1 aula Obras hidr ulicas

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OBRAS HIDRÁULICAS
8º SEMESTRE 
ENG. CIVIL
Introdução
Prof. Henrique Barreto
OBRAS HIDRÁULICAS
O que você entende
por obras hidráulicas?
OBRAS HIDRÁULICAS
EMENTA
Introdução. 
Tipos de Barragens. 
Escolha da seção tipo. 
Investigações geológico-geotécnicas. 
OBRAS HIDRÁULICAS
EMENTA
Áreas de empréstimo e materiais. 
Programa de ensaios. 
Solos e Enrocamentos Compactados. 
Fundações em solos e rochas. 
OBRAS HIDRÁULICAS
EMENTA
Tratamento de fundações. 
Percolação.
Dimensionamento de drenos e filtros. 
Estabilidade de Taludes. 
OBRAS HIDRÁULICAS
EMENTA
Análise tensão-deformação.
Cálculo de recalques. 
Instrumentação. 
Aspectos construtivos. 
OBRAS HIDRÁULICAS
NOTAS
Serão realizadas duas atividades avaliativas.
1 trabalho + 1 prova
Definir a data e o modelo de trabalho
Definir a data e o modelo de prova
OBRAS HIDRÁULICAS
Água como recurso 
– Essencial para vida: humanos, animais, vegetais 
– Ciclo hídrico 
Distribuição das chuvas, rios e aquíferos é irregular → geomorfologia, climatologia e 
antropização
– Recursos são móveis e de caráter aleatório 
Estoque de recurso
– Ser humano aplica técnicas de Engenharia Hidrológica e Engenharia de Recursos Hídricos
OBRAS HIDRÁULICAS
Usos da água 
– Geração de energia elétrica 
– Abastecimento doméstico 
– Abastecimento industrial 
– Irrigação de culturas agrícolas 
OBRAS HIDRÁULICAS
Usos da água 
– Navegação 
– Psicultura
– Pesca 
– Assimilação e afastamento de esgotos
OBRAS HIDRÁULICAS
OBRAS HIDRÁULICAS
Intervenção humana no ciclo hidrológico 
Quantidade do recurso estocado 
Qualidade do recurso estocado 
Erosão hídrica / sedimentação 
Controle de esgotos além da autodepuração do rio 
Ictiofauna (peixes) 
Concentração de NH3 / NH4: amônia 
Demanda bioquímica de oxigênio: decomposição microbiana aeróbia 
Relação entre Qualidade x Quantidade é indissosiável
OBRAS HIDRÁULICAS
OBRAS HIDRÁULICAS
OBRAS HIDRÁULICAS
A Região Hidrográfica do Tocantins-Araguaia possui uma área de
918.822 km² (11% do território nacional) e abrange os estados de
Goiás (21%), Tocantins (30%), Pará (30%), Maranhão (4%), Mato
Grosso (15%) e o Distrito Federal (0,1%). Sua configuração é
alongada, com sentido Sul-Norte, seguindo a direção predominante
dos cursos d'água principais, os rios Tocantins e Araguaia, que se unem
na parte setentrional da região, a partir de onde é denominado rio
Tocantins, que segue até desaguar na Baía da Ilha de Marajó
OBRAS HIDRÁULICAS
Consumo dos recursos hídricos relaciona-se 
– Aumento da população 
– Aumento do consumo do população 
– Aumento do consumo de energia hidrelétrica 
OBRAS HIDRÁULICAS
Consumo dos recursos hídricos relaciona-se 
– Ineficiência e desperdício das redes de distribuição de água ou sistemas 
de irrigação 
– Consumo irregular e inconsciente ou desperdício pela população 
– Aumento da produção de sistemas industriais que demandam grandes 
volumes de água e energia
OBRAS HIDRÁULICAS
OBRAS HIDRÁULICAS
Uso Consuntivo: OCORRE perdas no volume captado e o volume que retorna ao 
curso d’água natural 
– Abastecimento doméstico, abastecimento industrial, irrigação, psicultura
Uso Não-Consuntivo: NÃO OCORRE perdas no volume captado e o volume que 
retorna ao curso d’água natural 
– Geração de energia elétrica, navegação, pesca, recreação, diluição de esgotos,
OBRAS HIDRÁULICAS
Condicionantes de utilização dos recursos hídricos
– Controle do regime hidrológico 
• Águas superficiais 
• Águas subterrâneas 
• Controle de cheias
• Controle de estiagens 
– Controle de poluição 
– Controle de erosão
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Hidrologia: 
