troço do descarregador. Para o efeito, utilizou-se o software HEC-RAS para a simulação da descarga de cheia no descarregador com o troço sujeito a um estreitamento onde se verificou que este cumpria os requisitos acima referidos. FIGURA 30 VISTA DE JUSANTE DA BARRAGEM DE PENHA GARCIA (FONTE CNPGB) 4.4 ESTRUTURA DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIA CONSIDER AÇÕES PR ÉVIAS O excesso de energia dos escoamentos requer a existência de obras onde ocorra a dissipação de energia de modo a que a elevada intensidade de turbulência gerada no processo de dissipação não provoque danos em obras anexas ou erosões inaceitáveis nos leitos a jusante (PINHEIRO 2009). Existem diversas estruturas de dissipação de energia, todas com a mesma função, embora diferenciem-se na forma como processam a perda de energia do escoamento. No presente trabalho, como já foi referido, adoptase uma estrutura de dissipação de cheias do tipo trampolim ou salto de esqui, cuja função consiste na orientação do jacto para uma zona do leito onde se considere admissível o desenvolvimento da fossa de erosão com as dimensões previstas. A orientação é feita apenas em perfil não havendo mudança de direcção em planta do escoamento. O trampolim pode, também, ser dotado de uma soleira términa com bordo recortado com o objectivo de fracturar o jacto, aumentando a área de impacto e promovendo o emulsionamento adicional de ar durante o percurso na atmosfera. Pag 44

57 O escoamento sobre um trampolim pode ocorrer de duas formas, em escoamento totalmente em regime rápido, isto é, funcionamento normal para que o trampolim foi previsto ou escoamento com ocorrência de ressalto hidráulico, que surge quando o trampolim apresenta um troço final ascendente e o caudal Q é significativamente inferior ao caudal de dimensionamento Qdim (Figura 31 e 32). FIGURA 31 - FIGURA 32 - TRAMPOLIM: (A) FUNCIONAMENTO DESAFO GADO; (B) FUNCIONAMENTO AFOGADO Visto que a ocorrência de ressalto hidráulico dentro do trampolim pode causar problemas de erosão, torna-se necessário determinar o caudal que limita a ocorrência dos dois tipos de escoamento para que se possa tomar medidas de protecção contra a erosão ou de dissipação de energia na base do trampolim. A altura de escoamento sobre o bordo do trampolim pode ser determinada a com base na expressão: 3/2 Q = C d b 2gH 2 (45) em que, Cd Coeficiente de vazão de um descarregador com parede inclinada em relação à direcção do escoamento; b Largura do trampolim; H2 Carga hidráulica sobre o bordo do descarregador; O coeficiente Cd pode determinar-se por: C d = C d0 f α (46) em que, Cd0 Coeficiente de vazão relativo a um descarregador com parede fina de valor 0.42; e fα é um factor de ponderação da inclinação da parede obtido segundo CASTINEL et al. (1970) dado por: f α = (1 α 90 ) (47) Pag 45

58 A expressão (44) é válida para 30<α<90. Quando o valor de α é inferior a 30, fα decresce em relação ao valor obtido para α=30. A carga hidráulica sobre o bordo do descarregador H2 pode ser determinada através da aplicação do princípio da conservação da quantidade de movimento, ao ressalto hidráulico que se forma dentro do trampolim para uma largura unitária: h q 2 = (h 2 + h t ) 2 gh 1 2 De onde se retira iterativamente h2. A carga hidráulica será dada por: + q 2 gh 2 (48) H 2 = h 2 + q 2 2gh 2 2 (49) SINNIGER E HAGER (1987) apresentam, também, uma solução aproximada da relação ht/h1(fr1) válida apenas para números de Froude elevados e a delimitação de uma zona de incerteza derivada do conhecimento não exacto do coeficiente de vazão do bordo do trampolim e de efeitos decorrentes da geometria do trampolim, não considerados na análise apresentada. FIGURA 33 - LIMITES DE FUNCIONAMENTO COM RESSALTO HIDRÁULICO E COM JACTO - SINNIGER E HAGER (1987) VISCHER E HAGER (1995) propõem uma expressão para o cálculo do ângulo de divergência lateral β1, este parâmetro é importante visto que os jactos provenientes de trampolins estão sujeitos a uma expansão lateral cuja magnitude importa estimar para melhor avaliar a área de impacto. tan β 1 = 1.05 ( h t H b ) tanh (6 ( q gl s 3) 1/3 ) (50) em que: Pag 46 ht Altura do escoamento no lábio do descarregador;

59 Hb Queda bruta em relação ao lábio do descarregador; Ls Comprimento do descarregador a montante do trampolim; q Caudal especifico; TABELA 31 CARACTERISTICAS GERAIS DO TRAMPOLIM Cd0 fα α h1' h2' ht' q' ( ) (m) (m) (m) (m 2 /s) (m) H DEFINIÇÃO GEOMÉTRICA Existem diversas formulações para a determinação do raio de curvatura do trampolim Rt, dando-se enfase a duas em particulares, a proposta de DAMLE et al. (1966) e de USBR (1987) que depende da pressão máxima PM apresentadas nas expressões (51) e (52) respectivamente: R t 2 = ( U 1 ) h 1 2gh 1 1/2 (51) R t 2 = γu 1 (52) h 1 2gP M Note-se que, visto não se possuírem informações sobre as pressões no trampolim recorre-se à formulação de DAMLE et al. (1966) para o cálculo do raio de curvatura do trampolim. Na tabela 32 apresentam-se os dados para a obtenção do raio de curvatura do trampolim, assim como o valor do mesmo: TABELA 32- PARÂMETROS NECESSÁRIOS À DETERMINAÇÃO DO RAIO DE CURVATURA DO TRAMPOLIM h1 U1 Rt (m) (m/s) (m) A definição do ângulo ao centro do trampolim, β, vai depender dos ângulos θ, dado pelo declive do descarregador e o ângulo de saída do jacto, α. A relação entre os ângulos pode ser expressa na forma da equação (53). α = β θ (53) O valor de α foi estabelecido como sendo de 30 enquanto que o ângulo θ, proveniente da inclinação do descarregador com a horizontal 1,00:0.80 (V:H) assume um valor de 51.34, obtendo-se um ângulo ao centro do trampolim de Pag 47

60 De salientar, que uma solução de dissipação de energia tipo trampolim o ângulo de saída efectivo do jacto, αef é inferior ao ângulo da tangente à soleira na secção terminal, devido à distribuição de pressões não hidrostática decorrente da curvatura do escoamento sobre o trampolim. Segundo ORLOV(1974) (in VISCHER E HAGER, 1995) este pode ser obitdo com base no ângulo ao centro do trampolim, β, do raio de curvatura do trampolim, Rt, e da altura de escoamento a montante, h1. O ângulo de saída efectivo do jacto αef é btido pela expressão (54): α ef = β ef θ (54) Sendo βef a deflexão efectiva do jacto sobre um trampolim. Βef pode ser obtido com base no ábaco da figura 34. FIGURA 34 - ÂNGULO DE SAÍDA EFECTIVO, SEGUNDO ORLOV (1974) (IN VISCHER E HAGER, 1995) Os valores para o cálculo do ângulo de saída efectivo do jacto encontram-se detalhados na Tabela 33. TABELA 33 DADOS PARA O CÁLCULO DO ÂNGULO DE SAÍDA EFECTIVO DO TRAMPOLIM βef/β βef αef ( ) ( ) MUROS-GUIA DO DESCARREGADO R DE CHEIAS De forma a conter e confinar o escoamento no descarregador de cheias, o mesmo tem possuir muros-guia, ou paredes do canal. Os muros garantem que o caudal não sai lateralmente do canal e dada a incerteza associada ao escoamento, apresentam uma folga, sendo esta uma abordagem conservativa. Segundo PINHEIRO (2007), para tal, há que ter em consideração as alturas de escoamento determinadas a partir da curva de regolfo ao longo do canal do descarregador e aspectos como ondas transversais de frente abrupta, devido à existência de singularidades na soleira descarregadora, o empolamento da veia líquida devido ao emulsionamento do ar na água ou a alteração da rugosidade da superfície do canal face ao valor considerado no cálculo. Pag 48

61 O USBR (1987) propõe uma formulação para dimensionar os muros guia para descarregadores de pequenas dimensões (55) quando não se realizam ensaios necessários para determinar as máximas alturas de escoamento permitindo obter o valor da folga para os muros-guia: 3 f = U h (55) A folga é estimada com base nos dados obtidos da simulação do descarregador, tendo-se obtido um valor de 1.36 m acima da altura de água no canal descarregador. A simulação pode ser consultada no ANEXO V. Na zona do trampolim, a altura dos muros-guia segundo USBR (1987) a folga obtida é dada pela expressão: f = 0.1(U + h 2 ) (56) Onde h2 corresponde ao nível de escoamento a jusante do trampolim. Para a obtenção do valor de h2, procedeuse à simulação do trecho do rio a jusante do descarregador, para o caudal a descarregar com recurso ao programa HEC-RAS. Apresenta-se na figura 35 o nível de jusante resultante da simulação para a secção de restituição, onde se verifica que o nível a jusante é de m o que corresponde a uma altura de escoamento de 2.97 m. O descarregador de cheias pode ser observado na PEÇA DESENHADA Nº 3 - DESCARREGADOR DE CHEIAS FIGURA 35 NIVEL DE JUSANTE RESULTANTE DA SIMULAÇÃO EM HEC-RAS PARA A SECÇÃO DE JUSANTE Pag 49

62 5 DESVIO PROVISÓRIO 5.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS A construção de uma barragem no leito de um rio necessita de ser feita em ambiente seco, durante grande parte do período de construção. Para a colocação do local a seco recorre-se a ensecadeiras e uma derivação provisória que servem, respectivamente, de barreiras e desvio de caudal. O dimensionamento dos órgãos de desvio provisório vão estar sujeitos a condicionalismos e, de acordo com PINHEIRO (2002) A dimensão da obra de desvio provisório depende das características hidrológicas do curso de água na secção da barragem, das características morfológicas do vale e do tipo e dimensão da barragem a construir. De acordo com o mesmo autor, a derivação provisória do curso de água para a construção de uma barragem poderá envolver o escoamento de água por inúmeras variantes, tais como: Túneis construídos em um dos encontros ou em ambos; Condutas construídas sob ou através da barragem; Canais de derivação a céu aberto em uma ou em ambas as margens; Partes já construídas da própria obra definitiva; Aberturas deixadas temporariamente no corpo da barragem, no caso de barragens de betão. Visto a barragem em estudo se tratar de uma barragem de betão, adopta-se a última das soluções para a derivação provisória, isto é, aberturas deixadas temporariamente no corpo da barragem. Os canais a céu aberto são, geralmente, soluções comuns e economicamente atractivas para a construção de uma barragem em Portugal, visto se dispor de períodos de alguns meses em que é possível intervir na zona do leito, para a construção das ensecadeiras. A solução estudada necessita que um orifício seja deixado no corpo da barragem de forma a permitir que, a certa altura, o caudal afluente à ensecadeira de montante seja escoado pelo orifício, através do canal de desvio provisório. O dimensionamento da conduta de desvio provisório tem que ter em conta a derivação de material flutuante, para que, a montante da zona a seco se evite a acumulação deste material. O traçado planimétrico e altimétrico, segundo PINHEIRO (2006) será condicionado pelas condições topográficas e geológicas. Pag 50

