DIMENSIONAMENTO_DE_UMA_PEQUENA_BARRAGEM_DE_TERRA_PARA_IRRIGACAO_NO_CAMPUS_HENRIQUE_SANTILLO_DA_UNIVERSIDADE_ESTADUAL_DE_G_1 - Copia

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Exemplo de Barragem de Terra, exemplo retirado do trabalho realizado pelo engenheiro agrícola Flavio correia, trabalho realizado na Universidade Estadual de Goiás em 2014.
INTRODUÇÃO
A construção de uma barragem de terra no Campus Henrique Santillo, capaz de disponibilizar água durante todo o ano para abastecer um pivô central de irrigação, pode trazer grandes benefícios para o curso de graduação e o programa de mestrado de Engenharia Agrícola. O pivô central em funcionamento pode ser usado em: demonstrações para os alunos do programa conhecendo a UEG, aulas práticas, pesquisa de iniciação científica e pesquisa de pós-graduação.
OBJETIVOS
OBJETIVO GERAL
Dimensionar uma barragem de terra para irrigação no Campus Henrique Santillo da Universidade Estadual de Goiás-UEG.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
· Dimensionar as estruturas hidráulicas da barragem (extravasor, desarenador e dissipadores de energia);
· Dimensionar a largura da crista para que o aterro possa ser utilizado como estrada;
· Delimitar a bacia hidrográfica usando o programa ArcGIS 9.3.
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MATERIAL E MÉTODOS
DADOS DO PROJETO
O projeto foi elaborado para construção de uma barragem de terra no Campus Henrique Santillo da Universidade Estadual de Goiás – UEG, no município de Anápolis-GO, na micro bacia do Córrego Barreiro, cujas coordenadas geográficas são: S 16º 24’ 38.5” W 48º 55’ 35.4”.
A área do Campus é de 134 ha, 54 ares e 61 centiares (UEG, 2007).
As principais edificações, estradas e vegetação são apresentadas na Figura 6.
FIGURA 6 – Campus Henrique Santillo. Fonte: UEG (2007).
DIMENSIONAMENTO DA BARRAGEM
O dimensionamento das estruturas hidráulicas da barragem foi feito segundo a metodologia proposta por Carvalho (2008).
A altura normal da barragem foi dada em função do volume mínimo do reservatório, obtido através do balanço hídrico. Através da área das curvas de nível foi encontrado em qual cota o volume de água armazenado iguala ou supera o volume mínimo do reservatório. A cota mínima do nível d’água do reservatório foi de 1052, considerando a base da barragem na cota 1043, como pode ser visto na Tabela 1.
TABELA 1 – Cotas, área, volume entre curvas e volumes para barragem do Córrego Barreiro
	COTA (m)
	ÁREA (m²)
	VOLUME (m³)
	VOLUME ACUMULADO (m³)
	VOLUME ÚTIL (m³)
	1043
	106
	0
	0
	0
	1044
	284
	195
	195
	0
	1045
	906
	595
	791
	595
	1046
	1580
	1243
	2034
	1838
	1047
	2289
	1934
	3968
	3773
	1048
	3437
	2863
	6831
	6635
	1049
	4591
	4014
	10845
	10649
	1050
	5877
	5234
	16078
	15883
	1051
	7114
	6495
	22574
	22379
	1052
	8506
	7810
	30384
	30188
	1053
	9949
	9227
	39611
	
	1054
	11451
	10700
	50311
	
	1055
	13987
	12719
	63030
	
	1056
	14782
	14385
	77415
	
Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
BARRAGEM DE TERRA
Para o balanço hídrico da micro bacia do Córrego Barreiro foi utilizado o ano de 1999, pois, este ano apresentou valores de vazões próximos aos valores médios da série histórica, como pode ser visto na Tabela 4.
Tabela 4 – Balanço hídrico do Córrego Barreiro: Vazão média (QMÉDIA), Volume de água que chega na barragem (VTo), Volume de saída da água (VDo) e Volume mínimo acumulado do reservatório (VA)
	ANO
	MÊS
	QMÉDIA (m³/h)
	VTo (m³)
	VDo (m³)
	VTo - VDo (m³)
	VA (m³)
	1999
	J
	297
	221151,17
	100617,06
	120534,11
	0
	
