TCC_FINAL_MARLON_ALBUQUERQUE

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GRUPO SER EDUCACIONAL 
SOCIEDADE DE ENSINO SUPERIOR - SESPI 
FACULDADE UNINASSAU – UNIDADE PARNAÍBA 
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
MARLON ANDERSON SILVA DE ALBUQUERQUE 
 
 
 
 
 
 
ROMPIMENTO HIPOTÉTICO E DELIMITAÇÃO DA 
ÁREA DE INUNDAÇÃO DA BARRAGEM CALDEIRÃO NO MUNICÍPIO DE 
PIRIPIRI/PI UTILIZANDO HEC-RAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARNAÍBA-PI 
2020 
 
 
MARLON ANDERSON SILVA DE ALBUQUERQUE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROMPIMENTO HIPOTÉTICO E DELIMITAÇÃO DA 
ÁREA DE INUNDAÇÃO DA BARRAGEM CALDEIRÃO NO MUNICÍPIO DE 
PIRIPIRI/PI UTILIZANDO HEC-RAS 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de conclusão de curso de Graduação apresentado 
ao Curso de Engenharia Civil da Faculdade Maurício de 
Nassau - UNINASSAU Parnaíba, como pré-requisito para 
obtenção do título de Bacharelado em Engenharia Civil. 
Orientador: Prof.º: Brehno Narciso de Castro Oliveira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARNAÍBA-PI 
2020 
 
 
MARLON ANDERSON SILVA DE ALBUQUERQUE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROMPIMENTO HIPOTÉTICO E DELIMITAÇÃO DA 
ÁREA DE INUNDAÇÃO DA BARRAGEM CALDEIRÃO NO MUNICÍPIO DE 
PIRIPIRI/PI UTILIZANDO HEC-RAS 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de conclusão de curso de Graduação 
apresentado ao Curso de Engenharia Civil da 
Faculdade Maurício de Nassau - UNINASSAU 
Parnaíba, como pré-requisito para obtenção do 
título de Bacharel em Engenharia. 
Orientador: Prof.º: Brehno Narciso de Castro 
Oliveira 
 
 
APROVADA EM: _____/______/______ 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA: 
 
 
___________________________________________________________________ 
BREHNO NARCISO DE CASTRO OLIVEIRA 
 
 
___________________________________________________________________ 
JOSE ROBERTO DA CUNHA LIMA 
 
 
___________________________________________________________________ 
LEANDRO ARAUJO CAVALCANTE 
 
 
 
PARNAÍBA-PI 
2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico esta monografia à minha mãe, Antonia Maria, meu avô 
Herminio Nonato (em memória) e a minha filha Maria Valentina. 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Agradeço em primeiro lugar a Deus por ter me permitido chegar até aqui e mesmo diante de 
todas as dificuldades enfrentadas ao longo desta trajetória, ter sido minha força e esperança para 
nunca desistir. Agradeço, a todos os professores que compartilharam saberes durante esta 
caminhada acadêmica. Durante minha vida passaram diversos profissionais de vários níveis de 
escolaridade que sem dúvida foram base para a humildade e o respeito na vida profissional, 
para que possamos sempre lembrar da linha de frente das obras, que são os trabalhadores, 
pedreiros, serventes, auxiliares, topógrafos, enfim, a todos os trabalhadores que sempre serão 
os moldes de toda a construção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Eu sempre me preparo para o fracasso e acabo surpreendido pelo sucesso”. 
Steven Spielberg 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
As barragens representam soluções hidrográficas empregadas há muitos anos, por civilizações 
antigas como: Babilônia, Índia, Egito e Pérsia, que já as utilizava como recurso para 
armazenamento de água, sustento de fazendas e localidades urbanas em períodos de estiagem. 
No mundo todo as estruturas de engenharia podem estar sujeitas a falhas, situação não obstante 
às barragens. Muitos acidentes ratificam o risco potencial associado às estruturas de 
barramento. A incidência de rompimentos evoca a necessidade de discussões sobre o perigo 
potencial destas construções devido ao volume e as características do material armazenado. A 
ruptura acarreta prejuízos ambientais e materiais, danos ao patrimônio público e privado, além 
da perda da vida humana, principal dano causado por estes rompimentos. Diversas ferramentas 
são utilizadas atualmente para investigação das possíveis rupturas dessas estruturas, 
possibilitando o estudo e desenvolvimento de planos de prevenção eficazes. Desse modo, o 
estudo de Dam-Break com auxílio de softwares visa analisar e dirimir os impactos causados 
pelo rompimento de maciços e a avaliação dos riscos que esta pode causar a vidas humanas e à 
economia de uma região. A presente pesquisa apresenta como objetivo principal – gerar 
simulações hidrodinâmicas computacionais de rompimento hipotético do maciço da Barragem 
de Caldeirão, no município de Piripiri-PI, e com os resultados obtidos, determinar os 
hidrogramas de vazão a jusante da Barragem, mapa de inundação e analisar o possível impacto 
causado nas imediações da barragem, bem como o resgate de toda população ribeirinha. A 
Metodologia empregada para a realização deste estudo, caracteriza-se pela análise geométrica 
digital da superfície do canal e de todo o vale a jusante do maciço, bem como a previsão do 
hidrograma de rompimento usando fórmulas empíricas para obtenção destes diagramas e as 
vazões de pico (Qp). A utilização do software hec-ras, para a presente analise mostrou-se 
eficiente para esse tipo de simulação, mostrando de forma eficaz o panorama de risco para o 
caso de um rompimento da barragem em estudo. 
 
PALAVRAS CHAVE: Barragens. HEC-RAS. Inundação. Rompimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
Dams represent hydrographic solutions used for many years by ancient civilizations such as 
Babylon, India, Egypt, and Persia, which already used them to store water, supporting farms 
and urban locations during periods of drought. All over the world, engineering structures can 
be subject to failure, a situation despite dams. Many accidents confirm the potential risk 
associated with bus structures. The incidence of ruptures evokes the need for discussions about 
the potential danger of these constructions due to the stored material's volume and 
characteristics. The rupture causes environmental and material damage, damage to public and 
private property, in addition to the loss of human life, the main damage caused by these 
disruptions. Several tools are currently used to investigate possible disruptions in these 
structures, enabling the study and development of effective prevention plans. Thus, the study 
of Dam-Break with the aid of software aims to analyze and resolve the impacts of the rupture 
of massifs and assess the risks that this can cause to human lives and the economy of a region. 
This study aims to generate hydrodynamic computational simulations of hypothetical rupture 
of the Caldeirão dam massif in the municipality of Piripiri-PI. The results obtained determine 
the flow hydrographs downstream of the dam, flood map, and analyze the possible impact 
caused in the vicinity of the dam and the rescue of the entire riverside population. The 
methodology used to carry out this study is characterized by the digital geometric analysis of 
the channel surface and the whole valley downstream of the massif and the prediction of the 
rupture hydrograph using empirical formulas to obtain these diagrams peak flows (Qp). The 
use of the HEC-RAS software for the present analysis proved efficient for this type of 
simulation, effectively showing the risk scenario for a dam failure under study. 
 
Keywords: Dams. HEC-RAS. Inundation. Disruption. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Tipos de barragens de acordo com o material empregado........................18 
Figura 2: Barragem Caldeirão.................................................................................27 
 
Figura 3: CURVAS COTA x ÁREA x VOLUME – Barragem Caldeirão...............29 
 
Figura 4: Cheia Máxima..........................................................................................30 
 
Figura 5: Imagem do site do INPE na escolha do satélite e coleta de imagens.........31 
 
Figura 6: Imagem satélite geral com área de interesse que será gerada a MDT........32Figura 7: Imagens de satélite com bandas espectrais distintas.................................32 
 
Figura 8: Processamento de conversão da imagem..................................................33 
 
Figura 9: Resultado da imagem processada.......................................................... 34 
 
Figura 10: Equações empíricas para dimensões de brecha e vazão de pico..............34 
 
Figura 11: Resultados obtidos por Ferreira e Andrzejewski (2015) através de 
equações empíricas.................................................................................................35 
 
Figura 12: Número de barragens de acordo com os estados do nordeste, sua 
Categoria de Risco (CR) e Dano Potencial Associado (DPA).................................37 
 
Figura 13: Comprimento do rio adotado para cálculos ...........................................43 
 
Figura 14: Tempo de abertura das brechas...............................................................44 
 
Figura 15: Hidrogramas de Vazão...........................................................................45 
 
Figura 16: Hidrograma da Barragem de Caldeirão..................................................45 
 
Figura 17: Onda de Inundação.................................................................................46 
 
Figura 18: Onda de cheia máxima...........................................................................47 
 
Figura 19: Mancha de inundação referente ao rompimento da barragem................47 
 
Figura 20: Áreas com potencial destrutivo..............................................................48 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1 - Estudos de caso que utilizaram o Software HEC-RAS para análise do 
possível rompimento de barragens..........................................................................38 
Quadro 2 - Dados de entrada da Barragem Caldeirão..............................................40 
 
Quadro 3 – Volume do reservatório em função das equações 
empíricas.................................................................................................................41 
 
Quadro 4 – Vazão de Pico pelas Equações Empíricas.............................................42 
 
Quadro 5 - VAZÃO EM FUNÇÃO DO TEMPO - Q(t) m3/s.................................43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Quatro maiores desastres envolvendo barragens entre 1959 e 1979.......18 
Tabela 2 – Possibilidade de falha dos diferentes tipos de barragens........................20 
 
Tabela 3 – Principais estudos pesquisados que analisaram o rompimento hipotético 
de uma barragem.....................................................................................................24 
 
