COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS XXX SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS FOZ DO IGUAÇU PR 11 A 13 DE MAIO DE 2015 RESERVADO AO CBDB VAZÕES DE INFILTRAÇÃO ATRAVÉS DA BARRAGEM DE ITAIPU Josiele PATIAS Eng. Civil, DSc. Itaipu Binacional Silvia Frazão MATOS Eng. Civil, MSc. Itaipu Binacional Julio César ROYER Professor, MSc. IFPR Etore Funchal de FARIA Eng. Civil, DSc. Itaipu Binacional RESUMO Quando se trata da avaliação da segurança estrutural de barragens uma das formas de controle se dá por meio da análise das vazões de infiltração que ocorrem através das estruturas e suas fundações. Como na grande maioria das barragens, a vazão que percola pelo corpo das estruturas de Itaipu é pequena quando comparada com a vazão que escoa pela fundação, seja em solo ou rocha. A máxima vazão total registrada foi de 182,91 l/s. Este valor encontra-se abaixo do valor máximo estabelecido no projeto que é de 488,00 l/s. Este trabalho tem por objetivo apresentar as vazões de infiltração através da Barragem de Itaipu e correlacionando-as com a variação do nível do reservatório e da temperatura ambiente. ABSTRACT To evaluate a dam safety it is important to analyze the seepage flow that occurs through the structures and their foundations. The flow that percolates through the body of the Itaipu structures is smaller than the flows that percolate through the foundation, either in soil or rock, this behavior is common in the most dams around the world. In Itaipu the total maximum recorded flow is 182.91 l/s, this value is below the maximum value set in the project which is 488.00 l/s. This paper presents an assessment about the infiltration flows through the Itaipu Dam correlating them with of the reservoir level and the ambient temperature. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 1
1. INTRODUÇÃO A Usina de Itaipu está localizada no rio Paraná, na fronteira entre Brasil e Paraguai, a montante das cidades de Foz do Iguaçu (BR) e Ciudad del Este (PY). A estrutura de barramento é constituída por diferentes tipos de barragens, conforme mostra a Figura 1. Destacam-se as Barragens de Terra, localizadas na Margem Esquerda (1) e na Margem Direita (9); a Barragem de Enrocamento (2); as Barragens de Ligação, formadas por blocos de contraforte (3); a Estrutura de Desvio (4), construída com concreto maciço; a Barragem Principal (5), composta por blocos de gravidade aliviada; a Barragem Lateral Direita (7), constituída por blocos de contrafortes; a Casa de Força (6) e o Vertedouro (8). Figura 1: Barragens que compõem a Usina Hidrelétrica de Itaipu [1]. As barragens de concreto e de enrocamento são assentadas em basalto compacto são, enquanto que as barragens de terra são assentadas em solo residual de basalto. As barragens de concreto apresentam um sistema de drenagem na fundação e no concreto. O sistema de drenagem da fundação é composto por cortinas de drenos superficiais e profundos, além de túneis de drenagens em feições geológicas específicas localizadas no maciço de fundação. As barragens de terra apresentam sistemas de drenagem interna, compostos por filtro vertical e tapete drenante, além do sistema de drenagem superficial. No pé de jusante da Barragem de Terra da Margem Esquerda há uma linha de poços de alívio, que atravessa as camadas de solo atingindo o topo rochoso. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 2
