Mananciais e Captação de Água

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Sistema de Abastecimento de Água	Mananciais e Captação de Água
MANANCIAIS E CAPTAÇÃO DE ÁGUA
CICLO HIDROLÓGICO
Ciclo hidrológico pode ser concebido como o mecanismo de circulação da água, em seus diversos estados (sólido, líquido ou gasoso), do mar para o continente e seu retorno ao mar. Apesar do ciclo hidrológico ocorrer na natureza de forma contínua em diversas partes do planeta, pode-se admitir, para melhor compreensão, que ele tenha início nos oceanos sendo sintetizado através das seguintes etapas (Figura 01).
Evaporação da água do mar;
Transporte da água evaporada pelas massas de ar em direção aos continentes;
Precipitação na forma de chuva, granizo ou neve na superfície da terra;
Uma parcela da água precipitada sofre evaporação e outra parte, aproveitada pelas plantas, é também devolvida a atmosfera por transpiração;
Uma segunda parcela da água precipitada escoa superficialmente, indo alimentar os cursos d’água existentes;
A parcela restante tem como destino a infiltração através do subsolo sendo responsável pela formação das águas subterrâneas. À medida que essa infiltração aumenta e atinge a saturação do solo a água nele contida move-se lentamente, sob a ação da gravidade, indo também alimentar os cursos d’água ou o próprio oceano.
Figura 01 – Ciclo Hidrológico
CAPTAÇÃO SUBTERRÂNEA
2.1. INTRODUÇÃO
Apesar da grande quantidade de água existente no planeta, estima-se que cerca de 95% seja de água salgada e apenas 5% corresponda a água doce. Desse pequeno percentual, descontadas as reservas em forma de geleiras, restam apenas 0,3% disponíveis para o consumo, com predomínio absoluto das águas subterrâneas. Atualmente, com a degradação cada vez maior do meio ambiente, que vem se refletindo nos custos do tratamento das águas superficiais, as águas subterrâneas se constituem uma alternativa bastante vantajosa do ponto de vista econômico e sanitário para o suprimento das comunidades.
As águas subterrâneas encontram-se na natureza em pequenas profundidades (água freática), ou em maiores profundidades e confinadas (águas artesianas). Do ponto de vista sanitário as águas freáticas são mais expostas à contaminação por bactérias, parasitas ou substâncias químicas, o que poderá inviabilizar, em muitos casos, o seu aproveitamento.
2.2. FORMAÇÃO DAS RESERVAS SUBTERRÂNEAS
As águas subterrâneas são decorrentes da infiltração das águas de chuva através das diversas camadas do terreno. Devido à ação da gravidade e à porosidade do solo, a parcela de água que se infiltra é conduzida para as camadas mais inferiores, até atingir um estrato impermeável fazendo cessar a percolação no sentido vertical. No seu percurso através das diversas camadas do solo podem-se distinguir duas zonas distintas:
Zona de Aeração – Nesta zona, situada mais próxima à superfície terrestre, os interstícios encontram-se preenchidos com ar e água não sujeita à pressão atmosférica.
Zona de Saturação – Situada abaixo da zona de aeração, encontra-se com os vazios totalmente preenchidos por água e submetidos à pressão hidrostática. As águas alojadas nas zonas de saturação constituem as reservas subterrâneas que são exploradas para abastecimento. 
2.3. AQUÍFERO FREÁTICO E AQUÍFERO ARTESIANO 
A palavra aqüífero é normalmente empregada para designar as reservas de água existente no subsolo, muito embora se refira também às formações geológicas que contém e transportam águas subterrâneas. Distinguem-se dois tipos de aqüíferos (Figura 02), o Freático e o Artesiano.
Aqüífero Freático – Quando as águas que se infiltram no solo atingem um estrato impermeável, os vazios do solo situado acima desse estrato, vão gradativamente sendo preenchidos com água até atingir a saturação. Quando isso ocorre, a água ali acumulada passa a ser submetida à pressão atmosférica. Se a superfície superior da água acumulada é livre o aqüífero formado é chamado de Freático. Um Aqüífero Freático pode ser comparado a um rio ou canal que se desloca a grande profundidade. A superfície superior desse aqüífero é chamada de Lençol Freático. 
Aqüífero artesiano – Se a formação aqüífera está confinada entre duas camadas impermeáveis do solo a água acumulada na zona de saturação, com o passar do tempo, passa a exercer sobre as camadas impermeáveis uma pressão superior à pressão atmosférica e o aqüífero assim formado recebe o nome de Aqüífero Artesiano. Um aqüífero artesiano pode ser comparado a um conduto forçado, com funcionamento por gravidade, instalado a grande profundidade.
Figura 02 – Aqüífero Freático e Aqüífero Artesiano
2.4. PRINCIPAIS VANTAGENS DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Qualidade geralmente satisfatória. Em alguns poços perfurados no semi-árido nordestino, o insucesso deve-se à presença de sais dissolvidos restringindo-se o uso como fonte de suprimento para o gado;
Relativa facilidade de obtenção;
Menor custo com as obras de captação;
Possibilidade de localização da captação próxima à área de consumo, o que facilita o controle operacional.
2.5. PRINCIPAIS FORMAS DE CAPTAÇÃO SUBTERRÂNEA
Captação no Aqüífero freático:
Poços Rasos
Poços Escavados
Poços Cravados
Captação em fontes
Galerias Filtrantes
Captação em Aqüífero Artesiano:
Poços Profundos
2.5.1. Captação no Aqüífero Freático
Poços Escavados
Também conhecidos por poços amazônicos ou cacimbas (Figura 03). São geralmente escavados manualmente, e por isso necessitam de grandes diâmetros. Tem como principais características:
Captação de água do lençol freático ou de um rio quando o poço é perfurado próximo a este (aluvião);
Grandes diâmetros, em alguns casos mais de 2,0m;
Pequenas profundidades cerca de 10,0m;
A água necessita de tratamento para consumo humano.
Figura 03 – Poço Escavado com Bomba Manual
Esses poços, devido suas baixas produtividades, são mais empregados no meio rural como solução individual ou coletiva de pequenas comunidades.
Como a captação de água através é feita em pequenas profundidades, a possibilidade de contaminação é maior que nos poços profundos. Como forma de prevenir a contaminação de água nesses poços deve-se adotar algumas medidas construtivas:
Revestir externamente as paredes do poço, até um mínimo de 3,00m de profundidade de modo a evitar infiltrações para o interior do mesmo;
Elevação do nível do terreno em torno do poço até um mínimo de 0,25m de modo a se obter, um declive para fora do mesmo;