Tabela 4: Características hidrológicas da Barragem Caldeirão...............................30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SIGLAS/ABREVIATURAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANA Agência Nacional de Águas 
CBDB Comitê Brasileiro de Barragens 
CNRG Conselho Nacional de Recursos Hídricos 
CR Categoria de Risco 
DPA Dano Potencial Associado 
PAE Plano de Ação Emergencial 
PNSB Política Nacional de Segurança de Barragens 
USACE U.S Army Corps of Engineers 
MDT Modelo Digital do Terreno 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 11 
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 14 
2.1 OBJETIVO GERAL................................................................................................................... 14 
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................................... 14 
3. APORTE TEÓRICO ..................................................................................................................... 15 
3.1 Barragens no Brasil e implicações legais.................................................................................... 15 
3.2 Tipos de barragens ..................................................................................................................... 17 
3.3 Segurança das Barragens ............................................................................................................ 19 
3.4 Medidas de prevenção para rompimento de barragens ............................................................... 20 
3.5 Simulação de rompimento com HEC-RAS ................................................................................ 21 
3.6 Artigos analisados para composição do Referencial Teórico...................................................... 23 
4. METODOLOGIA .......................................................................................................................... 26 
4.1 Tipo de estudo ............................................................................................................................ 26 
4.2 Objeto de Estudo ........................................................................................................................ 27 
4.3 Área de Estudo - Descrição da Barragem Caldeirão no município de Piripiri-PI ....................... 27 
4.4 Georreferenciamento das imagens .............................................................................................. 30 
4.5 Procedimentos para coleta de dados ........................................................................................... 33 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................................................... 37 
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................................... 49 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................... 51 
 
11 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
As barragens configuram-se como grandes estruturas, usadas há mais de 6.000 anos 
para diversas finalidades, pelo setor da construção civil. A principal função de uma barragem é 
o armazenamento de água para consumo humano. O Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB) 
define-as como obstáculos que possuem alta capacidade para reter qualquer líquido, rejeitos ou 
detritos, para fins de armazenamento ou controle, podendo variar de tamanho, sendo geralmente 
usadas para fornecimento de água, geração de energia hidroelétrica, para controle de cheias, 
para a irrigação, regularização de vazões, contenção de rejeitos, geração de energia elétrica, 
turismo e psicultura. 
As barragens representam soluções hidrográficas empregadas há muitos anos, por 
civilizações antigas como: Babilônia, Índia, Egito e Pérsia, que já as utilizava como recurso 
para armazenamento de água, sustento de fazendas e localidades urbanas em períodos de 
estiagem. A primeira barragem registrada no mundo, data de 4800 a.C., no Egito, e no Brasil 
a primeira barragem foi construída no século XVI em Recife. 
O grande marco histórico, propulsor que impulsionou a construção dos primeiros 
barramentos brasileiros, deve-se a seca devastadora que assolou a região Nordeste do país, no 
ano de 1877, causada por fenômenos naturais. Atrelada a este fatídico episódio, no final da 
década de 90, o Brasil, enfrentou uma grande crise no sistema energético, que culminou na 
criação de parcerias público-privadas para a construção de centrais hidrelétricas, que tinham 
como propósito solucionar a busca energética, e acompanhar o desenvolvimento e o 
crescimento econômico do país (PEREIRA, et al., 2017). 
As barragens representam atualmente obras hidráulicas fundamentais para a melhoria 
da qualidade de vida da população, uma vez que representam uma fonte de água para consumo, 
contribuempara o controle das cheias, são utilizadas na produção de energia e ainda para as 
atividades industriais. Contudo estas obras necessitam de atenção e monitoramento constante, 
pois estão sujeitas a rupturas ocasionadas por circunstâncias naturais, como: fenômenos 
meteorológicos, terremotos, erosão interna, galagamento e deslizamento de encostas, e por 
questões artificiais como: falha humana na operação dos equipamentos de operação e 
segurança, degradação da estrutura ligada a fatores construtivos e/ou ausência de manutenção, 
e ainda erros de projeto (LOPES JUNIOR, 2020). 
No mundo todo as estruturas de engenharia podem estar sujeitas a falhas, situação não 
obstante às barragens. Muitos acidentes ratificam o risco potencial associado às estruturas de 
barramento, como por exemplo, os rompimentos que aconteceram em: Malpasset (1959), na 
 12 
 
 
França, Vaiont (1963), na Itália, Teton (1976), nos Estados Unidos e Macchu II (1979), na 
Índia, que somaram mais de 4.000 mil mortes (KÜHLAMP et a., 2016). Analisando o 
rompimento de barragens que ocorreram no Brasil, destaca-se o rompimento ocorrido na 
barragem de Algodões, localizada no rio Pirangi, no município de Cocal-PI, construída em 
2001, que apresenta características semelhantes à barragem de Caldeirão, objeto de estudo da 
presente pesquisa. O rompimento da barragem de Algodões ocorreu em 2007, no dia 27 de 
maio, deixando 80 feridos, 11 mortos e atingindo uma área total de 50 km², ocasionada pela 
onda de cheia. 
A incidência de rompimentos evoca a necessidade de discussões sobre o perigo 
potencial destas construções devido ao volume e as características do material armazenado. A 
ruptura acarreta prejuízos ambientais e materiais, danos ao patrimônio público e privado, além 
da perda da vida humana, principal dano causado por estes rompimentos. Objetivando 
minimizar as chances de falha e rompimento, especificações cada vez mais restritivas vem 
sendo aprovadas por meio de legislações, em todo o mundo. 
Diversas ferramentas são utilizadas atualmente para investigação das possíveis 
rupturas dessas estruturas, possibilitando o estudo e desenvolvimento de planos de prevenção 
eficazes. Desse modo, o estudo de Dam-Break com auxílio de softwares visa analisar e dirimir 
os impactos causados pelo rompimento de maciços e a avaliação dos riscos que esta pode causar 
a vidas humanas e à economia de uma região. Estabelecendo parâmetros mínimos de segurança 
para essas estruturas. 
O estudo de Dam-Break visa mitigar os impactos causados pelo rompimento dessas 
estruturas e poder avaliar os riscos que ela causa a vidas humanas e à economia de uma região. 
É necessário que sejam estabelecidos parâmetros mínimos de segurança para essas estruturas. 
Com a grande quantidade de alertas feitos nos últimos anos, foi escolhida com base na sua 
grande importância, tanto em questões humanas e econômicas, além do fator risco a barragem 
de Caldeirão, localizada no município de Piripiri-PI, cujo uma possível tragédia desse porte, 
afetaria enormemente a todos da região. 
A Lei federal, nº 12.334, promulgada no Brasil em setembro de 2010, estabelece a 
Política Nacional de Segurança de Barragens – PNSB, que estabelece o desenvolvimento e a 
aplicação de um sistema que tem como objetivo a classificação das barragens, de acordo com 
o seu dano potencial. Em continuidade as ações para maior fiscalização e controle da execução 
de barragens, em dezembro de 2015, a ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, 
publicou nova resolução normativa, sobre segurança das barragens voltadas para a geração de 
energia elétrica. 
 13 
 
 
A PNSB determina para as barragens classificadas como – dano potencial associado 
alto, que seus empreendedores realizem uma análise das consequências adversas, tendo em vista 
a possibilidade de ruptura, ou falha operacional da barragem, através da modelação de cheias 
induzidas e do mapeamento das zonas de risco a jusante. Desta forma a presente pesquisa 
apresenta como objetivo principal – gerar simulações hidrodinâmicas computacionais de 
rompimento hipotético do maciço da Barragem de Caldeirão, no município de Piripiri-PI, e com 
os resultados obtidos, determinar os hidrogramas de vazão a jusante da Barragem, mapa de 
inundação e analisar o possível impacto causado nas imediações da barragem, bem como o 
resgate de toda população ribeirinha. 
O desenvolvimento deste estudo norteia-se através da investigação da influência e 
incidência das chuvas sobre o maciço da barragem, tendo em vista as consequências que esta 
pode causar; da identificação dos parâmetros influenciadores para a formação da brecha de 
ruptura, tendo em vista as simulações e dados objetivos pelos hidrogramas de vazão a jusante, 
e ainda da modelagem do nível de risco e comprometimento das populações ribeirinhas a 
jusante do maciço, bem como mediante análise e proposição de soluções que possam mitigar 
os impactos causados em decorrência de um possível rompimento. 
A Metodologia empregada para a realização deste estudo, caracteriza-se pela análise 
geométrica digital da superfície do canal e de todo o vale a jusante do maciço, bem como a 
previsão do hidrograma de rompimento usando fórmulas empíricas para obtenção destes 
diagramas e as vazões de pico (Qp). A vazão de pico, assim como as vazões para cada intervalo 
de tempo foram calculadas, o que resultou no hidrograma de rompimento. Para uma melhor 
análise dos dados encontrados foram realizadas várias comparações entre diferentes vazões de 
pico, gerando diversos hidrogramas. A metodologia proposta para se chegar no hidrograma 
usado na simulação, baseou-se no ajuste da vazão de pico Qp, para que a área do hidrograma 
ficasse igual ao volume do reservatório, admitindo um tempo de pico (Tp) pre- estabelecido e 
determinado a remoção instantânea do barramento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
A presente pesquisa tem por objetivo geral simular computacionalmente o rompimento 
hipotético da barragem de Caldeirão no município de Piripiri-PI. 
 