– Estuda a água na terra: ocorrência, circulação, distribuição, características 
físico-químicas, interfaces com fauna e flora 
Engenharia Hidrológica 
– Parte da hidrologia relativa ao planejamento, projeto e operação de obras de 
engenharia de controle e uso da água
CICLO HIDROLÓGICO
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Balanço hídrico – Simplificado
Considera que o volume captado em uma bacia é totalmente escoada para um 
ponto mas baixo, sem ocorrer perdas na vazão, devido a um solo / rocha 
impermeável
Balanço hídrico – Completo 
Considera que ocorrem perdas no volume captado na bacia por infiltração, 
evaporação e consumo fitológico das plantas
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Unidades físicas 
– Vazão (Q): L/s; m³/s; L/h; L/min; m³/dia 
– Volumes (V): L; m³ 
– Altura de chuva: mm; cm 
– Intensidade de chuva: mm/h 
– Evaporação: mm, cm 
– Declividades: m/km; m/m; cm/m; cm/km 
– Velocidades (v): m/s; km/h
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Fatores que influenciam o escoamento superficial
– Climáticos 
• Tipo de precipitação 
• Intensidade da precipitação 
• Duração da chuva 
• Distribuição espacial da chuva 
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Fatores que influenciam o escoamento superficial
– Climáticos 
• Chuva antecedente 
• Umidade do solo antecedente 
• Evaporação 
• Transpiração
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Fatores que influenciam o escoamento superficial 
– Fisiográficos
• Área de drenagem 
• Uso da terra 
• Cobertura vegetal 
• Tipo de solo 
• Forma e drenagem 
ENGENHARIA HIDROLÓGICA
Fatores que influenciam o escoamento superficial 
– Fisiográficos
• Relevo 
• Altitude média 
• Comprimento do rio principal (talvegue) 
• Declividade da bacia 
• Reservatórios naturais ou artificiais
BACIA HIDROGRÁFICA
MODELOS DE CHUVA VAZÃO NÃO CALIBRADOS
Determinação da vazão Q em uma bacia 
– Método Racional: A ≤ 80ha 
– Método Racional Modificado: 80ha < A ≤ 200ha
MODELOS DE CHUVA VAZÃO NÃO CALIBRADOS
Determinação da vazão Q em uma bacia
– Sendo: 
• Q: Vazão máxima de escoamento, em m³/s 
• C: coeficiente de runoff: razão entre o volume de água escoado superficialmente
na bacia e o volume de água precipitado (adimensional). Varia com o tipo
de solo e o tipo de cobertura vegetal. Quanto MENOR o volume escoado,
menor será a vazão crítica do dispositivo de engenharia a ser dimensionado
MODELOS DE CHUVA VAZÃO NÃO CALIBRADOS
Determinação da vazão Q em uma bacia
– Sendo: 
• I: intensidade média máxima da chuva, em mm/h
• A: área de contribuição da bacia, em ha
DETERMINAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Medição do Nível de Água 
– Mais preciso 
– Requer vários postos fluviométricos 
Modelo Chuva-Vazão Calibrado 
– Boa precisão 
– Baseado em hidrógrafa (hidrograma unitário) 
Fórmulas empíricas 
– Baixa precisão 
– Meyer, Gregory, etc
DETERMINAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Réguas linimétricas e Linígrafo
DETERMINAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Hidrograma unitário
OUTRAS DEFINIÇÕES
Tempo de concentração 
– Tempo gasto para toda água precipitada na bacia contribua para o 
escoamento superficial no local de estudo 
Tempo de recorrência 
– Período de tempo médio em que uma determinada vazão é igualado 
ou superado pelo menos uma vez 
Inclinação do talvegue 
Velocidade do rio
OUTRAS FERRAMENTAS
Medidas de precipitação 
– Pluviômetro: leitura manual 
– Pluviógrafo: leitura contínua
Medidores de umidade 
Medidores de evapotranspiração 
Aplicação de Estatística para calibração de modelos matemáticos de chuva. 
