Assoreamento de Reservatórios

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CURSO DE HIDROSSEDIMENTOLOGIA 
Organização do Tratado de Cooperação Amazônica – OTCA
Agência Nacional de Águas – ANA
Agência Brasileira de Cooperação – ABC
BRASÍLIA – Junho/2019
NEWTON DE OLIVEIRA CARVALHO & MAXIMILIANO STRASSER
CURSO DE HIDROSSEDIMENTOLOGIA
Organização do Tratado de Cooperação Amazônica – OTCA
Agência Nacional de Águas – ANA
AVALIAÇÃO DO ASSOREAMENTO DE 
RESERVATÓRIOS
por
NEWTON DE OLIVEIRA CARVALHO & MAXIMILIANO STRASSER
• A construção de barragem e a formação de reservatório normalmente
modificam as condições naturais do curso d’água;
• Quanto ao aspecto sedimentológico, as baixas velocidades da corrente no
reservatório provocam a deposição das partículas, criando o
assoreamento, que pode vir a prejudicar a vida útil do aproveitamento,
criar problemas na área de remanso, provocar efeitos no canal de jusante
da barragem, etc;
• Os depósitos de sedimentos se formam irregularmente ao longo dos
reservatórios, estendendo-se de montante para jusante com distribuição
granulométrica que varia desde os sedimentos mais grossos até as
partículas finas;
• O processo de assoreamento de um reservatório, em geral, leva tempo,
sendo comum ser ignorado, enquanto o sedimento vai se acumulando ...
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FORMAÇÃO / ASSOREAMENTO DE RESERVATÓRIOS
Formação em DELTA – o reservatório apresenta um grande alargamento
principalmente na entrada (tipo mais comum) - a Capacidade de
Afluência é grande
Formação em CAMADA ESTREITA– o reservatório é do tipo garganta
com estreitamento, a Capacidade de Afluência é grande e o
sedimento é relativamente fino
Formação em CUNHA – também do tipo garganta e maiores
velocidades – a Capacidade de Afluência é pequena e o sedimento
relativamente fino
afl
res
V
V
TIPOS DE DEPÓSITOS EM RESERVATÓRIOS
Capacidade de Afluência: (a capacidade de afluência varia desde 10-3 a 10)
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 depósito com formação de delta
 depósito com formação de
camada uniforme
 depósito com formação em
cunha
TIPOS DE DEPÓSITOS EM 
RESERVATÓRIOS
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UNIVERSALIDADE DE ASSOREAMENTO DOS RESERVATÓRIOS
7
37
1
2
3
4
5
6
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17 18
1920
21
22
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24
25
26
27
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29
30
31
32
33
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35
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38
39 40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51 52
1
10
100
1000
10000
100000
0,001 0,01 0,1 1 10 100
Vol. reservatório / Vol. afluente
V
o
l.
 r
e
s
e
rv
a
tó
ri
o
 /
 S
 a
fl
u
e
n
te
I & D
I1
I2
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- O reservatório foi projetado para armazenar água, sendo que o assoreamento
reduz sua utilidade – relatório do Banco Mundial mostra que a vida útil
média dos reservatórios existentes decresceu para 22 anos, tendo sido
planejados para 100 anos;
- A variação de nível do reservatório provoca mudanças na formação dos
depósitos, sendo o ponto de escorregamento da camada superior o NA
mínimo normal, ou próximo;
- O assoreamento reduz a vida útil do aproveitamento, sendo que provoca
problemas muito antes de terminar a vida útil;
- Na área de remanso o aumento do depósito cria problemas de enchentes a
montante;
- Reservatórios de regularização vão perdendo essa capacidade;
- Os sedimentos que alcançam a barragem provocam diferentes problemas –
perda de carga, abrasão, entre outros;
- A jusante, a água limpa, com modificação da vazão e da quantidade de
sedimento, provoca grandes escavações e desbarracamentos de margens,
além de tirar as praias.