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Definir o hidrograma de cheia, baseado nos autores pesquisados e nos dados da 
barragem de Caldeirão, objeto de estudo da presente pesquisa; 
 Simular o avanço da onda de cheia hipotética da ruptura da barragem, com a utilização 
de programas computacionais; 
 Verificar a área de inundação gerada; 
 Analisar o impacto causado nas imediações do canal à jusante da barragem, e através 
de resultados gráficos como hidrogramas de vazão a jusante da barragem e mapa de 
inundação; 
 Investigar a influência que as equações empíricas de parâmetros definidores da 
formação de brechas sobre o hidrograma de vazão imediatamente a jusante da barragem; 
 Identificar o nível de risco que o rompimento da barragem causa às vidas humanas e 
edificações próximas ao canal a jusante da barragem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. APORTE TEÓRICO 
 
3.1 Barragens no Brasil e implicações legais 
 
A humanidade ao longo da história tem encontrado nas barragens inúmeros benefícios 
que possibilitaram o desenvolvimento econômico e agrícola de vários países. As barragens 
apresentam inúmeras finalidades, desde a geração de energia elétrica, armazenamento de 
rejeitos minerais e industriais, bem como o controle de cheias, abastecimento de água, irrigação, 
entre outros aspectos, que variam mediante o objetivo a qual se destinam (ROCHA, 2015). 
Encontram-se evidências históricas de que as barragens juntamente com seus 
reservatórios, correspondem a uma das construções mais antigas elaboradas pelo homem. 
Babilônia, Egito, Pérsia e Índia, por exemplo, já utilizavam essa estrutura para armazenar água, 
para o consumo e irrigação durante os prolongados períodos de seca (JANSEN, 1983 apud 
KÜHLAMP et al., 2016). No Brasil a construção de barragens teve início em 1877, apósuma 
seca catastrófica enfrentada na região Nordeste do país (CDBD, 1982). 
Barragem, de acordo com a Legislação Brasileira é definida como “qualquer estrutura 
em um curso permanente ou temporário de água para fins de contenção ou acumulação de 
substâncias líquidas ou de misturas de líquidos e sólidos, compreendendo o barramento e as 
estruturas associadas” (BRASIL, 2010). A primeira barragem de que se tem registros construída 
no Brasil, localiza-se na cidade de Recife (PE), atualmente conhecida como Açude Apipucos, 
datada no século XVI, devido à sua impressão em um mapa de 1577 (CBDB, 2011 apud 
KÜHLAMP et al., 2016). 
O Brasil, no final da década de 90 (noventa), em decorrência de uma crise enfrentada 
pelo setor energético acompanhou a construção de várias centrais hidroelétricas, oriundas de 
parcerias provenientes de empresas públicas e privadas, que contribuíram para o surgimento de 
um conjunto importante de barragens. O aumento exponencial dessas construções viabilizara 
estudos no tocante ao impacto natural que as barragens causam ao meio ambiente, tendo em 
vista a sustentabilidade desses empreendimentos, além de viabilizarem uma análise quanto aos 
potenciais danos provenientes da ruptura das mesmas (PEREIRA et al., 2017). 
Historicamente falhas nas estruturas de barragens culminaram em catástrofes que 
afetaram a população, propriedades, bens e materiais, devido ao, conforme explica Neto (2016) 
apud Santos (2019, p. 300) “aumento significativo da vazão, velocidade e profundidade do 
escoamento ao longo da planície de inundação”. 
No Brasil, para evitar problemas estruturais nas barragens e garantir a segurança desses 
 16 
 
 
empreendimentos, em 20 de setembro de 2010, instituiu-se a Lei 12.334 que estabelece a 
Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB), dando surgimento ao Plano de Ação 
Emergencial (PAE), que deve ser elaborado obrigatoriamente para todas as barragens que 
possuem um índice elevado de Dano Potencial Associado (DPA) (BRASIL, 2010). 
As barragens contempladas pela Lei nº 12.334, devem apresentar uma das 
características descritas a seguir: a) reservatório com capacidade maior ou igual a 3.000.000 
m³; b) maciço com altura maior ou igual a 15 m, devendo este ser medido da crista ao ponto 
mais baixo da fundação; c) armazenamento de resíduos perigosos; d) DPA de categoria médio 
ou alto, analisando o risco potencial de perda de vidas humanas, tendo em vista fatores 
ambientais, econômicos e sociais (BRASIL, 2010). 
A PNSB estabelece um sistema de classificação de barragens destinadas à disposição 
de rejeitos, acumulação de resíduos industriais e acumulação de água, sendo estes 
posteriormente detalhados, através do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), 
observando “as categorias de risco, dano potencial associado e volume do reservatório” 
(PEREIRA et al., 2017, p. 76), definidos na Resolução nº 143, promulgada em 10 de julho de 
2012 (CNRH, 2012). 
O presente documento quando classifica uma barragem com alto potencial de dano, 
“força os empreendedores a avaliar as consequências adversas no caso de ruptura da barragem, 
aspecto que obriga à modelação de cheias induzidas e ao mapeamento das zonas de risco a 
jusante” (PEREIRA et al., 2017, p. 76). 
A elaboração do Plano de Ação Emergencial (PAE) é realizada mediante modelagem 
hidrodinâmica da onda de cheia, obtida através do cálculo do rompimento hipotético da 
barragem em estudo e posterior delimitação das áreas no entorno do vale que poderão ser 
inundadas, situadas à jusante da barragem (ANA, 2016). A compilação de informações e a 
regulamentação de ações que contribuam para o gerenciamento da segurança das barragens 
construídas pelos governos, conforme determinação da PNSB, atribui ao órgão fiscalizador a 
responsabilidade de exigir do empreendedor o cumprimento das recomendações e protocolos 
de segurança, de informar a ANA toda e qualquer inconformidade inerente ao risco à segurança 
do empreendimento, e ainda, de preencher e manter atualizado o cadastro das barragens, 
conforme a situação atual. 
A execução do Plano de Ação Emergencial (PAE) baseia-se no levantamento das 
regiões que foram afetadas pelas ondas de inundação em função do intervalo de tempo entre a 
hora de rompimento da barragem e a chegada da onda nas regiões afetadas. Deste modo o 
objetivo do PAE concentra-se em elencar uma série de estratégias que minimizem os riscos à 
 17 
 
 
vida, bem como possa dirimir o impacto ao patrimônio (KUHLAMP et al., 2016). 
 
3.2 Tipos de barragens 
 
Existem diversos tipos de barragens, que se distinguem conforme o material 
empregado na sua construção e a finalidade para o qual foi projetada. Os tipos mais usuais no 
Brasil são barragem de terra, de enrocamento com face de concreto, barragem de concreto, 
gravidade aliviada, arco contraforte. 
Nessa perspectiva, as barragens de terra representam cerca de 75% das barragens em 
todo o mundo, devido principalmente o seu baixo custo, já que os materiais necessários para a 
sua construção são aqueles disponibilizados na natureza. Ademais, podem ser utilizados 
diversos tipos de fundação para a sua construção o que confere versatilidade no projeto de 
execução desse tipo de obra (DE MELO, 2014). 
As barragens de enrocamento com face de concreto, por usa vez, caracterizam-se por 
enrocamento e placas de concreto sobre o talude de montante. Entre as vantagens da construção 
desse tipo de barragem está a rapidez na execução independendo do clima, proporciona menores 
volumes de material e maior altura do maciço. 
Em relação as barragens de concreto, esta é documentada desde 1887 com a execução 
da barragem de San Mateo nos Estados Unidos. Esse tipo de maciço é composto principalmente 
por concreto simples, convencional ou compactado, ou ainda, concreto armado. No mundo 
houve um crescente aumento no número de barragens desse tipo entre os anos de 1996 e 2002 
com 251 construídas e mais 34 em execução em 35 países (WENDLER, 2010). 
E como alternativa a barragem de gravidade maciça está a barragem de gravidade 
aliviada, com vantagens quanto economia no volume e diminuição das áreas sobre as quais 
pode agir a subpressão e a pressão intersticial. Além dessas as barragens de arco também 
demonstram ser excelentes alternativas, tendo em vista que fazem uso de menor quantidades de 
concreto em comparação com as demais, sendo permitido fundações com baixa qualidade já 
que a menor parte da carga é efetivamente transferida a fundação. Por último as barragens de 
contraforte, estas já não são muito utilizadas no Brasil em razão dos tipos de gravidade aliviados 
(GOUVEIA, 2020). 
 
 
 
 
 18 
 
 
Figura 1: Tipos de barragens de acordo com o material empregado. 
 
Fonte: HICKMANN, 2016. 
 
Apesar da diversidade de barragens no nosso país, inúmeros são os problemas que 
estas podem acarretar, seja para o meio social, ambiental e até mesmo econômico. 
Apresentando riscos de ruptura, podendo estes ocorrer de forma súbita ou gradual. As barragens 
de concreto, por exemplo, podem apresentar rupturas por deslizamento ou galgamento, 
ocasionadas por uma falha súbita, ou instantânea, que ocorre em um pequeno intervalo de 
tempo, provocando a remoção de uma grande porção do maciço da barragem. Existe também a 
falha gradual, mais comum em barragens de terra, onde o rompimento acontece de forma mais 
lenta, como sugere a própria nomenclatura deste tipo de ruptura, podendo demorar algumas 
horas para que a brecha alcance o estágio final de abertura (VISHER, 1997 apud KUHLAMP 
et al., 2016). 
Portanto, é necessário o desenvolvimento de planos que possam superar 
os problemas que esses maciços possam ocasionar, seja no momento da 
execução, ou mesmo para prevenção de catástrofes. Desta forma torna-se necessário calcular e 
analisar essas prováveis situações de rompimento, apresentando hidrogramas com a variação 
da vazão eda cota com o tempo e, ainda o mapa de inundação causado pelo seu rompimento. 
 
 19 
 
 
3.3 Segurança das Barragens 
As estruturas de engenharia estão sujeitas a falha, quer seja por erro de projeção, 
dimensionamento, execução ou operação. Deste modo as barragens ao longo do tempo podem 
apresentar problemas associados às estruturas do barramento, que culminaram em acidentes, 
com risco potencial para as regiões alagadas. Ao longo da história ocorreram inúmeros 
acidentes trágicos em barragens, como por exemplo, a de Malpasset (1959), na França, Vaiont 
(1963), na Itália, Teton (1976), nos Estados Unidos e Macchu II (1979), na Índia. Os locais 
supracitados totalizaram mais de 4.000 mil mortes e danos incalculáveis ao patrimônio público 
e privado (KUHLAMP et al., 2016). 
Na metade do século XX, após constatação da capacidade destrutiva das barragens, 
mediante uma eventual ruptura, que libera em segundos uma quantidade exorbitante de água, 
no lado à jusante do maciço, formando uma onda de inundação, capaz de causar danos 
irreversíveis à população existente na região, passou-se a analisar com mais atenção o tema 
sobre segurança de barragens. A tabela 02 a seguir, mostra os quatro maiores acidentes 
envolvendo barragens no período de 1959 a 1979 (KUHLAMP et al., 2016). 
 
