Curso ana

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Superintendência de Outorga e Fiscalização – SOF
Gerência de Apoio à Regulação – GEREG
Curso
OUTORGA PARA APROVEITAMENTOS 
HIDRELÉTRICOS E RESERVATÓRIOS
Brasília, de 07 a 10 de julho de 2009
ANÁLISE PARA EMISSÃO DE DRDH
ANÁLISE COMPLETA
HIDROLOGIA
(Condições naturais e 
atuais)
• Série de vazões médias
• Vazões máximas
• Vazões mínimas
• Curvas-chave
• Sedimentos
• Qualidade da água
USOS MÚLTIPLOS
(Compatibilização e 
impactos)
• Consumos a montante
• Cenários
• Impacto sobre usos existentes
• Potencial de utilização do 
reservatório
EMPREENDIMENTO
(Caracterização e 
impactos)
• Estruturas hidráulicas
• Enchimento
• Remanso
• Impacto sobre qualidade da 
água
• Assoreamento
• Condições operativas
• Monitoramento
DECLARAÇÃO DE RESERVA
DEFINIÇÃO DAS CONDIÇÕES E 
CONDICIONANTES
AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE 
HÍDRICA
OUTORGA PARA APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS E RESERVATÓRIOS
ANÁLISE DO EMPREENDIMENTO
REMANSO
RUBENS MACIEL WANDERLEY
Especialista em Recursos Hídricos da ANA
Superintendência de Outorga e Fiscalização – SOF
Gerência de Apoio à Regulação - GEREG
email para contato: rubensw@ana.gov.br
Brasília, 09 de julho de 2009
REMANSO
Remanso
Pode ser definido como o ajuste gradual do perfil da linha d’água a 
uma determinada alteração no escoamento
Em reservatórios, o remanso ocorre com maior destaque nas entradas 
do reservatório
Superfície horizontal do 
reservatório esperada
Remanso do reservatório
Remanso
REMANSO
Com isso, o remanso promove uma elevação dos níveis d’água na 
entrada do reservatório, acarretando em aumento da área alagada
1) Rio normal
2) Barragem e 
reservatório
3) Elevação dos 
níveis d’água
4) Aumento da área 
alagada na 
entrada do 
reservatório
REMANSO
REMANSO
Finalidades do estudo
Com a elevação dos níveis d’água, a área alagada do reservatório é
ampliada, indo além daquela determinada pela curva de nível relativa 
ao NA no barramento
A principal finalidade do estudo é avaliar as interferências do 
reservatório sobre
• Desapropriações
• Infra-estruturas
– Pontes
– Estradas
– Ferrovias
– Hidrovias e portos
• Outras usinas
• Outros usos de recursos hídricos
REMANSO
Remanso
O remanso é calculado como um escoamento gradualmente variado
Para isso, é aplicada a equação de energia entre duas seções 
transversais do rio
E1 = E2 + ∆E → Z1 + Y1 + V1²/2g = Z2 + Y2 + V2²/2g + ∆E
→ dE/dX = I0 – If
I0 = declividade do fundo
If = declividade da linha
de energia
∆E
Y1
V1²/2g
Y2
V2²/2g
Z2
Z1
REMANSO
Como o cálculo é uma aproximação do comportamento do perfil da 
linha d’água entre duas seções transversais, quanto mais próximas as 
seções transversais, mais precisos serão os resultados
• Seja o caso de avaliar o
comportamento da linha d’água
entre duas seções transversais
• Se tomarmos somente as duas seções,
incorreremos em erros que podem
ser significativos na descrição do rio
e na determinação da linha d’água
• Para melhorar a precisão dos
resultados, a melhor alternativa é
aprimorar os dados, aumentando
significativamente o número de seções
transversais
REMANSO
Dados necessários para o estudo
Seções transversais do rio que serão alagadas pelo reservatório
• De preferência, levantamentos topobatimétricos devem ser realizados ao 
longo do estirão do rio afetado pelo reservatório
• Seções baseadas em levantamentos aerofotogramétricos podem ser 
utilizadas, mas estas não contém informações detalhadas do leito do rio
• É desejável uma maior concentração de seções transversais nas entradas 
do reservatório e em singularidades hidráulicas, tais como bifurcações
Características do leito e das margens
• Conhecimento da rugosidade do leito e das margens para definição dos 
coeficientes de Manning
Vazões
• São consideradas as vazões máximas com determinados Tempos de 
Retorno
• O estudo é realizado considerando o escoamento em regime permanente
REMANSO
Metodologia
O emprego de modelos matemáticos é a metodologia mais comum na 
determinação dos efeitos de remanso em reservatórios
• O modelo mais empregado na prática é o modelo HEC-RAS
