BARRAGEM DE TERRA

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BARRAGENS DE TERRA 
 
 Estudos Básicos Necessários ao Projeto de uma Barragem 
 
 1 - Topográficos 
 2 - Hidrológicos 
 3 - Climáticos 
 4 - Geológicos 
 5 - Geotécnicos 
 6 - Sócio – Econômicos 
 7 – Ecológicos 
 8 - Agrológicos 
 
 Estes estudos são iniciados de forma muito sumária e vão sendo 
aprofundados e detalhados ao longo das diversas etapas que 
normalmente compõem o projeto da barragem. 
a) Planejamento 
b) Viabilidade técnico-econômica 
c) Anteprojeto 
d) Projeto Básico 
e) Projeto Executivo 
 
 1 - ESTUDOS TOPOGRÁFICOS 
a) Objetivo: 
- Locação do eixo barrável, boqueirão e interpretação de curvas 
de nível. 
- Determinação das bacias hidrográfica e hidráulica (áreas). 
 1
Área da bacia hidrográfica, A Î Pré-dimensionamento de barragens: 
- Vazão Regularizável: 
Q90 = f1 x QAfl 
f1 ≅ 0,35 
- Vazão Afluente Média: 
QAfl = CR x H x A 
CR ≅ 0,10 
Daí: 
 A = (Q90 / f1) / (CR x H) 
H ≅ 0,850 m/ano 
 
- Vazão demandada (Agenda BNB) 
Irrigação: 
- banana Î 20.000 m3/ano/ha 
- feijão Î 5.000 m3/ano/ha 
- milho Î 6.000 m3/ano/há 
Uso humano: 
- alto Î 350 l/hab/dia 
- médio Î 200 l/hab/dia 
- baixo Î 100 l/hab/dia 
- muito baixo (reprimido)Î 13 l/hab/dia 
 
Bacia hidráulica Î Curva cota – área – volume 
Vol ≅ α . ∆h³ 
∆Vol0 ≅ A . ∆h/3 
∆Voli ≅ (Ai + Ai +1) / ∆h 
 2
Volj ≅ Σ∆ Voli (i = 0 ... j) 
 
Pré-dimensionamento de barragens: 
 
Vol = fK x QAfl 
fK varia de 0,50 a 2,0 
 
- Se fK for muito pequeno, haverá muita sangria e pouco 
aproveitamento. 
- Se fK for muito grande, haverá pouca sangria e riscos à 
qualidade da água. 
 
Daí o Pré-dimensionamento fica: 
 
Q90 Î QAfl Î ABACIA Î cota – volume Î Vol Î ∆h 
 
 b) Generalidades: 
 
 Topografia: determina o contorno, dimensão e posição relativa 
de uma porção limitada da superfície terrestre, sem levar em conta a 
curvatura resultante da esfericidade terrestre. 
 Projeção ortogonal cotada de todos os detalhes da configuração 
do solo. 
 
 Topometria: conjunto de métodos empregados para colher dados 
necessários ao traçado da planta. 
 
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 Planimetria: representação em projeção horizontal dos detalhes 
existentes na superfície. Emprego de Teodolitos, Estação Total. 
 
 Altimetria: determinação das cotas ou distâncias verticais de um 
certo número de pontos referidos ao plano horizontal de projeção ou 
referência de nível. 
 
 Fotogrametria: determinação do relevo do terreno, 
principalmente de grandes extensões, através de máquinas 
fotográficas. Aerofotogrametria = fotografia aérea. Estereoscópio - 
escala 1:20.000. Satélites. 
 
 Coordenadas Geográficas: são a latitude, a longitude e a altitude 
que caracterizam bem a posição de um ponto na superfície terrestre. 
 
 Medidas sobre a carta: métodos mecânicos: 
 - Curvímetros - instrumento empregado para a medida de 
distâncias gráficas. 
- Planímetros - instrumento que serve para medir as 
áreas das figuras irregulares traçadas no desenho. 
- Programas de computador. 
 
c) Fatores topográficos que influenciam no projeto de barragens: 
 
 c.1) Declividades das ombreiras: 
- Muito suaves e regulares: sem problemas 
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- Íngremes e irregulares: problemas de ocorrência de 
recalques diferenciais do maciço compactado causando 
riscos potenciais de fissuramento do corpo. 
 
