EBOOK_Barragens_de_Terra_de_Pequeno_Port (1)

Prévia do material em texto

© 2000 by Antonio Teixeira de Matos, Demetrius David da Silva e Femando Falco
Pruski
1ª edição: 2000
2ª edição: 2003
1ª reimpressão: 2004; 2ª reimpressão: 2006; 3' reimpressão: 2008;
4" reimpressão: 2009
1ª edição: 2012 - Série didática
Direitos de edição reservados à Editora UFV.
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida,
apropriada e estocada, por qualquer forma ou meio, sem autorização do detentor dos
seus direitos de edição.
Impresso no BrasilmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Ficha catalográfica preparada pela Seção de C atalogação e
C lassificação da Biblioteca C entral da U FV
M433b
2012
Matos, Antonio Teixeira de, 1960-
Barragens de terra de pequeno porte / Antonio Teixeira de Matos,
Demetrius David da Silva, Femando Falco Pruski. - Viçosa, MG :
Ed. UFV, 2012.
136p.: il. ; 22cm. (Didática)
Inclui anexo.
Bibliografia: p. 125-126.
ISBN: 978-85-7269-420-9
l. Barragens de terra. I. Silva, Demetrius David da, 1966-.11. Pruski,
Femando Falco, 1961-.zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAm. Título.
CDD 22.ed. 627.83
Capa: Miro Saraiva
Revisão linguística: Ângelo José de Carvalho
Editoração eletrônica: José Roberto da Silva Lana
Impressão e acabamento: Divisão Gráfica da Editora UFV
Editora UFV
Pedidos
Tel. (Oxx3l) 3899-2234
Tel./Fax (Oxx3l) 3899-3113
E-mail: edítoraorcamentotêufv.br
editoravendas@ufv.br
Livraria Virtual: www.editoraufv.com.br
Edifício Francisco São José,s/n
Universidade Federal de Viçosa
36570-000 Viçosa, MO, Brasil
Caixa Postal 251
Tels. (Oxx3l) 3899-2220/3139
E-mail: editora@ufv.br
Este livro foi impresso em papel offset 75 gJm ' (miolo) e canão supremo 250 gJm 2 (capa).
•ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
S u m á r io
Apresentação 7
Introdução 9
Caracterização da Bacia Hidrográfica 10
Levantamento planialtimétrico e localização da bacia 11
Forma 12
Relevo ; 13
Rede de drenagem , : 13
Geologia e solos 14
Cobertura vegetal, manejo e uso do solo 16
Estudos hidrológicos 16
Projeto de Barragens de Terra de Pequenas Dimensões 26
Objetivos 26
Estudos de localização da barragem 26
Levantamento planialtimétrico da área escolhida .46
Projeto estrutural 48
Ações Mitigadoras dos Impactos Ambientais da Formação do
Reservatório 120
Referências 125
Anexo 127
(
•ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
A p re s e n ta ç ã o zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Esta obra visa, essencialmente, atender estudantes das
disciplinas Barragens de Terra (ENG 449) e Estruturas para
Construções Rurais (ENG 450), oferecidas no curso de Engenharia
Agrícola e Ambiental, e de Hidráulica, Irrigação e Drenagem (ENG
340), oferecida nos cursos de Agronomia e Engenharia Florestal da
Universidade Federal de Viçosa.
No texto, abordaram-se apenas barragens de terra com menos
de 10 m de altura. Em situações diferentes, o assunto torna-se mais
complexo, exigindo maior aprofundamento do que os aqui
apresentados. Neste caso, obras mais completas deverão ser
consultadas.
Os autores agradecem a todos que, direta ou indiretamente,
contribuíram para a realização deste trabalho, em especial aos
professores Blanor Torres Loureiro e Wilson Denículi.
.,zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
10mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski Barragens de terra de pequeno porteZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA II
facilidade construtiva, não é de se estranhar que as mais antigas
barragens conhecidas tenham sido feitas de terra.
A título de informação, algumas das maiores barragens de terra
dos EUA são as de Oroville (Califórnia), com 234,7 m; Navajo (Novo
México), com 124,4 m; e Fort Peck (Montana), com 82,3 m de altura.
A mais alta do mundo é a de Rongunsky (Rússia), com 352 m, e, do
Brasil, a de Itumbiara (GO), com 110 m.
C a ra c te r iz a ç ã o d a B a c ia H id ro g rá f ic a
Bacias de contribuição, de drenagem, hidrológica, hidrográfica
ou de recepção referem-se à área do terreno em que todo o escoamento
superficial decorrente da precipitação pluviométrica se direciona para a
seção de um único curso de água referência (Figura 1).
Para a escolha de locais propícios à construção de reservatórios
de água é necessário o levantamento de dados básicos, como: mapas
diversos (cartográficos, divisão territoiial, rodoviários, ferroviários
etc.); perfis dos rios; dados hidrométricos observados e estudos
hidrológicos já realizados, além de histórico e fichas descritivas de
estações fluviométricas e climatológicas; dados topográficos; e dados
geológico-geotécnicos. Recomenda-se uma consulta a órgãos ou
empresas como ANEEL, DNPM, INMET, CPRM, DNER, Ministério
da Agricultura, órgãos dos governos estaduais, prefeituras, Serviço
Geográfico do Exército, dentre outros, a fim de se verificar a
disponibilidade de dados sobre a bacia em estudo. Como essas
informações dificilmente estão disponibilizadas para pequenas bacias,
coletas de dados feitas no campo são imprescindíveis.
Na caracterização física da bacia hidrográfica estão incluídas as
seguintes determinações: localização, área, forma, perímetro, relevo
(altitude e declividade), rede de drenagem, solo, cobertura vegetal,
formação geológica etc. Essa caracterização pode ser feita por
fotogrametrialfotointerpretação, levantamento planialtimétrico e, ou,
expedição a campo.
Figura 1 - Croqui de bacias: A) de contribuição e B) de acumulação.
L e v a n ta m e n to P la n ia lt im é tr ic o e L o c a liz a ç ã o
d a B a c ia
A bacia hidrográfica é limitada pelo chamado divisor de águas,
linha imaginária que acompanha as maiores altitudes locais, topo de
morros, e separa uma bacia de outra. De posse de mapas, pode-se
determinar a área por planimetria ou pela utilização de Sistemas de
Informações Geográficas (SIGs), sendo a unidade usual o km
2
ou o
hectare (ha).
A caracterização fisiográfica da bacia é fundamental para a
definição do regime hidrológico de uma bacia hidrográfica. Entre as
características físicas de maior importância no levantamento de. uma
bacia estão a determinação da área de drenagem e, no caso de
interesse de aproveitamento hidrelétrico, a declividade do curso
d'água.
12mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski
A área de drenagem da bacia hidrográfica pode ser determinada
com auxílio de mapas, restituições aerofotogramétricas, fotografias
aéreas da região ou levantamentos topográficos. A delimitação da área
será possível após serem traçadas as linhas de divisores de águas das
bacias hidrográficas, podendo ser, posteriormente, calculada a área de
drenagem no local de aproveitamento em estudo, por planimetria ou
pelo uso de Sistemas de Informações Geográficas.
A declividade média do rio também pode ser determinada com
auxílio de mapas. Utilizando um curvímetro, determina-se o
comprimento do curso d'água e, com base na diferença de cotas entre
o ponto mais alto do rio e o ponto em estudo, calcula-se a sua
declividade média.
Por ser relativamente pouco comum a disponibilização de
levantamentos fotogramétricos ou mapas em escala compatível com as
necessidades, o levantamento planialtimétrico, obtido com expedição
a campo, tem sido mais comum no caso de pequenas bacias
hidrográficas. Na expedição a campo, além dos levantamentos
planialtimétricos necessários, pode-se fazer a identificação das
condiçõesgeomorfológicas da bacia; confirmar as condições dos
locais barráveis; estimar os perfis dos rios, alturas máximas de
barragem e de queda dos locais; relacionar novas limitações; avaliar as
vazões empregando métodos expeditos; avaliar as condições
geológicas e de solos; e analisar a cobertura e o uso do solo nas
possíveis áreas de inundação.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
F o rm a
As bacias hidrográficas, quando representadas em um plano,
são geralmente periformes (forma de pera ou leque); entretanto,
dependendo da interação do clima e da geologia, outras formas podem
existir. /
A forma da bacia pode influenciar alguns processos e o seu
comportamento hidrológico. Mantendo-se as outras variáveis
constantes, o deflúvio resultantede determinada precipitação não se
concentra tão rapidamente em uma bacia longa e estreita, tal como
ocorre em bacias hidrográficas de forma mais circular. Além disso,
dificilmente precipitações de grande intensidade podem atingir,
Barragens de terra de pequeno portezyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAI.
integralmente, toda uma bacia longa e estreita, ao passo que, em
bacias mais arredondadas, isso pode acontecer com maior frequência.
Com base nessas considerações, pode-se afirmar que bacias com
forma mais circular têm maiores chances de sofrer inundações que
bacias longas e estreitas.
R e le v o
A declividade de uma bacia hidrográfica tem relação importante
com vários processos hidrológicos, como infiltração, escoamento
superficial, fluxo da água no solo e fluxo da água subterrânea, sendo
um dos fatores de maior importância na regulagem do tempo de
duração do escoamento superficial e de concentração da precipitação
nos leitos do curso d'água. Além disso, bacias hidrográficas situadas
em maiores altitudes estão sujeitas a ocorrência de precipitação média
maior, temperaturas menores, menor evapotranspiração e,
consequentemente, maior deflúvio.
R e d e d e D re n a g e m
A descrição dos sistemas de drenagem superficial de uma bacia
reflete, de forma muitas vezes clara, a estrutura geológica local.
Dentre os padrões mais comumente encontrados, podem-se citar
o dendrítico, o treliça e o paralelo.