EFEITOS DO ASSOREAMENTO NOS RESERVATÓRIOS
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RESERVATÓRIOS COM PROBLEMAS DE ASSOREAMENTO
Reservatório Curso d’água Proprietário Finalidade
Bacia do Tocantins-Araguaia
Itapecuruzinho
-
Itapecuruzinho
-
CEMAR
-
UHE – 1,0 MW
Bacia do São Francisco
Rio de Pedras
Paraúna
Pandeiros
Acabamundo
Arrudas
Pampulha
-
Velhas
Paraúna
Pandeiros
Acabamundo
Arrudas
Pampulha
-
CEMIG
CEMIG
CEMIG
DNOS (extinto)
DNOS (extinto)
DNOS (extinto)
-
UHE – 10 MW
UHE – 30 MW
UHE – 4,2 MW
Controle de cheias
Controle de cheias
Controle de cheias
Bacia Atlântico-Leste
Funil
Pedras
Peti
Brecha
Piracicaba
Sá Carvalho
Dona Rita
Salto Grande-Madeira Lavrada
Tronqueiras
Bretas
Mascarenhas
Paraitinga
Jaguari
Uma
-
Contas
Contas
Santa Bárbara
Piranga
Piracicaba
Piracicaba
Tanque
Santo Antônio
Tronqueiras
Suaçuí Pequeno
Doce
Paraitinga
Jaguari
Uma
-
CHESF
CHESF
CEMIG
-
Belgo-Mineira
Acesita
-
CEMIG
-
-
ESCELSA
CESP
CESP
PM Taubaté
-
UHE – 30 MW
UHE – 23 MW
UHE – 9,4 MW
UHE – 10,5 MW
UHE - -
UHE – 50 MW
UHE – 2,41 MW
UHE – 104 MW
UHE – 7,87 MW
-
UHE – 120 MW
UHE – 85 MW
UHE – 27,6 MW
Abastec. d’água
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- Fase de inventário – normalmente com poucos ou nenhum dado;
- Fase de viabilidade – já com providenciados por medições;
- Fase de projeto básico – maior quantidade de dados;
- Fase de operação – já obrigatório medições e levantamentos batimétricos.
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ESTUDOS A SEREM REALIZADOS PARA UM APROVEITAMENTO
EQUAÇÕES BÁSICAS PARA O CÁLCULO DE VOLUME DE SEDIMENTO 
ANUAL DEPOSITADO
S = vol. de sedimento retido no reservatório, m3/ano
Dst = 365xQst deflúvio sólido total médio anual afluente, t/ano
Qst = descarga sólida média anual de longo período, t/dia
R = taxa de variação do carga sólida com o tempo
Er = Eficiência de retenção de sedimento afluente 
Γap= peso específico aparente médio dos depósitos, t/m
3
T = tempo de assoreamento
Vres = volume (ou capacidade) do reservatório.
ap
rst
ap
rst ExQREDRS





365)1()1(
Os valores de R, Dst, Qst, Er, ap e Vres variam no tempo:
- a descarga sólida e a taxa R variam com o aumento da erosão na bacia.
- a Er do reservatório diminui à medida que aumentam os depósitos.
- o peso específico aparente muda com a compactação dos depósitos no tempo.
- com o aumento dos depósitos, a capacidade do reservatório vai diminuindo.
- a vazão, que consta da fórmula de Er, varia com o tempo, tanto devido aos ciclos
hidrológicos como pela variabilidade climática.
É necessário calcular os volumes depositados cada ano a partir da equação.
S
V
T res
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Obtenção de dados sedimentométricos – valores de Qs
- A partir de medições no curso d’água, ou na bacia, em posições adequadas,
- A ANA é a principal fonte de dados sedimentométricos no Brasil - acesso 
através do HidroWEB – (lamentavelmente não tem dados de granulometria 
nem de descarga sólida do leito),
- Curva-chave de sedimentos,
- Processamento dos dados e obtenção de médias e parâmetros diversos.
Outros dados necessários para calcular o assoreamento:
- NA máximo normal
- NA da soleira da tomada d’água
- Granulometria média dos sedimentos – argila, silte e areia
- Comprimento do reservatório
- Curvas cota x área x volume
- Variação da descarga sólida com o tempo
- Curvas de eficiência de retenção
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CURVAS DE EFICIÊNCIA DE RETENÇÃO DE SEDIMENTOS (I)
Curva de Brune
0,001 0,01 0,1 1 10
RELAÇÃO "CAPACIDADE / VAZÃO AFLUENTE ANUAL" 
(hm
3
 de Capacidade / hm
3
 de Fluxo anual)
S
E
D
IM
E
N
T
O
S
 R
E
T
ID
O
S
 (
%
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CURVA MÉDIA
CURVAS ENVOLVENTES
Superior: Sedimentos grossos
Inferior: Sedimentos finos
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1
10
100
1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09 1,0E+10 1,0E+11
Índice de Sedimentação x Aceleração da Gravidade - IS.g
S
e
d
im
e
n
to
 E
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n
te
 d
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 R
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rv
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tó
ri
o
 (
%
)
Sedimento local
Sedimento f ino descarregado
de um reservatório a montante
g
LQ
V
gIS res 
.