Tabela 1 – Quatro maiores desastres envolvendo barragens entre 1959 e 1979. 
Barragem 
(ano de ocorrência) 
Tipo, altura (m) 
(ano de 
construção) 
Evento 
Malpasset (1959) Arch, 61 m (1954) 
-Problema de fundação e falta de 
suporte lateral do pilar; colapso total 
(421 mortes). 
 
Reservatório de Vaiont 
(1963) 
Arch, 262 m 
(1960) 
-Deslizamento da encosta do 
reservatório, despejando 200 x 106 de 
material dentro do reservatório; 
A onda gerada ultrapassou a crista da 
barragem em 110 m; A barragem ficou 
intacta após o evento, porém a onda 
gerada foi capaz de devastar vilarejos a 
jusante (c. 2000 mortes). 
 
Teton (1976) 
Barragem de terra, 
93 
(em construção) 
-Erosão interna ocasionada por um corte 
em trincheira mal projetado; Ruína total 
da estrutura (11 mortos e prejuízo de 
500 milhões de dólares). 
 
Macchu II (1979) 
Barragem de terra 
e de 
gravidade 26 m 
-Cheia catastrófica; mau funcionamento 
da comporta; Galgamento da barragem 
que não resistiu e foi completamente 
 20 
 
 
(1972) erodida (estima-se 2000 mortos). 
Fonte: KÜHLAMP et al., 2016, adaptado NOVAK, 1990. 
 
Brunner (2014) determina uma lista de eventos ligados diretamente ao rompimento de 
barragens, composta por 11 itens, a saber: cheias, piping, escorregamento, abalos sísmicos, 
falhas de fundação, falha na operação das comportas, problemas estruturais, ruptura de uma 
barragem à montante, esvaziamento rápido do reservatório, sabotagem e remoção planejada do 
barramento. O supracitado autor, em seus estudos, relacionou os prováveis tipos de falhas que 
comumente ocorrem de acordo com o tipo de barragem, conforme observa-se na tabela a seguir. 
 
Tabela 2 – Possibilidade de falha dos diferentes tipos de barragens. 
Tipo de Falha 
Barragem de 
Terra/Enrocamento 
Barragem 
de 
gravidade 
Barragem 
em 
arco 
Barragem 
com 
contraforte 
Barragem 
com 
múltiplos 
Arcos 
Galgamento X X X X X 
Piping X X X X X 
Problemas de 
fundação 
X X X X X 
Deslizamento X X X 
Tombamento X X 
Cracking X X X X X 
Falha de 
equipamento 
X X X X X 
Fonte: KÜHLAMP et al., 2016, adaptado BRUNNER, 2014. 
 
No período entre 2014 e 2016, três barragens brasileiras romperam, provocando danos 
inestimáveis às regiões afetadas, objetivando minimizar as falhas e, por conseguinte evitar 
novos rompimentos, as Instituições Regulamentadoras e Legislações que normatizam este 
setor, tem se empenhado para estabelecer diretrizes e especificações cada vez mais rigorosas 
que possam garantir a segurança desses empreendimentos (ROCHA, 2015). 
 
3.4 Medidas de prevenção para rompimento de barragens 
 
O nosso país em menos de 10 anos presenciou duas tragédias relacionadas ao 
rompimento de barragens, a de Mariana em 2015 e a da Mina do Córrego do Feijão em 
Brumadinho em 2019. Tais fatos demonstram a importância de se elaborar planos e medidas 
preventivas capazes de evitar esse tipo de acontecimento (LOPES, MORAES, BARBIERI 
2016). 
 21 
 
 
Atualmente sabe-se que é proibido barragens de alteamento a montante, porém ainda 
é registrado dezenas dessas em todo o país com alto risco associado. Além disso, medidas vêm 
sendo tomadas a respeito de tornar públicas todas as pesquisas relacionadas ao risco de 
rompimento das barragens, tonando assim esse assunto acessível a toda população. Eugenio 
Singer (2019) acrescenta que, faz-se necessário a instalação e o monitoramento periódico de 
acelerômetros, inclinômetros, radares, piezômetros e satélites, além da realização dos 
monitoramentos tradicionais, comumente realizados, para um melhor acompanhamento da 
evolução de possíveis problemas que o maciço da barragem possa apresentar. O supracitado 
autor reforça ainda, que a equipe de fiscalização e acompanhamento da barragem deve de 
acordo com as suas dimensões, apresentar um número maior de engenheiros e geólogos 
geotécnicos, de modo semelhante ao observado na medicina do trabalho para atuarem de forma 
mais efetiva no manejo de controle de danos da barragem. 
Ademais, podem ser incluídos estudos e diretrizes internacionais, tais como pesquisas 
sismológicas para o rastreamento de possíveis tremores e movimentos terrestres que possam 
afetar a estrutura do maciço. Quanto ao monitoramento, medidas também devem ser adotadas 
como a utilização de laser e fotogramas. De acordo com Singer (2019) “São tecnologias que 
ajudam na identificação de pequenas mudanças na conformação da barragem, no nível de água 
e na pressão total”. 
Uma ferramenta bastante empregada atualmente é a simulação de rompimento dessas 
barragens, avaliando todo o fluxo do líquido e os possíveis danos. Dentre os softwares utilizados 
está o HEC-RAS com análises que possibilita a simulação unidimensional do escoamento em 
canais abertos, sob o regime permanente e não permanente, e também na condição de fundo 
móvel (transporte de sedimentos) o estudo de barragens específicas, tornando-se assim mais 
uma ferramenta na prevenção desse tipo de catástrofe. Portanto, é imprescindível a 
implementação de uma gestão de riscos eficaz, considerando a probabilidade de ocorrência e a 
gravidade de suas consequências. 
 
3.5 Simulação de rompimento com HEC-RAS 
 
O HEC-RAS configura-se como um software para simulação de modelo 
hidrodinâmico, desenvolvido pelo U.S Army Corps of Engineers (USACE), que viabiliza, “a 
simulação hidráulica de fluxo, para regimes permanente e não permanente, transporte de 
sedimento, computação de leito móvel, modelagem da temperatura e qualidade d’água, 
transporte e destino de nutrientes e rompimento de barragens” (SANTOS, 2019, p. 301). 
 22 
 
 
O software pode ser obtido gratuitamente, apresentando layout simplificado, podendo 
ser instalado no sistema Windows, viabilizando o acesso e a integração com plataformas 
externas e no seu pacote encontra-se o aplicativo HEC-GeoRas, “que permite importar 
informações geométricas de software de SIG, para simulação e retorno de resultados, de modo 
a viabilizar a elaboração de mapas de inundação e de risco” (SANTOS, 2019, p. 301). 
Neto (2016) explica que para a realização da análise e processamento dos dados 
matemáticos, o software HEC-RAS, utiliza uma malha computacional, composta por células 
em formatos de triângulo, quadrado, retângulo, ou polígonos de 05 até 08 faces. O programa 
analisa o movimento e a direção do escoamento entre as células, conforme o perfil encontrado 
entre as faces das células, tomando como referência os detalhes do terreno em estudo. 
O software HEC-RAS encontra-se disponível para a comunidade técnicae científica, 
constituindo-se como o exemplo mais difundindo em termos internacionais para análise da onda 
de cheia oriunda do processo de rupturas de barragem. Através deste modelo é possível 
 
[...] calcular e apresentar graficamente as curvas de regolfo de escoamentos 
unidimensionais, em regime permanente, lento ou rápido, e em regime 
variável. Baseia-se na solução da equação unidimensional da conservação da 
energia. As versões mais recentes do modelo HEC-RAS incluem algoritmos 
para modelar rupturas de barragens que consideram o alargamento da brecha 
ao longo do tempo (PEREIRA et al., 2017, p. 77). 
 
Os cálculos de escoamento são realizados através das equações de Saint-Venant, 
analisando como variáveis os princípios de conservação da massa e a quantidade de movimento, 
conforme as equações seguir, em que t refere-se a tempo em s; x é relativo a direção do 
escoamento em m; u representa a velocidade média do escoamento em m/s; g significa a 
aceleração da gravidade em m/s², h representa a espessura da lâmina líquida em m; S0 remete-
se a declividade da calha do canal em m/m e finalmente temos Sf que refere-se a média da 
declividade da linha de energia em m/m (KÜHLAMP et al., 2016). 
 
a) Conservação da Massa 
 
 
 
 23 
 
 
 
b) Conservação da Quantidade de Movimento 
 
KÜHLAMP (et al. 2016, p. 35) determina os parâmetros essenciais para a elaboração 
de um estudo hipotético de rompimento de barragem, utilizando o software HEC-RAS. Sendo 
estes a a condição de contorno de montante (hidrograma de montante); a condição de contorno 
de jusante (inclinação a jusante, cotagrama ou curva de descarga); as seções transversais ao 
longo do eixo do rio (seções topobatimétricas); a estruturas hidráulicas e suas características 
(barragens, pontes, diques) e os coeficientes de rugosidade da superfície (número de Manning). 
Dessa forma, o software é uma ferramenta eficaz na simulação do rompimento de barragens, 
evidenciando faixas de inundações e os danos associados. Dessa forma, o software é uma 
ferramenta eficaz na simulação do rompimento de barragens, evidenciando faixas de 
inundações e os danos associados. 
 