O padrão de drenagem dendrítico, que lembra a configuração de
uma árvore, é típico de regiões de rocha de resistência uniforme. Ocorre,
com frequência, por exemplo, em áreas dominadas por rochas graníticas.
O padrão treliça, no qual os rios principais correm paralelamente e seus
afluentes fluem transversalmente em sua direção, evidencia desigual
resistência das rochas locais. Essa situação é comum em locais onde
ocorrem rochas sedimentares estratificadas. O padrão paralelo, também
denominado de "cauda equina", ocorre em regiões de vertentes muito
declivosas ou onde existam controles estruturais que favoreçam as
correntes fluviais paralelas.
Além do material geológico e das condições da pedoforma, uma
análise da rede de drenagem da bacia pode dar indicativos importantes
a respeito das características físicas ou texturais do solo da bacia. A
14mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski
ocorrência de cursos d'água trançados, por exemplo, indicam que a
área drenada é, geralmente, constituída por material grosseiro (silte,
areia e cascalho), enquanto cursos sinuosos, em vales extensos, estão
associados com solos de textura fina (silte e argila).ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
G e o lo g ia e S o lo s
Na caracterização da bacia hidrográfica, uma análise das
condições geológicas, topográficas e de classes de solo predominantes
torna-se essencial para que se possam avaliar a viabilidade técnica da
construção do reservatório e os impactos ambientais, em decorrência
da inundação da área a ser coberta por suas águas.
Determinados materiais ou solos são, caracteristicamente,
permeáveis, o que pode ser suficiente para tornar o local inadequado
para construção da barragem, principalmente quando a vazão
alimentadora do reservatório for insuficiente para cobrir as perdas por
infiltração e evaporação na área. Torna-se importante lembrar que,
com a construção da barragem, essas perdas tendem a aumentar e, se a
vazão de alimentação não as superar, o reservatório de água nunca
ficará plenamente cheio.
A geologia e os solos têm influência sobre o armazenamento de
água subterrânea e, como consequência, sobre o regime das nascentes
dos cursos d'água, a redistribuição da água precipitada e a
erodibilidade do material superficial.
A rocha subjacente à área em estudo pode ser avaliada por sua
condição estrutural (presença ou não de agentes cimentantes entre as
partículas primárias), porosidade e permeabilidade.
Os materiais nos quais há a presença de agentes cimentantes
entre partículas primárias, denominados consolidados, apresentam
grande variação na sua permeabilidade e, com isso, na sua capacidade
de proporcionar fornecimento contínuo e sustentado de água para os
cursos d'água superficiais. Rochas sedimentares (arenitos, calcários)
apresentam, via de regra, as condições mais favoráveis ao
armazenamento e fornecimento de água subterrânea para cursos
d' água superficiais durante os períodos mais secos do ano. Rochas
ígneas e mesmo graníticas, quando fraturadas e intemperizadas,
podem, também, produzir fluxos permanentes durante esses períodos.
•
Barragens de terra de pequeno porte J 5
Áreas cársticas (calcárias), em virtude da possível presença de
cavernas, podem ser inadequadas para construção de reservatórios, em
vista dos riscos de não se conseguir acumular água devido às
consideráveis perdas por escoamento subterrâneo.
Tem sido verificado um relacionamento estreito entre as
condições topográficas, ou pedoformas, e as características dos solos
superficiais, o que pode auxiliar na localização de "áreas de
empréstimo" e dar uma ideia das condições das fundações para
sustentação do maciço da barragem. As classes de solos mais
freqüentemente encontradas em baixadas próximas a cursos d'água
são: Aluviais e Hidromórficos no leito menor e no maior· e
Cambissolos e Argissolos, nos terraços. '
Os solos aluviais apresentam propriedades físicas que são
afetadas, predominantemente, pela ação da água. Sua gênese reflete as
condições climáticas em que foram formados. Em regiões áridas, onde
o intemperismo físico é maior que o químico, o solo é constituído, de
modo geral, por fragmentos de rocha, cascalho, areia e silte. Em
regiões úmidas, onde as pedoformas são menos íngremes, o material
tem muito mais areia, silte e argila. Conforme a velocidade da água,
durante a deposição do material, o solo pode ter gênese de regime
torrencial, intermediário e lacustre.
Na formação do tipo torrencial, a pedoforma típica é constituída
pelos cones aluviais e vales dissecados. O material mais grosseiro é
depositado primeiramente, sendo encontrado nas inclinações mais
íngremes do vale, enquanto o material mais fino é conduzido às
bordas externas. Areia e cascalho desses depósitos são, geralmente,
subarredondados a subangulares na forma, refletindo movimento em
curtas distâncias. Esses depósitos são permeáveis ou semipermeáveis,
não sendo, por isso, adequados para a formação do maciço, embora
possam ser utilizados no fornecimento de areia e cascalho para
composição do maciço de barragens de terra.
O regime de formação intermediário, também chamado de
"vales cheios" ou "vales entupidos", são depósitos de materiais finos,
mais estratificados e mais bem separados que os encontrados na
formação torrencial. A superfície desses depósitos é quase plana.
Depósitos de vales cheios são, geralmente, adequados para constituir
fundação para pequenas barragens de terra.
•
16mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski Barragens de terra de pequeno portezyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAI /
As formações lacustres são o resultado da sedimentação de
partículas em águas tranquilas. Exceto próximo às bor~a~ dos
depósitos, onde influências aluviais são importa?tes, os ma~enals q~e
os constituem são impermeáveis, compressíveis e de baixa tensao
cisalhante e, por isso, pouco indicados para fundações para estruturas.
A principal utilidade desse material é a formação dos núcleos
impermeáveis das barragens de terra.
caracterização e a definição do regime fluviométrico d rio, '0111
determinação da vazão normal e, quando possível, da vazs ti '
enchente ou de cheia.
Os cursos d'água são classificados em perenes, intermitentes e
efêmeros.
Os cursos perenes são abastecidos, durante todo o ano, pelos
lençóis d'água subterrâneos, por meio das fontes ou nascentes. Nos
rios ou nos riachos perenes, a tendência do nível do lençol freático é
manter-se sempre acima do nível do escoamento fluvial (Figura 2A).
Nos cursos intermitentes, as fontes, ou nascentes, são
insuficientes para manter o cursod'água durante todo o ano. Neste
caso, ocorrem, em geral, grandes vazões durante as estações chuvosas
e cessamento do escoamento fluvial nas estações secas. O nível do
lençol freático permanece acima do nível do escoamento fluvial na
estação chuvosa e, abaixo deste, nas estações secas (Figura 2B).
Os cursos d'água efêmeros apresentam escoamento
superficial apenas durante ou imediatamente após as precipitações.
Cessado o escoamento superficial, proporcionado pela
precipitação, cessa-se também o escoamento no curso d'água. O
lençol freático, quando existente, mantém-se sempre abaixo do
leito do rio (Figura 2C). A vazão de enchente, que ocorre durante
ou logo após as fortes chuvas, é de grande interesse no caso de
construção de barragens, principalmente se tais obras são
executadas nas seções de drenagem de pequenas bacias. Como
chuvas de grande intensidade tendem a cair em pequenas áreas, a
ocorrência de elevados picos de cheia nas seções de drenagem de
pequenas bacias hidrográficas é maior.
Como a construção de barragens de terra é realizada em cursos
d'água de pequeno porte, a possibilidade de se dispor de séries de
dados fluviométricos do curso d'água é muito pequena, daí tornar-se
necessário o uso de outros meios para levantamento desses dados.
Medições da vazão do curso d'água in loco são indispensáveis para a
determinação da vazão normal. Informações locais, como marcas de
níveis de cheias, valores extremos de descargas, frequência e época de
inundações, dentre outras, são úteis para estimativa da vazão de
enchente.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
C o b e r tu ra V e g e ta l, M a n e jo e U s o d o S o lo
A caracterização do tipo de cobertura vegetal e do uso do solo
tem dois importantes aspectos: previsão de riscos de assor~am~?~o do
reservatório e avaliação dos impactos da inundação ao meio biótico e
da atividade econômica local.
Áreas exploradas em solos de grande erodibilidade, sob cultivo
intensivo de culturas anuais e sem utilização de práticas de controle da
erosão, são potencialmente problemáticas para a construção de
reservatórios de água. Os sedimentos trazidos com o escoamento
superficial de águas de chuva concorrerão. para rápida diminuição _dO
volume armazenável de água no reservatóno, podendo, por essa razao,
tornar o impacto ambiental ainda maior devido ao represamento da
água.
Uma avaliação da vegetação, sua diversidade e os danos
ambientais que poderão ser causados pela inundação da área em. que
se encontram são, também, importantes na execução de um projeto.
Locais de construção de barragens cujo represamento das águas venha
causar grandes impactos ambientais ou nos quais a mitiga?ão do dano
ambi ntal seja muito difícil e cara devem ser desconsiderados. A
inundaçl de áreas de proteção à biota ou de refúgio da flora e fauna
pod oncorrcr, por exemplo, para causar um impacto negativo tão
zrand lU .onirapõe qualquer uso benéfico que o represamento possa
trazer para u c munidade.
E s tu d o s H id ro ló g ic o s
Os estudos hidrológicos a serem realizados na bacia onde se
deseja construir a barragem compreendem, basicamente, a
18mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
AFEDCBA
~------------------
B
------------- -------------------
--------------------------------------zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
c
------------------------------------
Figura 2 - Croqui de seções de cursos de água: A) perene, B)
intermitente e C) efêmero.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
M e d iç ã o d a v a z ã o
Quando não se dispõe de dados fluviométricos da bacia
hidrográfica, a determinação das vazões normal e de enchente torna-se
necessária para dimensionamento da altura da barragem e projeto do
extravaso r, respectivamente. Para que isso seja possível, recomendam-
se s scguint s procedimentos:
• Para det rmi nação da vazão normal: realizar uma ou mais medições
da vazão durante o perfodo de estiagem, de forma a se determinar a
vazão mínima do cur o d'água. Caso haja disponibilidade de tempo,
equipamentos e recursos, realizar medições da vazão fora do
período de estiagem com o intuito de se obter uma curva-chave
(Figura 3). Numa análise de curvas-chave pode-se verificar que a
vazão normal atinge um máximo, geralmente no fim do período
•
Barragens de terra de pequeno porte
chuvoso, e um mínimo, no fim do período seco, fornecendo nesses
períodos, respectivamente, as vazões normais máxima e mínima .