Regressão linear simples ou múltipla
ELEMENTOS DE UM BARRAMENTO D’AGUA
Reservatório 
Barragem 
Extravasores
Controladores de vazão 
Dispositivos de saída
COTA ÁREA E COTA VOLUME
TIPOS DE BARRAGENS
ESFORÇOS SOBRE BARRAGENS
DIMENSIONAMENTO DE COTA DAS BARRAGENS
NA máx: cota máxima 
operacional da barragem 
NA min: cota mínima 
operacional da barragem 
Volume útil: volume 
armazenado entreNA máx e 
NA min 
Volume morto: volume abaixo 
de NA min. Serve para 
sedientação
Borda Livre: distância entre o 
coroamento da barragem e o 
NA máx
MÉTODOS CONSTRUTIVOS BARRAGENS DE GRAVIDADE
MÉTODOS CONSTRUTIVOS BARRAGENS DE CONTRAFORTE E DE 
TERRA
OBRAS HIDRÁULICAS
EXTRAVASORES
Extravasor de Crista livre  Extravasor Tipo Tulipa
CONTROLADORES DE VAZÃO
Pranchões de Madeira  Comportas UHE Luís E. Magalhães
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
- Tomada d’água submersa 
- Torres de tomada d’água 
- Adufas 
- Válvula de agulha
- Ponto de entrada de água no conduto 
forçado que leva água os sistema de 
turbinas 
- Cotem sistema de comportas para 
drenagem do contudo para manutenção 
de turbinas
CONTROLE DE CHEIAS
Reservatório de retardamento
CANAIS ARTIFICIAIS: NAVEGAÇÃO
CANAIS ARTIFICIAIS: IRRIGAÇÃO
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Histórico
Baixo e alto Egito
Observando o mapa acima, percebemos que o rio Nilo
deságua no mar Mediterrâneo e sua foz tem forma de
um delta. Essa região, situada no norte da África, ficou
conhecida como Baixo Egito. Ali se encontravam as terras mais
férteis, devido à grande quantidade de água rica em detritos
orgânicos despejados no delta do rio.
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Histórico
A fertilidade do Nilo e as obras hidráulicas
Assim como ocorria na Mesopotâmia, no período das cheias, as águas do rio Nilo
inundavam as terras de suas margens e depositavam ali uma rica camada de
húmus. Quando o rio retornava ao seu nível normal, o solo que tinha sido inundado
estava fertilizado e propício para o cultivo.
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Histórico
A fertilidade do Nilo e as obras hidráulicas
Devido à fertilidade que essas inundações periódicas traziam ao solo, a população
do Egito antigo se concentrava às margens do Nilo. Por isso, a região por onde esse
rio passa pode ser comparado a um oásis, ou seja, uma área fértil que possibilita o
desenvolvimento da agricultura em meio à aridez de um deserto. O deserto em torno
dele servia como uma proteção ou barreira natural, que dificultava o ataque de
inimigos à região. Se insistissem, teriam de enfrentar o calor, as tempestades de areia
e a falta de água. Muitos invasores conseguiram, mas a tarefa não era fácil
OBRAS HIDRÁULICAS
Histórico
Aquedutos Romanos
DENTRE todas as realizações da engenharia antiga, os aquedutos romanos estão
entre as mais notáveis. “Com tantas estruturas indispensáveis para o transporte de
águas, quem se atreveria a compará-las às inertes pirâmides ou às inúteis, mas
célebres, obras gregas?”, escreveu Sexto Júlio Frontino (35–103 AC), governador e
comissário de águas.