	F
	232
	156147,03
	90879,93
	65267,10
	0
	
	M
	603
	448999,56
	100617,06
	348382,49
	0
	
	A
	402
	289780,73
	97371,35
	192409,38
	0
	
	M
	229
	170485,78
	100617,06
	69868,72
	0
	
	J
	169
	121899,11
	97371,35
	24527,76
	0
	
	J
	147
	109694,23
	100617,06
	9077,16
	0
	
	A
	100
	74619,26
	100617,06
	-25997,80
	-25998
	
	S
	135
	97324,75
	97371,35
	-46,60
	-26044
	
	O
	136
	101408,96
	100617,06
	791,89
	-25253
	
	N
	749
	539156,30
	97371,35
	441784,95
	0
	
	D
	1087
	808393,25
	100617,06
	707776,19
	0
Fonte: Elaborado pelo autor (2014).
Através do balanço hídrico foi possível observar que o maior déficit hídrico na micro bacia foi de 26.044 m³ e aconteceu no mês de setembro.
A altura normal da barragem foi de 9 m, obtida em função do volume de água armazenada. O levantamento dos dados topográficos do terreno permitiu a obtenção das curvas de nível da bacia de acumulação e do perfil longitudinal. No nível normal d’água do reservatório a cota foi de 1052 e o volume de água armazenada foi de 30.324 m³. Nesta mesma cota o volume útil acumulado foi de 30.188 m³, volume este, suficiente para abastecer a demanda de água para o pivô de irrigação, pois é superior ao maior déficit hídrico na micro bacia. O volume útil acumulado foi obtido considerando a tomada d’água na cota 1044, ou seja, 1 m acima do fundo da barragem. A área da barragem tomada pela água represada foi de
8.500 m² com uma profundidade média de 3,57 m.
A altura máxima da barragem foi de 12 m, sendo a altura normal de 9 m, a altura do extravasor de 1,5 m e a altura de folga ou altura de segurança de 1,5 m.
A largura da crista da barragem foi de 7 m, sendo que a largura mínima da crista para ser utilizada como estrada é de 6m, portanto, o aterro da barragem pode ser usado para passagem de veículos. Quanto maior a largura da crista, maior será o maciço da barragem, que se for bem compactado poderá proporcionar um aterro de maior estabilidade, porém, o custo da obra pode ficar mais elevado.
A crista da barragem ficou situada na cota 1055. A inclinação do talude de montante foi de 2,75: 1 (H:V) e do talude de jusante, 2,25:1 (H:V). A projeção horizontal do talude de montante foi de 33 m e do talude de jusante, 27 m, a largura total da barragem foi de 67 m.
A seção transversal da barragem com as dimensões pode ser visto na Figura 10.1,5
1,5
9
12
33	7	27
67
FIGURA 10 – Seção Transversal da Barragem com medidas em (m). Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
A inclinação da linha de saturação ou linha de energia foi de 4:1 (H:V). Essa inclinação foi adotada de acordo com Matos et al. (2003), para material argiloso. Não foi necessário a construção de filtros e dreno de pé para coletar a água que infiltra no aterro, pois, a linha de saturação caiu dentro do aterro. Quando a linha de saturação cai fora do aterro, pode provocar escorregamento do maciço de jusante e com o tempo provocar o rompimento da barragem.
A Figura 11 mostra a linha de saturação na secão transversal da barragem.
361,5
9
12
67
FIGURA 11 – Linha de saturação com as medidas em (m). Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
SISTEMA EXTRAVASOR
O sistema extravasor adotado foi um canal retangular, com fundo e paredes laterais de concreto. A área do canal extravasor foi de 4,6 m², com uma largura de 3,06 m e com um perímetro molhado de 6,1 m. A declividade do canal foi de 0,01819 m/m, e a altura máxima de 3 m.
A vazão máxima de entrada foi de 39,51 m³/s, o tempo de concentração de 58 minutos e a intensidade de precipitação 168,8 mm/h. Os dados utilizados para o dimensionamento estão apresentados na Tabela 5.
Tabela 5 – Vazão escoada pelo extravasor
	 	Volume de entrada	
	QMÁX.E (m³/s)
	39,51
	tbE (h)
	2,90
	VolE (m³)
	206.096,39
	 	Volume armazenado	
	VA (m³)
	14.577,06
	 	Volume escoado	
	VES (m³)
	191.519,33
	 	Vazão máxima escoada pelo extravasor	