63 5.2 CAUDAL DE DIMENSIONAMENTO O caudal de dimensionamento a que o canal de desvio provisório terá que dar resposta é calculado com base num risco admissível de excedência. O caudal de dimensionamento para o desvio provisório da barragem da ribeira da Sertã é obtido assumindo um risco mais elevado nesta barragem, visto tratar-se de uma barragem de gravidade de betão pois segundo PINHEIRO (2006) os prejuízos do galgamento das obras de desvio provisório serão sempre relativamente menores, nos casos de ensecadeiras e barragens de betão. Considerou-se, adoptar o caudal que não é excedido em média 30 dias no ano. Para o efeito, recorreu-se à curva de duração média anual, apresentada no ponto 2.6 de onde se obtém um valor de m 3 /s. 5.3 DIMENSIONAMENTO DOS ÓRGÃOS DE DESVIO PROV ISÓRIO DIMENSIONAMENTO DA ES TRU TURA DE CONTROLE A MONTANTE De acordo com PINHEIRO (2006), a estrutura de controle deverá apresentar uma forma hidrodinâmica quer em planta quer em perfil longitudinal que garanta uma transição sem ocorrência de separação do escoamento, do tipo elíptica. O nível máximo da albufeira para o caudal de dimensionamento é dado por: N alb max = z 1 + H c + H (57) em que, z1 Cota da soleira da estrutura de controle (m); Hc Energia específica crítica na secção mais estreita na estrutura de transição (m); Em que, se considera a perda de carga na estrutura de transição como sendo de 5%, então, a expressão (57) pode ser colocada na seguinte forma: 3 N alb max = z (1.50 Q2 2gb 2 ) (58) onde, Q Caudal de dimensionamento para o desvio provisório (m 3 /s); B Largura mínima da estrutura de transição (m); Com base no nível máximo da albufeira é possível definir a cota da ensecadeira de montante a qual deverá ter em conta uma folga que poderá variar entre 0.50 e 1.00 m, tendo-se adoptado o valor de 1.00 m. Pag 51

64 Para a determinação do nível máximo na albufeira e a consequente cota de ensecadeira é necessário definir a largura mínima na estrutura de transição. A largura mínima a adoptar é escolhida com base numa análise do nível de albufeira associada a cada um dos resultados dentro do intervalo escolhido. TABELA 34 ANÁLISE DO INTERVALO DE LARGURAS MÍNIMAS PARA DETERMINAR A LARGURA MÍNIMA DA ESTRUTURA DE TRANSIÇÃO b Q (m) (m 3 /s) Nalb,max Zensecadeira hensecadeira (m) (m) (m) Para esta análise considera-se uma folga de 1 m relativamente ao nível da albufeira, note-se ainda que, as diversas soluções de largura mínima da estrutura de transição afectam significativamente a altura da ensecadeira de montante, assim, adopta-se o valor intermédio de 3.00 m fazendo-se um compromisso entre altura da ensecadeira e largura mínima da estrutura de transição. De referir que, para a ensecadeira de montante adopta-se uma largura no topo de 3.00 m e os taludes apresentam uma inclinação de 1.00:2.00 (V:H). A geometria dos elementos que compõem a estrutura de transição de montante encontra-se representada em detalhe nas figuras 36 e 37. Pag 52

65 FIGURA 36 PORMENOR DA ESTRUTURA DE CONTROLE DE MONTANTE - CORTE FIGURA 37 - PORMENOR DA ESTRUTURA DE CONTROLE DE MONTANTE - PLANTA O canal de derivação provisório, por razões construtivas, irá apresentar um declive de 1.00% e um comprimento de m, apresentando um declive semelhante ao declive do leito do rio para o troço considerado evitando, assim, escavações desnecessárias. O comprimento de m do canal de derivação garante que, a estrutura de controle, a montante, e a estrutura de restituição, a jusante, se encontram suficientemente afastadas do local de construção para facilitar a execução dos trabalhos. Pag 53

66 Com base na geometria do canal de derivação provisório, define-se o posicionamento da extremidade de jusante garantindo que o ressalto hidráulico irá ocorrer na zona de restituição e que este não ocorre no canal de derivação provisório. Para o efeito, recorre-se à fórmula de Manning-Strickler (59) para a determinação da altura uniforme do escoamento do canal de derivação: Q = KSR 2 3i 1 2 (59) A equação (59) pode ser resolvida com os valores da Tabela 35. TABELA 35 - ALTURA UNIFORME DE ESCOAMENTO NO CANAL DE DERIVAÇÃO Q (m 3 /s) K (m 1/3 /s) b (m) i (m/m) hu (m) Recorrendo a um processo idêntico ao utilizado para o dimensionamento da estrutura de dissipação, determinase a altura do escoamento na zona de restituição. Refere-se ainda que, o nível obtido corresponde aproximadamente ao regime uniforme para o caudal de desvio provisório pois na zona de restituição não se dispõe de topografia suficiente para o cálculo da curva de regolfo da secção. Na figura 38 encontra-se o perfil resultante da simulação para a secção de restituição com o caudal de dimensionamento para o canal de derivação, fornecendo o nível de jusante de m. FIGURA 38 NÍVEL DA SUPERFÍCIE L IVRE NA SECÇÃO DE RESTITUIÇÃO PARA O CAUDAL DE DIMENSIONAMENTO DO DESVIO PROVISÓRIO Pag 54

67 O posicionamento altimétrico da secção de jusante é dado pela equação (60). Os valores utilizados na expressão (60) encontram-se na Tabela 36. z 2 = N j h u (60) TABELA 36 COTA PARA A SECÇÃO DE JUSANTE DO CANAL DE DERIVAÇÃO. Nj Hu z2 (m) (m) (m) Determinado o posicionamento de jusante torna-se possível a determinação altimétrica da secção de montante de acordo com a expressão: z 1 = z 2 + il (61) onde, z2 Cota do fundo do canal de derivação na secção de restituição (m); i Declive do canal de derivação provisório (m/m); L Comprimento do canal de derivação; De onde se obtém uma cota para o fundo da secção de montante do canal de derivação provisório de m. Apresenta-se na Tabela 37 um quadro resumo das características gerais adoptadas para o canal de derivação provisório. TABELA 37 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO CANAL DE DERIVAÇÃO PROVISÓRIO z1 z2 B H A L I (m) (m) (m) (m) (m 2 ) (m) (m/m) RESTITU IÇÃO Na zona de restituição, iremos ter a ensecadeira de jusante para que esta evite o refluxo dos caudais escoados para a zona de construção da barragem, tendencialmente mantida a seco. A linha de energia para a zona de restituição apresenta uma cota de m, no entanto, para efeitos contrutivos adopta-se uma altura de ensecadeira de 1.5 m de forma a que seja possível acomodar o canal de derivação e que seja possível a veículos circulem no topo do ensecadeira, possuindo uma largura de coroamento de 3.00 e, tal como a ensecadeira de Pag 55

68 montante, um declive de 1.00:2.00 (V:H). Os detalhes construtivos da zona de restituição podem ser observados com maior detalhe na figura 39 e figura 40. FIGURA 39 - PORMENOR DA SECÇÃO DE RESTITUIÇÃO - PLANTA FIGURA 40 - PORMENOR DA SECÇÃO DE RESTITUIÇÃO - CORTE Pag 56

69 5.4 FECHO DO DESVIO PROVISÓRIO Após a conclusão dos trabalhos, é necessário fechar o desvio provisório de modo a que se torne possível o enchimento da albufeira. Assim, procede-se à demolição do canal de derivação provisória e das ensecadeiras de montante e jusante bem como como o tamponamento do orifício deixado em aberto no corpo da barragem com a colocação de um rolhão de betão. O desvio provisório encontra-se na PEÇA DESENHADA Nº 4. 6 DESCARGA DE FUNDO 6.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS A descarga de fundo nas barragens destina-se a duas funções distintas, o de assegurar o esvaziamento total ou parcial da albufeira caso se verifique necessário em situações como a de risco de rotura, reparação da barragem ou de algum elemento desta. A outra função tem que ver com o controlo do primeiro enchimento da barragem para que não ocorram acidentes nesta fase. A descarga de fundo pode ser realizada de diversas formas, sendo a mais comum, nas barragens de gravidade de betão a descarga de fundo através do corpo da barragem. A descarga de fundo, ao longo do seu percurso, é composta por diversos órgãos tais como: grelha de protecção; comporta; condutas de arejamento e principal; cone de redução; válvula de descarga. O dimensionamento da descarga de fundo tem em conta parâmetros como o período de esvaziamento da albufeira e o NME. Os órgãos da descarga de fundo foram dimensionados para darem resposta ao esvaziamento da albufeira, num período máximo de duas semanas devido ao baixo volume de água acumulado na albufeira. Note-se que, o período comum para o esvaziamento de albufeira em barragens de betão de média dimensão é de 6 semanas e que o período adoptado resulta, então, do reduzido volume na albufeira. 6.2 DIMENSIONAMENTO DOS ÓRGÃOS DA DESCARGA DE FUNDO CONSIDER AÇÕES PR ÉVIAS Com referido, a descarga de fundo é composta por diversos órgãos, o dimensionamento destes está intrinsecamente ligado ao período de esvaziamento da albufeira. Assim, procede-se à definição geral das características dos órgãos de descarga de fundo, para a barragem da ribeira da Sertã, como já referido: grelha de protecção; condutas de arejamento e principal; cone de redução; válvula de descarga. Pag 57

70 6.2.2 GRELHA DE PR OTECÇÃO As grelhas são órgãos hidromecânicos que protegem o circuito hidráulico dos danos provenientes da entrada de detritos e dos efeitos indesejáveis à manutenção do mesmo. As grelhas apresentam uma forma rectangular e são constituídas por barras com dada secção transversal solidarizadas ao quadro do painel por travessas intermédias que diminuem o vão livre das barras, permitindo que a secção transversal das barras seja mais reduzida. Segundo PINHEIRO (2006), o espaçamento entre as barras não deverá ser inferior a 0.04 ou 0.05 m e a velocidade de aproximação será aproximadamente de 1.00 m/s. O caudal de dimensionamento para o esvaziamento da albufeira é dado pela simulação de esvaziamento da albufeira analisada no ponto 6.4. A grelha terá uma secção quadrada com largura de 4.00 m e altura de 4.00 m o que corresponde a uma área de m 2. Relativamente ao espaçamento entre as barras da grelha e a geometria destas é obtido com recursos à Figura 41. FIGURA 41 SECÇÕES TRANSVERSAIS TIPO DAS BARRAS DA GRELHA DE PROTECÇÃO (PINHEIRO, 2006) A secção transversal a adoptar, para as barras da grelha de protecção, é semelhante à solução 10 com uma espessura de 0.02 m. As barras apresentam um afastamento de 0.10 m apresentando apenas uma diferença nas barras mais próximas da moldura, que apresentam um afastamento de 0.08 m e 0.07 m, por razões de simetria. A orientação da grelha, visto esta ser colocada sobre o paramento de montante, é feita na vertical e consequentemente normal ao escoamento. É ainda prevista a colocação de guias sobre o paramento de montante para que as grelhas sejam facilmente elevadas e para que se proceda à limpeza das mesmas. A figura 42 apresenta a geometria adoptada para a grelha. Pag 58

71 FIGURA 42 GRELHA DE PROTECÇÃO PARA A DESCARGA DE FUNDO E o resumo das características gerais adoptadas para a grelha encontra-se na tabela 38. TABELA 38 CARACTERÍSTICAS GERAIS PARA A GRELHA DE PROTECÇÃO DA DESCARGA DE FUNDO bgrelha hgrelha A Θ Φ ebarra d1barra d2barra d3barra etravessa (m) (m) (m 2 ) ( ) ( ) (m) (m) (m) (m) (m) CONDUTA A conduta faz parte integrante do circuito hidráulico, sendo o órgão responsável pela condução de água captada da albufeira até ao local de armazenamento a jusante. Esta deverá apresentar, à entrada, uma forma elíptica e hidrodinâmica de forma a evitar separação do escoamento e o fenómeno de cavitação. A conduta deverá, também, apresentar uma submersão mínima com o objectivo de eliminar vórtices forçados e que arrastem materiais flutuantes. Para a conduta, a submersão mínima necessária é de 1.36 m e encontra-se calculada no ponto 6.5, a entrada da conduta é fixada à cota de m. A conduta apresenta, à entrada, uma secção quadrada, havendo a jusante uma transição para uma secção circular, como se pode verificar na figura 43. A conduta a jusante da transição é feita em aço de modo a que esta resista às velocidades e pressões elevadas que se processam dentro da mesma. O diâmetro da conduta de aço foi definido com base no caudal de dimensionamento, para a descarga de fundo e a velocidade média para o mesmo, que segundo PINHEIRO (2006) deverá encontrar-se num intervalo de velocidades de 3.00 m/s a 5.00 m/s garantindo que a conduta não é submetida a pressões excessivas. Assim, Pag 59