Para a aplicação do modelo, é necessário realizar a sua calibração
• Isso é feito buscando avaliar os valores dos coeficientes de rugosidade de 
Manning para cada seção transversal
• Para isso, deve ser considerada a situação natural do rio, sem a 
interferência do barramento e do reservatório
• Variando os coeficientes de Manning, procura-se ajustar os níveis d’água 
calculados a níveis d’água observados em determinadas seções, para um 
evento específico de vazão
• O ideal é realizar este ajuste para vários valores de vazões, 
preferencialmente cobrindo os períodos de cheias
O modelo calibrado é aplicado então aos valores desejados de vazões
• Devem ser simuladas as situações natural e com o reservatório para 
avaliar a extensão e a abrangência do reservatório
REMANSO
Resultados do estudo
Elevações de nível acima do NA do reservatório
Remanso com o reservatório na cota 90,0 m
40
50
60
70
80
90
100
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000
Distância ao eixo (m)
C
o
t
a
s
 
(
m
)
Fundo rio
Situação natural
Com reservatório
REMANSO
Um dos principais efeitos do remanso é a alteração da curva-chave das 
seções
• Por isso, as usinas logo a montante na divisão de quedas podem sofrer 
alteração da curva-chave do canal de fuga
• Isso produz o efeito de diminuição da queda útil da usina, reduzindo a 
produção de energia
Efeito do remanso sobre a curva-chave
78
80
82
84
86
88
90
92
94
2000 7000 12000 17000 22000 27000 32000
Vazão (m)
C
o
t
a
 
(
m
)
Curva-chave natural
Curva-chave com remanso
OUTORGA PARA APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS E RESERVATÓRIOS
ANÁLISE HIDROLÓGICA
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
RUBENS MACIEL WANDERLEY
Especialista em Recursos Hídricos da ANA
Superintendência de Outorga e Fiscalização – SOF
Gerência de Apoio à Regulação - GEREG
email para contato: rubensw@ana.gov.br
Brasília, 09 de julho de 2009
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Sedimentos
Todo corpo d’água transporta alguma quantidade de sedimentos
Os reservatórios funcionam como bacias de sedimentação, devido à
diminuição da velocidade de fluxo da água
A deposição desses sedimentos diminui consideravelmente a 
capacidade de armazenamento dos reservatórios, podendo 
comprometer a operação do empreendimento
Pode provocar problemas em outros usos
O conhecimento da quantidade de sedimentos transportados é de 
fundamental importância para o planejamento de empreendimentos 
hidrelétricos
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Finalidade dos estudos
Subsidiar os estudos de assoreamento e vida útil do empreendimento
Metodologia
Os estudos sedimentométricos devem ter sido iniciados já na fase de 
inventário hidrelétrico do rio
Preferencialmente, é desejável a instalação de um posto de 
monitoramento sedimentológico, onde serão realizadas coletas e 
medições de descarga sólida
• Tributários também podem ser monitorados, aumentando o grau de 
conhecimento do aporte de sedimentos ao reservatório
Os estudos deverão considerar tanto os sólidos suspensos quanto as 
descargas de fundo
No entanto, as medições de sedimentos normalmente consideram 
somente a descarga de sólidos suspensos, o que não é suficiente 
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
A quantidade total de sedimentos transportados por um curso d’água 
pode ser expresso por
QST = QSS + QSF
onde QST é a descarga total de sedimentos, QSS é a descarga de sedimentos 
em suspensão e QSF é a descarga de sedimentos no fundo por arrasto 
Segundo o Guia de Avaliação de Assoreamento de Reservatórios, da 
ANEEL (2000), a descarga de sólidos em suspensãoQSS representa a 
maior parcela da descarga total
O Guia de Práticas sedimentométricas, da ANEEL, informa que, 
geralmente, a descarga de sedimentos no fundo QSF varia de 5 a 10% 
da QSS, podendo, no entanto, chegar a até 30%
Existem diversos métodos para estimar a descarga de sedimentos no 
fundo QSF a partir do conhecimento das características do corpo d’água
• Métodos de Colby, de Einstein, de Einstein modificado por Colby e 
Hembre, de Meyer-Peter e Muller etc.
