Aula9 Barragens Reservatorios

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28/08/2014 
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ASPECTOS TÉCNICOS 
BARRAGENS E SEUS RESERVATÓRIOS 
“Todas as barragens com seus reservatórios têm certo potencial de 
risco, o qual não deve ser menosprezado, em vista dos danos 
econômicos ou até catastróficos, provocados pelos efeitos de 
operações erradas, mau funcionamento ou até ruínas dessas obras”. 
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Sistema Simplificado 
Histórico 
Montante  barra o fluxo 
Jusante  libera o fluxo 
TIPOS DE BARRAGENS 
HOOVER DAM, ARIZONA, EUA. 
APM MANSO, CHAPADA DOS GUIMARÃES-MT, BRASIL. 
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RESERVATÓRIOS 
• Níveis e volumes característicos 
– Nível máximo operacional (ou nível máximo normal) 
• Cota máxima permitida para operações normais no reservatório 
– Operações com níveis superiores ao nível máximo operacional 
podem ocorrer em situações extraordinárias, mas comprometem 
a segurança da barragem 
• O nível máximo operacional define o volume máximo do reservatório 
Nível máximo operacional 
VOLUME MÁXIMO 
Fonte: Wanderley (2009) - ANA 
• Níveis e volumes característicos 
– Nível mínimo operacional (ou nível mínimo normal) 
• Cota mínima permitida para operações normais no reservatório 
– Abaixo deste nível, as tomadas d’água começam a engolir ar 
juntamente com a água, comprometendo o funcionamento das 
estruturas 
• O volume de água abaixo deste nível é denominado volume morto 
– Este volume não está disponível para uso pelo reservatório, mas 
pode ser util izado para outros fins 
Nível máximo operacional 
VOLUME 
MORTO 
Nível mínimo operacional 
RESERVATÓRIOS 
Fonte: Wanderley (2009) - ANA 
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• Níveis e volumes característicos 
– Volume útil 
• Diferença entre o volume máximo e o volume morto do reservatório 
– Compreende o volume efetivamente disponível para o uso a que 
se destina o reservatório 
 
• A variação do nível d’água no reservatório é denominada 
deplecionamento 
Nível máximo operacional 
VOLUME 
ÚTIL 
Nível mínimo operacional 
RESERVATÓRIOS 
Fonte: Wanderley (2009) - ANA 
• Níveis e volumes característicos 
– Nível máximo maximorum 
• Nível máximo que o reservatório pode atingir na situação da passagem 
de uma cheia de projeto (TR 10.000 anos) 
 
• Os vertedores são dimensionados para a passagem dessa cheia 
Nível máximo operacional 
Nível mínimo operacional 
Nível máximo maximorum 
RESERVATÓRIOS 
Fonte: Wanderley (2009) - ANA 
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• O Método da Simulação Matemática 
 S(t+1) = S(t) + Q(t) – QR(t) – E(t) + P(t) – Vert(t) 
 
 QR(t) = DRES(t) + QECO(t) + QJUS(t) 
Q(t) 
E(t) 
P(t) 
DRES(t) 
Vert(t) 
QECO(t) 
QJUS(t) 
DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIOS 
Fonte: Wanderley (2009) - ANA 
Fonte: ANA (maio/2014) – boletim monitoramento mensal da bacia do Alto Paraguai 
 
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• Porque dimensionar o reservatório? 
 
Fonte: ANA (maio/2014) – boletim monitoramento mensal da bacia do Alto Paraguai 
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Conceito do Cálculo do Volume Útil 
 
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APRESENTAÇÃO DE SÉRIES HISTÓRICAS 
Posto: Estrada BR-163 Município: Itiquira-MT 
Código: 66525000 Rio Itiquira 
Coordenadas: Lat. -17:08:03; Long. -54:49:06 
• Diagrama de Massas ou de Rippl (1983) 
• Método de Simulação Matemática 
• Modelos de Otimização 
• Métodos Empíricos 
• Métodos Estatísticos 
MÉTODOS DE CÁLCULO DE VOLUME ÚTIL 
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• É definido como a integral da hidrógrafa, 
também definido como um diagrama de 
volumes acumulados que afluem ao 
reservatório. 
DIAGRAMA DE RIPPL 
DIAGRAMA DE RIPPL 
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• Determinar o volume 
útil do reservatório 
para regularizar uma 
vazão de 90 hm³/ano. 
DIAGRAMA DE RIPPL - exemplo 
θ 
Cateto 
Oposto 
Cateto 
Adjacente 
• Segue a mesma lógica do Diagrama de Rippl. 
DIAGRAMA DE MASSA RESIDUAL 
OU DAS DIFERENÇAS TOTALIZADAS 
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EXEMPLO 
Ano => 1990 1991
mês
jan 148 71,9
fev 223 82,6
mar 324 87,3
abr 183 119
mai 105 61,5
jun 106 59,5
jul 81,4 51,7
ago 64,3 41,8
set 56,2 45,5
out 66,9 51,3
nov 91 68,2
dez 69,2 98,1
MÊS Q (m³/s) Q (hm³/mês) QR-Q (hm³/mês)
1990 1 148 383,62 220,84
2 223 578,02 415,24
3 324 839,81 677,04
4 183 474,34 311,56
5 105 272,16 109,39
6 106 274,75 111,98
7 81,4 210,99 48,22
8 64,3 166,67 3,89
9 56,2 145,67 -17,10
10 66,9 173,40 10,63
11 91 235,87 73,10
12 69,2 179,37 16,59
1991 13 71,9 186,36 23,59
14 82,6 214,10 51,33
15 87,3 226,28 63,51
16 119 308,45 145,68
17 61,5 159,41 -3,36
18 59,5 154,22 -8,55
19 51,7 134,01 -28,77
20 41,8 108,35 -54,43
21 45,5 117,94 -44,84
22 51,3 132,97 -29,80
23 68,2 176,77 14,00
24 98,1 254,28 91,50
QMLT= 98,18 Vol.Útil=Σ(deficits)
QR= 58,91 Vol.Útil=169,74 hm³
Q-QR 
VANTAGENS E DESVANTAGENS 
DOS MÉTODOS APRESENTADOS 
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• Regularizar a vazão média é inviável, pois no 
sistema sempre haverá perdas como 
evaporação e extravasamentos, além de 
restrições técnicas à altura da barragem 
(financeiras e econômicas, sociais, legais e 
ambientais). 
• A relação entre a vazão regularizada e a vazão 
média da bacia é chamada de GRAU DE 
REGULARIZAÇÃO (GR). 
POSSIBILIDADE DE REGULARIZAÇÃO 
 
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1. Estabelece Nível Máximo Maximorum. 
2. Estabelece borda livre ou revanche ou Folga. 
3. Estabelece altura da Lâmina d’água por cima da soleira do vertedor. 
4. E por fim a cota da base do vertedor. 
5. Deve-se considerar ainda o volume útil necessário para seu empreendimento. 
 
V.U. 
Cota 
Cheia 
Borda Livre de Segurança/Folga/Revanche 
VISTA DE UMA BARRAGEM DE TERRA 
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CURVA COTA X ÁREA X VOLUME 
Formato Geral do Reservatório 
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Cálculo Cota x Área x Volume 
COTA (m)
Área Inundada 
(m²)
Área Média 
(m²)
Desnível 
(m)
Volume 
Parcial (m³)
Volume 
Acumulado (m³)
137,5 0,00
139,5 1.500,00
140,0 8.300,00
141,0 41.800,00
142,0 62.700,00
143,0 84.600,00
CURVA COTA X ÁREA X VOLUME