3.6 Artigos analisados para composição do Referencial Teórico 
 
Após uma análise geral dos artigos encontrados, foram descartados aqueles que não 
estabeleciam ligação direta com os objetivos da presente pesquisa, os que foram publicados 
antes de 2015, e aqueles que não detalhavam a metodologia de estudos utilizada para 
apresentação dos resultados. Ao final da pesquisa foram selecionados e incluídos no estudo para 
análise e discussão um total de sete trabalhos acadêmicos que contribuíram para a composição 
do referencial teórico do presente trabalho e nortearam os caminhos adotados para a construção 
deste estudo. 
A tabela-03 apresenta de forma simplificada os dados mais relevantes, à cerca do 
conteúdo abordado para composição deste referencial teórico, de acordo com cada um dos 
trabalhos acadêmicos analisados, destacando de forma resumida o autor/ano das publicações, o 
tipo de estudo, o objetivo norteador da pesquisa realizada e os resultados encontrados pelos 
autores, com ênfase na comprovação da importância deste tipo de estudo para mensurar os 
impactos provocados pelo consequente colapso de uma barragem. 
 24 
 
 
Tabela 3 – Principais estudos pesquisados que analisaram o rompimento hipotético de uma barragem 
AUTOR/ 
ANO 
ESTUDO/ 
AMOSTRA 
OBJETIVO RESULTADOS 
PEREIRA et 
al., 2017 
Estudo de caso 
com simulação 
utilizando 
software 
Apresentar um modelo 
simplificado para estimar a 
área inundada por cheias 
geradas pela ruptura de 
barragens e uma proposta de 
melhoria deste modelo 
simplificado pela introdução 
de uma rotina de cálculo para 
modelação do 
amortecimento de cheias 
baseada no método de 
Muskingum-Cunge. 
Verificou-se que os resultados 
obtidos em termos das áreas de 
inundação são idênticos, contudo, 
o amortecimento da onda de cheia 
ocorre de maneira menos 
acentuada do que na formulação 
inicialmente utilizada. O artigo faz 
ainda uma comparação dos 
resultados obtidos pelos dois 
modelos simplificados e o modelo 
HEC-RAS. 
ROCHA, 2015 
Estudo de caso 
pautado em 
revisão de 
literatura 
Avaliar a aplicabilidade de 
métodos e critérios 
geralmente adotados em 
estudos de ruptura 
Os resultados sugerem que a 
topografia pode ser o principal 
fator de influência na previsão da 
mancha de inundação. 
SANTOS, 
2019 
Estudo de caso 
Avaliar o comportamento da 
onda de cheia ao longo do 
vale de jusante da barragem 
de Jatunaíba, bem como o 
alcance da mancha de 
inundação e da profundidade 
e velocidade máximas da 
lâmina d’água. 
Os resultados encontrados, apesar 
do caráter preliminar do estudo, 
podem auxiliar na composição de 
cenários e servir como ponto de 
partida para a elaboração do Plano 
de Ação Emergencial da barragem. 
KUHLKAMP, 
2016 
Estudo de caso 
Entender o impacto do 
rompimento de uma das 
barragens do rio Irani nas 
outras estruturas de 
barramento existentes no 
mesmo rio. 
Ao longo do desenvolvimento do 
estudo foram simulados, através de 
um modelo hidrodinâmico 
elaborado no software HEC-RAS, 
três cenários hidrológicos 
diferentes. A elaboração do 
modelo contou com seções 
topobatimétricas, níveis de água 
aferidos em campo, modelo digital 
do terreno e características das 
pontes e barramentos existentes 
no curso do rio. 
RAMAN; LIU, 
2019 
 
Examinar a causa do 
rompimento da barragem de 
Brumadinho e comparar as 
observações com simulações 
de modelo: HEC-RAS, 
desenvolvido pelo US Army 
Corps of Engenheiros, para 
prevenir que uma tragédia 
semelhante se repita. 
Os resultados apontam a extensão 
do fluxo de lama do HEC-RAS e 
a simulação corresponde à atual 
inundação devido ao rompimento 
da barragem. Esta técnica de 
simulação pode mais tarde ser 
usada para futuras previsões de 
colapso de barragens. 
 
 25 
 
 
LOPES 
JÚNIOR, 2020 
Estudo de caso 
Definir e comparar a mancha de 
inundação em decorrência da 
ruptura de uma barragem 
por meio de modelagens 
unidimensionais dinâmica e 
estática. 
Os resultados obtidos com a 
metodologia aplicada servem de 
apoio na mitigação dos efeitos 
resultantes da ruptura de uma 
barragem, principalmente no que diz 
respeito à classificação do 
empreendimento quanto ao Dano 
Potencial Associado e na elaboração 
do Plano de Ação Emergencial, 
instrumentos da Lei 12.334/10 que 
estabelece a Política Nacional de 
Segurança de Barragens. 
AMARAL, 
2017 
Estudo de caso 
Simular as ondas de cheia 
induzidas pela barragem de 
Peti, em São Gonçalo do Rio 
Abaixo-MG. Já os objetivos 
específicos foram: analisar a área 
de uso e ocupação do solo a 
montante da barragem; definir o 
hidrograma de cheia e simular o 
avanço da onda de cheia 
hipotética da ruptura da 
barragem, com a utilização de 
programas computacionais; 
verificar a área de inundação 
gerada. 
Os resultados apontam a onda de 
cheia que ocasionaria o rompimento 
hipotético de Peti pela formação da 
brecha por meio do programa 
computacional HEC-RAS, definindo 
a área atingida a jusante. As 
consequências do rompimento 
simulado foram: impactos 
socioeconômicos e a perda de vidas 
humanas, atingindo cerca de 30 mil 
pessoas. 
FONTE: "Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada". 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 26 
 
 
4. METODOLOGIA 
 
A atual pesquisa compreende a uma revisão sistemática quanti-qualitativa que busca 
compreender a utilização do software HEC-RAS na simulação do rompimento de barragens, 
analisando a simulação do rompimento hipotético da barragem de Caldeirão, localizada ao norte 
do estado do Piauí. 
 
4.1 Tipo de estudo 
 
A presente pesquisa, trata-se de um estudo de caso, voltado para a avaliação da ruptura 
de barragens com o uso da ferramentaHec-Ras, que proporciona a modelagem hidrodinâmica 
do rio e da barragem, e ainda com uso do GIS associado a essa ferramenta pode-se obter 
informações das consequências oriundas de uma possível ruptura, podendo assim criar ações 
de mitigação. 
O Hec-Ras é um programa do pacote da HEC, que faz parte de um sistema integrado 
de análises hidráulicos onde o usuário interage com o sistema usando uma interface gráfica. 
Esse sistema é capaz de trabalhar em regime permanente, análise unidimensional e 
bidimensional de regime não permanente, transporte de sedimentos e qualidade da água 
(BRUNNER, 2014). A modelagem no Hec-Ras consistiu na configuração da geometria (seção 
da barragem e do reservatório), do regime não permanente e o plano de simulação do sistema. 
A modelagem inicial para o estudo e posterior analise dos resultados foi feita com uso 
do HEC- GeoRAS, que é uma interface do Hec-Ras no ArcGis, e consequentemente exportação 
para o Hec-Ras, porém o modelo digital do terreno não foi condizente com a realidade e, por 
tanto utilizou-se a ferramenta RAS Mapper, o qual trouxe um MDT com maior qualidade nas 
elevações. Essa ferramenta consiste em um sistema de informação geográfica do próprio Hec-
Ras, que permite a modelagem hidrodinâmica de sistemas, a digitalização de redes de rio, 
seções transversais e, a análise de estação de dados do terreno de um modelo digital de elevação. 
Este sistema é equivalente a outros sistemas de informações geográficas como QGis ou ArcGis, 
contudo, o RAS Mapper possui ferramentas especializadas para o software Hec-Ras, que 
viabilizaram uma melhor modelagem da superfície digital, e consequente obtenção dos 
resultados. 
Os resultados encontrados estão dispostos em quadros com os dados de entrada dos 
cálculos e demais dados dos autores pesquisados, tabelas elaboradas em excel, e imagens que 
apresentam os gráficos dos hidrograma e imagens via satélite utilizadas para composição desta 
 27 
 
 
pesquisa. 
4.2 Objeto de Estudo 
O objeto de estudo da presente pesquisa é a Barragem Caldeirão, construída sobre o 
rio de igual nome, que é um afluente do rio Matos e engloba o sistema hidrográfico do rio 
Parnaíba. A construção do barramento culminou no surgimento do açude Caldeirão, que ao 
passar dos anos, tornou-se um ponto turístico na região. A barragem está localizada a 9 km do 
centro do município de Piripiri, em um povoado chamado Lagoa, ao norte do estado do Piauí, 
distando apenas 165 km da capital – Teresina. O açude ocupa uma área de mais ou menos 1 mil 
hectares e conta com uma capacidade de mais de 54 milhões de metros cúbicos de água. 
 
Figura 2: Barragem Caldeirão 
 
FONTE:www.oitomeia.com.br/colunas/no-fluxo/2019/02/09/barragem-do-acude-caldeirao/ 
 
4.3 Área de Estudo - Descrição da Barragem Caldeirão no município de Piripiri-PI 
 
Os dados apresentados no presente trabalho, referente à barragem em estudo 
encontram-se no site do DNOCS (Departamento Nacional de Obras Contra as Secas). A 
barragem do Açude Caldeirão localiza-se no município de Piripiri, estado do Piauí, a cerca de 
180 km da capital do estado - Teresina-PI. Conforme dados do IBGE de 2019, a cidade de 
Piripiri possui uma população estimada em 63.742 habitantes, estando a uma altitude de 170 
metros e tendo uma área total de 1.409 km². 
O acesso à barragem pode ser feito a partir de Teresina pela BR-343, e por Fortaleza, 
pela BR-222 até a localidade de Piripiri, onde se situa a barragem. O Açude Caldeirão tem como 
 28 
 