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Os resultados dessas medições poderão ser correlacionados com as 
medições de descarga líquida, de modo a obter uma relação funcional 
entre as mesmas, a chamada Curva-Chave de Sedimentos
QST = a·QLn
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Deve-se ter em mente que, assim como as medições de vazão, as 
medições de descarga sólida são pontuais no tempo, isto é, são 
realizadas para um dia específico. Por isso, essa correlação deve ser 
realizada utilizando-se a série de vazões diárias
Com base na série de vazões diárias, pode ser calculado o aporte total 
de sedimentos ao reservatório
Eventualmente, algumas publicações de referência são utilizadas para 
estimar o aporte de sedimentos ao reservatório
• “Mapa de Produção de Sedimentos do Brasil”, Campagnoli, F. et al. 
(2004)
• “Diagnóstico das Condições Sedimentológicas dos Principais Rios 
Brasileiros”, Eletrobrás (1991)
• “Diagnóstico do Fluxo de Sedimentos em Suspensão na Bacia Araguaia 
Tocantins”, Embrapa Cerrados/ANEEL/ANA (2004)
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Estudos de regionalização da produção de sedimentos também podem 
ser realizados para locais sem medições
• Pode ser utilizados dados de postos na mesma região
• De preferência, devem ser utilizados postos dentro da mesma bacia
Estes estudos devem ser usados com muita cautela
O estudo do transporte de sedimentos é bastante especializado e não 
existe uma metodologia padrão para a sua condução
As condições da bacia, os dados disponíveis, o arranjo e o porte do 
empreendimento determinarão a profundidade dos estudos
Os resultados dos estudos sedimentométricos serão utilizados como 
base para os estudos de assoreamento do reservatório e para a 
avaliação da sua vida útil
OUTORGA PARA APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS E RESERVATÓRIOS
ANÁLISE DO EMPREENDIMENTO
ASSOREAMENTO
RUBENS MACIEL WANDERLEY
Especialista em Recursos Hídricos da ANA
Superintendência de Outorga e Fiscalização – SOF
Gerência de Apoio à Regulação - GEREG
email para contato: rubensw@ana.gov.br
Brasília, 09 de julho de 2009
ASSOREAMENTO
Assoreamento
A diminuição de velocidade de fluxo em reservatórios forma um 
ambiente propício para a deposição dos sedimentos transportados pelo 
rio
Com o assoreamento, a capacidade de armazenamento do reservatório 
diminui consideravelmente
Os sedimentos depositam-se de forma heterogênea ao longo do 
reservatório, formando depósitos com características específicas
• Na entrada do reservatório, depositam-se os sedimentos mais grossos
• Os sedimentos mais finos vão depositando-se mais para jusante, à medida 
em que a velocidade de fluxo torna-se cada vez mais baixa
ASSOREAMENTO
Distribuição de sedimentos no reservatório
ASSOREAMENTO
Finalidade do estudo
Comprovar que o arranjo adotado no projeto e a sistemática de 
operação prevista garantirão uma vida útil compatível com o período 
de concessão do empreendimento
Metodologia mais empregada
Com base na série de vazões e na curva-chave de sedimentos, é
calculado o aporte total de sedimentos ao reservatório DST
• DST pode ser determinado como um valor médio anual (ton/ano)
O volume de sedimentos retidos no reservatório pode ser calculado por
S é o volume de sedimentos retidos no reservatório
ER é a eficiência de remoção de sedimentos do reservatório