• Para estimativa da vazão de enchente: por meio de informações e
observações locais, levantar marcas de níveis de maiores cheias
acontecidas na seção de medição.
NA má>.obse.tvado
NA medido
NA . bZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
D ia g ra m a (a )
NA 1'lA~l!!2..__
(m)
D ia g ra m a (b )
Figura 3 - Curva-chave.
Existem vários métodos para determinação da vazão de cursos
d'água. A escolha de um desses processos de medição é decorrente da
vazão do rio. Assim, no caso de vazões menores, usualmente se
empregam os métodos direto e do vertedor, enquanto, em maiores
vazões, é necessário o uso do método do flutuador ou do molinete.
•
20mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski Barragens de terra de pequeno porte
M étodo da m edição direta
O método de medição direta é o processo mais simples, porém
só aplicável para a medição de vazões de pequenos cursos d'água,
entre 0,5 e 15 L s'.
Para efetuar a medição, geralmente, torna-se necessária a
construção de um dique, com o objetivo de proporcionar a afluência
de toda a água do córrego para dentro de um recipiente de volume
conhecido. A afluência da água ao recipiente é facilitada pelo uso de
calhas (telhas, tubos, bambus etc.). Após a estabilização da vazão,
determina-se, com o máximo de precisão, o tempo gasto para o
enchimento do recipiente. A vazão pode, então, ser determinada,
dividindo-se o volume do recipiente pelo tempo médio gasto para
enchê-lo. Devem-se fazer no mínimo três repetições da medição,
tomando a média das determinações como valor da vazão.
considerada "indesejável, tendo em vista a frequente ad r nclu du
lâmina vertente às paredes de jusante do vertedor, o que pr 'judizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA'U us
determinações.
Com contração lateral: a largura da soleira (L) é menor que a
largura do curso d'água. O vertedor pode possuir uma ou duas
contrações laterais.
No método de medição com vertedor (Figura 4), barra-se o curso
d'água com painel de tábuas ou chapa de aço com as aberturas chanfradas
normais à direção do fluxo d'água, tomando-se o cuidado de instalá-lo de
forma que a soleira fique perfeitamente nivelada e que não haja
vazamentos pelas laterais. A distância da soleira ao fundo deve ser
superior ou igual a 3 H e a altura H, superior ou igual a 5 em, devendo
haver livre circulação de ar abaixo da lâmina vertente.
Depois de instalado o vertedor, crava-se, a montante deste, a
uma distância mínima de 1,50 m, uma estaca cuja parte superior
tangencie o nível d'água a montante. Espera-se que o escoamento da
água se normalize e, então, apoia-se na estaca uma régua de pedreiro,
nivelando-a e fazendo a medida da altura H, com o auxílio de uma
régua graduada apoiada na soleira do vertedor.
As fórmulas práticas para quantificação da vazão em vertedores
retangulares são:
M étodo do vertedor
Vertedores são dispositi vos
entalhadas em chapas metálicas ou
passagem livre do fluido, de forma
inferiores a 300 L S·l.
As aberturas dos vertedores podem ser· retangulares,
trian ulare , trapezoidais, circulares etc. O vertedor recebe o nome da
forma om trica do entalhe.
que apresentam aberturas,
de madeira, que permitem a
que se possam medir vazões
Vertedores de paredes delgadas
Q = 1,838 L H3/2 (Equação de Francis)
Q = 1,77 L H3/2 (Equação de Poncelet)
(1)
(2)
ItInto à spessura das paredes, os vertedores podem ser
I'i ' I 10/01 im:
I IZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA1 1 1 1 ( '« 1 ( \ d .lgaôa: aqueles cuja espessura da soleira (e) seja
1111 11111 1111 1\ 11 I IItUI'l'l da lâmina vertente H, medida sobrea soleira
111 II1 1111 li t 11po I vertedor é o mais utilizado na prática. Os
111 111111 I 1'11111 I 11) l li as e os de madeira cortados em biseI são
di I I 1'",
I » 1 1 1 1ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAI ,: I lU Ics em que a espessura da soleira é
mulor ou UIII 1\ I \ ti I tlIIII'U da lâmina vertente H. Este vertedor é
típic de burra IIN I ilvcnurla.
Quanto à lar zuru r Iutlv Idu sol ira:
Sem contração lateral: aqu '1 s rn que a largura da soleira é
igual à do curso d'água. A aus ncia de contração lateral tem sido
Vertedores de parede espessa
Q = 1,71 L H3/2 (Equação de Bélanger)
Q = 1,55 L H3/2 (Equação de Lesbrós)
(3)
(4)
em que Q é a vazão (nr' S·l); L, a largura da soleira (m); e H, a altura
da lâmina vertente (m).
As equações de Francis e Bélanger foram deduzidas para
vertedores sem contrações laterais. Para usá-Ias nos vertedores com
contrações, deve-se corrigir a largura da soleira da seguinte forma:
22mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
M atos, Silva e Pruski
- para vertedores de uma contração lateral:
L' =L-O,1 H
- para vertedores de duas contrações laterais:
L'=L-O,2 H
sendo L' = largura da soleira (m) para efeito de cálculo.
Figura 4 - Hidrometria expedita: medição com flutuador (a) e medição
com vertedor retangular (b e c), sendo H a altura da lâmina
vertente e e a espessura da soleira do vertedor.
Barragens de terra de pequeno porteFEDCBA 23
A fórmula prática para quantificação da vazão em vertedores
triangulares é:zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Q = 1,40 tg aJ2 H5/2 (5)
em que a. é o ângulo do vértice do triângulo entalhado na chapa.
No caso de a = 90°, a equação passa a ser:
Q = 1,40 H5/2 (Fórmula de Thompson) (6)
M étodo do flutuado r
Este método de medição da vazão é menos preciso que o
método direto e o do vertedor, sendo normalmente usado em cursos
d'água maiores, onde seja impraticável a medição direta e difícil a
instalação de vertedores.
Os flutuadores são dispositivos com características tais que Jhes
permitam adquirir a mesma velocidade da água em que flutuam. Eles
podem ser superficiais, subsuperficiais e submersos, sendo o
primeiros os de mais simples utilização, pois permitem a determinação
da velocidade da água corrente na superfície. O flutuador superficial
pode ser uma pequena bola, uma garrafa vazia ou outro objeto de
densidade menor que a da água. A inconveniência apresentada por
este tipo de flutuador é o seu deslocamento ser muito influenciado
pelo vento, pelas correntes secundárias e pelas ondas. Os flutuadores
subsuperficiais e submersos não sofrem significativa interferência
desses fenômenos, entretanto são de difícil visualização e podem
proporcionar erros de medição em razão da difração da luz.
Para determinação da vazão do curso d'água, tornam-se
necessárias a determinação da velocidade e a seção transversal do
curso d'água.
A velocidade deve ser determinada em um trecho do curso
d'água o mais reto e uniforme possível, num percurso de no mínimo
10 m. O trecho do curso d'água deve ser limpo nas margen c no
fundo, sendo necessário colocar no início e final do percurso de
avaliação marcas (vara, bambu ou qualquer outro objeto, transversal
24mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski Barragens de terra de pequeno porte 25
ao curso d'água), para permitir uma observação com maior clareza da
passagem do flutuador. Este deve ser solto a mais ou menos 5 m a
montante do início do trecho de avaliação, a fim de proporcionar
equilíbrio da velocidade do flutuador com a da água antes do início do
trecho de avaliação. O tempo médio gasto para deslocamento do
flutuador no trecho, obtido em pelo menos cinco repetições, deve ser
utilizado para cálculo da velocidade da água.
Como a velocidade superficial da água, onde o flutuador se
desloca, é diferente da velocidade média do curso d'água, é necessário
efetuar uma correção nos seus valores, em virtude da natureza das
paredes do canal (Tabela 1).
Para determinação da seção média do canal, deve-se dividir a
seção transversal do curso d'água em subseções de larguras,
preferencialmente iguais, estabelecer as profundidades nas
extremidades de cada subseção e, com isso, calcular a área das
subseções, baseando-se na figura geométrica mais próxima (triângulo,
retângulo, trapézio etc.). A área da seção transversal do curso d'água
será a soma das áreas das subseções consideradas. Para maior exatidão
nas determinações, essa operação deverá ser feita em duas ou três
seções escolhidas ao longo do trecho, adotando-se a média dos valores
obtidos como área da seção transversal.
em que Q é a vazãozyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA(nr' S-I); A, a área da seção transversal média de
escoamento (m"); e, a distância percorrida pelo flutuador (m); t,
o tempo gasto pelo flutuador para percorrer o percurso marcado (s); e
f, o fator de correção da velocidade superficial (adimensional).
M étodo do m olinete
O molinete é um aparelho usado para determinação da
velocidade da água, que pode ser feita em diferentes pontos de várias
verticais tomadas na seção transversal do curso d'água. Na ocasião da
medição das velocidades, são determinadas simultaneamente as
subáreas correspondentes, tal como especificado para o método do
flutuador, permitindo, dessa forma, com uso da equação da
continuidade, calcular a vazão na seção.