O controle das vazões das águas drenadas é realizado por meio de medidores de vazão e leitura das vazões individuais dos drenos. Este artigo tem por objetivo apresentar as vazões de infiltrações nas estruturas e suas fundações, as quais compõem o complexo de barramento de Itaipu. Os valores registrados serão correlacionados outras variáveis independentes locais, como o nível do reservatório e a temperatura ambiente. 2. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM DE ITAIPU O sistema de drenagem de Itaipu tem a finalidade de aliviar as pressões neutras e a subpressões e conduzir através das galerias a água das infiltrações, que ocorrem pelas estruturas e suas fundações, até poços coletores e estações de bombeamento. Ao longo do caminho percorrido pela água são feitas medidas de controle que possam detectar possíveis anomalias. A supervisão do sistema de drenagem é de fundamental importância, pois a deficiência da drenagem pode causar aumento de subpressão nas fundações, com implicações para a segurança da estrutura. Na tabela 1 é descrita a quantidade de drenos de fundação e concreto para cada tipo de estrutura existente em Itaipu. Estrutura Dreno de Dreno de Total de fundação concreto drenos Barragem de Terra MD (Q) ---- ---- ---- Vertedouro (A) 188 ---- 188 Bar. Lateral Direita (D) 522 350 872 Blocos de Lig. Direita (E) 144 36 180 Barragem Principal (F) 1870 198 2068 Estrutura de Desvio (H) 359 225 584 Blocos de Lig. Esquerda (I) 362 140 502 Casa de Força (U) 606 ---- 606 Área de Mont. Direita (S) 174 ---- 174 Área de Mont. Central (T) 65 ---- 65 Bar. de Enrocamento (K) ---- ---- ---- Barragem de Terra - ME (L) 56 ---- 56 Total 4346 949 5295 Tabela 1: Total de drenos por estrutura. 2.1 SISTEMAS DE DRENAGEM DO CONCRETO As juntas de contração transversais entre os blocos são livres, tendo como componentes três veda juntas. Entre o veda junta de montante e o intermediário foi moldado um dreno de junta para coletar a água percolada e conduzi-la através das galerias até os poços coletores e estações de bombeamento. Entre o veda junta intermediário e de jusante foi deixado um compartimento para injeção, caso fosse necessário. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 3
Nas barragens de contraforte foram moldados dois drenos de junta, caso fosse necessário, o dreno de junta mais a jusante poderia ser injetado. A cabeça de montante dos blocos é dotada de drenos internos moldados em concreto e com espaçamento aproximado entre si de 3m. A figura 2 mostra como é o esquema de vedação e drenagem nas cabeças dos blocos. Figura 2: Junta transversal de contração [2]. 2.2 SISTEMAS DE DRENAGEM DA FUNDAÇÃO Os derrames basálticos da fundação da usina de Itaipu são poucos permeáveis, no entanto, apresentam zonas com alto grau de fraturamento, especialmente no sentido horizontal, algumas abrangem toda a área da barragem. Através destas feições e do contato entre diferentes materiais se dá grande parte das infiltrações, preferencialmente nas juntas geológicas, contatos entre derrames e contato da estrutura com a fundação. Para a redução da percolação para um nível razoável e controlável foi feita uma cortina de injeção perimetral para interceptar os caminhos preferenciais de percolação nas barragens de concreto. A cortina de injeção profunda foi executada a partir do pé de montante dos blocos, através de furos verticais. As injeções do contato estrutura/rocha foram feitas a partir do mesmo local, através de furos inclinados para jusante. A jusante da cortina de injeção há uma cortina de drenagem. Esta drenagem foi feita para controle da subpressões no maciço rochoso e condução das águas de infiltração para fora das estruturas, através da captação do fluxo de percolação e condução para o rio. É constituída de uma linha profunda logo a jusante da união da cabeça com a alma do bloco, em algumas regiões esta linha é interligada com os túneis de drenagem localizados no interior do maciço rochoso. Há ainda outra linha de drenos rasos ao longo do perímetro da cabeça do bloco. Para ilustrar o exposto apresenta-se na Figura 3 o esquema de drenagem dos blocos F7/8 ao F11/12 da Barragem Principal de Itaipu. As características dos sistemas de drenagem da fundação são: XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 4