 Providência: sobredimensionamento dos drenos para interceptar 
qualquer fluxo d'água ao longo das fissuras, sem sobrecarga. 
 
 c.2) Distância e relevo das jazidas de materiais de construção e 
seus acessos: 
 Fator econômico determinante do tipo de barragem. 
 
 c.3) Geometria longitudinal das encostas: 
 c.3.1) no sentido paralelo ao rio: 
 - Vales alongados: permitem qualquer tipo de seção 
transversal de barragem. 
- Vales curtos: limitam a escolha à barragem de terra e 
enrocamento com núcleo argiloso ou com face de 
concreto. 
 
 c.3.2) no sentido transversal ao rio: 
- Vales estreitos: propiciam a construção de barragens 
arqueadas de eixo curvo, aproveitando a contribuição 
das pressões hidrostáticas transmitidas pelo reservatório 
para manter sempre tensões de compressão ao longo 
da seção longitudinal da barragem, fechando eventuais 
trincas devido aos recalques diferenciais. 
 
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- Vales largos: o eixo deverá ser reto ou alinhado ao 
longo do traçado de menor volume. 
 
 c.4) Depressões no fundo rochoso do rio: influencia na posição 
do eixo do maciço principal e da ensecadeiras. 
 
d) Mapeamento geral: 
 É a primeira avaliação das características da bacia 
hidrográfica, locações, explorações, situações dos empréstimos, 
pedreiras, rede viária e elétrica. 
 Disponibilidade de mapas: 
 - Órgãos Federais - IBGE - SUDENE 
 - Órgãos Estaduais e Municipais 
- Fotografias Aéreas (esterescópio) 
- Fotografias de Satélites 
 
Levantamentos complementares: apoio terrestre (teodolito) 
 
No caso de não existirem mapas topográficos disponíveis, 
podem ser utilizados mapas de reconhecimento aproximados, 
definidos por um mínimo de pontos de controle ou um esboço de 
seções transversais. 
 As plantas devem estar em escalas convenientes e em 
coordenadas geográficas e os pontos de referência devem ser 
monumentados. 
 
 
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e) Plantas Topográficas necessárias para o Projeto de Barragens: 
 
 TIPO ESCALA USUAL CURVAS DE NÍVEL 
______________________________________________________________________________ 
1- Planta plani-altimétrica da bacia hidrográfica 1 : 20.000 de 5 em 5 metros 
 
2- Planta plani-altimétrica da bacia hidráulica 1 : 5.000 de 1 em 1 metro 
 
3- Planta plani-altimétrica das áreas de empréstimos 1 : 5.000 de 1 em 1 metro 
 
4- Planta plani-altimétrica do local do boqueirão 
 com nivelamento das seções de 20 em 20 metros 1 : 2.000 de 1 em 1 metro 
 
5- Perfil do Boqueirão 1 : 2.000 ( H ) de 1 em 1 metro 
 1 : 200 ( V ) 
6- Perfil do Sangradouro 1 : 2.000 ( H ) de 1 em 1 metro 
 1 : 200 ( V ) 
______________________________________________________________________________ 
 
 
 Bacia Hidrográfica Bacia Hidráulica 
 
 
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 Perfil do Boqueirão Planta da Barragem 
 
 2 - ESTUDOS HIDROLÓGICOS 
 
 1) Objetivo: Definição das características hidráulicas da obra. 
 
 2) Investigações Hidrológicas: 
 
a) O rendimento hídrico do rio 
b) A capacidade do reservatório (evaporação, perdas eventuais, 
evapotranspiração, infiltração, etc) 
c) A quantidade d'água necessária para as finalidades da obra 
d) A taxa anual de deposição de sedimentos no reservatório 
e) A intensidade e freqüência das cheias (capacidade do 
sangradouro) 
f) As condições da água subterrânea (tipo de fundação) 
 
Bacia hidráulica = bacia de acumulação 
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Bacia hidrográfica = bacia de contribuição 
Bacia hidrogeológica = fornecimento d´água para a bacia através 
de infiltração. 
 
 3) Fases de um Estudo Hidrológico: 
 
a) Coleta e reconhecimento de dados existentes 
b) Verificação dos dados existentes e obtenção de novos dados 
c) Estudos metodológicos, estatístico-probabilísticos para a 
definição das leis que regem a participação dos fenômenos 
hidrológicos no projeto. 
 
 4) Métodos Hidrológicos para Dimensionamento das Obras: 
 
- Racional: Leis hidrológicas deduzidas dos dados 
disponíveis (Rippl, Aguiar) – modelo determinístico. 
 
- Correlação: Utilização de dados de uma região 
semelhante.- Empírico: Específico do local. 
 