72 adopta-se uma conduta com diâmetro de 2.00 m (DN2000) que para o caudal de dimensionamento garante uma velocidade média de 3.50 m/s. A Tabela 39 resume as características gerais da conduta da tomada de água. TABELA 39 CARACTERÍSTICAS GERAIS PARA A GRELHA DE PROTECÇÃO DA DESCARGA DE FUNDO D (m) A (m 2 ) L (m) A geometria da entrada da descarga de fundo encontra-se representada com maior detalhe nas figuras Figura 43 e Figura 44 FIGURA 43 - PORMENOR DA ENTRADA DA DESCARGA DE FUNDO - PLANTA Pag 60

73 FIGURA 44 - PORMENOR DA ENTRADA DA DESCARGA DE FUNDO CORTE COMPOR TA A comporta é um órgão no circuito hidráulico que permite o controlo da abertura e encerramento do mesmo, permite também, o isolamento da válvula cónica para eventuais trabalhos de manutenção. O dimensionamento da comporta é condicionado pelo diâmetro da conduta de aço, para que esta não crie perturbações no escoamento. As características gerais do dimensionamento da comporta encontram-se resumidas na Tabela 40. TABELA 40 - CARACTERÍSTICAS GERAIS DA COMPORTA DA DESCARGA DE FUNDO b (m) h (m) A (m 2 ) Através das Figura 45 e Figura 46 pode-se observar a geometria adoptada com maior detalhe. Pag 61

74 FIGURA 45 - PORMENOR DA DESCARGA DE FUNDO NA ZONA DO EDIFÍCIO DE MANOBRA - PLANTA FIGURA 46- PORMENOR DA DESCARGA DE FUNDO NA ZONA DO EDIFÍCIO DE MANOBRA CORTE Pag 62

75 6.2.5 CONDUTA DE AR EJAMENTO Devido à abertura da comporta, são geradas contrações da veia líquida, como se pode verificar na Figura 47. FIGURA 47 CONTRAÇÃO DA VEIA LIQUIDA DEVIDO À COMPORTA No topo da conduta teremos ar que se irá acumular, imediatamente a jusante da comporta, criando vibrações na mesma. De modo a resolver este problema a introdução de uma conduta de arejamento torna-se necessária. Para o dimensionamento de uma conduta de arejamento, considera-se um caudal máximo de ar para uma abertura de 80% da comporta. O caudal de ar pode ser calculado com base nas seguintes equações: Q ar = βq ag (62) β = 0.03(Fr 1) 1.06 (63) onde, Fr Número de Froude; O número de Froude, como é conhecido, é definido pela equação (64). Fr = U/ gh (64) O valor da velocidade advém do caudal escoado enquanto que h obtém-se através de: h = 0.64D (65) Que para um diâmetro de conduta de 2.00 m se obtém uma altura de escoamento de 1.27 m O caudal escoado na secção contraído será então dada pela expressão (66) Q ag = CA 2gH (66) Pag 63

76 em que, C Coeficiente de vazão da comporta (0.8); A Área da secção contraída (m 2 ); H Carga hidráulica na secção contraída (m); Na tabela 41 encontram-se resumidos os valores considerados na aplicação da expressão (66). TABELA 41 - CAUDAL NA SECÇÃO CONTRAÍDA A JUSANTE DA COMPORTA DA DESCARGA DE FUNDO C A (m 2 ) H (m) Qag (m 3 /s) O caudal da secção contraída permite o cálculo da velocidade de escoamento e o número de Froude na mesma secção. Os valores obtidos encontram-se na Tabela 42. TABELA 42 VALORES PARA A VELOCIDADE E NÚMERO DE FROUDE NA SECÇÃO CONTRAÍDA A JUSANTE DA C OMPORTA DE FUNDO U h Fr (m/s) (m) O caudal máximo de ar que entra nas condutas para uma situação de abertura da comporta a 80% é determinado através das expressões (62) e (66). Obtêm-se, assim, o caudal máximo de ar e procede-se ao cálculo das características geométricas da conduta de arejamento, assumindo uma velocidade de escoamento do ar no interior da conduta de 50 m/s. Os valores para o caudal de ar máximo e definição geométrica da conduta encontram-se na Tabela 43. TABELA 43 CAUDAL MÁXIMO DE AR - DEFINIÇÃO GEOMÉTRICA DA CONDUTA DE AREJAMENTO Qar Var Destimado Dadoptado (m 3 /s) (m/s) (m) (m) Visto se obter um diâmetro estimado de 0.27 m, por razões construtivas, adopta-se um diâmetro de 0.30 m, dado tratar-se de um diâmetro mais comum para a conduta de arejamento a colocar imediatamente a jusante da comporta da descarga de fundo, como se pode verificar nas Figura 45 efigura 46. Pag 64

77 6.2.6 CONE DE REDUÇÃO A jusante da secção de arejamento é colocado um cone de redução em aço de 2.00 m para 1.3 m de modo a compatibilizar diâmetros entre a conduta e a válvula cónica. O USACE (1975) refere que o ângulo das paredes do cone de redução não deverá exceder os 10, como tal o cone de redução terá um comprimento de 2.00 m (Figura 46) obtendo-se, assim, um ângulo entre as paredes convergentes de VÁLVU LA CÓNICA HOWELL-BUNGER A válvula para a descarga de fundo na barragem da ribeira da Sertã é uma válvula do tipo Howell-Bunger, a sua representação esquemática encontra-se na Figura 48. FIGURA 48 REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UMA VÁLVULA CÓNICA DO TIPO HOWELL-BUNGER FONTE: ERHARD De acordo com o fabricante Erhard o diâmetro das válvulas pode variar de DN300 a DN2000 e diâmetros maiores podem eventualmente ser fabricados a pedido. A solução adoptada foi uma válvula Howell-Bunger DN1300 com acionamento eletromecânico e o coeficiente de vazão para as válvulas cónicas do tipo Howell-Bunger de acordo com o USBR (1948) é de A cota do eixo da válvula de Howell-Bunger é fixada à cota de m garantindo que esta ficará a seco para o nível a jusante da barragem, para o caudal de dimensionamento do descarregador de cheias ( m). A Tabela 44 resume as características gerais da válvula cónica do tipo Howell-Bunger para a solução escolhida. Pag 65

78 TABELA 44 - CARACTERÍSTICAS GERAIS DA VÁLVULA HOWELL-BUNGER PARA A DESCARGA DE FUNDO C D (m) Z (m) PERDAS DE CARGA CONSIDER AÇÕES PR ÉVIAS As perdas de carga num circuito hidráulico podem ser de dois tipos: localizadas e continuas. As perdas de carga localizadas, no circuito hidráulico em estudo são devidas à grelha de proteção, à transição elíptica da entrada da conduta e o cone de redução, quanto às perdas de carga continuas, estas são devidas ao escoamento ao longo da conduta. As perdas de carga no circuito hidráulico foram calculadas devido à sua importância para a simulação do esvaziamento da albufeira, tendo sido necessário considera-las a cada passo da simulação PER DAS DE CAR GA CONTI NU AS As perdas de carga contínuas são traduzidas para expressão (67) H = JL (67) De onde se pode concluir que a perda de carga vai estar directamente relacionada com o comprimento do circuito. O parâmetro J pode ser determinado recorrendo á fórmula de COLEBROOKE-WHITE (1939) dada pela expressão (68) U = 2 2gDJ log ( k 3.7D ν D 2gDJ ) (68) em que, D Diâmetro da conduta (m); J Perda de carga (m/m); k Rugosidade absoluta equivalente 0.05 mm; Pag 66 ν Viscosidade cinemática 1.01x10-6 m 2 /s;

79 6.3.3 PER DAS DE CAR GA LOCAL IZADAS As perdas de carga localizadas foram determinadas com base numa equação do tipo: H = K U2 2g (69) Em que o coeficiente K varia para cada uma das singularidades em estudo P E R D A D E C A R G A L O C A L I ZA D A GRE L HA O coeficiente K para as perdas de carga localizada nas grelhas é obtido segundo LENCASTRE (1996) pelas expressões (70) e (71). K g = K c K f p 1.6 f(b a)sinφ (70) f(b a) = (b a) (b a) (71) em que, Kc Coeficiente relativo à possibilidade de colmatação da grelha; Kf Coeficiente de forma nas barras da grelha; P Relação entre a área obstruída pela grelha e a área total; b Dimensão das barras no sentido do deslocamento (m); a Afastamento entre barras (m); φ Ângulo do plano da grelha com a horizontal ( ) Os valores considerados nas expressões (68) e (69) encontram-se resumidos na Tabela 45 TABELA 45 - RESUMO DOS VALORES PARA O CÁLCULO DO COEFICIENTE K PARA AS PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS NA GRELHA B A ϕ Kg Kc Kf p f(b/a) (m) (m) ( ) Pag 67

80 P E R D A D E C A R G A L O C A L I ZA D A TRA N S I Ç Ã O E L IP T I C A As perdas de carga para uma transição elíptica, para a entrada de uma conduta de descarga de fundo, segundo LENCASTRE (1996), assumem um valor para o parâmetro K de P E R D A D E C A R G A L O C A L I ZA D A C O N E D E R E D UÇ Ã O De acordo com QUINTELA (2002), as perdas de carga para o cone de redução podem ser obtidas com base no ábaco da Figura 49 de onde se obtém um parâmetro K de aproximadamente FIGURA 49 - ÁBACO PARA O CÁLCULO DO PARÂMETRO K PARA AS PERDAS LOCAL IZADAS NO CONE DE REDUÇÃO 6.4 SIMULAÇÃO DO ESVAZIAMENTO DA ALBUFEIRA CONSIDER AÇÕES PR ÉVIAS A simulação do esvaziamento da albufeira tem como objectivo a validação do dimensionamento da descarga de fundo, garantindo que esta permite que o esvaziamento se realize no período pretendido. A simulação do esvaziamento tem por base a lei de vazão da válvula cónica que para o caso da válvula escolhida, Howell-Bunger, tem a forma da expressão (72). Pag 68

81 Q (m 3 /s) Q = CA 2gH (72) em que, C Coeficiente de vazão da válvula de Howell-Bunger; A Área da secção transversal da válvula (m 2 ); H Carga hidráulica a montante da válvula (m); A carga hidráulica a montante da válvula pode ser calculada pela expressão (73) H = N Z H (73) onde, N Nível da superfície livre na albufeira (m); Z Cota do eixo da válvula Howell-Bunger na secção de jusante (m); H Somatório das perdas de carga, contínuas e localizadas (m); A simulação do esvaziamento da albufeira é realizada com base num modelo de volumes acumulados. As figuras 50 e 51 apresentam a evolução do esvaziamento da albufeira com o tempo. 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 t (h) FIGURA 50 - EVOLUÇÃO DO CAUDAL PARA A SIMULAÇÃO DA DESCARGA DE FUNDO Caudal médio diário Pag 69