Drenos rasos: tem o objetivo de drenar a região logo abaixo do contato. São verticais, com 4 (100mm) de diâmetro e profundidade entre 15 e 25m; Drenos profundos sem interligação com túneis: junto às mísulas, paralelo ao eixo da barragem ou dispostos ao longo dos contrafortes com o objetivo de drenar as juntas mais permeáveis. São drenos verticais ou subverticais, com 4 (100mm) de diâmetro e profundidade até 80m; Drenos profundos interligados com túneis ou galerias: drenos que interligam a superfície de fundação dos blocos com o teto dos túneis de drenagem. Os túneis possuem uma cortina de drenos verticais, executada a partir do piso até as juntas permeáveis; Drenos de meia cana e sub-horizontais: fazem a drenagem dos taludes de escavação. Os drenos de meia cana são espaçados a cada 6 a 8 metros e terminam em galerias deixadas dentro das estruturas de concreto. Os drenos sub-horizontais são para os taludes dos blocos F1/2, I-2 e I-6 e possuem 4 (100mm) de diâmetro. Figura 3: Exemplo do sistema de drenagem da fundação das barragens de concreto. Em alguns blocos (com variação brusca de cota de assentamento) da Barragem Principal foi feita uma linha horizontal de drenagem, atravessando as almas dos blocos, e que penetra cerca de 6m no maciço rochoso para drenar o contato concreto/rocha. Na Estrutura de Desvio e na Casa de Força foi feita uma linha de drenagem rasa a partir da galeria de jusante. Na Casa de Força executou-se uma cortina longitudinal central desenvolvendo-se ao longo da galeria da Elevação 57,25, com profundidade e inclinação variável por causa da existência de um túnel de drenagem na fundação. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 5
As Barragens de terra e enrocamento têm sistemas de drenagem interno, com a função de interceptar o fluxo de percolação do maciço e conduzir para fora, e superficial, com função de captar, conduzir e evacuar as águas de chuva que incidem nas barragens. O sistema de drenagem da Barragem de Terra esquerda é composto por um filtro de areia vertical, com 2m de largura e a 3m a montante do eixo da barragem, contínuo até um tapete drenante horizontal (ver Figura 4). O tapete drenante na Seção II está posicionado a meia altura do maciço e na Seção I o tapete se apoia na fundação, como mostra a figura 4. No pé da barragem existe uma linha adicional de poços de alívio, espaçados de 30m, e que contribuem para o controle das subpressões na fundação. Para a drenagem de águas superficiais do talude de jusante foi projetado um sistemas canaletas em diversos níveis no talude. Figura 4: Seções transversais típicas da barragem de terra esquerda [2]. A Barragem de Terra (Margem Direita) possui uma seção transversal homogênea de argila compactada com taludes uniformes. O sistema de drenagem interno é composto por um filtro vertical de 2m de largura e um tapete de drenagem de 1m de espessura, como mostra a figura 5. A percolação é controlada pelo tapete drenante e por uma camada permeável de saprolito que aflora no lado de jusante. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 6
Figura 5: Seção transversal típica da barragem de terra direita [2]. A Barragem de enrocamento é constituída por um núcleo central de solo compactado. Este núcleo é protegido primeiro por uma transição fina e depois uma grossa de rocha. O sistema de drenagem da Barragem de Enrocamento é composto por um filtro vertical de areia compactada, que controla a percolação através do núcleo de argila, sem tapete drenante horizontal, como mostra a Figura 6. Figura 6: Seção transversal típica da barragem de enrocamento [2]. 2.3 INSTRUMENTAÇÃO DE CONTROLE Para controle das vazões são feitas leituras de controle através de medidores de vazão distribuídos nas barragens. Itaipu possui medidores de vazão tipo vertedor com placas triangulares e trapezoidais. As leituras manuais têm frequência semanal e as leituras automatizadas a cada 30 minutos. Para o controle da supressão na fundação é utilizado o piezômetro. Em Itaipu foram instalados piezômetros standpipe e piezômetros de corda vibrante. Estes instrumentos foram instalados no contato estrutura/fundação das barragens e nas descontinuidades geológicas da fundação. A frequência de leitura manual para os piezômetros do contato é semanal e para os outros piezômetros quinzenal e as leituras automatizadas a cada 30 minutos. Os drenos de fundação que contribuem para os medidores de vazão possuem frequência mensal de leitura. Para os demais drenos a frequência de leituras é trimestral. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 7