Construção de passeio de concreto em volta do poço com um mínimo de 1,00m de largura;
Cobertura do poço com laje de concreto;
Instalação de uma bomba.
Figura 04 – Poço Amazonas
Poços Cravados
São poços de pequeno diâmetro, construídos mediante a cravação no solo de uma série de tubos, interligados por meio de luvas rosqueadas, tendo em sua extremidade inferior uma ponteira destinada a romper os solos mais resistentes.
A cravação pode ser feita manualmente, por meio de golpes de malho ou marreta, aplicados diretamente sobre cap rosqueado ao tubo. Quando a perfuração se realiza em terrenos moles a marcha da descida é de 5,0 a 7,5 cm por pancada. Entretanto quando se trata de areia ou argila compacta o ritmo de descida é muito lento. Nestes casos pode-se recorrer à introdução de água no tubo ou em sua volta para facilitar a cravação. Como principais características desses poços têm-se:
Pequeno diâmetro, usualmente de 32 mm a 50 mm, excepcionalmente pode chegar a 100 mm;
Construção mais rápida e mais econômica quando comparada com os poços escavados;
Devido à sua facilidade construtiva, podem captar água a uma maior profundidade, cerca de 20 m;
Entre as suas limitações temos:
Dificuldade construtiva quando se encontram solos compactos;
Como a cravação é realizada por golpes de malho ou marreta; as telas das ponteiras podem rasgar e os tubos se curvarem ou romperem;
As luvas se dilatam devido às batidas, permitindo a entrada de ar prejudicando a sucção o que reduz muito a sua produção. 
Captação em FontesA Figura 05 representa uma instalação típica para captação de água em fontes situadas em encostas. Face à proximidade da superfície do terreno as águas captadas estão vulneráveis a contaminação, por isso a área deverá ser isolada da presença de pessoas ou animais. Segundo o Profº. Antônio Figueiredo, a área a ser protegida deverá compreender um círculo de pelo menos 30 m de raio.
Figura 05 – Captação em Fontes de Encostas
Captação em Galerias Filtrantes
Esta alternativa de captação, atualmente em desuso, é normalmente realizada às margens de rios ou lagos, onde a produção é apreciável. Consiste em tubulações perfuradas, envolvidas por seixos rolados, conforme apresentado na Figura 06. 
Figura 06a – Captação em Galerias Filtrantes – Planta Baixa
Figura 06b – Galerias Filtrantes – Corte AA
Figura 06c- Galerias Filtrantes – Detalhe da Tubulação no Poço de Visita
São indicadas para captar água em lençóis freáticos de pequena profundidade;
Apresentam baixo rendimento e manutenção onerosa, além de problemas de qualidade da água;
Necessitam de grandes áreas para obtenção de maiores vazões;
Custo elevado de implantação e manutenção;
Maiores riscos de contaminação da captação.
2.5.2. Captação no Aqüífero Artesiano
A captação de água nesses aqüíferos é feita por meio de poços tubulares ou profundos, também denominados de Poços Artesianos;
Captam a água dos lençóis confinados (abaixo de uma ou mais camadas impermeáveis);
Pequenos diâmetros (até 300 mm) e grandes profundidades: O maior poço do Brasil tem 2.400 metros de profundidade. Situado em Jundiaí (SP), foi perfurado para petróleo. Normalmente poços para água ficam em torno de 100, 200 metros;
Água sem necessidade de tratamento para o consumo humano.
2.5.3 - Terminologia dos Poços
Nível Estático - É o nível de equilíbrio da água no poço quando o mesmo não está sendo bombeado.
Nível Dinâmico do Poço - É o nível de água no poço quando o mesmo estiver sendo bombeado. Este nível está relacionado com a vazão de água retirada e com o tempo decorrido desde o início do bombeamento.
Nível Dinâmico de Equilíbrio - Corresponde à estabilização do nível dinâmico para uma dada vazão.
Rebaixamento, Abaixamento ou Depressão - É a distância vertical compreendida entre os níveis estático e dinâmico no interior do poço.
Superfície Piezométrica de Depressão ou Cone de Depressão - Nos poços em freáticos é a superfície real formada pelo nível de água em volta do poço quando em bombeamento. Em poços artesianos é superfície imaginária formada pelos níveis piezométricos.
Curva de Abaixamento ou de Depressão - É formada pela intersecção da superfície piezométrica por um plano vertical que passa pelo poço.
Zona de Influência do Poço: É constituída por toda a área atingida pelo cone de depressão de um poço.
Regime de Equilíbrio – Situação que se verifica quando o nível dinâmico no seu interior, para uma dada vazão de bombeamento constante, mantêm-se inalterável no decorrer do tempo, isto é, a vazão subterrânea é igual à vazão retirada do poço.
CAPTAÇÃO SUPERFICIAL
Quando se utiliza um curso d’água para atendimento a uma comunidade três hipóteses podem ocorrer:
A descarga do rio em qualquer dia é superior ao volume a ser captado. Neste caso, as obras de captação são mais simples e os custos menores;
A descarga do rio, em alguns meses do ano, é inferior à vazão necessária ao atendimento da comunidade, entretanto, sua descarga diária média é superior ao volume de água a ser captado. Nessa situação, o atendimento só será possível mediante o barramento do rio, com objetivo de acumular água nos períodos chuvosos, para posterior consumo nos períodos de estiagem. Quando ocorre esta hipótese, o volume total acumulado em um ou mais ciclos hidrológicos deve ser maior que o volume total captado no mesmo período;
A vazão média do rio é inferior à vazão requerida. Neste caso, o aproveitamento do curso d’água só permitirá o atendimento parcial da comunidade.
3.1. TERMINOLOGIA
Ano Hidrológico - Período de doze meses, que normalmente não coincide com o ano civil, correspondente ao período de chuvas intensas e períodos de estiagens e chuvas reduzidas.
Hidrograma de um rio ou Hidrógrafa - 	É a representação gráfica das vazões registradas, em determinada seção de um rio, em relação ao tempo, Figura 07.
Figura 07- Aspecto de uma Hidrógrafa
Diagrama de massas ou de Rippl - Consiste na representação gráfica das vazões acumuladas que afluem ou que saem do reservatório de acumulação. Enquanto as vazões afluentes originam uma curva qualquer, as demandas exigidas pelo sistema de abastecimento d’água resultam normalmente numa reta. 
Na Tabela 1, apresentada a seguir, os afluxos mensais foram utilizados para o traçado da hidrógrafa da Figura 07, enquanto os afluxos acumulados e as retiradas acumuladas originaram os diagramas de massas da Figura 08.
TABELA 1
	MES/ANO
	AFLUXOS
Qa m³/s
	AFLUXOS
ACUM. m³/s
	RETIRADAS
QR m³/s
	RETIRADAS
ACUM. m³/s
	mês 01
	