Tabela 1 - Valores do fator de correção (f) da velocidade superficial
da águaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
I n t e r p r e t a ç ã o d o s d a d o s h id r o ló g i c o s
Usualmente, as medições de vazão do curso d'água servem para,
conjuntamente com as correspondentes alturas alcançadas pela água,
definir a curva-chave do posto fluviométrico. Plotando em um gráfico
as vazões mensais no decorrer do ano e ligando os pontos, têm-se os
chamados hidrogramas (ou hidrógrafas) de um rio.
Uma vez que o objetivo é definir a vazão normal para
dimensionamento da altura da barragem e a vazão de cheia para
dimensionamento do extravasor, recomenda-se o seguinte
procedimento para obtenção da curva-chave:
- realizar uma ou mais medições de vazão durante o período de
estiagem, de forma a se estimar a vazão mínima do curso d'água;
- realizar uma ou mais medições de vazão fora do período de
estiagem, visando à obtenção do maior número de pontos possíveis
para a curva-chave; e
- por meio de informações e observações locais, levantar marcas de
níveis de maiores secas e cheias acontecidas na seção de medição.
Condições das paredes f
Canais com paredes lisas (alvenaria ou concreto etc.)
Canais com paredes pouco lisas (canais de terra para
irrigação)
Canais com paredes irregulares e, ou, com vegetação
nas paredes
0,85-0,95
0,75-0,85
0,65-0,75
A vazão do curso d'água pode, então, ser determinada por:
Q = A e fltFEDCBA (7)
26mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskiZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
P ro je to d e B a rra g e n s d e T e rra d e
P e q u e n a s D im e n s õ e s zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Apesar de ser a construção de barragens de terra uma obra
relativamente simples, que se utiliza de materiais de baixo custo,
torna-se imprescindível a observação das normas fundamentais de
segurança que tal construção exige, evitando, assim, riscos
desnecessários para a população e o meio ambiente.
O b je t iv o s
As barragens podem ser construídas para reter toda a água que
atravessa determinada seção (no caso de retenção de deflúvio
proveniente de precipitações), com formação de açudes, sem retenção
de vazão ("a fio d'água"), ou para reter parte da vazão do curso
d'água (segundo legislação atual para concessão e uso de água, apenas
1/3 da vazão de um curso d'água pode ser desviado para uso
particular), sendo formada, nestes casos, uma represa.
E s tu d o s d e L o c a liz a ç ã o d a B a rra g e m
Na escolha do local para construção da barragem de terra,
devem-se ponderar as vantagens e desvantagens de cada situação, de
modo que o local selecionado satisfaça, da melhor maneira possível, a
barragem, a represae o extravasor. Entre as avaliações que se fazem
necessárias estão: estudos geológicos e geotécnicos, além de alguns
aspectos topográficos da área de construção do maciço.
s estudos geológicos e geotécnicos tratam, basicamente, de
dois aspectos:
a) o local da barragem e obras anexas, de modo a garantir uma escolha
adequada e segura, sobretudo quanto às fundações, ombreiras e
encostas naturais nas vizinhanças das obras;
b) os materiais naturais de construção, necessários à realização das
obras da barragem.
Barragens de terra de pequeno porte I
o local a ser escolhido para construção do maciço, ai 111zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAti
possuir solo estável, deve estar em área não sujeita a deslizamentos
grandes acomodações provocadas pelo aterro. Caso existam
desbarrancamentos a montante do local de construção da barragem,
estes devem ser, previamente, estabilizados. Locais que vêm sofrendo
desmatamento intenso ou onde a vegetação seja muito rala ou
inexistente, associados a encostas íngremes, podem sofrer forte
processo erosivo na época de chuvas intensas e, ou, prolongadas. O
reservatório formado pela barragem pode ficar, portanto, sujeito a
grande deposição de material em pouco tempo, o que não é
conveniente.
Locais que apresentem recentes desmoronamentos ou rochas
muito fraturadas não oferecem boas condições de suporte de obras.
Trata-se de material pouco consolidado, geralmente de baixa
resistência, alta permeabilidade e deformabilidade.
Na escolha do local para implantação das obras, deve-se sempre
procurar um apoio firme para as fundações da barragem. Sempre que
possível, analisar muito bem zonas onde existam bancos de areia ou
cascalho, pois eles são muito permeáveis, podendo ocasionar fugas
excessivas de água pela fundação. No local da barragem, rochas que
mostrem fraturas abertas no sentido do rio podem também trazer
problemas de fuga de água.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
E s t u d o s g e o ló g i c o s
Na construção de pequenas barragens de terra, as investigações
geológicas podem ser feitas de modo expedito, com uso de poucos
instrumentos, baseando-se essencialmente em observações de campo,
informações eventualmente existentes na área e no bom senso. Esses
estudos são fundamentais para que se tenha estabilidade e
confiabilidade nas fundações sob a barragem.
Prospecções geológicas expeditas são realizadas por
levantamento de características superficiais e subsuperficiais do
material.
Entre as avaliações superficiais podem-se citar a verificação do
afloramento de rochas e ocorrência de locais sujeitos a potenciais
desmoronamentos, ou que tenham tido recentes quedas de barreiras,
ou, ainda, que apresentem rochas muito fraturadas.
28mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Barragem de terra, preferivelmente, não deve ser assentada
sobre lajeiros de pedra, aflorantes ou presentes em pequenas
profundidades. A infiltração da água do reservatório proporciona a
ocorrência de escoamento entre o aterro e o lajeiro de pedras, o que
compromete, seriamente, a estabilidade da barragem. A tendência
normal é ocorrer deslizamento do aterro, em razão de sua frágil
soldadura às pedras lisas dos lajeiros.
Caso não seja encontrado local melhor para construção do
maciço de terra da barragem, deve-se avaliar, com o auxílio de uma
picareta, a qualidade da rocha; a resistência ao impacto da ferramenta
fornece uma ideia aproximada da sua dureza. Fraturas na rocha
permitem passagem de água, o que, no caso particular das barragens
de terra, pode ser problemático se ocorrerem aberturas na fundação.
No caso de fraturas em pequena quantidade e com aberturas de
pequenas dimensões, pode-se tentar o selamento do material rochoso
com uma pasta ou calda de cimento e água. Se houver fraturas em
grande quantidade, o problema merece maior atenção, devendo ser
adotadas soluções de tamponamento das fraturas no local da obra e até
a montante desta. A ocorrência de rochas compactas ou fraturadas sob
o maciço de terra da barragem justifica a construção de uma cortina de
concreto armado, geralmente no centro da barragem, ligando a
fundação ao topo desta.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
E s t u d o s g e o t é c n i c o s
Quanto ao aspecto geotécnico, devem ser avaliados aspectos da
qualidade do material no que se refere à sua capacidade de suporte da
carga do maciço. Em princípio, toda obra deve ser construída com os
mat riais naturais de suas vizinhanças. Isso quer dizer que o projeto
d v rá ser adaptado aos materiais disponíveis, optando-se por um ou
outro tipo d barragem, justamente em razão dessa disponibilidade.zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
I 01" isso, () mat rial superficial e o subsuperficial devem ser avaliados
com vistas ti sua qualificação físico-hídrica e de resistência mecânica.
A barragem d ve ser assentada sobre um leito de terra estável, o
que pode ser detectad p r meio de criteriosas sondagens, executadas
no sentido transversal do local escolhido para a instalação do
respectivo aterro, ao longo do eixo.
•
Barragens de terra de pequeno porte 29
A pesquisa de solo para barragem deve procurar definir os
materiais em qualidade e quantidade. Com relação à qualidade, os solos
deverão ser identificados e classificados de acordo com suas
propriedades, por meio de análises expeditas, conforme características a
serem discutidas no próximo subitem. A coleta de material para avaliação
da qualidade e a estimativa da quantidade no local podem ser feitas por
tradagem, trincheiras ou sondagem.
Investigações com furos de trado constituem o processo mais
simples, rápido e econômico para investigações preliminares das
condições geológicas subsuperficiais, obtenção de amostras
deformadas em pesquisas de áreas de empréstimo, determinação do
nível de água e indicação de mudanças nos tipos de materiais
atravessados.
A perfuração é feita com operadores, girando-se a barra
horizontal acoplada às hastes verticais, em cuja extremidade inferior
encontra-se a broca. A cada cinco ou seis rotações, forçando-se o trado
para baixo, é necessário retirá-l o para remover o material acumulado
na broca, depositando-o sobre uma lona (ou plástico) estendida ao
lado do furo. Os furos deverão ser identificados individualmente no
campo, sendo anotados em boletim específico todos os dados relativos
à perfuração, bem como as características da amostra, por meio da
identificação táctil-visual do material, por ocasião da coleta. O
material obtido na perfuração deve ser colocado em pequenos montes,
correspondentes à escavação de cada metro perfurado. Ocorrendo
mudanças no tipo de material ao longo de 1 m de perfuração, os
materiais distintos devem ser separados por montes, sendo anotada a
espessura anterior à mudança de camada. Acondicionam-se as
amostras em sacos apropriados de 5 kg, convenientemente
identificados por uma ou mais etiquetas onde constem nome da obra,
nome do local, número do furo, profundidade da amostra, cota da boca
do furo, profundidade do nível de água em relação à boca do furo
(quando ocorrer) e profundidade de camada impenetrável. Os furos
devem ser interrompidos quando se atingir o lençol freático, houver
desmoronamento do furo ou for atingida uma camada impenetrável.
As investigações com trincheiras têm por objetivo permitir urna
exposição, vertical e longitudinal, contínua do subsolo, de 11 'osttls
naturais, áreas de empréstimo, capeamento de pedreiras e outros locais
de interesse. As trincheiras podem ser escavadas com pás, picaretas
30mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski
etc. ou, no caso de disponibilidade, por meio de equipamentos
mecânicos (escavadeiras). A identificação e as avaliações das
amostras devem seguir as mesmas recomendações feitas para o caso
de furos de trado.