	QMÁX.S (m³/s)
	36,71
Fonte: Elaborada pelo autor (2014).
A bacia para dissipação de energia foi construída na mesma largura do canal extravasor em estrutura de concreto ao pé da rampa extravasora. A bacia de dissipação utilizada é padronizada pelo instituto de hidráulica americano (USBR). Foi constituída com blocos de queda com altura, largura e espaçamento entre blocos de 0,87 m e blocos amortecedores com 1,26 m de altura, 94 cm de largura e espaçamento de 0,94 entre blocos. Os blocos amortecedores ficaram afastados 4,32 m dos blocos de queda. No final da bacia de dissipação foi construída uma soleira terminal com 1,1 m de altura e com uma inclinação de 2:1 (H:V). Toda bacia de dissipação contribui para a formação de um ressalto hidráulico, fazendo com que a água perca velocidade antes de chegar ao curso d’água natural.
A bacia de dissipação de energia podeser visto na Figura 12.
0,87
1,1
3,06
0,94
FIGURA 12 – Bacia de dissipação de energia com as medidas em (m). Fonte: Elaborada pelo autor (2014).4,32
14,6
0,87
0,94
A velocidade da água no pé da rampa extravasora foi de 13,8 m/s, ao passar pela bacia de dissipação, a água perdeu energia e chegou a jusante do ressalto hidráulico com uma velocidade de 2,2 m/s, sendo esta velocidade que a água chega ao leito natural do Córrego.
DESARENADOR
O comprimento total da tubulação de fundo ou desarenador foi de 67 m; para construir essa tubulação foram utilizadas manilhas de concreto armado CA com diâmetro interno de 80 cm, instalada na cota 1053. Os tubos foram interligados e rejuntados (interna e externamente) com argamassa, e, assentados com uma declividade constante de 0,0642 m/m. Para evitar vazamento de água entre a tubulação e o maciço foram colocados anéis de concreto na junção entre uma manilha e outra.
A vazão de esvaziamento foi de 4,37 m³/s e o tempo para o esvaziamento da represa de 2 horas e 6 minutos. Além da função de esvaziar a represa, caso necessário, o desarenador também serve para garantir a vazão mínima ou ecológica à jusante, pois, um curso d’água não pode ser barrado completamente.
CONCLUSÕES
As pequenas barragens de terra se configuram como uma importante alternativa para o aproveitamento de água no período de maior escassez. A barragem pode ser utilizada para várias finalidades, sendo irrigação a principal. Com a irrigação o risco de perder a lavoura devido a um veranico é mínimo, e ainda possibilita um aumento na produção e renda.
A construção da barragem no Campus Henrique Santillo vai trazer benefícios para o curso de Engenharia Agrícola, pois, terá água suficiente para abastecer um sistema de irrigação por pivô central e como a largura da crista foi de 7 m, ela pode ser usada como estrada para passar o trator e os implementos agrícolas para o outro lado do Córrego Barreiro. Com isso, será possível explorar uma nova área, que poderá ser utilizada para realizar pesquisas de iniciação científica e aulas práticas nas seguintes disciplinas: irrigação, drenagem, sistema solo planta, ciências do solo, estruturas hidráulicas, hidráulica, tratores, máquinas agrícolas e algumas optativas.
A área da bacia hidrográfica a montante da barragem foi de 530 ha, delimitada através de imagens SRTM, trabalhadas no software Arcgis 9.3.
A altura normal da barragem deste projeto foi de 9 m, a altura total foi de 12 m. A inclinação do talude de montante foi de 2,75:1 (H:V) e do talude de jusante 2,25:1 (H:V). A largura da crista da barragem foi de 7 m e a largura total foi de 67 m.
O extravasor da barragem foi um canal retangular revestido por concreto com largura de 3,06 m e altura máxima de água de 1,5 m.
O desarenador da barragem foi uma tubulação de concreto que passa no fundo do aterro com diâmetro de 80 cm. Essa tubulação de fundo é importante para que o curso normal d’água não seja barrado completamente.