nov/2001 dez/2001 mar/2002 abr/2002 jun/2002 ago/2002 out/2002 dez/2002 fev/2003 abr/2003 jun/2003 ago/2003 out/2003 dez/2003 fev/2004 abr/2004 jun/2004 ago/2004 out/2004 dez/2004 fev/2005 abr/2005 jun/2005 ago/2005 out/2005 dez/2005 fev/2006 abr/2006 jun/2006 ago/2006 out/2006 dez/2006 fev/2007 abr/2007 jun/2007 ago/2007 out/2007 nov/2007 jan/2008 mar/2008 mai/2008 jul/2008 set/2008 nov/2008 jan/2009 mar/2009 mai/2009 jul/2009 set/2009 nov/2009 jan/2010 mar/2010 mai/2010 jul/2010 set/2010 nov/2010 jan/2011 mar/2011 mai/2011 jul/2011 set/2011 nov/2011 jan/2012 mar/2012 mai/2012 jul/2012 set/2012 nov/2012 jan/2013 mar/2013 mai/2013 jul/2013 ago/2013 out/2013 dez/2013 fev/2014 abr/2014 jun/2014 ago/2014 out/2014 dez/2014 Vazão (l/s) Cota(m) C 3. ANÁLISE DOS REGISTROS DE VAZÕES DE INFILTRAÇÕES EM ITAIPU As vazões de infiltração analisadas neste artigo são do período de dezembro de 2001 a setembro de 2014, os valores considerados são médias mensais. 3.1 SÉRIES TEMPORAIS DAS VAZÕES DE INFILTRAÇÕES EM ITAIPU As séries temporais das vazões de infiltração em Itaipu estão mostradas nas Figuras 7 e 8. Nestes gráficos estão também os valores de temperatura ambiente e nível de reservatório (médias mensais). A Figura 7 mostra as vazões de infiltração pela fundação e pelo concreto, nas barragens de Itaipu. No gráfico é possível observar que a vazão de fundação representa cerca de 90% da vazão total. Na Figura 8 o gráfico mostra as vazões de infiltração por tipo de barragem existente em Itaipu. Pode-se observar que as vazões de infiltração pelas barragens de terra e enrocamento são maiores. A máxima vazão total registrada foi de 182,91 l/s. Estes valores encontram-se abaixo do valor máximo estabelecido no projeto que é de 488,00 l/s. 35,0 Temperatura média 25,0 15,0 5,0 221,0 220,0 219,0 218,0 217,0 216,0 215,0 Nível do Lago Percolação pelas barragens 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Fundação Concreto Total geral Figura 7: Vazões de infiltração pelas barragens de Itaipu. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 8
nov/2001 dez/2001 mar/2002 abr/2002 jun/2002 ago/2002 out/2002 dez/2002 fev/2003 abr/2003 jun/2003 ago/2003 out/2003 dez/2003 fev/2004 abr/2004 jun/2004 ago/2004 out/2004 dez/2004 fev/2005 abr/2005 jun/2005 ago/2005 out/2005 dez/2005 fev/2006 abr/2006 jun/2006 ago/2006 out/2006 dez/2006 fev/2007 abr/2007 jun/2007 ago/2007 out/2007 nov/2007 jan/2008 mar/2008 mai/2008 jul/2008 set/2008 nov/2008 jan/2009 mar/2009 mai/2009 jul/2009 set/2009 nov/2009 jan/2010 mar/2010 mai/2010 jul/2010 set/2010 nov/2010 jan/2011 mar/2011 mai/2011 jul/2011 set/2011 nov/2011 jan/2012 mar/2012 mai/2012 jul/2012 set/2012 nov/2012 jan/2013 mar/2013 mai/2013 jul/2013 ago/2013 out/2013 dez/2013 fev/2014 abr/2014 jun/2014 ago/2014 out/2014 dez/2014 Vazão (l/s) Cota(m) C 35,0 Temperatura média 25,0 15,0 5,0 221,0 220,0 219,0 218,0 217,0 216,0 215,0 Nível do Lago 120,0 Percolação pelas barragens - Tipo de barragem (fundação + concreto) 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Contraforte Gravidade aliviada Casa de Força Gravidade maciça Vertedouro Terra e enrocamento Figura 8: Vazões de infiltração por tipo de barragem. 