- Modelos Estocásticos: Séries sintéticas (geração), 
Simulação do balanço hídrico, Estimativa de vazões 
regularizadas, sangradas e evaporadas, Diagrama 
triangular de regularização. 
 
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 5) Determinação da Capacidade do Reservatório: 
 
Método Racional: 
 Segundo o Engenheiro Francisco Aguiar (IFOCS): 
 O rendimento pluvial da bacia, R%, pode ser dado por: 
 
000.55
000.230400%
2 +−= HHR 
 
 Para precipitação entre 500 e 1.000 mm/ano (H em mm), ou 
 
32 19,152,313,1285,0% HHHR −+−= 
 
 Para H > 1.000 mm /ano (H em m) 
 
 E o volume afluente: 
HUARVA %= 
onde: 
 R% = rendimento, em percentagem 
 H = altura de chuva, em m 
 U = coeficiente de correção do rendimento superficial médio que 
é função do tipo da bacia 
 A = área da bacia hidrográfica a partir do barramento (m2) 
 
 Assim, a capacidade do reservatório será: 
 
AC VV 2= 
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 6) Determinação da cheia máxima de projeto: 
 
)120(
150.1
KLCLC
xAQ += 
onde: 
A = área da bacia hidrográfica, km2 
 L = linha de fundo, em km, do riacho ou rio 
 K = coeficiente que leva em conta a ordem dos rios que existem 
na bacia (tabela) 
 C = fator de variação da velocidade média do escoamento 
superficial (tabela) 
 
TIPO BACIA HIDROGRÁFICA U K C 
_______________________________________________________________________________ 
1 Pequena, íngreme e rochosa 1,3 a 1,4 0,123 0,85 
 
2 Bem acidentada, sem depressões 
 evaporativas 1,40 0,156 0,95 
 
3 Média 1,00 0,204 1,00 
 
4 Ligeiramente acidentada 0,80 0,278 1,05 
 
5 Ligeiramente acidentada, com depressões 
 evaporativas 0,70 0,400 1,15 
 
6 Quase plana, terreno argiloso 0,65 0,625 1,30 
 
7 Quase plana, terreno variável ou 
 ordinário 0,60 1,111 1,45 
 
8 Quase plana, terreno arenoso 0,50 2,500 1,60 
_______________________________________________________________________________ 
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Exemplo: Orós: A = 25.000 km2; H = 860 mm/ano Tipo: 5 Î L = 280 
km. 
sm
xxx
xQ /440.6
)4,028015,1120(15,1280
000.25150.1 3=+= 
 
smQPROJ /200.5
3= 
 
 7) Dimensionamento do sangradouro: 
 
000 HHC
QL S= 
onde: 
 L = largura do sangradouro (m) 
 descarga máxima secular (mQS = 3/s) 
 lâmina de sangria (m) H0 =
 coeficiente de descarga, função da altura do paramento de 
montante e da lâmina de sangria 
C0 =
 
Exercício: 
 
Dados: 
- Área da bacia hidrográfica = 50 km2 
- Precipitação média anual = 800 mm 
- Tipo da bacia: 3 (média) U = 1,0; K = 0,204 e C = 1,00 
- Tipo do sangradouro: corte em rocha 
- Linha de fundo = 10 km 
- Lâmina de sangria = 1,00 m 
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Calcular: 
1. Rendimento superficial da bacia 
2. Volume afluente 
3. Volume acumulável 
4. Cheia máxima secular 
5. Largura do sangradouro 
 
Solução: 
1. 
000.55
000.230400%
2 +−= HHR 
000.55
000.230800400800%
2 +−= xR 
10% =R 
2. 
HUARVA %= 
000.000.500,180,010,0 xxxVA = 
36104 mxVA = 
 
3. 
AC VV 2= Î V 36108 mxC =
Consulta ao diagrama cota x área x volume para determinação da cota 
do vertedouro. 
 
4. 
)120(
150.1
KLCLC
AQS += 
 13
)0,110204,0120(0,110
50150.1
xxx
xQS += 
smQS /99,148
3= 
5. 
000 HHC
QL S= 
corte em rocha, Co = 1,77 
00,100,177,1
99,148
x
L = 
 
mmL 00,85.........18,84 ≅= 
 
 3 - ESTUDOS CLIMÁTICOS 
 
 As condições climáticas influem decisivamente na escolha do 
tipo de barragem a ser construída. 
 Os fatores mais importantes são: 
 a) Vento - duração, intensidade e direção 
 b) Umidade do ar - variações 
 c) Temperatura - máximas, médias e mínimas 
 d) Pressão - variações 
 
 Influência da umidade do ar e dos ventos nas barragens: 
 Possibilidades de redução, por evaporação, de umidades 
excessivas de materiais argilosos de jazidas e conseqüentemente 
sobre as pressões neutras construtivas e as declividades dos taludes. 
 