82 z (m) 190,00 188,00 186,00 184,00 182,00 z albufeira 180,00 178,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 t (h) FIGURA 51 - COTA DA SUPERFÍCIE LIVRE DA ALBUFEIRA PARA A SIMULAÇÃO DA DESCARGA DE FUNDO AVALIAÇÃO DA SIMU LAÇÃ O Com base nas características adoptadas para os órgãos que constituem a descarga de fundo efectua-se a simulação do esvaziamento da albufeira, a qual se apresenta no ANEXO X - SIMULAÇÃO DO ESVAZIAMENTO. Analisando a simulação do esvaziamento da albufeira, verifica-se que este se realiza num período de nove dias, período esse que se admitiu aceitável no ponto 6.1. Passadas as duas semanas, o caudal descarregado iguala o caudal afluente à albufeira não se verificando alterações significativas no nível da superfície livre da albufeira. De notar, também, que apesar de se ter referido previamente que as velocidades médias se deveriam situar num intervalo de 3.00 m/s a 5.00 m/s, tal não se verifica, obtendo-se uma velocidade média 2.23 m/s, um pouco abaixo do intervalo referido. Esta diferença deve-se ao facto de a albufeira esvaziar muito rapidamente nos primeiros dias da descarga de fundo, baixando rapidamente a cota da superfície livre da albufeira e reduzindo drasticamente a carga hidráulica para a descarga da válvula de Howell-Bunger. O nível da superfície livre, após o esvaziamento, de acordo com a simulação, é de m, 0.50 m acima do NME adoptado de m, garantindo que se respeita a submersão mínima para a descarga de fundo e garantindo a inexistência de vórtices que poderiam levar ao arrastamento de detritos. Com base nos anteriores parágrafos, conclui-se que o dimensionamento da descarga de fundo e respectivos órgãos se encontra adequado, respeitando todos os critérios para um bom funcionamento do mesmo, com excepção das velocidades médias dentro do circuito hidráulico. Pag 70

83 6.5 SUBMERSÃO MÍNIMA DA CONDUTA DE DESCARGA DE FUNDO A submersão resulta da necessidade de evitar a formação de vórtices que possam arrastar materiais flutuantes para a descarga de fundo, podendo obstruir as grelhas, ou materiais de pequenas dimensões que possam entupir o circuito hidráulico. Segundo GORDON (1970) a submersão é dada pela expressão (74). em que, S C U gd (74) D - Diâmetro da conduta (m); U Velocidade media do escoamento na conduta; C Coeficiente de aproximação do escoamento que toma o valor 1.7 quando o escoamento se aproxima de forma simétrica à entrada da descarga de fundo; Os valores considerados para o cálculo da submersão mínima encontram-se na Tabela 46. TABELA 46 SUBMERSÃO MÍNIMA DA DESCARGA DE FUNDO. S U C (m) (m/s) TRAJECTÓRIA DO JACTO DA DESCARG A DE FUNDO De modo a avaliar o impacto da válvula de Howell-Bunger no leito natural a jusante da mesma, é necessário o estudo das trajectórias do jacto. Segundo PINHEIRO (2006), o alcance do jacto pode ser determinado com base na expressão (75): x = (sin 2θ + 2 cos θ sin θ 2 + y Hv ) Hv (75) onde, Θ Ângulo do eixo da válvula relativamente à horizontal ( ) Hv Carga hidráulica a montante da válvula (m) Para uma carga de e um ângulo de 19 obtém-se um alcance do jacto de água proveniente da válvula de Howell-Bunger de m garantindo que este não provoca danos aos taludes e à fundação da barragem. Pag 71

84 A trajectória obtida para o jacto da descarga de fundo encontra-se no ANEXO XI - TRAJECTORIA DA DESCARGA DE FUNDO podendo ser observado na Figura 52, e o descarregador de fundo encontra-se na PEÇA DESENHADA Nº 5. FIGURA 52 - REPRESENTAÇÃO DO JACTO DA VÁLVULA DE HOWELL-BUNGER 7 TOMADA DE ÁGUA 7.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS Para o dimensionamento hidráulico da tomada de água há que ter em conta as solicitações de água a jusante para diversos usos. No entanto, visto que não se dispõem de informações relativas às necessidades das zonas próximas da barragem, fixou-se um valor de 0.5 m 3 /s como caudal de dimensionamento da tomada de água e servirá como base para o dimensionamento da tomada de água. 7.2 GRELHA O dimensionamento da grelha para a tomada de água segue uma metodologia idêntica à do dimensionamento da grelha para a descarga de fundo, visto que esta executa a mesma função, evitar a entrada de materiais que poderiam danificar de alguma forma o circuito hidráulico. Os valores adoptados para a geometria da grelha encontram-se na Tabela 47. TABELA 47- CARACTERÍSTICAS GERAIS DA GRELHA DE PROTECÇÃO DA TOMADA DE ÁGUA bgrelha hgrelha A Θ Φ ebarra d1barra d2barra etravessa (m) (m) (m 2 ) ( ) ( ) (m) (m) (m) (m) Pag 72

85 A geometria adoptada pode ser consultada na Figura 53. FIGURA 53 GRELHA DE PROTECÇÃO PARA A TOMADA DE ÁGUA A grelha da tomada de água, como na grelha da descarga de fundo, será colocada sobre o paramento de montante com guias para facilitar a sua elevação e o processo de limpeza. 7.3 CONDUTA A conduta inicia-se imediatamente após a grelha, havendo no seu início uma pequena transição elíptica de modo a evitar a separação do escoamento e a ocorrência do fenómeno de cavitação. A cota da entrada de água foi fixada com base na submersão mínima necessária que corresponde a 3.93 m que será, também, a submersão adoptada. Fixa-se a cota m. A jusante da secção de transição é instalada uma conduta em aço para a condução da água captada pela tomada de água. O declive da conduta será de 1.00 %. O diâmetro adoptado para a conduta em aço, da tomada de água, é 0.40 m (DN400) o que garante que a velocidade média do escoamento na conduta é de 4.00 m/s e que se encontra no intervalo de 3.00 m/s a 5.00 m/s, que segundo PINHEIRO (2006) não cria pressões excessivas na conduta. Na tabela 48 encontram-se resumidas as características adoptadas para a conduta da tomada de água. TABELA 48 - CARACTERÍSTICAS GERAIS DA CONDUTA DA TOMADA DE ÁGUA D (m) A (m 2 ) L (m) Pag 73

86 A geometria da secção de entrada da tomada de água encontra-se representada com maior detalhe na Figura 54. FIGURA 54 - PORMENOR DA ENTRADA DE ÁGUA - PLANTA 7.4 COMPORTA A comporta tem como função o controlo da abertura e encerramento do circuito hidráulico da tomada de água, podendo, também, ser utilizada para isolar a conduta de aço de modo a se proceder a trabalhos de manutenção. O dimensionamento da comporta é, em tudo, idêntico ao dimensionamento feito para a descarga de fundo. A geometria da comporta encontra-se resumida na Tabela 49. TABELA 49 - CARACTERÍSTICAS GERAIS DA COMPORTA DA TOM ADA DE ÁGUA b (m) h (m) A (m 2 ) O accionamento da comporta, tal como na comporta da descarga de fundo, é feito através de um servomotor no edifício de manobra. A geometria adoptada para a comporta de regulação e localização encontram-se representadas nas figuras 55 e 56. Pag 74

87 FIGURA 55 PORMENOR DA TOMADA DE ÁGUA VISTA EDIFÍCIO DE MANOBRA - PLANTA FIGURA 56 PORMENOR DA TOMADA DE ÁGUA VISTA EDIFÍCIO DE MANOBRA CORTE Pag 75

88 7.5 CONDUTA DE AREJAMENTO Como já mencionado no ponto 6.2.5, a abertura da comporta gera a contracção do escoamento, levando a que o ar do escoamento que passa sobre a comporta gereinstabilidade e vibrações. A inclusão de uma conduta de arejamento tem como objectivo a promoção do arejamento da veia liquida a jusante da comporta, de modo a minimizar os efeitos referidos. O dimensionamento da conduta é em tudo semelhante ao do ponto e os valores obtidos para o dimensionamento encontram-se nas tabelas 50 a 52. TABELA 50 - CAUDAL NA SECÇÃO CONTRAÍDA A JUSANTE DA COMPORTA DE REGULAÇÃO DA TOMADA DE ÁGUA C A H (m 2 ) (m) Qag (m 3 /s) TABELA 51 - NÚMERO DE FROUDE NA SECÇÃO CONTRAÍDA A JUSANTE DA COMPORTA DA TOMADA DE ÁGUA h U Fr (m) (m/s) TABELA 52 - NÚMERO DE FROUDE NA SECÇÃO CONTRAÍDA A JUSANTE DA COMPORTA DA TOMADA DE ÁGUA Q A D U (m 3 /s) (m 2 ) (m) (m/s) D adoptado (m 3 /s) SUBMERSÃO MÍNIMA DA TOMADA DE ÁGUA Como já foi referido, o critério de submersão mínima garante que não há a formação de vórtices forçados que arrastem materiais para o interior da conduta. Assim, recorreu-se à expressão (74) para o cálculo da submersão mínima, e os valores considerados na aplicação da expressão encontram-se na tabela 53. TABELA 53 CÁLCULO DA SUBMERSÃO M ÍNIMA C U (m/s) D (m) Smin (m) Pag 76

89 Como já referido, a entrada da conduta da tomada de água é fixada à cota de m, visto que o NME se encontra à cota de m. A tomada de água encontra-se representada na PEÇA DESENHADA Nº 6. Pag 77

90 8 MODELAÇÃO TRIDIMENSIONAL Visto o presente estudo tratar-se de um projecto, achou-se importante desenvolver a componente das técnicas de apoio a projecto, para lá das peças desenhadas e a sua representação em duas dimensões. Para o efeito, paralelamente ao dimensionamento dos elementos que compõem a barragem, os mesmos eram representados tridimensionalmente através do software Autocad. Para o efeito procedeu-se à representação em planta dos elementos e cotagem dos vértices de forma a acrescentar a 3ª dimensão. Como se verifica na figura 57. FIGURA 57 - REPRESENTAÇÃO 3D DA BARRAGEM E DOS SEUS ELEMENTOS COM ADIÇÃO DA 3ª DIMENSÃO A representação tridimensional permite ter uma melhor noção da barragem e dos seus órgãos, sendo mais uma ferramenta para a obtenção do melhor projecto possível. Um dos elementos onde é possível verificar a contribuição dos elementos tridimensionais para um bom projecto é o edifício de manobra - Figura 58. FIGURA 58 REPRESENTAÇÃO TRIDIMENSIONAL DO EDIFÍCIO DE MANOBRA Pag 78

91 A representação tridimensional do edifício de manobra teve uma grande influência na colocação da válvula e na concepção dos acessos. Posteriormente à produção dos modelos tridimensionais dos vários elementos que compõem a barragem, estes foram importados para o software Autodesk Showcase que permitiu uma melhor representação dos modelos através de técnicas de renderização mais avançadas Figuras 59 a 61. FIGURA 59 - EDIFÍCIO DE MANOBRA - AUTODESK SHOWCASE FIGURA 60 - EDIFÍCIO DE MANOBRA - AUTODESK SHOWCASE Pag 79

92 Pag 80 FIGURA 61 - CORPO DA BARRAGEM COM ALBUFEIRA A MONTANTE - AUTODESK SHOWCASE

93 9 CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente estudo teve como objectivo conceber e desenvolver uma solução viável tecnicamente para uma barragem e os seus órgãos hidráulicos, na ribeira da Sertã. De referir que o presente estudo necessitará de um estudo relativo às estimativas de custo, para escolha definitiva das soluções, visto que nem sempre as soluções que garantem um melhor desempenho são as mais viáveis a nível económico. Note-se ainda que o estudo económico a realizar terá, também, que ter em conta um estudo de impactes ambientais visto que este complementa a análise económica, avaliando as perdas económicas associadas aos impactos da estrutura e dos seus órgãos e as mais-valias provenientes do projecto. O estudo assentou em áreas do conhecimento diversas, hidrologia e modelação hidrológica, hidráulica geral, topografia, e técnicas de apoio a projecto e focou-se na apresentação da melhor solução possível a nível hidráulico, tendo em conta as condicionantes meteorológicas, fisiográficas e topográficas de forma a garantir que a barragem explora convenientemente os recursos hídricos afectos à barragem, sem comprometer a segurança das populações adjacentes. De forma a se obter a melhor solução possível e que a barragem cumpra os objectivos propostos, muniu-se esta última dos órgãos hidráulicos necessários a um bom desempenho, nomeadamente a nível da exploração como da segurança da solução estudada. Como nota final, é necessário referir a importância do presente trabalho na consolidação dos conhecimentos relativos à hidráulica e a aquisição novas competências, nomeadamente nas técnicas de apoio a projecto, e na preparação para a actividade profissional. Pag 81