	
	
	
	mês 02
	10,1
	10,1
	4
	4
	mês 03
	7,76
	20,2
	4
	8
	mês 04
	8,43
	27,96
	4
	12
	mês 05
	6,47
	36,39
	4
	16
	mês 06
	2,45
	42,86
	4
	20
	mês 07
	1,42
	45,31
	4
	24
	mês 08
	0,13
	46,73
	4
	28
	mês 09
	3,05
	46,86
	4
	32
	mês 10
	2,21
	49,91
	4
	36
	mês 11
	2,79
	52,12
	4
	40
	mês 12
	4,45
	54,91
	4
	44
	mês 13
	5,96
	59,36
	4
	48
	mês 14
	5,12
	65,32
	4
	52
	mês 15
	7,97
	70,44
	4
	56
	mês 16
	8,42
	78,41
	4
	60
	mês 17
	9,25
	86,83
	4
	64
	mês 18
	8,12
	96,08
	4
	68
	mês 19
	7,83
	104,2
	4
	72
	mês 20
	4,55
	112,03
	4
	76
	mês 21
	4,71
	116,58
	4
	80
	mês 22
	4,52
	121,29
	4
	84
	mês 23
	4,02
	125,81
	4
	88
	mês 24
	4,23
	129,83
	4
	92
	mês 25
	5,41
	134,06
	4
	96
Figura 08
	Devido correlação entre as vazões registradas e os volumes de água, é possível por meio do diagrama de massas também estabelecer os volumes fornecidos pelo rio. De fato, se a vazão média assinalada no diagrama em determinado mês é Q (m³/s), o volume total de água disponibilizado até esse mês será:
				V = Q x 30x 86400 m³.
	Pode-se concluir, portanto, que a área do gráfico sob a curva (integral da função), entre dois instantes t1 e t2 representa o volume disponibilizado entre esses instantes.
	 Sendo a declividade dada pela relação entre uma descarga e o número de meses, o quociente assim definido, será a vazão média no período de meses considerado.
	O diagrama de massas pode ser utilizado, também, para avaliar a possibilidade de aproveitamento do curso d’água. Por exemplo, o rio representado pela curva OABN, da Figura 08, tem condições de suprir a demanda de 4,0 m³/s, pois sua vazão média, dada pela inclinação da reta ON, é superior a declividade da reta dos consumos OM. Para atendimento a uma demanda dada pela inclinação da reta OP o curso d’água estudado atende apenas parcialmente as necessidades da comunidade. 
Regularização de uma vazão - É o termo usado para designar uma vazão constante retirada de um reservatório de acumulação submetido a afluxos variáveis. Situação inversa, desregularização, ocorre nos reservatórios de distribuição, que normalmente são abastecidos por uma vazão constante, mas que estão submetidos à retiradas variáveis pela rede distribuidora. 
Bacia hidrográfica da barragem - É toda a área onde as chuvas caídas escoam para o curso d’água considerado, até o ponto do barramento.
Bacia hidráulica da barragem (Ah) - É a área formada pelo espelho d’água máximo resultante do barramento do rio. Segundo o Profº. Antônio Figueiredo, para determinações preliminares, e no caso de pequenos cursos d’água, a bacia hidráulica pode ser estimada em 3 a 5% da bacia hidrográfica. Esse valor, arbitrado inicialmente, deverá ser corrigido posteriormente se constatada sensível divergência com relação à área realda bacia após a fixação da altura da barragem.
Rendimento da bacia hidrográfica (RUN-OFF) - É o percentual das precipitações pluviométricas que chega efetivamente ao ponto de barramento do rio.
No estado de Pernambuco, podemos utilizar as seguintes expressões:
Para o litoral e Zona da mata:
			