3.2 CORRELAÇÃO DAS VAZÕES COM TEMPERATURA AMBIENTE E NÍVEL DO RESERVATÓRIO 3.2.1 Descrição das Variáveis As variáveis independentes avaliadas neste trabalho foram temperatura ambiente e nível do reservatório, para as quais foi testada a existência de correlação com as vazões de infiltração. As análises foram separadas conforme segue: Concreto; Fundação das barragens de concreto; Fundação das barragens de aterro (Terra e Enrocamento). Para verificação da normalidade dos dados de vazão foram aplicados os testes de Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk. A única variável que apresentou distribuição normal foi a vazão de infiltração pela fundação das barragens de aterro. Na Tabela 2 são apresentados os valores de média e desvio padrão de todas as variáveis. O nível do reservatório apresenta a menor dispersão dos valores, o que é coerente com o comportamento do reservatório de Itaipu que apresenta uma variação muito pequena ao longo do ano. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 9
Quanto à temperatura, variável que não apresentou distribuição normal, observou-se uma concentração dos seus valores próximos aos limites inferior e superior, sendo que o valor médio mensal máximo é de 27,6 C e o mínimo é de 15,0 C. Quanto à vazão, aquela que infiltra pela fundação das barragens de aterro apresentou a maior média e a menor dispersão dos valores. Variável Média Desvio Padrão Temperatura ( C) 22,15 3,64 Nível do reservatório (msnm)¹ 219,58 0,85 Vazão pelo concreto (l/s) 8,75 2,23 Vazão pela fundação das barragens de concreto (l/s) 53,95 8,69 Vazão pela fundação das barragens de aterro (l/s) 70,11 8,94 ¹ msnm: metros sobre o nível do mar Tabela 2: Média e desvio padrão das variáveis analisadas. 3.2.2 Análise de Correlação A análise de correlação entre as variáveis foi realizada por meio de regressão linear, com o cálculo do coeficiente de correlação amostral de Pearson (r) e do coeficiente de determinação (R²). O coeficiente de correlação linear de Pearson (r) é uma medida da relação mútua entre duas variáveis. Este parâmetro é adimensional e pode variar entre -1 (correlação linear negativa) e 1 (correlação linear positiva). Um aumento na variável independente provoca um aumento na variável dependente se a correlação for positiva, e uma diminuição na variável dependente se a correlação for negativa. Usa-se o coeficiente de correlação amostral de Pearson (r) quando não se dispõe da média populacional, que é estimada a partir da amostra. Foi considerado como critério para interpretar o coeficiente de correlação amostral de Pearson os seguintes valores: r > 0,70 - Forte correlação; 0,30 < r < 0,70 - Correlação moderada; r < 0,30 - Fraca correlação. O coeficiente de determinação (R²) mede o ajustamento de um modelo estatístico linear aos dados analisados, e é o quadrado do coeficiente de correlação amostral. Este parâmetro representa o quanto o modelo consegue explicar os valores da variável dependente, podendo variar de 0 a 100%. Assim, um modelo que apresente um R² de 80% significa que 80% da variação da variável dependente pode ser explicada pela variação da variável independente. As análises foram realizadas considerando as variáveis independentes (temperatura e nível do reservatório) sem e com defasagem de tempo na leitura em relação à vazão de infiltração. Desta maneira, foram testadas as correlações com defasagens de 0, 1, 2, 3 e 4 meses, conforme mostra a Tabela 3, onde foi destacada em negrito a melhor correlação encontrada. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 10
Esta defasagem no tempo depende da resposta dos materiais que compõem as diferentes estruturas e suas fundações às variações de temperatura e nível do reservatório, sendo possivelmente diferente para outras barragens e outras variáveis independentes. Com relação à temperatura, verifica-se que para as barragens de concreto a defasagem com melhor correlação é de dois meses, tanto para a estrutura quanto para a fundação em rocha. No entanto, verifica-se que para a estrutura de concreto a vazão apresenta uma forte correlação com a temperatura, enquanto que para a fundação destas estruturas pode-se verificar fraca correlação. Para as barragens de aterro a vazão na