γAP é o peso específico aparente dos sedimentos
AP
RST EDS γ
⋅=
ASSOREAMENTO
A eficiência de retenção de sólidos no reservatório pode ser obtida de 
gráficos
• Curva de Brune – para médios e grandes reservatórios
ASSOREAMENTO
A eficiência de retenção de sólidos no reservatório pode ser obtida de 
gráficos
• Curva de Churchill – para pequenos reservatórios
ASSOREAMENTO
O peso específico aparente dos sedimentos depositados no 
reservatório varia com a idade dos depósitos e depende de vários 
fatores
• Tipo de operação do reservatório
• Grau de compactação dos sedimentos
• Granulometria dos sedimentos
No início da operação do reservatório, o peso específico aparente 
inicial γAP0 é calculado por
γAP0 = WC·PC + WM·PM + WS·PS
WC, WM e WS são os coeficientes de compactação da argila, do silte e da areia, 
respectivamente, definidos segundo o tipo de operação do reservatório
PC, PM e PS são as frações de argila, de silte e de areia, respectivamente, contidas 
no sedimento afluente
ASSOREAMENTO
Com o passar do tempo, o peso específico aparente altera-se, devido à
consolidação dos depósitos
O peso específico aparente γAPt passa a ser dado por
γAPt = γAP0 + K·log T
K é um coeficiente que depende da granulometria do sedimento afluente e do 
tipo de operação do reservatório
T é o tempo de compactação do sedimento depositado
O coeficiente K é dado por
K = KC·PC + KM·PM + KS·PS
KC, KM e KS são as constantes de consolidação da argila, do silte e da areia, 
respectivamente, definidos segundo o tipo de operação do reservatório
Deve-se então verificar, a cada tempo, o volume de sedimentos 
acumulados no reservatório, considerando a sua compactação
ASSOREAMENTO
Esta metodologia é bastante simplificada, pois não considera a 
distribuição dos sedimentos dentro do reservatório
Alternativamente, modelos matemáticos, como o HEC-6, podem ser 
aplicados para avaliar o assoreamento e determinar esta distribuição
Vida útil
A vida útil é estimada verificando-se o tempo para que o volume de 
sedimentos atinja as estruturas do circuito de geração (tomada d’água 
ou canal de aproximação)
Eventualmente, o arranjo do empreendimento prevê que as estruturas 
de extravasamento (vertedor e/ou descarga de fundo) sejam locadas 
em cotas inferiores às das tomadas d’água ou canais de aproximação. 
Neste caso, há possibilidade de ocorrerem descargas de sedimentos 
periódicas, que atenuem os efeitos do assoreamento
ASSOREAMENTO
Impactos decorrentes do assoreamento
Com o aumento do volume de sedimentos retidos no reservatório, o 
reservatório perde parte da sua capacidade de armazenamento. Com 
isso, vários problemas podem surgir
• Comprometimento da operação das estruturas hidráulicas e de geração do 
aproveitamento hidrelétrico
• Diminuição de calado para a navegação
• Problemas em sistemas de bombeamento para abastecimento e irrigação
Além disso, os efeitos de remanso podem tornar-se mais acentuados, 
promovendo alagamentos maiores na entrada do reservatório
Com a retenção dos sedimentos no reservatório, a água a jusante do 
barramento passa a ter menor quantidade de sólidos e, 
consequentemente, maior capacidade erosiva, podendo provocar 
erosões no leito e nas margens do rio
OUTORGA PARA APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS E RESERVATÓRIOS
OBRIGADO PELA SUA ATENÇÃO!
RUBENS MACIEL WANDERLEY
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