Para o agreste e sertão:
			
Onde: H é a precipitação em mm.
3.2. DETERMINAÇÃO DOS VOLUMES 
Volume d’água afluente à barragem (Va)
Va = R’ . H . A
Onde:
R’ = R/100 (R = Rendimento da bacia hidrográfica);
H = Precipitação pluviométrica, em m (altura de chuva);
A = Área da bacia hidrográfica, em m²;
Va = Volume afluente, em m³.
A unidade de Va depende do tempo considerado da precipitação. Se a precipitação usada foi de um mês, o volume encontrado será em m³/mês.
Volume d’água evaporado (Ve)
				Ve = 0,7 . E . Ah,
Onde:
E = Valor da evaporação na região, em m³/m²/ano;
E = 1,5 m³/m²/ano (em Recife);
E = entre 2,0 e 2,5 m³/m²/ano (no Sertão);
Ah = Área da bacia hidráulica, em m².
Volume d’água retirado anualmente(Vr)
			Vr = Q1 . Tr
Onde:
Q1 = vazão máxima diária, em m³/dia;
Tr = período de retirada, considerado em dias (no nosso caso, Tr = 365).
Volume total d’água retirado da barragem (Vt)
				Vt = Vr1 + Vr2 +Vr3
Onde:
Vr1 = Volume destinado aos sistemas de abastecimento de água;
Vr2 = Volume d’água destinado à irrigação;
Vr3 = Volume d’água destinado à manutenção da descarga de base do rio (vazão mínima para o rio manter seu curso a jusante da barragem)
A título de ilustração citamos como exemplo os seguintes volumes observados para a barragem de Jucazinho:
Vr = 3,0 m³/s;
Vr1 = 1,5 m³/s;
Vr2 = 1,0 m³/s;
Vr3 = 0,5 m³/s.
Vr3 = 0,5 m³/s.
3.3. PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃO SUPERFICIAL
Dependendo da complexidade dos diversos fatores intervenientes, com presença de areia na água, presença de sólidos, variação do nível d’água no ponto da captação, topografia das margens, etc., as obras de captação podem envolver a construção das seguintes unidades:
Vertedouro;
Canais; 
Caixas de Areia (desarenadores);
Grades de barras;
Dispositivos de controle.
 
3.4. CAPTAÇÃO QUANDO A DESCARGA MÍNIMA DO RIO É SUPERIOR À VAZÃO A SER CAPTADA
Quando se trata de um curso d’água de médio ou grande porte as obras de captação podem ser feitas diretamente no rio ou em suas margens. Para menores cursos d’água, especialmente se a profundidade no ponto de captação for reduzida, faz-se necessária a construção de barragens para elevar o nível do rio no ponto de captação.
Captação por tomada direta (rios de médio a grande porte).
Captação por meio de flutuantes;
Captação por drenos;
Canal de aproximação;
Captação simples por meio de tubos.
Captação por barragem de nível (cursos d’água de pequena profundidade).
	