fundação também apresenta correlação fraca em qualquer defasagem de tempo, mas mostra-se um pouco melhor na análise sem defasagem, para o caso da temperatura. Para as estruturas de concreto e suas fundações verifica-se uma correlação moderada com o nível do reservatório. Entretanto, para o concreto ocorre uma defasagem de dois meses, enquanto que para a fundação não há defasagem. A análise de correlação do nível de reservatório com a vazão de infiltração pela fundação das barragens de aterro mostrou forte correlação, sem defasagem. Nas Figuras 9 a 14 são apresentados os gráficos de dispersão das variáveis com as defasagens que apresentaram maior correlação, descritas na Tabela 3. Nestas imagens pode ser avaliada visualmente a dispersão dos dados, bem como a correlação das variáveis. Considerando os valores de R², verifica-se que a variação da temperatura tem influência em 64,95% no comportamento apresentado pela vazão de infiltração pelo concreto, enquanto que o nível do reservatório explica apenas 9,94% da vazão infiltrada pelo concreto. Além disso, esta influência se dá com uma defasagem de dois meses para ambas as variáveis independentes. Para as vazões percoladas pela fundação das barragens de concreto, observa-se que a variação da temperatura praticamente não influencia o seu comportamento (R²=0,69%) e a variação do nível do reservatório explica apenas 9,73% do seu comportamento. Neste caso, é importante fazer uma ressalva, pois para esta análise foram somadas as vazões de todo o sistema de drenagem da fundação das barragens de concreto. Se a análise for feita considerando-se separadamente as vazões relativas às linhas de drenagem mais superficiais a influência no comportamento da vazão, tanto da temperatura ambiente quanto do nível do reservatório, será possivelmente maior. No entanto, para os sistemas mais profundos, como é caso dos túneis, acredita-se que a variação corrente destas variáveis realmente tenha pouca influência no comportamento das vazões de infiltração pela fundação em rocha. Além disso, para o caso da Casa de Forças deverá ser considerado o nível de jusante também como uma variável independente. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 11
Para as barragens de aterro (Terra-ME, Terra-MD e Enrocamento), verifica-se que a temperatura tem uma influência muito pequena no comportamento das vazões de infiltração pela fundação destas barragens. Entretanto, o nível do reservatório explica 62,01% (R²) do comportamento desta variável. Verifica-se ainda que a resposta da variação das variáveis aleatórias é imediata, sem defasagem de tempo. Para o caso das barragens de aterro é importante também realizar a avaliação dos volumes de chuva, como variável independente correlacionável. Variáveis correlacionadas Defasagem R² (%) Vazão Concreto x Temperatura Coeficiente de Correlação de Pearson Sem defasagem 15,18-0,39 1mês 49,41-0,7 2 meses 64,95-0,81 3 meses 48,23-0,69 4 meses 15,44-0,39 Vazão fund. barragens concreto x Temperatura Vazão fund. barragens aterro x Temperatura Vazão Concreto x Nível reservatório Vazão fund. barragens concreto x Nível reservatório Vazão fund. barragens aterro x Nível reservatório Sem defasagem 0,04-0,02 1mês 0,16-0,04 2 meses 0,69-0,08 3 meses 0,69-0,08 4 meses 0,57-0,07 Sem defasagem 7,33-0,27 1mês 4,59-0,21 2 meses 1,6-0,13 3 meses 0,02-0,01 4 meses 0,78-0,08 Sem defasagem 2,97 0,17 1mês 5,99 0,24 2 meses 9,94 0,31 3 meses 7,03 0,27 4 meses 2,16 0,15 Sem defasagem 9,73 0,31 1mês 8,52 0,29 2 meses 5,31 0,23 3 meses 6,04 0,25 4 meses 2,72 0,16 Sem defasagem 62,01 0,79 1mês 40,05 0,63 2 meses 15,56 0,39 3 meses 6,04 0,25 4 meses 0 0 Tabela 3: Resultados da análise de correlação considerando defasagens das variáveis independentes. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 12