94 10 BIBLIOGRAFIA BATISTA, A.L. e FARINHA, M.L.B. Dimensionamento estrutural e controlo da segurança de pequenas barragens de betão. Curso de Projecto, Construção e Exploração de Pequenas Barragens, IST, Lisboa.n2011 BRANDÃO, C, RODRIGUES, R.; COSTA, J. P. Análise de fenómenos extremos. Precipitações intensas em Portugal Continental. Direcção dos Serviços de Recursos Hídricos, DSRH, Instituto da Água, INAG, Lisboa BUREAU OF RECLAMATION. Design of small dams, United States Bureau of Reclamation. Water Resources Technical Publication, US, Dept, Interior, Washington CHOW, V.T. MAIDMENT, D.R. e MAYS, L.W. Applied Hydrology. McGraw-Hill International Editions, Civil Engineering Séries, Singapura COASTAL AND HYDRAULICS LABORATORY. Hydraulic Design Criteria. United States Army Corps of Engineers, Coastal and Hydraulics Laboratory LEMOS, F.O. Critérios para o dimensionamento hidráulico de barragens descarregadoras. Memória nº 556 LNEC LENCASTRE, A. Hidráulica geral, 2ª edição Luso-Brasileira, Ed. Autor LOUREIRO, J. Expressões para o cálculo do caudal máximo de cheia em cursos de água em Portugal. Recursos Hídricos, APRH, Vol. 5 n.º MARTÍN-ROSALES, WENCESLAO, PULIDO-BOSCH, ANTONIO, GISBERT, JUAN, VALLEJOS. ANGELA. Sediment yield estimation and check dams in a semiarid area (Sierra de Gádor, southern Spain). Erosion prediction in ungauged basins: Integrating Methods and Techniques. IAHS Publicação PINHEIRO, A. N. Descarregadores de cheias em canal de encosta dimensionamento e implantação, Instituto Superior Técnico, Lisboa PINHEIRO, A. N. Obras de desvio provisório, Instituto Superior Técnico, Lisboa PINHEIRO, A. N. Obras de dissipação de energia, Instituto Superior Técnico, Lisboa PINHEIRO, A. N. Tomadas de água em albufeiras, Instituto Superior Técnico, Lisboa PORTELA, M. M. M O D E L A Ç Ã O H I D R O L Ó G I C A, Texto de apoio à disciplina de Modelação e Planeamento de Recursos Hídricos do 4º ano do Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Instituto Superior Técnico, 2008 PORTELA, M. M. M O D E L A Ç Ã O H I D R O L Ó G I C A. Slides de apoio à unidade curricular de Modelação e Planeamento de Recursos Hídricos. DECivil, Instituto Superior Técnico Pag 82

95 PORTELA, M. M.; MARQUES, P.; CARVALHO, F. F. Hietogramas de projectos para a análise de cheias baseada no modelo do hidrograma unitário do Soil Conservation Service (SCS)., 5º Congresso da Água Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos (APRH), Lisboa QUINTELA, A. C. Documentos de apoio à disciplina de Estruturas Hidráulicas Barragens e equipamentos, Instituto Superior Técnico, 1990 QUINTELA, A. C. Hidráulica, 8ª edição, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa Sitios da Internet: SNIRH - Válvula Howell-Bunger (dados) Barragens de Portugal - Regulamentos Nacionais: REGULAMENTO DE SEGURANÇA DE BARRAGENS Decreto-Lei nº 344/2007, Lisboa. REGULAMENTO DE PEQUENAS BARRAGENS Decreto-Lei nº 409/1993, Lisboa. NORMAS DE CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS. Anexo à Portaria nº 246/98, Lisboa, NORMAS DE PROJECTO DE BARRAGENS. Anexo à Portaria nº 846/93, Lisboa, Pag 83

96 ANEXOS Pag 84

97 ANEXO I - CARTA PARA DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE ESCOAMENTO (AMC II) Pag 85

98 ANEXO II - VALORES DO EXPOENTE Β PARA APLICAÇÃO NA EXPRESSÃO DE BRANDÃO E HIPÓLITO (1997) EXPOENTE Β PARA A EQUAÇÃO PT/P24 = (T/24) Β (EXTRAÍDO DE PORTELA, 2011) ANEXO III - QUADROS COM PARÂMETROS DAS CURVAS IDF PARÂMETROS DAS CURVAS IDF DETERMINADAS POR BRANDÃO ET AL 2001 DURAÇÕES ENTRE 5 E 30 MINUTOS (EXTRAÍDO DE PORTELA, 2011) Pag 86

99 PARÂMETROS DAS CURVAS IDF DETERMINADAS POR BRANDÃO ET AL 2001 DURAÇÕES ENTRE 30 MIN E 6 H (EXTRAÍDO DE PORTELA, 2011) PARÂMETROS DAS CURVAS IDF DETERMINADAS POR BRANDÃO ET AL 2001 DURAÇÕES ENTRE 6 E 48 H (EXTRAÍDO DE PORTELA, 2011) Pag 87

100 ANEXO IV - PARÂMETROS DE CURVAS IDF BRANDÃO ET AL. (2001) Pag 88

101 ANEXO V SIMULAÇÃO EM HEC-RAS DO DESCARREGADOR DE CHEIAS Secção descarregador Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) 99,00 690,47 20,33 23,01 23,01 0,00 5,15 134,00 50,00 1,00 2,68 0,87 98,00 690,47 19,72 21,67 22,40 0,00 7,11 97,17 50,00 1,63 1,95 0, * 690,47 19,76 21,76 22,44 0,00 6,93 99,69 50,00 1,57 2,00 0, * 690,47 19,80 21,86 22,48 0,00 6,71 102,83 50,00 1,49 2,06 0, * 690,47 19,84 21,98 22,52 0,00 6,46 106,89 50,00 1,41 2,14 0, * 690,47 19,88 22,18 22,56 0,00 6,02 114,65 50,00 1,27 2,30 0,90 97,00 690,47 19,92 22,60 22,60 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,93 22,61 22,61 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,94 22,62 22,62 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,95 22,63 22,63 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,96 22,64 22,64 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,97 22,65 22,65 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,98 22,66 22,66 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,98 22,66 22,66 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,99 22,67 22,67 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0,87 96,50 690,47 20,00 22,68 22,68 0,00 5,15 134,02 50,00 1,00 2,68 0, * 690,47 19,99 22,61 22,67 0,00 5,27 130,93 49,99 1,04 2,62 0, * 690,47 19,99 22,62 22,67 0,00 5,24 131,69 49,98 1,03 2,63 0, * 690,47 19,98 22,63 22,66 0,00 5,20 132,68 49,98 1,02 2,65 0, * 690,47 19,97 22,64 22,65 0,00 5,17 133,52 49,97 1,01 2,67 0, * 690,47 19,96 22,60 22,64 0,00 5,24 131,73 49,96 1,03 2,64 0, * 690,47 19,95 22,61 22,64 0,00 5,21 132,57 49,95 1,02 2,66 0, * 690,47 19,95 22,62 22,63 0,00 5,18 133,41 49,95 1,01 2,67 0,87

102 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 19,94 22,57 22,62 0,00 5,26 131,30 49,94 1,04 2,63 0, * 690,47 19,93 22,58 22,61 0,00 5,23 132,05 49,93 1,03 2,65 0, * 690,47 19,92 22,59 22,61 0,00 5,20 132,90 49,92 1,02 2,67 0, * 690,47 19,92 22,59 22,60 0,00 5,16 133,73 49,92 1,01 2,67 0, * 690,47 19,91 22,53 22,59 0,00 5,27 130,95 49,91 1,04 2,62 0,87 96,00 690,47 19,90 22,54 22,58 0,00 5,23 131,92 49,90 1,03 2,64 0, * 690,47 19,86 22,37 22,55 0,00 5,52 125,13 49,86 1,11 2,51 0, * 690,47 19,82 22,51 22,51 0,00 5,16 133,87 49,82 1,00 2,69 0, * 690,47 19,78 22,30 22,47 0,00 5,51 125,31 49,78 1,11 2,52 0, * 690,47 19,74 22,43 22,43 0,00 5,16 133,80 49,74 1,00 2,69 0, * 690,47 19,70 22,22 22,40 0,00 5,51 125,23 49,70 1,11 2,52 0, * 690,47 19,66 22,36 22,36 0,00 5,16 133,73 49,66 1,00 2,70 0, * 690,47 19,62 22,15 22,32 0,00 5,52 125,19 49,62 1,11 2,53 0, * 690,47 19,59 22,28 22,28 0,00 5,17 133,66 49,59 1,00 2,69 0, * 690,47 19,55 22,07 22,24 0,00 5,52 124,98 49,55 1,11 2,52 0, * 690,47 19,51 22,21 22,21 0,00 5,17 133,59 49,51 1,00 2,70 0, * 690,47 19,47 22,00 22,17 0,00 5,52 125,07 49,47 1,11 2,53 0, * 690,47 19,43 22,13 22,13 0,00 5,17 133,52 49,43 1,00 2,70 0, * 690,47 19,39 21,92 22,09 0,00 5,53 124,88 49,39 1,11 2,53 0, * 690,47 19,35 22,05 22,05 0,00 5,17 133,45 49,35 1,00 2,70 0, * 690,47 19,31 21,84 22,02 0,00 5,53 124,94 49,31 1,11 2,53 0, * 690,47 19,27 21,98 21,98 0,00 5,18 133,38 49,27 1,00 2,71 0, * 690,47 19,23 21,77 21,94 0,00 5,53 124,88 49,23 1,11 2,54 0, * 690,47 19,19 21,90 21,90 0,00 5,18 133,31 49,19 1,00 2,71 0, * 690,47 19,15 21,69 21,87 0,00 5,53 124,81 49,15 1,11 2,54 0,88 Pag 90

103 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 19,11 21,83 21,83 0,00 5,18 133,23 49,11 1,00 2,72 0, * 690,47 19,07 21,62 21,79 0,00 5,53 124,76 49,07 1,11 2,55 0, * 690,47 19,04 21,75 21,75 0,00 5,19 133,16 49,04 1,00 2,71 0, * 690,47 19,00 21,54 21,71 0,00 5,54 124,59 49,00 1,11 2,54 0, * 690,47 18,96 21,68 21,68 0,00 5,19 133,10 48,96 1,00 2,72 0, * 690,47 18,92 21,47 21,64 0,00 5,54 124,64 48,92 1,11 2,55 0, * 690,47 18,88 21,60 21,60 0,00 5,19 133,02 48,88 1,00 2,72 0, * 690,47 18,84 21,39 21,56 0,00 5,55 124,45 48,84 1,11 2,55 0, * 690,47 18,80 21,52 21,52 0,00 5,19 132,95 48,80 1,00 2,72 0, * 690,47 18,76 21,31 21,49 0,00 5,55 124,51 48,76 1,11 2,55 0, * 690,47 18,72 21,45 21,45 0,00 5,20 132,88 48,72 1,00 2,73 0, * 690,47 18,68 21,24 21,41 0,00 5,55 124,45 48,68 1,11 2,56 0, * 690,47 18,64 21,37 21,37 0,00 5,20 132,81 48,64 1,00 2,73 0, * 690,47 18,60 21,16 21,34 0,00 5,55 124,38 48,60 1,11 2,56 0, * 690,47 18,56 21,30 21,30 0,00 5,20 132,74 48,56 1,00 2,74 0, * 690,47 18,53 21,09 21,26 0,00 5,55 124,32 48,53 1,11 2,56 0, * 690,47 18,49 21,22 21,22 0,00 5,20 132,67 48,49 1,00 2,73 0, * 690,47 18,45 21,01 21,18 0,00 5,56 124,12 48,45 1,11 2,56 0, * 690,47 18,41 21,15 21,15 0,00 5,21 132,59 48,41 1,00 2,74 0, * 690,47 18,37 20,94 21,11 0,00 5,56 124,20 48,37 1,11 2,57 0, * 690,47 18,33 21,07 21,07 0,00 5,21 132,52 48,33 1,00 2,74 0, * 690,47 18,29 20,86 21,03 0,00 5,57 123,98 48,29 1,11 2,57 0, * 690,47 18,25 21,00 21,00 0,00 5,21 132,45 48,25 1,00 2,75 0, * 690,47 18,21 20,78 20,96 0,00 5,56 124,08 48,21 1,11 2,57 0, * 690,47 18,17 20,92 20,92 0,00 5,22 132,38 48,17 1,00 2,75 0,87 Pag 91