3.4.1 - Captação por meio de flutuantes
A captação por meio de flutuantes se constitui uma ótima alternativa quando há necessidade de bombeamento e o rio apresenta grande oscilação de nível. 
Por Recalque
Figura 09 – Captação Flutuante
Por Gravidade
Foto 01 – Captação por Flutuante – barragem de Jucazinho
3.4.2. Captação por canal de aproximação
Figura 10 – Captação por canal de aproximação
3.4.3. - Captação por barragem de nível (barragem vertedoura)
Característica de pequenos ou médios cursos d’água (onde se faz um barramento no rio);
Não possui finalidade de acumulação de água, apenas de criação de certo volume para facilitar a captação.
Figura 11 – Captação em Barragem de Nível
3.5 CAPTAÇÃO QUANDO A DESCARGA MÍNIMA DO RIO É INFERIOR À VAZÃO A SER CAPTADA
Quando a vazão mínima do curso d’água for inferior à vazão de projeto, a captação é realizada por barragens de acumulação (ou regularização). O reservatório formado pelo lago artificial, criado pela barragem, pode atender a diversas finalidades:
Aproveitamento hidrelétrico;
Abastecimento d’água;
Irrigação;
Controle de enchentes (ex: Barragem do Carpina).
Além dessas reservas deverá também ser prevista uma descarga mínima para manutenção do curso do rio a jusante da barragem.
3.5.1. Determinação do Volume do Reservatório de Acumulação 
	Para determinação da capacidade dos reservatórios de acumulação devem ser conhecidas as descargas fornecidas pelo rio durante um longo período de observação, segundo prof. Antônio Figueiredo, cerca de 20 a 30 anos. Na falta desses elementos, os volumes afluentes podem ser estabelecidos a partir dos dados pluviométricos da bacia hidrográfica conforme abordado no item 3.2.
	Graficamente, a análise desses elementos, suscita as seguintes hipóteses:
A curva dos afluxos acumulados mantém-se, durante todo período observado, acima da curva das vazões regularizadas. Entretanto, em alguns meses, a declividade da reta das demandas é maior que a declividade da curva dos afluxos nesses períodos, caracterizando déficit dos afluxos em relação ao consumo Figura 12.
Figura 12 – Diagrama de Rippl para Afluxos e Demandas
Nesta figura, o trecho AB, relativo ao diagrama de massas do curso d’água, refere-se a um período de chuvas escassas, haja vista que a declividade da curva nesse trecho é inferior à da reta representativa dos consumos AC. Tomando como origem do nosso sistema de referência o instante t1, onde se inicia período de estiagem, a descarga acumulada pelo curso d’água ao final desse período, instante t2, será representada pelo segmento DB.
					DB = Q2 – Q1.
Nesse mesmo período, a demanda exigida pelo sistema é obtida traçando-se a reta r das demandas com origem também no ponto A, e o segmento CD representará a demanda necessária nesse período.
					DC = Q3 – Q1.
O déficit acumulado até instante t2 é representado pelo segmento BC. 
					BC = DC – DB.
Este déficit acumulado BC obtém-se graficamente, pela distância entre as paralelas r e s, tangentes à curva dos afluxos nos pontos A e B respectivamente.
	Outros períodos críticos, iniciando nos pontos A’ e A”, são igualmente observados, mas que diante do exposto, possuem menores déficits acumulados. 
	A capacidade do reservatório de acumulação, neste caso, é dada pela maior distância entre as paralelas r e s, r’ e s’ e r” e s”. De fato, se traçarmos uma curva paralela à curva OAB com origem O’ tal que OO”=BC (reserva inicial), a nova curva dos afluxos será tangente à r no ponto C e estará situada acima das retas r’ e r”. 
	Este procedimento mostra também que para determinar a capacidade do reservatório é suficiente realizar do balanço dos afluxos/demandas apenas para o ano mais seco, isto é:
					( VAFL 1ANO.( ( VDEM.1ANO 
Se ao final do ano mais seco tivermos ( VAFL 1ANO.( ( VDEM.1ANO o volume do reservatório será determinado considerando apenas este ano mais seco. No diagrama de massas esta situação se reflete, ao final do ano, com a curva dos afluxos acima da curva das demandas. 
Se ( VAFL. 1ANO.< ( VDEM. 1ANO tem-se a curva dos afluxos, ao final do ano, abaixo da curva das demandas. Devem-se pesquisar os dois anos mais secos consecutivos para saber se os afluxos acumulados permitem sobras para suprir o déficit encontrado no ano anteriormente pesquisado.
Se Va ( VAFL. 2ANOS. ( ( VDEM. 2ANOS. o volume a ser acumulado será determinado em função do balanço hidrológico dos dois anos considerados.
Se Va ( VAFL. 2ANOS. < ( VDEM. 2ANOS. deve-se fazer o balanço com os três anos mais secos consecutivos, e assim sucessivamente.
A curva dos afluxos acumulados, ao final do ano mais seco encontra-se abaixo da curva das demandas, Figura 12.
Figura 13
Neste caso, os afluxos acumulados encerrarem o primeiro ano hidrológico com reservas inferiores às necessidades da comunidade. O balanço realizado com os dois anos consecutivos mais secos evidencia uma recuperação do manancial ao final do segundo ano, isto é, a curva dos afluxos acimada curva das demandas. A capacidade do reservatório de regularização é dada pela distância A’B’ entre as paralelas r’s’ mostrando que o maior déficit não ocorre necessariamente no ano mais seco. 
	A curva dos afluxos que passa por O’, com OO”=A’B’, mostra que o reservatório com capacidade igual a A’B’, atende com sobras as demandas previstas ao final do primeiro ano, instante t1. Este saldo se anula no instante t2 quando a curva tangencia a reta r’ no ponto B’ (segundo ano).
3.3.4. Tipos de Tomada d’água
		
No corpo da barragem
A descraga de fundo das barragens de regularização devem ser abertas sempre que as mesmas estiverem vertendo (barragens pequeno porte).
Foto 14 – Captação em Barragem de Acumulação
Por torre de tomada
 Garante que sempre se pegue a melhor água. As melhores são as mais superficiais. Isso se faz abrindo as comportas mais superiores e fechando as demais (barragens de médio ou grande porte).
Figura 15 – Captação por Torre de Tomada
3.3.5. Réguas Linimétricas
Réguas que medem o nível d’água nas barragens de regularização (acumulação). Podem ser inteiras ou parciais (de margem).
Foto 02 – Régua Linimétricas – barragem de Jucazinho
3.3.6. Gráfico Cota x Volume
Figura 16 – Gráfico Cota x Volume Acumulado
OBSERVAÇÕES:
A área em torno da barragem deve ser desapropriada até o nível da máxima enchente (entre 50 e 100m);
Deve-se fazer a proteção sanitária do manancial evitando o acesso de pessoas e animais à bacia hidráulica, assim como moradias e plantações nas áreas desapropriadas;
Também é necessária a distância de 50 a 100m além da área máxima do lago, visando a formação de mata ciliar de proteção do manancial. 
EXERCÍCIOS
1. Determinar o volume do reservatório de acumulação para regularizar uma vazão de 2,5 m³/s em um curso d’água cujas descargas nos 5 anos mais secos são representadas na Tabela 2.
		TABELA 2 – DESCARGAS MENSAIS m³/s
	MESES
	ANO 1
	ANO 2
	ANO 3
	ANO 4
	ANO 5
	mês 01
	18,32
	20,21
	10,67
	11,36
	8,6
	mês 02
	8,19
	12,76
	5,84
	9,11
	7,05
	mês 03
	4,75
	5,68
	5,29
	4,34
	3,7
	mês 04
	1,45
	1,97
	1,1
	2,5
	10,1
	mês 05
	2,25
	1,11
	1,69
	1,3
	5,8
	mês 06
	1,1
	1,81
	0,01
	2,81
	2,3
	mês 07
	1
	0,41
	0,8
	3,58
	4,15
	mês 08
	2,5
	3,97
	2
	5,5
	4,73
	mês 09
	3,01
	1,05
	5,04
	10,2
	0,09
	mês 10
	2,45
	4,59
	6,5
	13,98
	6,62
	mês 11
	2
	7,86
	6,7
	7,5
	6,8
	mês 12
	6,31
	5,2
	16,95
	9,8
	11,24
SOLUÇÃO
	A Tabela 3, construída a partir das descargas do rio fornecidas pela Tabela 2 e da demanda a ser regularizada 2,5 m³/s fornece os elementos para o traçado dos diagramas dos afluxos e das demandas Figura 16.
TABELA 3 – DIAGRAMA DE RIPPL
	MÊS/ANO
	AFLUXO
MENSAL 
Qa m³/s
	SALDOS E DÉFICITS
Qa - QR
	DÉFICIT
 ACUM.
	AFLUXO
ACUM. 
	DEMAN. ACUM.
	DEMAN. MODIF.
 PERIODO
	AFLUX. ACUM. MODIF.
	SALDOS
MODIF.
ACUM.
	