Vazão de infiltração na fundação das barragens de concreto (l/s) Vazão de infiltração no concreto (l/s) 16 14 12 10 8 6 4 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Temperatura ambiente ( C) - Defasagem de 2 meses Figura 9: Correlação entre temperatura ambiente e vazão de infiltração pelo concreto. 110 100 90 80 70 60 50 40 30 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Temperatura ambiente ( C) - Defasagem de 2 meses Figura 10: Correlação entre temperatura ambiente e vazão de infiltração pelo fundação das barragens de concreto. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 13
Vazão de infiltração no concreto (l/s) Vazão de infiltração na fundação das barragens de aterro (l/s) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Temperatura ambiente ( C) - Sem defasagem Figura 11: Correlação entre temperatura ambiente e vazão de infiltração pelas barragens de aterro. 16 14 12 10 8 6 4 215 216 217 218 219 220 221 Nível do reservatório (msnm) - Defasagem de 2 meses Figura 12: Correlação entre nível de reservatório e vazão de infiltração pelo concreto XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 14
Vazão de infiltração na fundação das barragens de aterro (l/s) Vazão de infiltração na fundação das barragens de concreto (l/s) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 215 216 217 218 219 220 221 Nível do reservatório (msnm) - Sem defasagem Figura 13: Correlação entre nível do reservatório e vazão de infiltração pelo fundação das barragens de concreto. 110 100 90 80 70 60 50 40 30 215 216 217 218 219 220 221 Nível do reservatório (msnm) - Sem defasagem Figura 14: Correlação entre nível do reservatório e vazão de infiltração pelas barragens de aterro. 4. CONCLUSÕES As principais conclusões relativas ao estudo apresentado neste artigo são as seguintes: XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 15
As variáveis independentes, temperatura ambiente e nível do reservatório, levadas em conta neste trabalho, mostraram influência significativa nas vazões de infiltração; A variação da temperatura ambiente apresenta forte correlação negativa com a variação das vazões infiltradas pelo concreto, ou seja, a redução da temperatura contribui em grande parte para o aumento das vazões infiltradas pelo concreto. A maior correlação ocorreu com uma defasagem de tempo de dois meses; Com respeito ao nível do reservatório, as vazões infiltradas pelas fundações das barragens de aterro foram as que apresentaram maior correlação com esta variável independente, mostrando também forte correlação, neste caso positiva e sem defasagem de tempo; Para as barragens de aterro, em um próximo estudo, devem ser contemplados os volumes de chuva; Quanto à fundação das barragens de concreto, onde se observou fraca correlação com o nível do reservatório e praticamente nenhuma correlação com a temperatura ambiente, portanto, se faz necessário realizar ainda um refinamento na análise, separando-se as vazões dos sistemas de drenagem mais superficiais daqueles mais profundos. Com isto, espera-se que tanto a temperatura quanto o nível do reservatório tenham maior influência para os valores obtidos mais superficialmente. Enquanto que a drenagem mais profunda deve ter realmente pequena influência destas variáveis independentes, para as variações correntes em Itaipu. Outro ponto a ser avaliado é a correlação entre o nível de jusante e a vazão por infiltração nas fundações da Casa de Força. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Itaipu Binacional, ao Centro de Estudos Avançados em Segurança de Barragens (CEASB-PTI), à Fundação Araucária e ao Instituto Federal do Paraná (IFPR). 6. PALAVRAS-CHAVE Barragem de Itaipu, Vazões de Infiltração, Temperatura Ambiente, Nível do Reservatório, Correlação Linear. 7. REFERÊNCIAS [1] ITAIPU BINACIONAL (2014) Barragem de Itaipu. Disponível em: <http://www.itaipu.gov.br/energia/barragem>. Acesso em: 30/10/2014; [2] ITAIPU BINACIONAL (2009) Usina Hidrelétrica de Itaipu: Aspectos de Engenharia. Foz do Iguaçu. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 16