104 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 18,13 20,71 20,88 0,00 5,57 124,02 48,13 1,11 2,58 0, * 690,47 18,09 20,84 20,84 0,00 5,22 132,31 48,09 1,00 2,75 0, * 690,47 18,05 20,63 20,81 0,00 5,57 123,94 48,05 1,11 2,58 0, * 690,47 18,01 20,77 20,77 0,00 5,22 132,23 48,01 1,00 2,76 0, * 690,47 17,97 20,56 20,73 0,00 5,57 123,89 47,98 1,11 2,59 0, * 690,47 17,94 20,69 20,69 0,00 5,22 132,16 47,94 1,00 2,75 0, * 690,47 17,90 20,48 20,65 0,00 5,58 123,72 47,90 1,11 2,58 0, * 690,47 17,86 20,62 20,62 0,00 5,23 132,09 47,86 1,00 2,76 0, * 690,47 17,82 20,41 20,58 0,00 5,58 123,77 47,82 1,11 2,59 0, * 690,47 17,78 20,54 20,54 0,00 5,23 132,02 47,78 1,00 2,76 0, * 690,47 17,74 20,33 20,50 0,00 5,59 123,59 47,74 1,11 2,59 0,89 95,00 690,47 17,70 20,47 20,47 0,00 5,23 131,95 47,70 1,00 2,77 0, * 690,47 17,64 20,17 20,40 0,00 5,72 120,70 47,63 1,15 2,53 0, * 690,47 17,57 20,00 20,34 0,00 5,98 115,50 47,57 1,22 2,43 0, * 690,47 17,50 19,85 20,28 0,00 6,19 111,58 47,50 1,29 2,35 0, * 690,47 17,44 19,73 20,22 0,00 6,37 108,40 47,44 1,35 2,29 0, * 690,47 17,38 19,60 20,15 0,00 6,54 105,61 47,37 1,40 2,22 0, * 690,47 17,31 19,49 20,09 0,00 6,69 103,25 47,31 1,44 2,18 0, * 690,47 17,24 19,39 20,03 0,00 6,82 101,17 47,24 1,49 2,15 0, * 690,47 17,18 19,28 19,97 0,00 6,96 99,27 47,18 1,53 2,10 0, * 690,47 17,11 19,18 19,90 0,00 7,08 97,51 47,11 1,57 2,07 0, * 690,47 17,05 19,09 19,84 0,00 7,20 95,88 47,05 1,61 2,04 0, * 690,47 16,98 18,99 19,78 0,00 7,32 94,37 46,98 1,65 2,01 0, * 690,47 16,92 18,90 19,72 0,00 7,43 92,96 46,92 1,68 1,98 0, * 690,47 16,85 18,81 19,65 0,00 7,54 91,63 46,85 1,72 1,96 0,95 Pag 92

105 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 16,79 18,72 19,59 0,00 7,64 90,38 46,79 1,75 1,93 0, * 690,47 16,72 18,63 19,53 0,00 7,74 89,20 46,72 1,79 1,91 0, * 690,47 16,66 18,55 19,47 0,00 7,84 88,08 46,66 1,82 1,89 0, * 690,47 16,59 18,46 19,40 0,00 7,94 87,01 46,59 1,85 1,87 0, * 690,47 16,53 18,38 19,34 0,00 8,03 86,00 46,53 1,89 1,85 0, * 690,47 16,46 18,29 19,28 0,00 8,12 85,03 46,46 1,92 1,83 0, * 690,47 16,40 18,21 19,22 0,00 8,21 84,09 46,40 1,95 1,81 0, * 690,47 16,33 18,13 19,15 0,01 8,30 83,19 46,33 1,98 1,80 0, * 690,47 16,27 18,05 19,09 0,01 8,39 82,34 46,27 2,01 1,78 0, * 690,47 16,20 17,97 19,03 0,01 8,47 81,51 46,20 2,04 1,77 0, * 690,47 16,14 17,89 18,97 0,01 8,55 80,72 46,14 2,06 1,75 0, * 690,47 16,07 17,81 18,90 0,01 8,64 79,96 46,07 2,09 1,74 0, * 690,47 16,01 17,73 18,84 0,01 8,72 79,22 46,01 2,12 1,72 0, * 690,47 15,94 17,65 18,78 0,01 8,79 78,51 45,94 2,15 1,71 0, * 690,47 15,88 17,57 18,72 0,01 8,87 77,82 45,88 2,17 1,69 0, * 690,47 15,81 17,50 18,65 0,01 8,95 77,15 45,81 2,20 1,69 1, * 690,47 15,75 17,42 18,59 0,01 9,03 76,51 45,75 2,23 1,67 1, * 690,47 15,68 17,34 18,53 0,01 9,10 75,88 45,68 2,25 1,66 1, * 690,47 15,62 17,27 18,47 0,01 9,17 75,27 45,62 2,28 1,65 1, * 690,47 15,55 17,19 18,41 0,01 9,25 74,68 45,55 2,31 1,64 1, * 690,47 15,49 17,12 18,34 0,01 9,32 74,10 45,49 2,33 1,63 1, * 690,47 15,42 17,04 18,28 0,01 9,39 73,53 45,42 2,36 1,62 1, * 690,47 15,36 16,97 18,22 0,01 9,46 72,99 45,36 2,38 1,61 1, * 690,47 15,29 16,89 18,16 0,01 9,53 72,46 45,29 2,40 1,60 1, * 690,47 15,23 16,82 18,09 0,01 9,60 71,94 45,23 2,43 1,59 1,02 Pag 93

106 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 15,16 16,74 18,03 0,01 9,67 71,43 45,16 2,45 1,58 1, * 690,47 15,10 16,67 17,97 0,01 9,73 70,94 45,10 2,48 1,57 1, * 690,47 15,03 16,60 17,91 0,01 9,80 70,46 45,03 2,50 1,57 1, * 690,47 14,97 16,52 17,84 0,01 9,87 69,99 44,97 2,52 1,55 1, * 690,47 14,90 16,45 17,78 0,01 9,93 69,53 44,90 2,55 1,55 1, * 690,47 14,84 16,38 17,72 0,01 9,99 69,08 44,84 2,57 1,54 1, * 690,47 14,77 16,31 17,66 0,01 10,06 68,65 44,77 2,59 1,54 1, * 690,47 14,71 16,23 17,60 0,01 10,12 68,22 44,71 2,62 1,52 1, * 690,47 14,64 16,16 17,53 0,01 10,18 67,80 44,64 2,64 1,52 1, * 690,47 14,58 16,09 17,47 0,01 10,25 67,38 44,58 2,66 1,51 1, * 690,47 14,51 16,02 17,41 0,01 10,31 66,98 44,51 2,68 1,51 1, * 690,47 14,45 15,94 17,35 0,01 10,37 66,59 44,45 2,70 1,49 1, * 690,47 14,38 15,87 17,28 0,01 10,43 66,20 44,38 2,73 1,49 1, * 690,47 14,32 15,80 17,22 0,01 10,49 65,83 44,32 2,75 1,48 1, * 690,47 14,25 15,73 17,16 0,01 10,55 65,46 44,25 2,77 1,48 1, * 690,47 14,19 15,66 17,10 0,01 10,61 65,10 44,19 2,79 1,47 1, * 690,47 14,12 15,59 17,04 0,01 10,66 64,74 44,12 2,81 1,47 1, * 690,47 14,06 15,52 16,97 0,01 10,72 64,40 44,06 2,83 1,46 1, * 690,47 13,99 15,45 16,91 0,01 10,78 64,05 43,99 2,85 1,46 1, * 690,47 13,93 15,38 16,85 0,01 10,84 63,72 43,93 2,87 1,45 1, * 690,47 13,86 15,31 16,79 0,01 10,89 63,39 43,86 2,89 1,45 1, * 690,47 13,80 15,24 16,72 0,01 10,95 63,07 43,80 2,91 1,44 1, * 690,47 13,73 15,17 16,66 0,01 11,00 62,75 43,73 2,93 1,44 1, * 690,47 13,67 15,09 16,60 0,01 11,06 62,43 43,67 2,95 1,42 1, * 690,47 13,60 15,02 16,54 0,01 11,11 62,13 43,60 2,97 1,42 1,06 Pag 94

107 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 13,53 14,96 16,48 0,01 11,17 61,83 43,54 2,99 1,43 1, * 690,47 13,47 14,89 16,41 0,01 11,22 61,53 43,47 3,01 1,42 1, * 690,47 13,41 14,82 16,35 0,01 11,28 61,24 43,41 3,03 1,41 1, * 690,47 13,34 14,75 16,29 0,01 11,33 60,95 43,34 3,05 1,41 1, * 690,47 13,27 14,68 16,23 0,01 11,38 60,67 43,28 3,07 1,41 1, * 690,47 13,21 14,61 16,16 0,01 11,43 60,39 43,21 3,09 1,40 1, * 690,47 13,15 14,54 16,10 0,01 11,49 60,12 43,14 3,11 1,39 1, * 690,47 13,08 14,47 16,04 0,01 11,54 59,85 43,08 3,12 1,39 1, * 690,47 13,01 14,40 15,98 0,01 11,59 59,58 43,01 3,14 1,39 1, * 690,47 12,95 14,33 15,92 0,01 11,64 59,32 42,95 3,16 1,38 1, * 690,47 12,89 14,26 15,85 0,01 11,69 59,07 42,88 3,18 1,37 1, * 690,47 12,82 14,19 15,79 0,01 11,74 58,81 42,82 3,20 1,37 1, * 690,47 12,75 14,12 15,73 0,01 11,79 58,56 42,75 3,22 1,37 1, * 690,47 12,69 14,06 15,67 0,01 11,84 58,32 42,69 3,23 1,37 1, * 690,47 12,62 13,99 15,61 0,01 11,89 58,07 42,62 3,25 1,37 1, * 690,47 12,56 13,92 15,54 0,01 11,94 57,84 42,56 3,27 1,36 1, * 690,47 12,49 13,85 15,48 0,01 11,99 57,60 42,49 3,29 1,36 1, * 690,47 12,43 13,78 15,42 0,02 12,04 57,37 42,43 3,30 1,35 1, * 690,47 12,36 13,71 15,36 0,02 12,08 57,14 42,36 3,32 1,35 1, * 690,47 12,30 13,64 15,30 0,02 12,13 56,92 42,30 3,34 1,34 1, * 690,47 12,23 13,58 15,23 0,02 12,18 56,69 42,23 3,36 1,35 1, * 690,47 12,17 13,51 15,17 0,02 12,23 56,47 42,17 3,37 1,34 1, * 690,47 12,10 13,44 15,11 0,02 12,27 56,26 42,10 3,39 1,34 1, * 690,47 12,04 13,37 15,05 0,02 12,32 56,04 42,04 3,41 1,33 1, * 690,47 11,97 13,30 14,99 0,02 12,37 55,83 41,97 3,42 1,33 1,11 Pag 95