	0
	0
	
	0
	0
	
	6,9
	
	mês 01/01
	18,32
	15,82
	
	18,32
	2,5
	
	25,22
	
	mês 02/01
	8,19
	5,69
	
	26,51
	5
	
	33,41
	
	mês 03/01
	4,75
	2,25
	
	31,26
	7,5
	31,26
	38,16
	6,9
	mês 04/01
	1,45
	-1,05
	
	32,71
	10
	33,76
	39,61
	5,85
	mês 05/01
	2,25
	-0,25
	
	34,96
	12,5
	36,26
	41,86
	5,6
	mês 06/01
	1,1
	-1,4
	
	36,06
	15
	38,76
	42,96
	4,2
	mês 07/01
	1
	-1,5
	- 4,2
	37,06
	17,5
	41,26
	43,96
	2,7
	mês 08/01
	2,5
	0
	
	39,56
	20
	43,76
	46,46
	2,7
	mês 09/01
	3,01
	0,51
	
	42,57
	22,5
	46,26
	49,47
	3,21
	mês 10/01
	2,45
	-0,05
	
	45,02
	25
	48,76
	51,92
	3,16
	mês 11/01
	2
	-0,5
	
	47,02
	27,5
	51,26
	53,92
	2,66
	mês 12/01
	6,31
	3,81
	
	53,33
	30
	53,76
	60,23
	6,47
	mês 01/02
	20,21
	17,71
	
	73,54
	32,5
	56,26
	80,44
	24,18
	mês 02/02
	12,76
	10,26
	
	86,3
	35
	
	93,2
	
	mês 03/02
	5,68
	3,18
	
	91,98
	37,5
	91,98
	98,88
	6,9
	mês 04/02
	1,97
	-0,53
	
	93,95
	40
	94,48
	100,85
	6,37
	mês 05/02
	1,11
	-1,39
	
	95,06
	42,5
	96,98
	101,96
	4,98
	mês 06/02
	1,81
	-0,69
	
	96,87
	45
	99,48
	103,77
	4,29
	mês 07/02
	0,41
	-2,09
	- 4,7
	97,28
	47,5
	101,98
	104,18
	2,2
	mês 08/02
	3,97
	1,47
	
	101,25
	50
	104,48
	108,15
	3,67
	mês 09/02
	1,05
	-1,45
	- 1,45
	102,3
	52,5
	106,98
	109,2
	2,22
	mês 10/02
	4,59
	2,09
	
	106,89
	55
	109,48
	113,79
	4,31
	mês 11/02
	7,86
	5,36
	
	114,75
	57,5
	111,98
	121,65
	9,67
	mês 12/02
	5,2
	2,7
	
	119,95
	60
	
	126,85
	
	mês 01/03
	10,67
	8,17
	
	130,62
	62,5
	
	137,52
	
	mês 02/03
	5,84
	3,34
	
	136,46
	65
	
	143,36
	
	mês 03/03
	5,29
	2,79
	
	141,75
	67,5
	141,75
	148,65
	6,9
	mês 04/03
	1,1
	-1,4
	
	142,85
	70
	144,25
	149,75
	5,5
	mês 05/03
	1,69
	-0,81
	
	144,54
	72,5
	146,75
	151,44
	4,69
	mês 06/03
	0,01
	-2,49
	
	144,55
	75
	149,25
	151,45
	2,2
	mês 07/03
	0,8
	-1,7
	
	145,35
	77,5
	151,75
	152,25
	0,5
	mês 08/03
	2
	-0,5
	- 6,9
	147,35
	80
	154,25
	154,25
	0
	mês 09/03
	5,04
	2,54
	