 
finalidade básica a regularização do rio de mesmo nome, garantindo a irrigação das férteis 
várzeas da região, que devido ao potencial de armazenamento da barragem torna habitável a 
região que outrora antes da sua construção não era possível devido aos períodos prolongados 
de seca, tal como se verificou em 1900, 1908, 1915, 1919, 1927 e 1932. 
Os trabalhos de construção foram iniciados em 01 de abril de 1937 e concluídos em 
meados de 1945, por administração direta do DNOCS. Durante a execução da obra, problemas 
não determinados levaram à modificação do projeto. Além da introdução dos muros de concreto 
referidos no item Arranjo Geral, foi adotada uma seção com enrocamento a jusante a partir da 
berma situada na cota 94,00, revestida com pedra argamassadas, eliminando-se as manilhas 
anteriormente existentes abaixo da referida berma, sendo os demais detalhes construtivos 
preservados. 
A barragem compreende uma área drenada na bacia hidrográfica do rio Caldeirão que 
corresponde a 220 km², com um volume acumulado no reservatório de 54.600.000 m³, 
regularizando uma vazão de 2,16 m³/s. A capacidade de irrigação do reservatório é de 1.400 ha 
em anos de pluviosidade média e de cerca de 700 ha em anos secos. 
Os estudos do Açude Caldeirão, considerando os trabalhos de campo e escritório, 
foram elaborados pela Comissão do Piauí, no período de agosto de 1933 a julho de 1936, 
quando foi iniciada a elaboração dos desenhos do Projeto Executivo, concluídos por volta de 
julho de 1937, pela Seção Técnica da Inspetoria Federal de Obras Contra as Secas (IFOCS), 
antiga denominação do DNOCS (Departamento Nacional de Obras Contra as Secas). 
A bacia hidrográfica localiza-se entre os postos de Piripiri e Pedro Il. Calculou-se 
através da média precipitada nestes postos, a chuva média, sendo observadas as precipitações 
que ocorreram por um período de 22 anos de observação. A seguir, admitiu-se como válido um 
coeficiente de escoamento correspondente a 20% da chuva precipitada e calculado o volume 
afluente na bacia. O volume armazenável foi obtido considerando-se, para as perdas por 
evaporação ano a ano, valores baseados em observações levadas a efeito no Açude Cedro e as 
possibilidades de acumulação estabelecidas topograficamente pela bacia hidráulica. 
A barragem Caldeirão, com altura máxima de 22 m, é constituída de um maciço de 
terra com enrocamento a jusante, a partir da berma situada na cota 94,00, revestido com pedra 
argamassadas. Durante a construção foi incorporada uma cortina de concreto armado 15,00 m 
a montante do eixo da barragem, engastada de 1,5 m a 2 m na rocha, entre as estacas 49 e 61 
(trecho da ombreira esquerda até a cota do terreno natural em torno de l 00,00), portanto, com 
120 m de comprimento. No trecho restante, e no mesmo alinhamento, previu-se a execução de 
um muro de chicana de cerca de 2 m de altura, mais um engaste de 0,70 m em rocha. A união 
 29 
 
 
entre a cortina e o muro da chicana é feita através do engastamento de 1m. 
A barragem Caldeirão está assente em grande parte sobre rocha e contém um "cut-off" 
de alvenaria argamassada, destinado a evitar possíveis infiltrações no contato entre o maciço e 
a rocha de fundação. O material sílico-argiloso utilizado no maciço da barragem foi proveniente 
de jazida localizada na ombreira esquerda da mesma. 
A disposição geral das estruturas inclui a barragem de terra fechando o vale, com 746 
m de comprimento de crista, o vertedouro situado na ombreira direita, imediatamente após o 
final da barragem, e a tomada d'água em torre, cujo conduto se situa sob a barragem, na 
ombreira esquerda, conforme observa-se na figura 1. 
 
Figura 3: CURVAS COTA x ÁREA x VOLUME – Barragem Caldeirão 
FONTE: DNOCS 
 
A cheia máxima é determinada utilizando a fórmula de Ryves. Os parâmetros 
principais foram determinados, obtendo-se os valores indicados na tabela 1, conforme observa-
se na figura 2. 
 
Tabela 4: Características hidrológicas da Barragem Caldeirão 
DESCRIÇÃO TOTAL 
Área da bacia 220 km² 
Comprimento do talvegue 36 km 
Pluviometria média anual 1.500 mm 
Coeficiente de escoamento 20% 
Volume afluente 54 x 106 m³ 
Cheia máxima 195 m³/s 
FONTE: DNOCS 
 30 
 
 
Figura 4: Cheia Máxima 
 
FONTE: DNOCS 
 
A ampliação do Açude Público Caldeirão, atualmente com o Projeto Executivo 
concluído, possibilitará a elevação da capacidade do reservatório dos 54,6 x 106m³atuais para 
190 x l06m³, constituindo-se, assim, na principal fonte hídrica da região, para a perenização do 
curso d'água principal, para o abastecimento d'água da cidade de Piripiri e para a implantação 
do Projeto de Irrigação de Piripiri, com uma superfície total irrigável de aproximadamente 
3.000 ha. 
 
4.4 Georreferenciamento das imagens 
 
Foram usadas imagens do tipo SRTM, disponibilizadas de forma gratuita no Catálogo 
do INPE (http://www.dgi.inpe.br/catalogo/). Para a escolha das imagens, determinou-se o tipo 
de satélite, o sensor, o nível de tratamento das imagens, conforme descrição abaixo, a ainda 
foram estabelecidas a data de início da pesquisa das imagens e o percentual de nuvens. 
 Satélite escolhido: CBERS-4 (satélite de parceria BRASIL-CHINA) 
 Instrumento: MUX (http://www.cbers.inpe.br/sobre/cameras/cbers3-4.php) 
 Nível de tratamento: 4 (NIVEL MAIS TRATADO) – trata-se de imagem CBERS 
nível 3 refinada pelo uso de modelo digital de elevação, e compatível com 
aplicações que requerem uma modelagem cartográfica acurada em qualquer tipo 
de terreno. 
(http://www.dgi.inpe.br/Suporte/files/politica_de_dados_cbers_v.1.4_PT.htm) 
 
 
http://www.dgi.inpe.br/catalogo/
http://www.cbers.inpe.br/sobre/cameras/cbers3-4.php
http://www.dgi.inpe.br/Suporte/files/politica_de_dados_cbers_v.1.4_PT.htm
 31 
 
 
O período estipulado para a escolha da imagem, corresponde aos dias: 01/01/2020 a 
01/10/2020. A data da imagem escolhida foi 29/08/2020. Foi escolhida uma cobertura de 10% 
de nuvens em todos os quadrantes da imagem escolhida e determinado o país, estado e 
município, da referida imagem. As informações da imagem escolhida encontram-se descritas, 
a seguir: 
CBERS4-MUX 154/105 2020-08-29 
Data:2020-08-29 Hora:13:04:00 
Satélite: CBERS-4 Sensor: MUX 
Nível: 4 (Com aplicação de Modelo Numérico de Elevação do Terreno). 
 
Após refinamento da busca o site apresenta todas as imagens que envolvem o sensor 
escolhido pra o intervalo de datas e considerando a quantidade de nuvens. As imagens são 
gratuitas, conforme a política de dados. Cada imagem baixada possui diversas BANDAS que 
correspondem a um intervalo do espectro eletromagnético, com isso consegue-se fazer 
composições coloridas, reprojetar as imagens, fazer recortes e por fim trabalhar em cima delas, 
conforme a finalidade desejada. 
 
Figura 5: Imagem do site do INPE na escolha do satélite e coleta de imagens 
 
Fonte: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada” 
 
 
A figura – 6 apresenta a imagem com melhor qualidade nas elevações e, por isso foi 
escolhida para compor o presente estudo. A MDT consiste em um modelo geométrico de 
 32 
 
 
referência utilizado para propagar a cheia gerada pela ruptura da barragem. 
 
Figura 6: Imagem satélite geral com área de interesse que será gerada a MDT 
 
Fonte: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada” 
 
A figura – 7 apresenta imagens com Bandas espectrais distintas, para efeito 
comparativo. 
 
Figura 7: Imagens de satélite com bandas espectrais distintas 
 
Fonte: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada” 
 33 
 
 
A figura 8 mostra a conversão realizada no RAS Mapper que transforma a imagem do 
tipo - .tif em uma imagem de formato - .hdf, que é melhor preparada para as visualizações que 
serão feitas no software. 
 
Figura 8: Processamento de conversão da imagem 
 
Fonte: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada” 
 
A imagem a seguir, gerada por satélite, representa a topografia local da área em que 
encontra-se o objeto de estudo da presente pesquisa, a MDT – Modelo Digital do Terreno – 
representando a imagem em 3D que foi utilizada para gerar a mancha da superfície. 
 
Figura 9: Resultado da imagem processada 
 
Fonte: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada” 
 34 
 
 
4.5 Procedimentos para coleta de dados 
 
Ferreira e Andrzejewski (2015) apresentam três mecanismos básicos para análise de 
rompimento de barragem, a saber: análise comparativa de casos similares, o uso de equações 
empíricas, e o uso de um modelo de rompimento com embasamento físico, para a realização 
da presente pesquisa, utilizou-se o método de equações empíricas para calcular as dimensões 
de brecha e a vazão de pico, analisando diversos autores que estimam parâmetros, com base 
em estatísticas históricas. A imagem, a seguir, contempla algumas dessas equações. 
 
FIGURA 10: Equações empíricas para vazão de pico 
 
FONTE: Adaptado de COSTA (1985) e WAHL (1998). 
 35 
 
 
Realizou-se o cálculo da vazão de pico, pois esta é uma variável utilizada para calcular 
a vazão em função do tempo, que são fundamentais para traçar os hidrogramas. O hidrograma 
correto que de fato, representa a barragem em estudo, deverá ter sua área de gráfico, igual ou 
de valor aproximado ao volume do reservatório. Após essa análise, observou-se o tamanho da 
brecha, que varia de acordo com o tipo de barragem, na presente pesquisa, trata-se de uma 
barragem de terra, com enrocamento, bem como o tempo de abertura da brecha. O tempo médio 
apresentado na Figura 11 (que traz a percepção de diversos autores,) é de 0,82h. Para os cálculos 
desta investigação, adotou-se este valor de 0,5h. 
 
FIGURA 11 – Resultados obtidos por Ferreira e Andrzejewski (2015) através de equações empíricas 
 
FONTE: FERREIRA E ANDRZEJEWSKI, 2015. 
 