As sondagens no local de construção da barragem devem ser
feitas a cada quadrícula de 2 m x 2 m, sendo a determinação o
resultado da resistência oferecida pelo solo à penetração de uma haste
metálica(de ferro ou liga de aço de 11/z" ou %", com extensões de 1 a
3 m) até que seja encontrada a camada impermeável (material argiloso
ou rocha compacta). Baixas resistências à penetração indicam solos de
alta plasticidade, com elevada capacidade de deformação, os quais
devem, portanto, ser evitados. Elevada resistência à penetração indica
solos consistentes e, provavelmente, de baixa plasticidade (pouco
deformáveis), sendo necessário ficar atento à facilidade de permitirem
a passagem de água.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
C a r a c t e r i z a ç ã o d o s m a t e r i a i s d i s p o n ív e i s p a r a c o n s t i t u í re m
f u n d a ç ã o o u p a r a c o n s t r u ç ã o d o c o r p o d a b a r r a g e m
O projeto estrutural de uma barragem de terra pode ser
problemático para muitos solos, dada a dificuldade em se conseguir
estabilidade do aterro e do terreno no local onde o maciço será
implantado. Além disso, a percolação de água através ou abaixo do
maciço pode inviabilizar a construção de barragens de acumulação.
No caso de barragem cujo objetivo seja o controle de enchentes, a
percolação através do maciço ou abaixo dele pode não ser um
inconveniente sério se a estabilidade do maciço não for
prejudicada.
Avaliações da textura, consistência (plasticidade e
pegajosidade) e resistência do material são fundamentais para
caracterização do material a ser utilizado como base para as
fundações e constituir o maciço de terra da barragem. A
caracterizacão dos solos em laboratório pode ser feita por análise
da distribuição das frações granulométricas, da porosidade, da
permeabilidade, dos limites de Atterberg, da tensão cisalhante, da
compressibilidade e dos ensaios de Proctor. Entretanto, no caso da
construção de pequenas barragens de terra, que é de menor
complexidade, apenas a determinação das frações granulométricas
e da permeabilidade do material e o ensaio de Proctor (necessário
Barragens de terra de pequeno portezyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA. I
na fase de construção do maciço de terra) têm sido considerados
essenciais.
A cor pode, considerando-se suas limitações, dar importantes
indicati vos da mineralogia e das condições hídricas reinantes no
solo. A caracterização do material inclui a pesquisa de solo para
construção das obras de terra; areia para constituição de filtros,
além de agregados e rocha para constituição de enrocamentos,
transições e agregados de concreto, caso seja necessário.
Textura
A parte sólida do solo é constituída de partículas de diferentes
tamanhos: argila, silte, areia, cascalho, calhaus e matacães. A textura
refere-se à proporção das frações argila, silte e areia. As frações maiores
que a areia são denominadas pedregosidade do solo.
Como a textura é a proporção relativa entre as frações areia, silte e
argila, são utilizados limites para sua classificação, separando-se as
partículas em classes de tamanho. No fracionamento adotado pela
Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (SBCS) e pela maioria dos
laboratórios de análises de solo do Brasil, são estabelecidos os seguintes
diâmetros de partículas para cada fração:
2 ,0 a 0 ,0 5 m m -7 areia (minerais primários individuais)
0 ,0 5 a 0 ,0 0 2 m m -7 silte (minerais primários individuais)
< 0 ,0 0 2 m m -7 argila (minerais secundários, principalmente)
Esta separação, apesar de arbitrária, procura se basear em critérios
racionais, principalmente no comportamento de cada grupo de
partículas.
A textura do solo pode ser avaliada por métodos de laboratório
ou métodos expeditos, baseados, principalmente, em percepção táctil e
trabalho de amostras na mão.
Para determinação da textura do solo em laboratório, a amostra
é submetida ao pré-tratamento, para eliminação dos agentes
agregadores (por exemplo, matéria orgânica e carbonatos); t
dispersão, para individualização das partículas; e, por último, l
separação. Nesta etapa é possível, por peneiramento, a separaçr () dus
32mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
partículas dezyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA<1> ~ 0,05 mm (fração areia) das frações mais finas. Por
sedimentação podem ser separadas as frações silte e argila.
O método de campo é prático e se baseia na sensibilidade táctil
para distinção das frações de predominância nas amostras de solo. As
amostras devem ser totalmente destorroadas, umedecidas e amassadas
intensivamente, para a realização do teste. As sensações e características
de comportamento típicas de cada fração textural estão apresentadas na
Tabela 2.
Tabela 2 - Principais sensações que as diferentes frações texturais
provocam ao tato
Fração Características
Areia
Silte
Argila
Áspera, não plástica nem pegajosa
Sedosa, ligeiramente plástica e não egajosa
Lisa, plástica e pegajosa
No campo, a textura do solo pode também ser avaliada,
qualitativamente, por critérios visuais. As frações areia grossa e
cascalho são reconhecidas facilmente por inspeção visual, tendo em
vista que essas partículas podem ser identificadas a olho nu. As
frações menores que a areia fina não podem ser distinguidas
visualmente a olho nu. Assim, uma forma para verificar a presença de
material fino é submeter a amostra (pequena porção de material
destorroado) à agitação em recipiente transparente cheio de água.
Após a agitação da mistura por alguns segundos, mantendo-se a
suspensão em repouso, a areia fina rapidamente irá se sedimentar, a
fração silte deverá permanecer em suspensão durante pelo menos um
minuto, e a fração argila, por mais de uma hora.
Na natureza, as frações texturais raramente ocorrem de forma
isolada, mas geralmente na forma de misturas. A identificação e
classificação estão baseadas no reconhecimento dos tipos básicos e
nas características próprias das misturas. O triângulo textural (Figura 5)
tem sido usado para classificação textural do solo.
Barragens de terra de pequeno porte 33ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
F r a ç õ e s d e p e q u e n o d iâ m e t r o - A propriedade física típica de um
material argiloso é a sua plasticidade, que vem a ser a capacidade de
se deixar moldar quando submetido a esforços mecânicos. Por essa
razão, materiais que apresentem alta plasticidade são ricos em argila,
moldando-se com facilidade; entretanto, esse comportamento os torna
de difícil trabalhabilidade, sendo de baixa capacidade de carga quando
umedecidos. Desse modo, os materiais mais indicados para finalidades
construtivas são aqueles entre baixa e média plasticidade. Materiais
argilosos, quando compactados, apresentam baixa permeabilidade. Os
materiais siltosos apresentam-se sedosos no contato com os dedos, e
os materiais de granulometria fina, como a argila, as argilas siltosas,
argilas silto-arenosas e os silte-argilosos, podem ser utilizados na
construção de diques, do corpo das barragens de terra e do núcleo das
barragens de terra/enrocamento, bem como em vedação de
ensecadeiras.
Figura 5 - Triângulo textural.
34mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskiZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
F r a ç õ e s d e m a io r d iâ m e t r o - Partículas mais grosseiras, como as
areias, são empregadas na composição do concreto, além de serem
utilizadas como filtros de água percolante no maciço da barragem. No
caso de ser utilizada na composição de concreto ou constituinte de
filtros, a areia deve estar isenta de materiais orgânicos (raízes, restos
de folhas, galhos etc.) e frações mais finas ou agregados de argila.
Caso seja constatada a presença dessas impurezas, a areia deve ser
previamente lavada e peneirada antes do uso.
Solos com maior proporção de partículas grosseiras são pouco
plásticos, de baixa capacidade de retenção de água e baixa atividade
química. Em contrapartida, são solos de mais fácil drenagem de água e
de movimentação de ar.
Os cascalhos ou britas são destinados à composição das
camadas de transição entre os filtros e enrocamentos e composição de
concretos. Essas frações devem ter coerência suficiente para não se
desagregarempela ação da água, quando expostas ao tempo, e ter
dureza suficiente para resistirem às ações de impacto mecânico.
Os enrocamentos (matacães) devem ser utilizados nos maciços
de barragens que levam seu nome e nas ensecadeiras, na proteção de
taludes de barragens de terra e em concreto ciclópico. Deverão ter as
mesmas propriedades dos cascalhos e britas e, quando compactados
em maciços, apresentar franca permeabilidade. Geralmente, avalia-se
a resistência do material ao impacto mecânico (cascalhos, britas ou
matacões), desferindo-se nele golpes de martelo.
A ABNT resumiu as características gerais dos materiais para
utilização em construção, conforme apresentado na Tabela 3.
A curva de distribuição de diâmetro das partículas é usada para
obtenção da classificação granulométrica do solo. O solo pode ser de
textura fina, média ou grosseira e, quando composto de partículas de
maior granulometria, é denominado "cascalho", utilizando-se sempre
o critério da fração granulométrica dominante.
O solo é considerado "grosseiro" quando mais de 50% da
massa do material não passa em peneira n° 200. Se mais de 50% da
massa do material fica retida em peneira n'' 4, ele é denominado
"cascalho"; caso contrário, é denominado "areia grossa". No solo
de textura fina, menos de 50% do material deve ficar retido em
peneira nº 200.
Barragens de terra de pequeno porteFEDCBA 35
Tabela 3 - Identificação, classificação e usos preponderantes de
materiais inorgânicos em construções civis
Classificação Identificação e Faixa Usos na construção de
descrição geral granulo métrica barragens
(ABNT)
Argila Partículas de
pequenas
dimensões não
distinguíveis a
olho nu
Partículas
Menor que 0,005
mm
• Construção de diques,
maciços de barragens
de terra, núcleos de
barragens de terra e
enrocamento; e
vedações de maciços
• Composição de
filtros para separação
de material fino
Silte
Areia
0,005 a 0,05 mm
0,05 a4,8 mm
Cascalho ou
brita
4,8 a 19 mm
19 a 38 mm
38 a 76mm
• Composição de
transições entre
filtros de areia e
enrocamentos para
retenção de
partículas mais
grosseiras
• Abas de proteção do
maciço de terra e
concreto
Enrocamento Maior que 100
mm
Adaptado do Ministério das Minas e Energia (s.d.).