	152,39
	82,5
	156,75
	159,29
	2,54
	mês 10/03
	6,5
	4
	
	158,89
	85
	159,25
	165,79
	6,54
	mês 11/03
	6,7
	4,2
	
	165,59
	87,5
	161,75
	172,49
	10,74
	mês 12/03
	16,95
	14,45
	
	182,54
	90
	
	189,44
	
	mês 01/04
	11,36
	8,86
	
	193,9
	92,5
	
	200,8
	
	mês 02/04
	9,11
	6,61
	
	203,01
	95
	
	209,91
	
	mês 03/04
	4,34
	1,84
	
	207,35
	97,5
	
	214,25
	
	mês 04/04
	2,5
	0
	
	209,85
	100
	
	216,75
	
	mês 05/04
	1,3
	-1,2
	-1,2
	211,15
	102,5
	
	218,05
	
	mês 06/04
	2,81
	0,31
	
	213,96
	105
	
	220,86
	
	mês 07/04
	3,58
	1,08
	
	217,54
	107,5
	
	224,44
	
	mês 08/02
	5,5
	3
	
	223,04
	110
	
	229,94
	
	mês 09/04
	10,2
	7,7
	
	233,24
	112,5
	
	240,14
	
	mês 10/04
	13,98
	11,48
	
	247,22
	115
	
	254,12
	
	mês 11/04
	7,5
	5
	
	254,72
	117,5
	
	261,62
	
	mês 12/04
	9,8
	7,3
	
	264,52
	120
	
	271,42
	
	mês 01/01
	8,6
	6,1
	
	273,12
	122,5
	
	280,02
	
	mês 02/01
	7,05
	4,55
	
	280,17
	125
	
	287,07
	
	mês 03/01
	3,7
	1,2
	
	283,87
	127,5
	
	290,77
	
	mês 04/01
	10,1
	7,6
	
	293,97
	130
	
	300,87
	
	mês 05/01
	5,8
	3,3
	
	299,77
	132,5
	
	306,67
	
	mês 06/01
	2,3
	-0,2
	- 0,2
	302,07
	135
	
	308,97
	
	mês 07/01
	4,15
	1,65
	
	306,22
	137,5
	
	313,12
	
	mês 08/01
	4,73
	2,23
	
	310,95
	140
	
	317,85
	
	mês 09/01
	0,09
	-2,41
	- 2,41
	311,04
	142,5
	
	317,94
	
	mês 10/01
	6,62
	4,12
	
	317,66
	145
	
	324,56
	
	mês 11/01
	6,8
	4,3
	
	324,46
	147,5
	
	331,36
	
	mês 12/01
	11,24
	8,74
	
	335,7
	150
	
	342,6
	
	
	
	DÉFICIT MÁX. = - 6,9
	
	
	
	
	
�
Figura 17 – Diagrama de Massas – Exercício 1 
De acordo com o método exposto pode-se concluir:
No mês 08 do terceiro ano, coluna 4 da Tabela 3, o déficit acumulado é de 6,9 m³/s, resultando numa capacidade mínima para o reservatório de:
					V =6,9 x 30 x 86.400
					V = 17.884.800 m³
 Partindo-se de uma reserva inicial de 6,9 m³/s, para compensar o déficit máximo, obtém-se os AFLUXOS ACUMULADOS MODIFICADOS, representados na penúltima coluna da Tabela 3. Com os valores registrados nesta coluna é possível traçar o novo diagrama de massas dos afluxos Figura 16, cuja curva é paralela à curva traçada inicialmente com os valores da coluna 5.
A curva dos AFLUXOS ACUMULADOS MODIFICADOS mostra que nos pontos B e B’ a capacidade inicial do reservatório é suficiente para se atender com sobras os déficits observados nos dois intervalos iniciais. No ponto B”, evidentemente o saldo é nulo. 
Os saldos acumulados são obtidos analiticamente através na última colunada Tabela 3. Para o primeiro período crítico, o menor saldo é de 2,7 m³/s (mês 07 do ano 1), e para o segundo período o mínimo é de 2,2 m³/s, observado no mês 07 do ano 2. 
2. Calcular o volume que deverá ser acumulado em uma barragem de acumulação na zona da mata de Pernambuco, sabendo-se que:
Área da bacia hidrográfica (A): 5.136.186m²;
Área da bacia hidráulica (Ah): 36.687m²;
Valor da evaporação no local (E): 1.000mm/ano;
Vazão retirada pelo sistema (Q): 847m³/dia;
Precipitação do ano mais seco (H): 427mm;
Distribuição mensal das precipitações ano mais seco (%) conforme Tabela 4:
TABELA 4
	MÊSES
	PRECIP.
	MESES
	PRECIP.
	JAN:
	5,4
	JUL:
	10,7
	FEV:
	6,9
	AGO:
	7,3
	MAR:
	12,2
	SET:
	4,3
	ABR:
	12,7
	OUT:
	2,5
	MAI:
	15,5
	NOV:
	2,7
	JUN:
	16,1
	DEZ:
	3,7
SOLUÇÃO:
- Determinação dos afluxos e das demandas
Volume afluente à barragem:
			Va = R’.H.A (H em metros)
			R’ = R / 100
			
		(H em milímetros)
			
			Va = 0,165 x 0,427 x 5.136.186 
			(Va = 361.870 m³/ano	
Volume d’água evaporado:
			Ve = E.A​h = 1,0 x 36.687 
			E – (em m/ano)
			(Ve = 36.687 m³/ano
Volume anual retirado pelo sistema
			VR = 847 x 365
			(VR = 309.155 m3/ano
Balanço para o ano mais seco
			Va ( Ve + VR
			361.870 ( 36.687 + 309.155
			(361.870 > 345.842
Como para o ano mais seco Va > Ve + VR o volume de acumulação será determinado considerando os afluxos e demandas relativas a esse ano mais seco.
Observações:
O Va mensal é igual ao Va anual multiplicado pelos percentuais de precipitação de cada mês;
Considera-se o Ve mensal, o valor do Ve anual dividido por 12;
Idem para o VR mensal;
- Determinação do volume da represa (Planilha de cálculo).
TABELA 5
	MÊS/ANO
	AFLUXO
MENSAL 
Va m³
	SALDOS E DÉFICITS
Va - VR
	DÉFICIT
 ACUM.
	AFLUXO
ACUM. 
	DEMAN. ACUM.
	DEMAN. MODIF.
 PERIODO
	AFLUX. ACUM. MODIF.
	SALDOS
MODIF.
ACUM.
	jan/58
	19.541
	-9.279
	