A meia hora adotada para os cálculos, que equivale a 1800 segundos, representa o 
tempo de início da brecha até o momento em que a barragem entrará em colapso. Para estimar 
o tamanho da abertura, considerou-se que a mesma atingiu 80% do maciço. De acordo com a 
tabela acima, esse tamanho poderia ser bem menor, entretanto considerou-se para a presente 
analise o rompimento total do maciço, entendendo que os 20% restantes, correspondem a parte 
do maciço que resta, após o rompimento total. 
Após os dados de entrada encontrados e parametrizados, definiu-se um hidrograma 
específico para cada autor, com base na vazão de pico pré-estabelecida por cada autor, em que 
posteriormente este valor foi colocado na equação da vazão em função do tempo, adotando-se 
para o fator tempo um intervalo de 0,2h, o que significa que a cada 12 minutos foi calculado 
um valor para o hidrograma. No item 5.1 encontra-se a tabela com os valores de vazão pico 
 36 
 
 
estabelecidos para cada autor e a figura que apresenta o gráfico comparativo dos hidrograma 
encontrados baseado nos autores e o da barragem de Caldeirão. 
Após encontrados os valores da vazão em função do tempo, calculou-se a integral para 
definir a área do gráfico que deve ser igual ao volume do reservatório. Encontra-se na tabela 07 
no item 5.1 a discrepância em percentual dos valores da área dos gráficos, oriundos dos valores 
de pico estabelecidos pelos autores, com a realidade da barragem objeto deste estudo. 
Para definir o hidrograma de Caldeirão, utilizou-se a mesma equação no software, 
adotando o mesmo tempo de pico e o valor do fator k, a única alteração em valores deu-se na 
vazão de pico, conforme uma das vertentes apresentadas no estudo realizado por Mota (2017), 
que ressalta que manter o fator k (variável que pondera a equação) em 0,5, pois este valor 
oferece resultados que apresentam sempre as melhores e as maiores vazões. Após a realização 
deste cálculo, observou-se que a área do gráfico do hidrograma corresponde a um valor muito 
próximo ao volume do reservatório, o que valida os resultados encontrados. 
Após os dados obtidos no modelo hidrodinâmico utilizou-se ferramentas de 
geoprocessamento para gerar o mapa com a mancha de inundação associadas à cartografia da 
região e a maior vazão de pico encontrada. De posse dos dados da simulação e software de 
geoprocessamento, seguiu-se a etapa de confecção do mapa, que indicará em escala adequada, 
a área impactada com o rompimento da barragem, e baseada no cálculo do riscohidrodinâmico 
indicar o nível de risco às comunidades a jusante dentro da zona de inundação. 
 
 37 
 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
5.1 Uso do software HEC-RAS para as pesquisas de simulação de rompimento de barragens 
 
Atualmente a tecnologia dispõe de muitas ferramentas para a prevenção de catástrofes, 
tais como rompimento de barragens. Desastres como esse tem sido documentado a décadas, e 
desde então algumas medidas preventivas são adotadas com objetivo de diminuir os riscos e 
avaliar as possíveis consequências. Softwares já são bastante empregados para simulação do 
rompimento desses maciços, na qual possibilitam avaliar a vazão dos fluidos da barragem sobre 
um determinado local. O que pode trazer uma perspectiva diferenciada para estudos de caso 
dessa área. 
De acordo com ANA (2014) o nordeste do país possui cerca de 88 barragens, seja 
como reservatório de água ou depósito de resíduos de minérios. Todos esses maciços são 
inspecionados e possuem algum risco com possíveis danos associados, o gráfico abaixo mostra 
a distribuição dessas barragens e quais possuem Categoria de Risco (CR) e Dano Potencial 
Associado (DPA) alto. 
 
Figura 12: Número de barragens de acordo com os estados do nordeste, sua Categoria de Risco (CR) e 
Dano Potencial Associado (DPA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FONTE: Elaboração própria a partir de ANA 2014. 
 
Observa-se que a região Nordeste apresenta um número considerável de barragens 
categorizadas como alto risco, correspondendo a 81% dos maciços analisados. Além disso, 
todas as construções apresentadas demonstram alto Dano Potencial Associado (DPA). Isso 
 38 
 
 
sugere a necessidade de se obter dados e elaborar medidas capazes de prevenir o rompimento 
destas construções. 
A categoria de risco (CR) está relacionada com os aspectos da barragem capazes de 
influenciar na segurança, tais como características técnicas, estado de conservação e plano de 
segurança. Já o Dano Potencial Associado (DPA) tem relação com o dano que ocorre em 
consequência da ruptura, podendo ser calculado de acordo com as perdas de vidas humanas e 
impactos sociais, econômicos e ambientais que a ruptura poderá promover (ESMERALDO et 
al., 2017). 
Anderáos e colaboradores (2013) salienta que essa categorização funciona como um 
medidor para planejamento de tomadas de decisões no que concerne o monitoramento, de forma 
que essas barragens se tornem mais seguras com periodicidade de inspeções e se necessário a 
elaboração de um Plano de Ação Emergencial (PAE). Assim são realizados estudos envolvendo 
a simulação do rompimento de barragens com auxílio de softwares para a melhor visualização 
do possível problema, principalmente no que concerne a vazão de fluidos e a área que poderá 
ser afetada. O HEC-RAS é bastante utilizado pois possui uma série de aplicações, desde a 
simulação de transporte de sedimentos até mesmo a elucidação das principais causas de ruptura 
de estruturas dessa natureza (WILLINGHOEFER, 2015). 
O quadro 1 apresenta os estudos de caso que utilizaram o software HEC-RAS para as 
pesquisas de simulação de rompimento de barragens presentes no Nordeste brasileiro. 
 
Quadro 1 - Estudos de caso que utilizaram o Software HEC-RAS para análise do possível rompimento 
de barragens. 
Barragem Estado Resultados Referência 
Barragem de Santa 
Helena 
Bahia 
A simulação com HEC-RAS 
possibilitou observar uma mancha 
de inundação no vale a jusante do 
barramento em questão. 
VIEIRA, 2018 
Bacia hidrográfica 
do rio Paraíba 
Alagoas 
A falta de dados impossibilitou 
melhores resultados do software 
que correspondesse com 
a realidade. 
MEDEIROS, 2017 
Reservatório 
Banabuiú 
Ceará 
O software obteve resultados 
satisfatórios. A faixa de inundação 
obtida pelo HEC-RAS está coerente 
para a simulação desejada. 
Oliveira, 2018 
Barragem de 
Pedras Altas 
Bahia 
Estudo com o software mostrou a 
possibilidade de inundação do 
distrito de Pedras Altas, com 
resultados coerentes com a 
realidade. 
Souza, Fontes 
2016 
 39 
 
 
Barragem Armando 
Ribeiro Gonçalves 
Rio 
Grande 
do Norte 
O programa foi eficaz nos dados 
apresentados apenas para alguns 
trechos do estudo, apresentando 
deficiência na precisão das cotas de 
inundação. 
Medeiros, Zanella 
2019 
Santo Amaro Bahia 
O HEC-RAS foi eficaz na 
modelagem hidrodinâmica, 
permitindo representar o 
comportamento do sistema hídrico e 
estimar valores quanto a 
população que poderá ser atingida. 
Borges, Fontes, 
Nascimento 2017 
Maranguapinho CE 
O software demonstrou 
bons resultados em todos os trechos 
analisados, com dados 
precisos capazes de estimar as 
faixas de inundações em diferentes 
situações. 
Giordani, 2018 
Fonte: "Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada". 
 
O quadro acima descrito apresenta os estudos de casos realizados com intuito de 
simular o rompimento de barragens e estimar as possíveis faixas de inundação, bem como, 
todos os danos que esta pode causar. Na maioria dos casos o software demonstrou bons 
resultados, com dados que correspondiam a realidade. E aqueles que os resultados não foram 
considerados satisfatórios, foi devido principalmente à falta de informações que o programa 
exigia ou ainda, as características da área estudada. 
O estudo apresentado por Vieira (2018) demonstrou a instabilidade de corpos de 
inundação simulada pelo HEC-RAS e comprovou a influência deste na minimização dos 
impactos e prevenção catástrofes. Isto foi observado também por Oliveira (2018) em seus 
estudos de rompimento de barragem no Ceará, em que foram gerados no software HEC-RAS, 
através da topografia elaborada mediante um modelo digital de elevação – MDE, utilizando 
imagens SRTM, os mapas de inundação, nos quais pode-se observar as potenciais áreas que 
seriam inundadas, o que viabilizou a criação das próximas modelagens, necessárias para a 
elaboração dos Planos de Ação de Emergência das barragens, conforme expressa a Lei nº 
12.334/2010. 
Já Medeiros e Zanella (2019) demonstraram que esse programa foi eficaz apenas para 
alguns trechos devido à forte influência das marés nas áreas contempladas, com necessidade de 
estudos posteriores das vazões específicas para esta área de forte interação fluviomarinha. 
Porém em outros trechos os resultados se mostraram eficazes, evidenciando a vulnerabilidade 
das regiões inseridas à jusante da Barragem Armando Ribeiro Gonçalves. 
 40 
 
 
Desse modo, o software ainda possui algumas limitações, exibindo vantagens e 
desvantagens de acordo com a área a ser simulada. Dentre as vantagens deste programa está em 
trabalhar com versões pouco simplificadas na equação de Saint Venant, agregando valor a um 
estudo de escoamento. Ele permite a integração com poderosos softwares, como o ArcGIS e o 
Civil 3D, e assim facilita a criação de mapas de inundação. Ainda, o HEC-RAS exibe grande 
precisão e confiabilidade, considerando os dados apresentados como significativos durante a 
tomada de decisões relacionadas aos impactos causados por uma determinada inundação. 
Já as desvantagens estão relacionadas ao escoamento unidirecional e a falta de 
manutenção do escoamento em partes da seção. Portanto, a utilização do software HEC-RAS 
pode ser uma ferramenta bastante eficaz no estudo do possível rompimento de barragens, 
evidenciando as faixas de inundação e possibilitando a elaboração de planos capazes de 
prevenir esse tipo de catástrofes com perdas de vidas, ambiental e econômica. 
 