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 Influência dos ventos no dimensionamento das barragens: 
 Provocam ondas na superfície do reservatório que, 
conseqüentemente definiram as dimensões da borda livre e a cota da 
crista da barragem. 
 
 Influência das chuvas: 
 Nos dias trabalháveis para as máquinas de terraplenagem e 
conseqüentemente sobre os prazos construtivos. 
 
 Barragens de concreto: As modificações climáticas afetam as 
estruturas, portanto, são necessários dispositivos técnicos adequados 
para contornar os problemas principalmente de dilatação e contração. 
 
 4 - ESTUDOS GEOLÓGICOS 
 
 OBJETIVOS: 
 
1) Identificar os conjuntos contínuos e homogêneos, bem como 
determinar as suas fronteiras e as propriedades dos materiais 
pertencentes aos mesmos. 
 
2) Tentar identificar e caracterizar o melhor possível as 
descontinuidades eventuais. 
 
 
 
 
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 ÁREAS INFLUENCIADAS: 
 
1) Fundações e ombreiras: os estudos geológicos deverão prosseguir 
até profundidades em que as solicitações hidráulicas e geomecânicas 
transmitidas pelo reservatório não tenham mais efeito. 
 
2) Jazidas de materiais de construção: os estudos geológicos deverão 
fornecer todas as informações necessárias sobre as potencialidades 
das áreas adjacentes e próximas do local da barragem. Identificando 
todos os materiais disponíveis desde os solos finos argilosos até as 
areias e cascalhos naturais e os materiais rochosos, 
 
 FASES DOS ESTUDOS GEOLÓGICOS: 
 
1) Coleta de dados, reconhecimento de mapas geológicos e relatórios 
técnicos sobre a região, fotografias aéreas, pesquisas geofísicas, etc. 
 
2) Elaboração de cartas geológicas com relatórios técnicos 
descrevendo os tipos de rocha e solos, falhas constatadas, os níveis 
da água, etc. 
 
3) Sondagens ao longo do eixo da barragem, sangradouro e locais de 
empréstimos e pedreiras. 
 
 
 
 
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 5 - ESTUDOS GEOTÉCNICOS 
 
 OBJETIVO: 
 Os estudos geotécnicos consistem das caracterizações dos 
solos e rochas, ou seja, são classificados quanto às propriedades 
geomecânicas e hidráulicas. 
 O meio de obter-se essas características é através de ensaios 
de campo e laboratório realizados em amostras dos solos e rochas. 
 
 ENSAIOS: 
 Para os solos: Para as rochas: 
 Granulometria Resistência às intempéries 
 Limites físicos de Atterberg Massa específica 
 Densidade de campo Abrasão, etc. 
 Umidade 
 Permeabilidade 
 Proctor 
 Resistência à penetração 
 Adensamento 
 Cisalhamento 
 Expansibilidade 
 Dispersividade, etc 
Materiais: Ocorrência, usos de disponibilidade. 
Locação da barragem do vertedouro e da tomada d´água. 
 
 
 
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 6 - ESTUDOS SÓCIO-ECONÔMICOS 
 
 Consiste na elaboração de um quadro de fatores sócio - 
econômicos que serão influenciados pela construção da barragem. 
A análise dos fatores vantajosos e prejudiciais definirão quanto a 
viabilidade da obra. 
 
 7 - ESTUDOS ECOLÓGICOS 
 
 Os estudos de projeto devem limitar ou até eliminar os riscos de 
danos temporários ou permanentes ao meio ambiente. 
 
 Os principais cuidados são: 
1- As jazidas devem ser exploradas sem causar erosão e 
transporte de sedimentos para os rios. 
 
2- As modificações introduzidas na paisagem (impactos 
ambientais) pela obra (ações) devem ser suavizadas e 
cicatrizadas através de tratamentos corretivos (medidas 
mitigadoras) que também devem ser compatibilizados com a 
segurança e desempenho da barragem. 
 
3- As lamas especiais deveram ser conduzidas de forma a 
evitar o despejo de resíduos dentro do riousando-se tanques 
de decantação. 
 
 
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8 - ESTUDOS AGROLÓGICOS 
 
 Tipos de culturas que podem ser desenvolvidas na região. 
 Demanda d´água para o cultivo. 
 
 
 
 
 
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