	19.541
	28.820
	
	89.457
	
	fev/58
	24.969
	-3.851
	-13.130
	44.510
	57.640
	
	114.426
	
	mar/58
	44.148
	15.328
	
	88.658
	86.460
	
	158.574
	
	abr/58
	45.957
	17.137
	
	134.615
	115.280
	
	204.531
	
	mai/58
	56.090
	27.270
	
	190.705
	144.100
	
	260.621
	
	jun/58
	58.261
	29.441
	
	248.966
	172.920
	
	318.882
	
	jul/58
	38.720
	9.900
	
	287.686
	201.740
	287.686
	357.602
	69.916
	ago/58
	26.417
	-2.403
	
	314.103
	230.560
	316.506
	384.019
	67.513
	set/58
	15.560
	-13.260
	
	329.663
	259.380
	345.326
	399.579
	54.253
	out/58
	9.047
	-19.773
	
	338.710
	288.200
	374.146
	408.626
	34.480
	nov/58
	9.770
	-19.050
	
	348.480
	317.020
	402.966
	418.396
	15.430
	dez/58
	13.390
	-15.430
	-69.916
	361.870
	345.840
	431.786
	431.786
	0
	
	
	DEF.MÁX. = -69.916
	
	
	
	
	
- Determinação do volume pelo Diagrama de Rippl
Com os dados fornecidos pela Tabela 5 são traçados os diagramas de massas para os afluxos e demandas. Apesar da curva dos afluxos interceptar a curva das demandas, ao final desse ano mais seco temos um pequeno saldo, representado no gráfico da Figura 18 pela distância entre os pontos C e A. Portanto não é necessário estender os estudos para o ano seguinte. A aplicação do método resulta no volume igual ao comprimento do segmento AB: 
					Vu = 69.479 m³.
 Figura 18 – Diagrama de Massas – Exercício 2 
Devido a aproximação da solução gráfica, o volume obtido através da planilha de cálculo é um pouco diferente Vu = 69.916 m³.
- Volume do porão (Vp)
					Vp = 0,20 x Vu 
					Vp = 0,20 x 99.076
					Vp = 13.983 m³
- Volume total de acumulação
					Vtl = Vu + Vp = 69.916 + 13.983 
					Vt = 83.899 m³
3. Calcular o volume que deverá possuir uma barragem de acumulação na zona da mata de Pernambuco, sabendo-se que:
Área da bacia hidrográfica (A) = 5.136.186m²;
Estimativa da bacia hidráulica (Ah) = 1% de (A);
Valor da evaporação local (E) = 1,2 m³/m²/ano;
Valor das retiradas previstas: abastecimento d’água = 7,0 l/s e descarga de base do riacho = 3,0 l/s;
Precipitação do ano mais seco da série histórica (H) = 427mm,
Distribuição mensal das precipitações no ano mais seco (%):
	JAN:
	5,4
	
	MAI:
	15,5
	
	SET:
	4,3
	FEV:
	6,9
	
	JUN:
	16,1
	
	OUT:
	2,5
	MAR:
	12,2
	
	JUL:
	10,7
	
	NOV:
	2,7
	ABR:
	12,7
	
	AGO:
	7,3
	
	DEZ:
	3,7
4. Uma determinada barragem de acumulação possui a bacia hidráulica com as seguintes características:
	Curva de nível (m)
	Área da lâmina d’água
	178
	0
	180
	989
	182
	2.917
	184
	8.754
	186
	36.831
De posse desses dados, pede-se determinar, em m³:
Volume total da barragem;
Volume acumulado até a cota 185.
4. (Provão 2000) – Você foi chamado para fazer um anteprojeto de uma barragem que irá abastecer uma cidade de 100.000 habitantes, e uma área irrigada de 5.000ha. Verificar, através de um balanço hídrico anual, se o local escolhido para a barragem tem condições de atender à demanda, quando esta for construída, dispondo das seguintes informações:
Área da bacia hidrográfica (A) = 300km²;
Precipitação média anual (H) = 1.300mm/ano;
Evapotranspiração total na bacia hidrográfica (EVT) = 1.000 mm/ano;
Demanda da cidade = 150 l/hab/dia;
Demanda da área irrigada = 9.000 m³/ha/ano.
5. Uma determinada cidade do NE brasileiro encontra-se com problemas de déficit de oferta em seu sistema de abastecimento de água. Verificando os sensos do IBGE, encontramos os seguintes dados populacionais:
	Ano
	População (hab.)
	1970
	23.987
	1980
	32.733
	1990
	41.042
	2000
	49.586
O IBGE ainda salientou que, historicamente, cerca de 25% de sua população habita em áreas subnormais (favelas). Atualmente, a Prefeitura está contratando um projeto para ampliação do sistema, que deverá considerar o aproveitamento das unidades existentes, implantando apenas o que for necessário ao complemento da demanda prevista para os próximos 20 anos, usando parâmetros de projeto com valores compatíveis com a região. De posse destes dados, pede-se determinar:
Vazão de projeto necessária ao novo sistema produtor;
Vazão de dimensionamento do sistema produtor existente:
Tipo de captação: barragem de acumulação;
Localização: zona da mata do NE;
Área da bacia hidrográfica: A = 25,36km²;
Área da bacia hidráulica: Ah= 190.200m²;
Evaporação local = 1,8 m³/m²/ano;
Período de acumulação = 3 anos;
Precipitação dos 3 anos mais secos consecutivos = 1.210mm.
�
BIBLIOGRAFIA
LIMA, Antonio Figueiredo – Curso de Projetos de Abastecimento D’Água para Pequenas Comunidades – Recife, Organização Sanitária Panamericana – SUDENE, 1965.
DACACH, Nelson Gandur – Saneamento Básico – Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 1979.
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