108 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 11,91 13,23 14,92 0,02 12,42 55,61 41,91 3,44 1,32 1, * 690,47 11,84 13,17 14,86 0,02 12,46 55,41 41,84 3,46 1,33 1, * 690,47 11,78 13,10 14,80 0,02 12,51 55,20 41,78 3,47 1,32 1, * 690,47 11,71 13,03 14,74 0,02 12,56 54,98 41,71 3,49 1,32 1, * 690,47 11,65 12,96 14,68 0,02 12,60 54,78 41,65 3,51 1,31 1, * 690,47 11,58 12,90 14,61 0,02 12,65 54,57 41,58 3,53 1,32 1, * 690,47 11,52 12,83 14,55 0,02 12,70 54,37 41,52 3,54 1,31 1, * 690,47 11,45 12,76 14,49 0,02 12,75 54,17 41,45 3,56 1,31 1, * 690,47 11,39 12,69 14,43 0,02 12,79 53,97 41,39 3,58 1,30 1, * 690,47 11,32 12,62 14,37 0,02 12,84 53,78 41,32 3,59 1,30 1, * 690,47 11,26 12,56 14,31 0,02 12,89 53,58 41,26 3,61 1,30 1, * 690,47 11,19 12,49 14,24 0,02 12,93 53,39 41,19 3,63 1,30 1, * 690,47 11,13 12,42 14,18 0,02 12,98 53,20 41,13 3,64 1,29 1, * 690,47 11,06 12,35 14,12 0,02 13,02 53,02 41,06 3,66 1,29 1, * 690,47 11,00 12,29 14,06 0,02 13,07 52,83 41,00 3,68 1,29 1, * 690,47 10,93 12,22 14,00 0,02 13,11 52,65 40,93 3,69 1,29 1, * 690,47 10,87 12,15 13,93 0,02 13,16 52,47 40,87 3,71 1,28 1, * 690,47 10,80 12,08 13,87 0,02 13,20 52,29 40,80 3,72 1,28 1, * 690,47 10,74 12,02 13,81 0,02 13,25 52,11 40,74 3,74 1,28 1, * 690,47 10,67 11,95 13,75 0,02 13,29 51,94 40,67 3,76 1,28 1, * 690,47 10,61 11,88 13,69 0,02 13,34 51,77 40,61 3,77 1,27 1, * 690,47 10,54 11,81 13,63 0,02 13,38 51,60 40,54 3,79 1,27 1, * 690,47 10,48 11,75 13,56 0,02 13,43 51,43 40,48 3,80 1,27 1, * 690,47 10,41 11,68 13,50 0,02 13,47 51,26 40,41 3,82 1,27 1, * 690,47 10,35 11,61 13,44 0,02 13,51 51,09 40,35 3,83 1,26 1,14 Pag 96

109 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 10,28 11,55 13,38 0,02 13,56 50,93 40,28 3,85 1,27 1, * 690,47 10,22 11,48 13,32 0,02 13,60 50,77 40,22 3,86 1,26 1, * 690,47 10,15 11,41 13,25 0,02 13,64 50,60 40,15 3,88 1,26 1, * 690,47 10,09 11,34 13,19 0,02 13,69 50,45 40,09 3,89 1,25 1, * 690,47 10,02 11,28 13,13 0,02 13,73 50,29 40,02 3,91 1,26 1, * 690,47 9,96 11,21 13,07 0,02 13,77 50,13 39,96 3,92 1,25 1, * 690,47 9,89 11,14 13,01 0,02 13,82 49,98 39,89 3,94 1,25 1, * 690,47 9,83 11,08 12,95 0,02 13,86 49,83 39,83 3,95 1,25 1, * 690,47 9,76 11,01 12,88 0,02 13,90 49,67 39,76 3,97 1,25 1, * 690,47 9,70 10,94 12,82 0,02 13,94 49,52 39,70 3,98 1,24 1, * 690,47 9,63 10,88 12,76 0,02 13,98 49,38 39,63 4,00 1,25 1, * 690,47 9,57 10,81 12,70 0,02 14,03 49,23 39,57 4,01 1,24 1, * 690,47 9,50 10,74 12,64 0,02 14,07 49,08 39,50 4,03 1,24 1, * 690,47 9,44 10,68 12,58 0,02 14,11 48,94 39,44 4,04 1,24 1, * 690,47 9,37 10,61 12,52 0,02 14,15 48,80 39,37 4,06 1,24 1, * 690,47 9,31 10,54 12,45 0,02 14,19 48,65 39,31 4,07 1,23 1, * 690,47 9,24 10,48 12,39 0,02 14,23 48,51 39,24 4,09 1,24 1, * 690,47 9,18 10,41 12,33 0,02 14,27 48,37 39,18 4,10 1,23 1, * 690,47 9,11 10,34 12,27 0,02 14,31 48,24 39,11 4,11 1,23 1, * 690,47 9,04 10,28 12,21 0,02 14,36 48,10 39,05 4,13 1,24 1, * 690,47 8,98 10,21 12,15 0,02 14,40 47,96 38,98 4,14 1,23 1, * 690,47 8,92 10,14 12,08 0,02 14,44 47,83 38,92 4,16 1,22 1, * 690,47 8,85 10,08 12,02 0,02 14,48 47,70 38,85 4,17 1,23 1, * 690,47 8,78 10,01 11,96 0,03 14,52 47,57 38,78 4,18 1,23 1, * 690,47 8,72 9,95 11,90 0,03 14,56 47,44 38,72 4,20 1,23 1,18 Pag 97

110 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 8,66 9,88 11,84 0,03 14,60 47,31 38,65 4,21 1,22 1, * 690,47 8,59 9,81 11,78 0,03 14,64 47,18 38,59 4,23 1,22 1, * 690,47 8,52 9,75 11,71 0,03 14,67 47,05 38,52 4,24 1,23 1, * 690,47 8,46 9,68 11,65 0,03 14,71 46,93 38,46 4,25 1,22 1, * 690,47 8,39 9,61 11,59 0,03 14,75 46,80 38,39 4,27 1,22 1, * 690,47 8,33 9,55 11,53 0,03 14,79 46,67 38,33 4,28 1,22 1, * 690,47 8,26 9,48 11,47 0,03 14,83 46,55 38,26 4,29 1,22 1, * 690,47 8,20 9,41 11,41 0,03 14,87 46,43 38,20 4,31 1,21 1, * 690,47 8,13 9,35 11,35 0,03 14,91 46,31 38,13 4,32 1,22 1, * 690,47 8,07 9,28 11,28 0,03 14,95 46,19 38,07 4,33 1,21 1, * 690,47 8,00 9,22 11,22 0,03 14,99 46,07 38,00 4,35 1,22 1, * 690,47 7,94 9,15 11,16 0,03 15,03 45,95 37,94 4,36 1,21 1, * 690,47 7,87 9,08 11,10 0,03 15,06 45,84 37,87 4,37 1,21 1, * 690,47 7,81 9,02 11,04 0,03 15,10 45,72 37,81 4,38 1,21 1, * 690,47 7,74 8,95 10,98 0,03 15,14 45,60 37,74 4,40 1,21 1, * 690,47 7,68 8,89 10,92 0,03 15,18 45,49 37,68 4,41 1,21 1, * 690,47 7,61 8,82 10,86 0,03 15,22 45,38 37,61 4,42 1,21 1, * 690,47 7,55 8,75 10,79 0,03 15,25 45,26 37,55 4,43 1,20 1, * 690,47 7,48 8,69 10,73 0,03 15,29 45,15 37,48 4,45 1,21 1, * 690,47 7,42 8,62 10,67 0,03 15,33 45,04 37,42 4,46 1,20 1, * 690,47 7,35 8,56 10,61 0,03 15,37 44,93 37,35 4,47 1,21 1, * 690,47 7,29 8,49 10,55 0,03 15,40 44,82 37,29 4,48 1,20 1, * 690,47 7,22 8,42 10,49 0,03 15,44 44,71 37,22 4,50 1,20 1, * 690,47 7,16 8,36 10,43 0,03 15,48 44,61 37,16 4,51 1,20 1, * 690,47 7,09 8,29 10,36 0,03 15,52 44,50 37,09 4,52 1,20 1,21 Pag 98

111 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 7,03 8,23 10,30 0,03 15,55 44,40 37,03 4,53 1,20 1, * 690,47 6,96 8,16 10,24 0,03 15,59 44,29 36,96 4,55 1,20 1, * 690,47 6,90 8,10 10,18 0,03 15,63 44,19 36,90 4,56 1,20 1, * 690,47 6,83 8,03 10,12 0,03 15,66 44,08 36,83 4,57 1,20 1, * 690,47 6,77 7,96 10,06 0,03 15,70 43,98 36,77 4,58 1,19 1, * 690,47 6,70 7,90 10,00 0,03 15,74 43,88 36,70 4,59 1,20 1, * 690,47 6,64 7,83 9,94 0,03 15,77 43,78 36,64 4,61 1,19 1, * 690,47 6,57 7,77 9,87 0,03 15,81 43,68 36,57 4,62 1,20 1, * 690,47 6,51 7,70 9,81 0,03 15,84 43,58 36,51 4,63 1,19 1, * 690,47 6,44 7,64 9,75 0,03 15,88 43,48 36,44 4,64 1,20 1, * 690,47 6,38 7,57 9,69 0,03 15,92 43,38 36,38 4,65 1,19 1, * 690,47 6,31 7,50 9,63 0,03 15,95 43,28 36,31 4,66 1,19 1, * 690,47 6,25 7,44 9,57 0,03 15,99 43,19 36,25 4,68 1,19 1, * 690,47 6,18 7,37 9,51 0,03 16,02 43,09 36,18 4,69 1,19 1, * 690,47 6,12 7,31 9,45 0,03 16,06 42,99 36,12 4,70 1,19 1, * 690,47 6,05 7,24 9,39 0,03 16,09 42,90 36,05 4,71 1,19 1, * 690,47 5,99 7,18 9,33 0,03 16,13 42,81 35,99 4,72 1,19 1, * 690,47 5,92 7,11 9,26 0,03 16,17 42,71 35,92 4,73 1,19 1, * 690,47 5,86 7,05 9,20 0,03 16,20 42,62 35,86 4,74 1,19 1, * 690,47 5,79 6,98 9,14 0,03 16,24 42,53 35,79 4,75 1,19 1, * 690,47 5,73 6,91 9,08 0,03 16,27 42,44 35,73 4,77 1,18 1, * 690,47 5,66 6,85 9,02 0,03 16,31 42,34 35,66 4,78 1,19 1, * 690,47 5,60 6,78 8,96 0,03 16,34 42,25 35,60 4,79 1,18 1, * 690,47 5,53 6,72 8,90 0,03 16,38 42,16 35,53 4,80 1,19 1, * 690,47 5,47 6,65 8,84 0,03 16,41 42,08 35,47 4,81 1,18 1,25 Pag 99

112 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 5,40 6,59 8,78 0,03 16,44 41,99 35,40 4,82 1,19 1, * 690,47 5,34 6,52 8,72 0,03 16,48 41,90 35,34 4,83 1,18 1, * 690,47 5,27 6,46 8,65 0,03 16,51 41,81 35,27 4,84 1,19 1, * 690,47 5,21 6,39 8,59 0,03 16,55 41,73 35,21 4,85 1,18 1, * 690,47 5,14 6,33 8,53 0,03 16,58 41,64 35,14 4,86 1,19 1, * 690,47 5,08 6,26 8,47 0,03 16,62 41,56 35,08 4,87 1,18 1, * 690,47 5,01 6,20 8,41 0,03 16,65 41,47 35,01 4,88 1,19 1, * 690,47 4,95 6,13 8,35 0,03 16,68 41,39 34,95 4,89 1,18 1, * 690,47 4,88 6,06 8,29 0,04 16,72 41,30 34,88 4,90 1,18 1, * 690,47 4,81 6,00 8,23 0,04 16,75 41,22 34,82 4,91 1,19 1, * 690,47 4,75 5,93 8,17 0,04 16,79 41,13 34,75 4,92 1,18 1, * 690,47 4,69 5,87 8,11 0,04 16,82 41,05 34,69 4,93 1,18 1, * 690,47 4,62 5,80 8,05 0,04 16,85 40,97 34,62 4,94 1,18 1, * 690,47 4,55 5,74 7,98 0,04 16,89 40,89 34,56 4,96 1,19 1, * 690,47 4,49 5,67 7,92 0,04 16,92 40,81 34,49 4,96 1,18 1, * 690,47 4,43 5,61 7,86 0,04 16,95 40,73 34,42 4,97 1,18 1, * 690,47 4,36 5,54 7,80 0,04 16,99 40,65 34,36 4,98 1,18 1, * 690,47 4,29 5,48 7,74 0,04 17,02 40,57 34,29 4,99 1,19 1, * 690,47 4,23 5,41 7,68 0,04 17,05 40,49 34,23 5,00 1,18 1, * 690,47 4,17 5,35 7,62 0,04 17,09 40,41 34,16 5,01 1,18 1, * 690,47 4,10 5,28 7,56 0,04 17,12 40,34 34,10 5,02 1,18 1, * 690,47 4,03 5,22 7,50 0,04 17,15 40,26 34,03 5,03 1,19 1, * 690,47 3,97 5,15 7,44 0,04 17,18 40,18 33,97 5,04 1,18 1, * 690,47 3,90 5,09 7,38 0,04 17,22 40,10 33,90 5,05 1,19 1, * 690,47 3,84 5,02 7,32 0,04 17,25 40,03 33,84 5,06 1,18 1,28 Pag 100