.
2
2
Curva de Churchill - modificada por Roberts -
IS – Indice de sedimentação
CURVAS DE EFICIÊNCIA DE RETENÇÃO DE SEDIMENTOS (II)
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Curvas de Brune (média) e Churchill
Curva de eficiência de retenção de sedimentos
segundo Churchill, versão de uso no sistema
métrico apresentada em ICOLD [1989], onde:
(1) relação Capacidade do Reservatório / Vazão
afluente média anual,
(2) Sedimento retido, em %,
(3) IS x g – Índice de sedimentação x g
(constante de aceleração da gravidade),
(4) Curva de Brune média, e,
(5) Curva de Churchill.
CURVAS MAIS UTILIZADAS 
DE EFICIÊNCIA DE RETENÇÃO DE SEDIMENTOS
PESO ESPECÍFICO APARENTE DOS DEPÓSITOS (LARA & PEMBERTON)
ssmmccap pWpWpW ... 
TKiT log.  (para camadas de depósitos específicos)
  







 1
1
.4343,0 LnT
T
T
KiT  (valor médio das camadas) ssmmcc pKpKpKK ... 
(valores de WC , Wm e Ws pesos específicos aparentes iniciais de argila,
silte e areia - tabelados
Pc , pm e ps porcentagens de granulometria média considerando a
descarga em suspensão e a do leito
Cálculos dos valores de pc , pm e ps - porcentagens médias de argila, silte e areia –
para obtenção do peso específico aparente em reservatórios.
Argila
média
Silte
média
Areia 
média
Qss Qsl pc pm ps
Sedimentos suspensos 40 50 10 0,80 - 32,0 40,0 8,0
Sedimentos do leito 3 9 88 - 0,20 0,6 1,8 17,6
Total 32,6 41,8 25,6
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MÉTODO DE BORLAND & MILLER - Método empírico de redução de área
1) Curvas de percentagem de profundidade versus porcentagem de volume de 
sedimento
2) Curvas para determinar a profundidade de depósito de sedimento no pé da 
barragem
3) Curvas de profundidade relativa versus área relativa para avaliação da distribuição 
de depósitos no reservatório
Curvas adimensionais
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Equações das curvas de profundidade relativa versus área relativa
36,085,1 )1(.047,5 ppAp 
41,057,0 )1(.487,2 ppAp 
32,215,1 )1(.967,16 ppAp 
34,125,0 )1(.486,1 ppAp 

3) Curvas de profundidade relativa versus 
área relativa para avaliação da distribuição 
de depósitos no reservatório
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Valor de m classificando o tipo de reservatório no método de Borland & Miller
0,1
1
10
0,1 1 10 100 1000 10000
Volume
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
1,0 <= m < 1,5 (tipo IV)
1,5 <= m < 2,5 (tipo III)
2,5 <= m < 3,5 (tipo II)
3,5 <= m < 4,5 (tipo I)
Gráfico Profundidade x Volume para 
determinação do tipo de reservatório
Tipo de reservatório m Classificação
I 3,5 a 4,5 De zonas planas
II 2,5 a 3,5 De zonas de inundação a colinas
III 1,5 a 2,5 Montanhoso
IV 1,0 a 1,5 De gargantas profundas
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Esta situação é valida quando se trata de barragens relativamente próximas ...
1º caso – as duas barragens são construídas simultaneamente
2º caso - construção da barragem de jusante após alguns anos da 1ª 
3º caso – construção da barragem de montante após alguns anos da existência da 2ª 
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ESTUDO SINÉRGICO PARA A VERIFICAÇÃO DA PROTEÇÃO DE BARRAGEM 
A JUSANTE DE OUTRA CONSTRUÍDA NO MESMO CURSO D’ÁGUA