5.2 Parametrização dos dados 
 Nesta seção serão apresentadas as imagens georreferenciadas em formato raster e 
vetorial (TIN) e as seções que foram feitas no Hec-GeoRas. Inicialmente para realização da 
análise da simulação do rompimento da Barragem de Caldeirão, foram adotados, os seguintes 
dados de entrada, como pode-se observar no quadro 2. 
 
Quadro 2 - Dados de entrada da Barragem CaldeirãoFONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
O quadro 3 apresenta a Variação do Volume do Reservatório em Função da Vazão de 
Pico das Equações Empíricas estudadas, considerando a variação de Tempo de Pico e o fator k 
fixo. 
 
Volume do Reservatório V 54.600.000,00 m3 
Área do reservatório As 10.000.000,00 m2 
Largura do Barramento Bd 746,00 m 
Altura do barramento Hd 22,00 m 
Largura Final da Brecha (80% de Bd) Bb 596,80 m 
Altura final da Brecha (80% de Hd) Hb 17,60 m 
Profundidade média (33%de Hd) Ymédio 7,33 m 
Tempo de Desenvolvimento da Brecha Tp 1.800,00 s 
Aceleração da Gravidade g 9,80 m/s² 
 41 
 
 
Quadro 3 – Volume do reservatório em função das equações empíricas 
Equação Tp (s) k Vol. Do Reservatório 
(m³) 
Variação 
Lou 1800 
0,5 
20.492.044,11 -62,47% 
Hagen 1800 200.711.892,31 267,60% 
Saint-Venant 1800 100.323.056,03 83,74% 
Schoklistch 1800 89.731.705,92 64,34% 
Bureau 1800 42.228.510,34 -22,66% 
Sing 4500 1.021.149.741,46 1770,24% 
Wetmore e Fread 2170 421.125.256,20 671,29% 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
No quadro 4 estão listadas as vazões de pico de cada autor, que foram utilizadas para 
parametrização dos dados e análise comparativa com os valores correspondentes à Barragem 
de Caldeirão. 
 
Quadro 4 – Vazão de Pico pelas Equações Empíricas 
Equação Vazão de Pico - Qp (m3/s) 
Lou 2.806,83 
Hagen 27.491,75 
Saint-Venant 13.741,38 
Schoklistch 12.290,66 
Bureau 5.784,10 
Sing 74.911,20 
Wetmore e Fread 48.930,10 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
No quadro 5 Tabela calcula as Vazões em função do Tempo Q(t) que foram obtidas 
pelas Vazões de Pico (Qp) de cada autor. O tempo de pico (tp) adotado para a presente análise 
é de 0,5 horas para todas as equações. 
 
Quadro 5 - VAZÃO EM FUNÇÃO DO TEMPO - Q(t) m3/s 
t (s) 
Tempo 
(hs) 
Lou Hagen 
Saint-
Venant 
Schoklistch Bureau Sing 
Wetmore 
e Fread 
AÇUDE 
CALDEIRÃO 
- - - - - - - - - - 
720,00 0,20 2.396,26 23.470,41 11.731,37 10.492,85 4.938,03 63.953,61 41.772,88 6.384,72 
1.440,00 0,40 2.774,53 27.175,46 13.583,28 12.149,26 5.717,55 74.049,34 48.367,16 7.392,61 
1.800,00 0,50 2.806,83 27.491,75 13.741,38 12.290,66 5.784,10 74.911,20 48.930,10 7.478,65 
2.160,00 0,60 2.782,13 27.249,82 13.620,45 12.182,50 5.733,20 74.251,96 48.499,50 7.412,84 
 42 
 
 
2.880,00 0,80 2.630,19 25.761,67 12.876,62 11.517,20 5.420,10 70.196,97 45.850,89 7.008,01 
3.600,00 1,00 2.407,60 23.581,43 11.786,86 10.542,48 4.961,39 64.256,12 41.970,47 6.414,92 
4.320,00 1,20 2.159,31 21.149,59 10.571,33 9.455,29 4.449,74 57.629,68 37.642,25 5.753,38 
5.040,00 1,40 1.909,54 18.703,22 9.348,55 8.361,60 3.935,04 50.963,67 33.288,18 5.087,88 
5.760,00 1,60 1.671,35 16.370,18 8.182,41 7.318,57 3.444,19 44.606,46 29.135,82 4.453,22 
6.480,00 1,80 1.451,39 14.215,78 7.105,57 6.355,41 2.990,91 38.736,03 25.301,40 3.867,16 
7.200,00 2,00 1.252,58 12.268,48 6.132,23 5.484,83 2.581,21 33.429,89 21.835,56 3.337,42 
7.920,00 2,20 1.075,58 10.534,84 5.265,70 4.709,78 2.216,47 28.705,99 18.750,02 2.865,82 
8.640,00 2,40 919,76 9.008,73 4.502,89 4.027,51 1.895,38 24.547,53 16.033,83 2.450,67 
9.360,00 2,60 783,79 7.676,90 3.837,19 3.432,09 1.615,17 20.918,47 13.663,42 2.088,37 
10.080,00 2,80 665,94 6.522,58 3.260,22 2.916,03 1.372,31 17.773,11 11.608,95 1.774,35 
10.800,00 3,00 564,36 5.527,67 2.762,93 2.471,24 1.162,99 15.062,12 9.838,20 1.503,70 
11.520,00 3,20 477,21 4.674,09 2.336,28 2.089,63 983,40 12.736,25 8.319,00 1.271,51 
12.240,00 3,40 402,73 3.944,60 1.971,65 1.763,50 829,92 10.748,48 7.020,64 1.073,06 
12.960,00 3,60 339,29 3.323,19 1.661,05 1.485,69 699,18 9.055,24 5.914,66 904,02 
13.680,00 3,80 285,40 2.795,36 1.397,22 1.249,71 588,13 7.616,96 4.975,21 760,43 
14.400,00 4,00 239,73 2.348,10 1.173,67 1.049,76 494,03 6.398,25 4.179,17 638,76 
15.120,00 4,20 201,12 1.969,94 984,65 880,69 414,46 5.367,81 3.506,12 535,89 
15.840,00 4,40 168,54 1.650,80 825,13 738,02 347,32 4.498,21 2.938,12 449,07 
16.560,00 4,60 141,09 1.381,94 690,74 617,82 290,75 3.765,59 2.459,59 375,93 
17.280,00 4,80 118,00 1.155,77 577,70 516,71 243,17 3.149,31 2.057,05 314,41 
18.000,00 5,00 98,60 965,78 482,73 431,77 203,19 2.631,61 1.718,90 262,72 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
Os valores apresentados no Quadro 5, geram o hidrograma de vazão a jusante na hora 
do colapso para cada Autor. A integral dessa função, deve ser igual ao volume do reservatório 
objeto de estudo deste trabalho. 
 
 
 
 
 
 De posse de todas as informações, o Hidrograma de Decaimento Parabólico, 
observado na figura 12, foi o adotado para esta análise. Esse tipo de gráfico apresenta-se de 
forma mais recorrente em barragens de terra, em que os trechos de descida representam um 
decaimento exponencial, o que significa que o tempo de esvaziamento ocorre de forma mais 
gradual, quando comparada a outros modelos. 
 43 
 
 
Figura 12: Hidrograma de decaimento parabólico 
 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
O comprimento do rio, adotado para os cálculos, foi escolhido por abranger uma área 
mais urbana, com aproximadamente 22 km de extensão. 
 
Figura 13: Comprimento do rio adotado para cálculos 
 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
 44 
 
 
A figura 14 apresenta os dados que embasam o tempo de abertura das brechas. A média 
utilizada para os cálculos é de 0,5 horas. Para os cálculos da Barragem de Caldeirão não foram 
considerados o comprimento de brecha dessa tabela e sim 80% do tamanho do barramento. 
Figura 14: Tempo de abertura das brechas 
 
Fonte: MOTA, 2017. 
 
5.3 Modelagem no HEC-RAS 
 
A modelagem no Hec-ras tem como objetivo analisar a influência de diversos 
parâmetros que definem o tempo e a forma que a brecha é gerada e a influência das equações 
empíricas presentes no Hec-ras no hidrograma a jusante da barragem e na vazão de pico. A 
modelagem do presente estudo consistiu em configurar uma geometria de todo o vale a jusante 
do barramento, o que inclui o canal do rio e as seções transversais. Além disso, as condições de 
contorno iniciais para a simulação em regime não-permanente são baseadas em uma serie 
temporal de vazões, o que melhor se enquadrou para tal pesquisa. 
A Figura 15 apresenta essas series temporais que geram os hidrograma de vazão, 
pautados nas equações individuais de cada autor, considerando os dados de entrada da barragem 
 45 
 
 
e o mesmo fator k para todas as equações. A Qp foi calculada em cima das equações de cada 
um dos autores e assim foi aplicada na equação Q(t) para gerar o hidrograma. 
 
Figura 15: Hidrogramas de Vazão 
 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 
O gráfico correspondente a Figura 16 apresenta o Hidrograma de rompimento 
hipotético da Barragem de Caldeirão. A área do gráfico é igual ao volume do reservatório. O 
Tempo de pico (Tp) adotado foi de 0,5hs, ou 30 minutos. O hidrograma a seguir representa o 
modelo mais fiel da vazão a jusante, quanto ao rompimento da barragem. Para chegar a este 
resultado, alterou-se a Vazão de Pico (Qp) até que a área do gráfico correspondesse ao volume 
do reservatório. 
 
Figura 16: Hidrograma da Barragem de Caldeirão 
 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base na pesquisa realizada.” 
 46 
 
 
Na modelagem realizada no HEC-RAS, analisou-se a influência das equações empíricas 
dos hidrogramas, a influência dos parâmetros que definem a abertura da brecha e, por 
conseguinte a simulação, onde o software gerou a área inundada. A imagem 16, contempla o 
gráfico do hidrograma gerado pelo software na simulação, como vê-se na linha tracejada e a 
linha azul apresenta o estágio ou onda de inundação que foi gerada com propagação. 
 
Figura 17: Hidrograma e Onda de Inundação HEC-RAS 
 
FONTE: “Elaborado pelo autor, com base