113 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 3,77 4,96 7,26 0,04 17,28 39,95 33,77 5,07 1,19 1, * 690,47 3,71 4,89 7,20 0,04 17,31 39,88 33,71 5,08 1,18 1, * 690,47 3,64 4,83 7,14 0,04 17,35 39,80 33,64 5,09 1,19 1, * 690,47 3,58 4,76 7,07 0,04 17,38 39,73 33,58 5,10 1,18 1, * 690,47 3,51 4,70 7,01 0,04 17,41 39,65 33,51 5,11 1,19 1, * 690,47 3,45 4,63 6,95 0,04 17,45 39,58 33,45 5,12 1,18 1, * 690,47 3,38 4,57 6,89 0,04 17,48 39,51 33,38 5,13 1,19 1, * 690,47 3,32 4,50 6,83 0,04 17,51 39,43 33,32 5,14 1,18 1, * 690,47 3,25 4,44 6,77 0,04 17,54 39,36 33,25 5,15 1,19 1, * 690,47 3,19 4,37 6,71 0,04 17,58 39,29 33,19 5,16 1,18 1, * 690,47 3,12 4,31 6,65 0,04 17,61 39,21 33,12 5,17 1,19 1, * 690,47 3,06 4,24 6,59 0,04 17,64 39,14 33,06 5,17 1,18 1, * 690,47 2,99 4,18 6,53 0,04 17,67 39,07 32,99 5,18 1,19 1, * 690,47 2,93 4,11 6,47 0,04 17,70 39,00 32,93 5,19 1,18 1, * 690,47 2,86 4,05 6,41 0,04 17,74 38,93 32,86 5,20 1,19 1, * 690,47 2,80 3,98 6,35 0,04 17,77 38,86 32,80 5,21 1,18 1, * 690,47 2,73 3,92 6,29 0,04 17,80 38,79 32,73 5,22 1,19 1, * 690,47 2,67 3,85 6,23 0,04 17,83 38,72 32,67 5,23 1,18 1, * 690,47 2,60 3,79 6,17 0,04 17,86 38,65 32,60 5,24 1,19 1, * 690,47 2,54 3,72 6,11 0,04 17,90 38,58 32,54 5,25 1,18 1, * 690,47 2,47 3,66 6,05 0,04 17,93 38,52 32,47 5,25 1,19 1, * 690,47 2,41 3,59 5,99 0,04 17,96 38,45 32,41 5,26 1,18 1, * 690,47 2,34 3,53 5,93 0,04 17,99 38,38 32,34 5,27 1,19 1, * 690,47 2,28 3,47 5,87 0,04 18,02 38,31 32,28 5,28 1,19 1, * 690,47 2,21 3,40 5,81 0,04 18,05 38,25 32,21 5,29 1,19 1,31 Pag 101

114 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 2,15 3,33 5,75 0,04 18,08 38,18 32,15 5,30 1,18 1, * 690,47 2,08 3,27 5,69 0,04 18,12 38,11 32,08 5,31 1,19 1, * 690,47 2,02 3,21 5,63 0,04 18,15 38,05 32,02 5,31 1,19 1, * 690,47 1,95 3,14 5,57 0,04 18,18 37,98 31,95 5,32 1,19 1, * 690,47 1,89 3,08 5,51 0,04 18,21 37,92 31,89 5,33 1,19 1, * 690,47 1,82 3,01 5,45 0,04 18,24 37,86 31,82 5,34 1,19 1, * 690,47 1,76 2,95 5,39 0,04 18,27 37,79 31,76 5,35 1,19 1, * 690,47 1,69 2,88 5,33 0,04 18,30 37,73 31,69 5,35 1,19 1, * 690,47 1,63 2,82 5,27 0,04 18,33 37,67 31,63 5,36 1,19 1, * 690,47 1,56 2,75 5,21 0,04 18,36 37,60 31,56 5,37 1,19 1, * 690,47 1,50 2,69 5,15 0,04 18,39 37,54 31,50 5,38 1,19 1, * 690,47 1,43 2,62 5,09 0,04 18,42 37,48 31,43 5,39 1,19 1, * 690,47 1,37 2,56 5,03 0,04 18,45 37,42 31,37 5,39 1,19 1, * 690,47 1,30 2,49 4,96 0,04 18,48 37,35 31,30 5,40 1,19 1, * 690,47 1,24 2,43 4,90 0,04 18,52 37,29 31,24 5,41 1,19 1, * 690,47 1,17 2,37 4,84 0,04 18,55 37,23 31,17 5,42 1,20 1, * 690,47 1,11 2,30 4,79 0,04 18,58 37,17 31,11 5,42 1,19 1, * 690,47 1,04 2,24 4,73 0,04 18,61 37,11 31,04 5,43 1,20 1, * 690,47 0,98 2,17 4,67 0,04 18,64 37,05 30,98 5,44 1,19 1, * 690,47 0,91 2,11 4,61 0,04 18,67 36,99 30,91 5,45 1,20 1, * 690,47 0,85 2,04 4,55 0,04 18,70 36,93 30,85 5,45 1,19 1, * 690,47 0,78 1,98 4,49 0,04 18,73 36,87 30,78 5,46 1,20 1, * 690,47 0,72 1,91 4,43 0,04 18,75 36,82 30,72 5,47 1,19 1, * 690,47 0,65 1,85 4,37 0,04 18,78 36,76 30,65 5,48 1,20 1, * 690,47 0,59 1,79 4,31 0,04 18,81 36,70 30,59 5,48 1,20 1,34 Pag 102

115 Caudal Cota Secção Altura de água Altura Crítica E.G. Slope Velocidade Area de escoamento Largura do canal Numero de Froude Altura de água Folga Secção descarregador (m 3 /s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m 2 ) (m) (m) (m) * 690,47 0,52 1,72 4,25 0,04 18,84 36,64 30,52 5,49 1,20 1, * 690,47 0,46 1,66 4,19 0,04 18,87 36,58 30,46 5,50 1,20 1, * 690,47 0,39 1,59 4,13 0,04 18,90 36,53 30,39 5,50 1,20 1, * 690,47 0,32 1,53 4,07 0,04 18,93 36,47 30,33 5,51 1,21 1, * 690,47 0,26 1,46 4,01 0,04 18,96 36,41 30,26 5,52 1,20 1, * 690,47 0,20 1,40 3,95 0,04 18,99 36,36 30,20 5,52 1,20 1, * 690,47 0,13 1,33 3,89 0,05 19,02 36,30 30,13 5,53 1,20 1, * 690,47 0,06 1,27 3,83 0,05 19,05 36,25 30,07 5,54 1,21 1,36 94,00 690,47 0,00 1,21 3,77 0,05 19,08 36,19 30,00 5,54 1,21 1,36 Pag 103

116 ANEXO VI - CURVA DE DURAÇÃO MÉDIA DO CAUDAL MÉDIO DIÁRIO Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s)

117 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 105

118 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 106

119 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 107

120 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 108

121 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 109

122 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 110

123 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 111

124 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 112

125 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 113

126 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 114

127 Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Caudal Dias (m 3 /s) Pag 115

128 Pag 116

129 ANEXO VII - HIDROGRAMA AFLUENTE E EFLUENTE PARA A SOLUÇÃO ADOPTADA PARA A SOLEIRA DESCARREGADORA (L = 50 M) T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 01/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 01/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 117

130 T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 02/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 03/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 118

131 T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 04/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 04/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 119

132 T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 05/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 06/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 120

133 T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 07/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 08/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 121

134 T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 08/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 09/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 122

135 T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 10/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : T Qafl Qefl H (m 3 /s) (m 3 /s) (m) 10/01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : /01/ : Pag 123

136 ANEXO VIII - PONTOS DA SOLEIRA A JUSANTE DA CRISTA x y Pag 124

137 ANEXO IX - SIMULAÇÃO DESCARREGADOR Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 125

138 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 126

139 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 127

140 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 128

141 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 129

142 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 130

143 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 131

144 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 132

145 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 133

146 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 134

147 Secção Q Zfundo Zágua Zcrítico ZLinha Energa U L Fr (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) * * * * * * * * * * * * * * * * * * Pag 135

148 ANEXO X - SIMULAÇÃO DO ESVAZIAMENTO Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 136

149 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 137

150 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 138

151 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 139

152 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 140

153 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 141

154 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 142

155 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 143

156 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 144

157 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 145

158 Hora Qin Qout dq dv Volume albufeira Cota H U (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 ) (m 3 ) (m) (m) (m/s) Pag 146

159 ANEXO XI - TRAJECTORIA DA DESCARGA DE FUNDO X (m) Y (m) X (m) Y (m) X (m) Y (m) Pag 147

160 X (m) Y (m) X (m) Y (m) X (m) Y (m) Pag 148

161 X (m) Y (m) X (m) Y (m) X (m) Y (m) Pag 149

162 Pag 150

163 LOCAL: PALHAIS - SERTÃ TITULO: BARRAGEM NA RIBEIRA DA SERTÃ PEÇA DESENHADA Nº 1 - ANTEPROJECTO DOS ÓRGÃOS HIDRÁULICOS PEÇAS DESENHADAS: PLANTA GERAL AUTOR: NUNO LOBATO DE FARIA ESCALA: 1/200

164 LOCAL: PALHAIS - SERTÃ TITULO: BARRAGEM NA RIBEIRA DA SERTÃ PEÇA DESENHADA Nº 2 - ANTEPROJECTO DOS ÓRGÃOS HIDRÁULICOS PEÇAS DESENHADAS: ALÇADO FRONTAL E POSTERIOR AUTOR: NUNO LOBATO DE FARIA ESCALA: 1/200

165 Pormenor 1 Escala 1/50 Pormenor 2 Escala 1/50 LOCAL: PALHAIS - SERTÃ TITULO: BARRAGEM NA RIBEIRA DA SERTÃ PEÇA DESENHADA Nº 3 - ANTEPROJECTO DOS ÓRGÃOS HIDRÁULICOS PEÇAS DESENHADAS: DESCARREGADOR DE CHEIAS - VISTA EM PLANTA E CORTE AUTOR: NUNO LOBATO DE FARIA ESCALA: 1/200

166 CORTE D-D' Escala 1/100 CORTE E-E' Escala 1/100 CORTE C-C' Pormenor 3 Escala 1/100 Pormenor 5 Escala 1/100 CORTE F-F' Escala 1/100 Pormenor 6 Escala 1/100 Pormenor 4 Escala 1/100 LOCAL: PALHAIS - SERTÃ TITULO: BARRAGEM NA RIBEIRA DA SERTÃ PEÇA DESENHADA Nº 4 - ANTEPROJECTO DOS ÓRGÃOS HIDRÁULICOS PEÇAS DESENHADAS: DESVIO PROVISÓRIO - VISTA EM PLANTA E CORTE AUTOR: NUNO LOBATO DE FARIA ESCALA: 1/200