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Histórico
Aquedutos Romanos - Por que eram necessários?
As cidades antigas eram geralmente construídas perto de onde havia muita água,
como foi o caso de Roma. Originalmente, o rio Tibre e as fontes e poços nas
proximidades forneciam toda água de que a cidade precisava. Mas, do
quarto século AC em diante, Roma cresceu rapidamente, assim como sua demanda
por água
OBRAS HIDRÁULICAS
Histórico
Aquedutos Romanos - Construção e manutenção
Quando ouve as palavras “aqueduto romano”, será que você pensa em arcos
imponentes enfileirados até onde a vista alcança? Na verdade, os arcos constituíam
menos de 20% desse antigo sistema de transporte de água. Por exemplo, o Aqua
Marcia, que ficou pronto em 140 AC, tinha 92 quilômetros de extensão, mas apenas
11 quilômetros de arcos. A maior parte dos aquedutos era subterrânea, o que os
tornava mais econômicos. Isso também os protegia contra danos provocados por
fatores climáticos e causava menos transtornos a quem vivia no campo e nas áreas
urbanas.
OBRAS HIDRÁULICAS
Histórico
Aquedutos Romanos - Construção e manutenção
Antes de construir um aqueduto, engenheiros avaliavam a qualidade de uma
potencial fonte de água para consumo, examinando a limpidez, a vazão e o sabor.
Também levavam em conta a saúde dos moradores da região que bebiam dessa
água. Se o local fosse aprovado, calculava-se o percurso, o declive, a largura e o
comprimento dos condutores de água. Para realizar essas construções, era utilizada
mão de obra escrava. Talvez levasse anos para um aqueduto ficar pronto. Isso
tornava o projeto caro — especialmente se tivesse arcos.
OBRAS HIDRÁULICAS
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Histórico
Holanda – O país das águas
A luta contra as águas é presença constante nos Países Baixos. Fez parte de sua
história marcando profundamente a alma desse povo e por isso suas características
tão assertivas. Faz parte de seu presente através do controle absoluto e preciso do
nível das águas. E com igual importância fará parte de seu futuro com tantos desafios
a serem superados num planeta em que o aquecimento global é um fato constante e
determinante.
Olhando para o passado têm-se uma ideia dos constantes esforços para a proteção
das terras baixas. Por volta de 1927/33 quando foi construído o grande
dique Afsluitdijk, no norte, já havia planos para a proteção da costa no sul das
frequentes inundações. Devido à II Guerra Mundial e outras questões o plano foi
adiado.
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Histórico
Holanda – O país das águas
O fator decisivo para a implementação do projeto foi em 1953 quando houve um
grande acidente climático, grandes inundações onde as marés altas e um furacão
destruíram um dique de proteção no sudoeste do país (onde se encontra o delta dos
rios Reno, Escalda e Mosa) causando a morte de milhares de pessoas e destruindo
mais de 160.000 hectares de terra. O fato foi determinante para que as
autoridades revissem o sistema de proteção, empreendendo de vez seu maior
projeto hidráulico de contenção das águas, o DELTAWORK.
OBRAS HIDRÁULICAS
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Histórico
Holanda – O país das águas
Refiro-me ao espetacular projeto Delta Works (Deltawerken) uma enorme série de
barragens, diques, represas, eclusas e comportas que protegem a Holanda da
invasão das águas. Seja do mar, dos afluentes dos rios, de inundações por chuvas ou
qualquer evento que ameace as terras abaixo do nível do mar.
Uma maravilhosa obra de engenharia já chamada pela American Society of Civil
Engineers como uma das Sete maravilhas do Mundo Moderno.
O projeto delta demorou cerca de 30 anos para ser finalizado.
MUITO OBRIGADO!
Prof Henrique Barreto
Civil.Henrique@gmail.com
http://www.13snhct.sbhc.org.br/resources/anais/10/1344867897_ARQUIVO_artigoIvoneideCost
a1.pdf
- Escrever um resumo sobre o artigo acima. 
- Entrega no dia 19/02.