C onsistência
Outra avaliação de importância na caracterização dos materiais
é o estudo de sua consistência, a qual é a característica física que
expressa a intensidade e natureza das forças de coesão e adesão e que
é utilizada para descrever o comportamento mecânico da massa, em
condições variáveis de umidade. Este termo tem sido mais utilizado
para descrever as condições físicas de um solo com diferentes
conteúdos de água, quando ele é submetido a um esforço mecânico.
A coesão pode ser definida corno a força de atração entre
partículas de mesmo estado físico (por exemplo, sólido-sólido). Solos
arenosos apresentam baixa coesão, ocorrendo o contrário com solos
36mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski
argilosos. A coesão do solo diminui com o aumento no seu conteúdo
de água.
A adesão é a força de atração entre partículas de estados físicos
diferentes (por exemplo, líquido-sólido). Proporciona comportamento
mecânico diferenciado do solo, em razão da existência de películas de
água envolvendo as partículas. Solos argilosos são mais aderentes que os
arenosos. Nos solos de mesmo teor de argila, a aderência depende do tipo
de argila presente.
A descrição da consistência do solo inclui três estados
padronizados de sua umidade:
• Amostra de solo seca ao ar: serve para avaliar a força de coesão na
amostra seca (Tabela 4).
• Amostra de solo úmida: deve estar com umidade superior à do seco ao
ar, porém abaixo da capacidade de campo. Serve para avaliar a força
de coesão na amostra úmida (Tabela 5).
• Amostra de solo molhada: deve ser devidamente amassada e
apresentar umidade acima da capacidade de campo. Serve para avaliar
as forças de adesão na amostra, sendo a prática subdividida em ensaio
de plasticidade e de pegajosidade.
TabelazyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA4 - Comportamento do torrão de solo seco ao ar quando
comprimido e classificação de sua consistência
Classificação Forma de compressão/Resistência ao
esboroamento
Solta Esboroa sem compressão
Entre o polegar e o indicadorlbaixa resistência
Entre o polegar e o indicador/média resistência
Macia
Ligeiramente
dura
Dura Entre o polegar e o indicador/não esboroa; entre
as mãos/baixa resistência
Entre as mãos/média resistênciaMuito dura
Extremamente Entre as mãos/não esboroa
dura
Barragens de terra de pequeno porte 37
A avaliação da coesão entre as partículas da amostra de solo
indica a resistência oferecida pelo material a esforços que tendam a
esboroar o torrão. A resistência do torrão deve ser avaliada com material
seco (Tabela 4) e umedecido (Tabela 5).
A avaliação da plasticidade/pegajosidade do material torna-se
importante na medida em que é o principal indicador da
adequabilidade do material para suporte da carga do maciço da
barragem. Materiais muito plásticos, sob a ação do peso da barragem,
poderão sofrer deformações consideráveis, tornando-se inadequados
para uso como fundação. Em caso de materiais puramente granulares,
as deformações sob a ação do peso são significativamente menores;
entretanto, o material pode permitir a passagem de água com muita
facilidade, o que requer soluções especiais na construção.
A avaliação da plasticidade/pegajosidade do material pode ser
feita de forma expedita, por meio de ensaios manuais, ou em
laboratório, definidos por normas específicas da ABNT para ensaios
de mecânica dos solos.
Tabela 5 - Comportamento do torrão de solo úmido quando comprimido
e classificação de sua consistência
Classificação Forma de compressãolResistência ao
esboroamentolFriabilidade*
Solta
Muito friável
Esboroa sem compressão/não coerente
Entre o polegar e o indicadorlbaixa
resistência/agrega-se posteriormente
Entreo polegar e o indicadorlbaixa
resistência/agrega-se moderadamente
Entre o polegar e o indicador/média resistência
Entre o polegar e o indicador/alta resistência
Entre o polegar e o indicador/não esboroa
Friável
Firme
Muito firme
Extremamen
te firme
* Capacidade do solo destorroado de se agregar novamente, sob leve compressão.
38mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
No ensaio da plasticidade, a amostra, após molhada, é amassada
intensivamente. Com a massa tenta-se fazer um cilindro de diâmetro
próximo ao de um lápis. Deve-se torcer o cilindro sobre o próprio eixo
longitudinal, para avaliação de sua resistência ao esforço de torção
(Tabela 6).
No ensaio da pegajosidade, a amostra usada no ensaio de
plasticidade é molhada ainda mais, até expressar o máximo de sua "liga".
A amostra em forma esférica é comprimida entre o polegar e o
indicador. Após a compressão, os dedos são forçados à separação,
avaliando-se a resistência oferecida pela massa de solo a esse esforço de
tração (Tabela 7).
Tabela 6 - Comportamento da massa de solo quando submetida à torção
e classificação de sua consistêncialplasticidade
Plasticidade
Classificação ComportamentolResistênciazyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAà torção
Não plástica
Ligeiramente
plástica
Plástica
Não forma cilindro
Forma cilindro/não resiste à torção
Muito plástica
Forma cilindro/resiste à torção menor que
meia-volta
Forma cilindro/resiste à torção maior que
meia-volta
Tabela 7 - Comportamento da massa de solo quando submetida à tração
e classificação de sua consistêncialpegajosidade
Pegajosidade
Classificação Comportamento/Resistência à tração
Não pegajosa
Ligeiramente pegajosa
Pegajosa
Não adere a nenhum dos dedos/nula
Adere a apenas um dedo/nula
Adere aos dois dedos/média resistência à
tração
Barragens de terra de pequeno porte 9
Resistência à com pressão
A resistência do material à compressão pode ser avaliada in
loco, com análise da resistência à penetração de uma haste, já descrita
no item referentea estudos geotécnicos, por ensaios de avaliação
manual do material ou utilizando-se equipamentos especiais de
ensaios em laboratório. A compressibilidade é a percentagem de
redução no volume inicial sob uma tensão verticalmente aplicada. O
fenômeno da compressibilidade está associado a variações no volume
de vazios e apenas em pequena extensão a mudanças no volume das
partículas sólidas. Se os espaços vazios da amostra estiverem
ocupados apenas por ar, a carga sobre a amostra deverá proporcionar
sua compressão imediata. Se, por outro lado, os poros do material
estiverem cheios de água, pequena ou nenhuma redução deverá
ocorrer, imediatamente, no volume da amostra após a aplicação da
carga. Sensíveis reduções no volume da amostra ocorrerão apenas
quando a água intersticial drenar da massa de solo. Por essa razão, se
o solo for muito impermeável e sua massa, muito grande, completa
consolidação do maciço poderá requerer muitos anos para ocorrer.
Quando a umidade do solo é aumentada, os filmes de água que
passam a envolver as partículas enfraquecem as ligações entre elas
(coesão) e, como consequência, haverá redução da fricção interna por
"lubrificação" das partículas, tornando o solo mais compactável.
Uma aproximação empírica para essa determinação pode ser
obtida utilizando-se o teste de Proctor. Nesse teste, determina-se o
conteúdo ótimo de água em uma amostra, com o qual se obtém mais
efetiva compactação da amostra, a dado esforço de compressão. Existe,
para todo material, uma massa específica máxima de Proctor, e o conteú-
do de água associado a essa condição é denominado "umidade ótima".
O ensaio de compactação de Proctor consiste em compactar
uma porção de solo em um cilindro de 1.000 cnr' utilizando um
soquete de 4,5 kg, liberado para queda livre de uma altura de 45 em.
Aplicam-se sobre cada camada de solo colocada no cilindro 25 golpes
do soquete. DeterminaJse a massa do corpo de prova completo pelo
solo e retiram-se amostras para determinação do conteúdo de água
pelo método-padrão de estufa (105 - 110°C, por 24 h). Obtem-H'
diferentes valores de massa específica na amostra dependcnd d
conteúdo de água que ela tem.
40mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
o efeito da compactação resulta na melhoria das qualidades
mecânicas e hidráulicas do solo, entre elas aumento na resistência ao
cisalhamento e redução na compressibilidade e permeabilidade.
Na Tabela 8 estão apresentados valores básicos de resistência à
compressão dos materiais mais comuns.
O comportamento mecânico da amostra sob compressão pode
proporcionar os seguintes indicativos de sua qualidade:
• Baixa resistência: decorrente da presença de areia, silte ou areia
misturada com silte, ou seja, materiais de muito baixa ou
nenhuma plasticidade. A presença de areia é evidenciada quando
a amostra é pulverizada, notando-se pelo tato a sensação de
"aspereza" ao ser pressionada e deslocada entre os dedos.
• Média resistência: decorrente da presença de argila, sem presença
de matéria vegetal, apresentando o material plasticidade entre média
e baixa. Para se conseguir pulverizar a amostra, torna-se necessário
considerável pressão dos dedos.
• Alta resistência: decorrente da presença de argila altamente plástica
no material. Em decorrência de sua dureza, não se consegue a
pulverização da amostra seca por simples pressão dos dedos.
Locais onde haja a ocorrência de solos ricos em matéria
orgânica, como as turfas, por serem pouco resistentes e muito
compressíveis, devem ser evitados. Esses solos não servem para
suporte do maciço nem como material de construção.
Tabela 8 - Pressões admissíveis de diferentes tipos de materiais
Ias e Tipo de material Valores básicos
(kgf cm')
2
Rocha sã, maciça, sem laminações ou sinal de
decomposição
Rocha laminadas, com pequenas fissuras,
estratificadas
Solos concrecionados 15
8
50
35
3
4 Pedregulhos e solos pedregulhosos, mal graduados,
compactos
Continua ...
Barragens de terra de pequeno porteZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA 4 1
Tabela 8 - Cont.
Classe Tipo de material Valores básicos
(kgf cm"2)
Pedregulhos e solos pedregulhosos, mal graduados,
fofos
Areias grossas e areias pedregulhosas, bem graduadas,
compactas
Areias grossas e areias pedregulhosas, bem
graduadas, fofas
Areias finas e médias:
• Muito compactas
• Compactas
• Medianamente compactas
Argilas e solos argilosos:
• Consistência dura
• Consistência rija
• Consistência média
10 Siltes e solos siltosos:
5 5zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
6 8
7 4
8
6
4
2
9
4
2
1
• Muito compactos
• Compactos
• Medianamente compactos
4
2
1
Notas:
a) No caso de materiais intermediários, entre as classes 4 e 5, interpolar entre 8 e 5 kgf em".
b) Em materiais intermediários, entre as classes 6 e 7, interpolar entre 8 e 4 kgf em" .
c) No caso de ca1cário ou qualquer outra rocha cárstica (terrenos com sumidouros naturais),
devem ser feitos estudos especiais.
d) Os valores constantes desta tabela têm origem na NB-51 de 1978, da ABNT.
Fonte: Ministério das Minas e Energia (s.d.).
P erm eabilidade
A permeabilidade ou condutividade hidráulica em meio
saturado pode ser determinada utilizando-se amostras indeformadas
do material, que são acondicionadas em permeâmetros, geralmente de
carga constante. Solos com permeabilidade menor que 1 x 10.6 em S-I
são considerados impermeáveis; entre 1 x 10-6 e 1 x 10-4 em s',
semipermeáveis; e, maior que 1 x 10-4em s', permeáveis.
42mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski
C or
A cor pode ser uma ferramenta importante para auxiliar na
caracterização do solo. A coloração escura dos solos está, na maioria das
vezes, associadazyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAà presença de matéria orgânica, embora se saiba que a
presença de hernatita possa mascarar o efeito visual da presença de
matéria orgânica no solo (apenas 1% de hematita no solo já é suficiente
para lhe dar tonalidade avermelhada).
Em geral, a influência da matéria orgânica no escurecimento é
limitada aos horizontes superficiais do solo, onde se localiza a maior
parte das raízes, folhas e outros resíduos vegetais e animais e se dá a
deposição e decomposição desse material.
Além da matéria orgânica, outros componentes, embora menos
comuns, podem favorecer a presença de tonalidades escuras: óxidos de
manganês, compostos de ferro etc.
Tonalidades mais claras e até esbranquiçadas estão relacionadas à
presença de argilas silicatadas (por exemplo, caulinita), do quartzo, de
carbonatos etc. A coloração esbranquiçada é facilmente mascarada, em
caso de presença de outros componentes de maior poder pigmentante.
As colorações vermelha, amarela ou cinzenta estão associadas à
presença de um tipo de componente muito importante na coloração de
solos tropicais: os óxidos de ferro, não só pelas suas quantidades, mas
também pela forma em que o ferro aparece combinado.
Na ausência de oxigênio deve ocorrer a seguinte reação:
Fe3+ + e- ~ Fe2+
A cor vermelha do solo está associada à presença do ferro oxidado
( < 3,,), na forma de hematita (Fe203); a cor amarela, ao ferro oxidado
hi tratado (Fe3+.H20), na forma de goethita (FeOOH, ou, na forma
didática, e203.H20); e a cor cinzenta, ao ferro reduzido (Fe2+).
olos cinzentos ou azulados indicarão presença de ferro reduzido
(Fe2+), que é favorecida por condições redutoras (locais de má drenagem
ou de deficiente aeração, como baixadas úmidas ou alagadiços). O
processo de acinzentamento, devido à redução do ferro no perfil do solo,
é denominado "gleização", e os horizontes que apresentam
marcadamente esta característica são conhecidos como "gleizados"
Barragens de terra de pequeno porte
("tabatinga"). A cor cinza, porém, pode ser dada tanto pela presença de
Fe reduzido quanto pela sua ausência no solo.
Por outro lado, se as condições de drenagem forem boas, as
reações de oxidação serão favorecidas e o ferro aparecerá oxidado. Os
solos terão, neste caso, colorações amareladasou avermelhadas,
dependendo da hidratação ou não dos óxidos. Podem-se associar as cores
vermelhas à presença de hematita (Fe203) e as cores amarelas à presença
de goethita (Fe203.H20), sem, contudo, fazer uma associação entre
intensidade da cor e quantidade desses óxidos, pois existe grande
variação no poder de pigmentação desses compostos.
Em topossequências típicas de solos oxídicos, é comum observar
uma distribuição de cores conforme apresentado na Figura 6.
topo
leito menorleito maior
\
terraço
\
amarelo
cinzento
cinzento
Figura 6 - Distribuição típica de cores em solos oxídicos conforme a
posição na paisagem.
Em ambiente de redução não completa podem ser verificadas
pontuações avermelhadas e, ou, amareladas no perfil do solo, indicativos
da presença de ferro oxidado em meio ao material de cor cinza (ausência
de ferro oxidado, podendo existir ou não ferro reduzido). A cor, neste
caso, é chamada de "mosqueada" ou "variegada", ocorrendo a presença
de manchas de pequeno diâmetro no perfil. A oscilação do lençol freático
(mais elevado em época úmida e mais rebaixado em época seca) é a
principal causa desse fenômeno, permanecendo, no primeiro caso, alguns
agregados com oxigênio em quantidade suficiente para manter o Fe
oxidado, ainda que o resto do ambiente esteja em condições de redução.
Os vários ciclos de umedecimento e secagem proporcionam o
44mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
endurecimento dos mosqueados de cor vermelha e, ou, amarela,
formando a "plintita".ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
A s p e c t o s t o p o g r á f i c o s e o u t r o s
Na escolha do local para construção da barragem, alguns
aspectos topográficos deverão ser, necessariamente, considerados:
a) Locais onde o rio seja mais estreito (garganta do rio), com eixo
longitudinal perpendicular às ombreiras, contribuem para diminuir
o volume de material a ser gasto na construção da barragem e,
consequentemente, o custo da obra. A diminuição do comprimento
do eixo da barragem também concorre para que sejam
minimizados os problemas de infiltração de água no maciço.
b) A área do reservatório não deverá ter declividade a montante nem
muito pequena nem muito grande. No primeiro caso, apesar de
haver incremento da capacidade de armazenamento de água, para
determinada altura de barragem, maior deverá ser a área a ser
inundada pelo reservatório. Além disso, deverão existir locais de
água muito rasos na represa, o que facilita o desenvolvimento de
plantas aquáticas helófitas, proporcionando a proliferação de
mosquitos e outros organismos, caso não haja um controle rigoroso
do desenvolvimento delas. No segundo caso, encostas muito
íngremes e constituídas de material pouco resistente, quando
sujeitas ao molhamento e ao impacto de ondas, podem apresentar
escorregamentos e queda de material no reservatório.
c) No local não deve haver nascentes, uma vez que, após o enchimento da
represa, elas tendem a aumentar suas vazões, chegando a afetar a
estabilidade do aterro. Caso o local escolhido apresente este problema,
o olho-d'água deve ser tratado do modo seguinte:
- colocar tubos de concreto ou cerâmica verticalmente sobre a
abertura, com diâmetro maior que o desta;
- verificar a altura que a água atinge no interior do tubo;
- preencher o tubo com brita até um metro acima do nível da água
estabilizado; e
- colocar uma pasta de cimento (mistura de solozyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA+ cimento, na
proporção de 10 a 15% em massa) sobre a brita, até cobri-Ia
totalmente.
Barragens de terra de pequeno porte
d) Na área de inundação do reservatório não devem existir
estratificações salinas, já que a presença de sais poderá
proporcionar a salinização da água.
e) Na área de inundação do reservatório não devem existir
formigueiros, uma vez que a água poderá pereolar pelos canais
formados pelas formigas. Este problema também poderá ser
resolvido com a construção de trincheiras nas fundações.
f) Sempre que possível, escolher locais de posicionamento da
barragem que venham a possibilitar o uso da água por gravidade. O
bombeamento ou a elevação mecânica da água só devem ser
empregados quando for impossível o uso da gravidade.
g) O local deve estar próximo ao ponto de extração de material a ser
usado no aterro. Quanto maior a distância entre as áreas de
empréstimo e o local do aterro, maior será o custo da obra.
h) As condições topográficas do local devem ser tais que possibilitem
o posicionamento do extravasor fora do corpo da barragem,
podendo, dessa forma, direcionar as águas, lateralmente, para
passarem por fora do maciço da barragem.
i) O local não deverá proporcionar, por ocasião do enchimento do
reservatório, inundação ou prejuízo a áreas cultivadas, benfeitorias
urbanas e rurais; estradas e pontes; linhas de transmissão,
subtransmissão, telegráficas e telefônicas; ou áreas de reserva ou
de proteção ambiental,
Q u a n t i f i c a ç ã o d o m a t e r i a l d a á r e a d e e m p r é s t im o
A avaliação da quantidade de material disponível na área de
empréstimo pode ser obtida por meio do processo de cubagem
(cálculo de volume), que consiste na demarcação da área e na
estimativa média das profundidades exploráveis de solo. Para tanto, é
efetuada, no interior da área delimitada, uma "malha" de furos a trado,
com espaçamento, geralmente arbitrado em razão das dimensões e da
topografia da área, variando de 20 a 50 m. Durante a tradagem, o
material recolhido em cada horizonte ou profundidade do solo deverá
ser separado e espalhado sobre a superfície do solo, anotando-se a
profundidade em que foi amostrado, para posterior avaliação das
características dos materiais encontrados.
M atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Determinada a área de exploração e a espessura média das
camadas, calculam-se os volumes disponíveis para utilização,
prevendo sempre que os volumes de exploração devam ser superiores
aos volumes calculados para serem aplicados nas obras, em um
percentual não inferior a 25%.
Obtendo-se a certeza da disponibilidade de solo em qualidade e
quantidade adequadas para utilização, procede-sezyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAà definição da forma
mais conveniente de exploração, por métodos manuais ou com o
emprego de equipamentos mecânicos, como tratores com lâmina, pás
carregadeiras, retroescavadeiras, dentre outros.
As investigações a trado para avaliação dos volumes disponíveis
de materiais são, em geral, dificultadas pela presença da água, já que os
furos podem ficar alagados pela água freática. Nesse caso, recomenda-se
avaliar a espessura do depósito com a cravação, sem impacto, de uma
haste metálica lisa, por exemplo ferro de construção de Y2 a I", utilizando
apenas o esforço de uma pessoa e anotando a profundidade atingida em
cada ponto. A média das profundidades atingidas em cada sondagem,
multiplicada pela superfície determinada da ocorrência, fornecerá o
volume disponível de material.
A pesquisa de áreas de empréstimo de areia deverá ser realizada
nos depósitos situados nas margens e no leito dos cursos d'água
existentes.
Toma-se importante ressaltar que, sempre que possível, as áreas
de empréstimos devem estar situadas dentro da área a ser alagada, de
maneira a minimizar os impactos ambientais de sua retirada.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
L e v a n ta m e n to P la n ia lt im é tr ic o d a Á re a
E s c o lh id a
Para a execução do projeto de uma barragem, serão necessários
os levantamentos de perfis de seções transversais e longitudinais nas
áreas de construção da barragem e de inundação do reservatório. Esses
serviços poderão ser executados por meio de "levantamentos
topográficos expeditos" ou "levantamentos topográficos com
instrumentos", conforme descritos a seguir.
Barragens de terra de pequeno porte 47ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
L e v a n t a m e n t o s t o p o g r á f i c o s e x p e d i t o s
Para a execução de levantamentos topográficos expeditos,
podem-seutilizar um nível de pedreiro e duas réguas de madeira bem
aplainadas, sendo uma de 3 a 4 m e a outra de cerca de 2 m de
comprimento (Figura 7b). Para facilitar a medição, a régua menor
deverá ser dotada de escala métrica. Coloca-se a ponta inferior da
régua menor no nível da água (ponto A da Figura 7a), de modo que
ela fique em posição vertical. Coloca-se depois a régua maior no
terreno e controla-se, pelo nível de pedreiro sobre ela, sua posição
horizontal. Mede-se a seguir a altura h, e marca-se o ponto onde
descansa a ponta da régua maior no terreno (ponto B). Repete-se essa
operação entre os pontos B e C etc. e assim sucessivamente,
determinando as diferenças de nível h., h2, h, etc., conforme
apresentado na Figura 7a.
O segundo método de determinação utiliza duas réguas de cerca
de 2 m de comprimento e um tubo plástico (mangueira) flexível e
transparente, cheio de água corada (Figura 7c). Determinam-se, em
cada régua, pontos de igual nível, criando um plano horizontal de
referência. A diferença entre os pontos E e F é a diferença de nível h,
entre esses pontos.
Desníveis
15
1'1----"--__~ Plano de referência
]:}
E
E
(b) (c)
Figura 7 - Topografia expedita (desníveis e perfis): a) levantamento ti
um perfil, b) uso do nível de pedreiro e c) uso do nfvcl ti \
mangueira.
48mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskiZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
L e v a n t a m e n t o s t o p o g r á f i c o s c o m in s t r u m e n t o s
Nos casos em que haja recursos financeiros e profissionais,
poder-se-á lançar mão dos serviços topográficos executados por um
profissional habilitado, com instrumentos do tipo teodolito, nível de
precisão ou por meio de Sistema de Informação Geográfica.
Recomenda-se que o levantamento topográfico na garganta onde
será construída a barragem seja feito de metro em metro. Na área de
inundação do reservatório, o levantamento pode ser de 5 x 5 m em
pequenas áreas ou de 10 x 10 m em grandes áreas.
Projeto Estrutural
Embora a construção de pequenas barragens de terra seja
considerada por muitos uma obra simples e, por isso, o uso de
métodos empíricos seja suficiente para o desenvolvimento de projetos,
muitos insucessos ocorridos indicam que essas obras exigem tanta
competência da parte de engenheiros, em sua concepção e construção,
como qualquer outro tipo de barragem.
O projeto de barragem de terra consiste em dimensionar um
maciço com baixa permeábilidade que satisfaça à finalidade visada e
que possa ser construído com os materiais disponíveis, considerando-
se um custo mínimo para a obra.
T ip o s d e b a r r a g e n s d e t e r r a
As barragens de terra são apropriadas para construção em vales
abertos, em locais onde haja grande disponibilidade de solo argilosozyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
li areno-argiloso e espaço suficiente para situar o extravasor
sun radouro ou vertedouro) em uma das margens.
( !lI/lI rial escavado para a construção do canal de adução e do
xtruv ISOI' nod ser utilizado para sua construção.
Bus xm to-s nas características do material utilizado, nos
!TI t dos d \ 'OIlHll'uçã e na natureza da fundação, as pequenas
barragens d \ t 1'1'11 I,j ura 8) podem ser classificadas em:
Barragens de terra de pequeno porte 49
a) Simples
- de corpo homogêneo; e
- de corpo heterogêneo.
b) Com núcleo ou diafragma
- central;
- externo; e
- misto.
O tipo de barragem de terra é geralmente escolhido de acordo
com o volume e a qualidade dos materiais existentes no local, com os
processos construtivos a serem utilizados e com os solos que
constituem as fundações no local da barragem. Se no local de
construção existirem quantidades suficientes de solo argiloso ou solo areno-
siltoso/argiloso e houver escassez de blocos de rocha, a barragem
homogênea (Figura 8a) será a mais recomendada, por ser a mais simples e
prática.
As barragens homogêneas devem ser construídas de material que
proporcione adequada barreira para a água, e os taludes de montante e
jusante ter inclinação relativamente baixa para proporcionarem sua
estabilidade. Em barragens completamente homogêneas é inevitável a
percolação de água emergindo no talude de jusante, apesar da
impermeabilidade do material do aterro, se o nível de água no
reservatório for mantido elevado por longo período de tempo. Por isso, no
talude de jusante, tem sido substituído o material homogêneo por material
permeável para aumentar a declividade da linha de saturação. Outro
método de prover a drenagem é a instalação de tubos drenos, entretanto
não devem ser colocados apenas tubos de drenagem, haja vista o risco de
seu entupimento. A drenagem sempre deve ser prevista caso o
reservatório venha a ser mantido cheio por muito tempo.
50mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e PruskizyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(a)zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Material impermeável
(c)
Material impermeável
(e)
Figura 8 - Barragens de terra material homogêneo (a), material
heterogêneo (b), com núcleo central (c), d) com núcleo
externo (d) e com núcleo misto (e).
Barragens de terra de pequeno porteZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA 5 1
A barragem homogênea ou homogênea modificada (com drenos) é
aplicável em localidades onde os solos apresentem pequena variação na
sua permeabilidade.
As barragens de diafragma são construídas quando, no maciço
permeável (aterros de areia, cascalho ou rocha), uma barreira de material
impermeável é instalada para minimizar a percolação de água. A posição
do diafragma vai variar do talude de montante até a posição de núcleo
central. O diafragma pode ser de terra, concreto, concreto betuminoso ou
outro material.
Em barragens de terra, um tipo de construção amplamente
empregado tem sido o de constituir uma zona central (diafragma ou
núcleo) feita com material argiloso selecionado, seguida de zonas de
transição ao longo das duas faces do núcleo, necessárias para impedir a
erosão tubular no caso do aparecimento de trincas no núcleo, e, a seguir,
zonas externas construídas com material que pode ser mais permeável,
capazes de conferir estabilidade ao conjunto.ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
D im e n s io n a m e n t o d o c o r p o d a b a r r a g e m
Volum e de água a acum ular
No projeto de uma barragem, a definição da altura necessária do
aterro dependerá das condições topográficas da área a ser inundada
pelo reservatório e, em última instância, do volume de água a ser
armazenado. A confiabilidade na definição do volume de água a ser
acumulado é dado fundamental no dimensionamento da barragem,
sendo importante lembrar que qualquer modificação posterior na
barragem visando aumentar o volume acumulado é muito difícil ou
mesmo impossível de ser executada.
O volume de água a armazenar depende das necessidades a
serem atendidas e da vazão disponível do curso d'água (considerar o
período mais crítico do ano). Para efetuar esse cálculo para um
reservatório de múltiplo uso, alguns aspectos deverão ser
considerados:
a) Necessidades para abastecimento doméstico e de criatórios de
animais: o volume de água a armazenar para fins de consum
humano e, ou, de animais domésticos, viventes em regiões áridas c
semiáridas, pode ser calculado, usando-se os dados apresentados nu
Tabela 9. O cálculo do consumo total é feito com a soma d todas
52mlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBAM atos, Silva e Pruski
as vazões consumidas nos diferentes usos, Como segurança, o
valor encontrado deve ser acrescido de, no mínimo, 25zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA% para que,
com o volume acumulado, possam ser supridas as deficiências de
água que porventura venham a ocorrer nos meses mais secos,
b) Necessidades médias de água para irrigação:
- aspersão: 2 a 3 mm dia-I;
- superfície: 3 a 4 mm dia-I; e
. d - 2 3 L h -I -I- mun açao: a as.
c) Necessidades para a piscicultura:
- para a manutenção das condições mínimas de sobrevivência dos
cardumes, deve-se reservar pelo menos 1/3 da altura da lâmina de
água no reservatório.
d) Consideração