Trabalho Revisado de OMH

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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE 
SONGO 
 
 ENGENHARIA HIDRÁULICA® 
 
 
 
 
OBRAS E MÁQUINAS HIDRÁULICA 
 
 
4o NIVEL-2019 
 
4o Grupo 
 
 
 
 
Abril de 2019 
 
 
 
 
 
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE SONGO
CURSO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA
(IV Nível)
OBRAS E MÁQUINAS HIDRÁULICAS
PROJECTO DE CONSTRUÇÃO DE UMA REPRESA
Authores:
BAHULE, Délio Amós
MUXLHANGA, Félix Fernando;
MAOZE;Jéssica Flora Egídio;
SABONETE, Sérgio Raul.
Docente:
Eng0. Ezequiel Carvalho
Songo, 24 de Abril de 2019
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE SONGO
CURSO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA
(IV Nível)
OBRAS E MÁQUINAS HIDRÁULICAS
PROJECTO DE CONSTRUÇÃO DE UMA REPRESA
Authores:
BAHULE, Délio Amós;
MUXLHANGA, Félix Fernando;
MAOZE;Jéssica Flora Egídio;
SABONETE, Sérgio Raul.
Docente:
Eng0. Ezequiel Carvalho
Trabalho submetido para sua apro-
vação pelo engenheiro docente da
cadeira, como Segunda avaliação
(teste) da disciplina Obras e Má-
quinas Hidráulicas.
Songo, 24 de Abril de 2019
RESUMO
O presente trabalho dedica-se a construção de uma barragem, no rio guto que se encontrara
entre a estação elevatória e a cachoeira.O principal objectivo sera de irrigação nas ortas existente
naquele local ”Acampamento Africano”, também para instalação de uma central mini hidrila.O
rio Guto se encontra localizado na Localidade de Songo distrito de Cahora-Bassa.
Para a realização desta actividade, primeiramente identificou-se o local para a implantação
deste projecto, e local deveria ser mais estreito possível com o objectivo de adquirir a altura dos
melhor rendimento, também olhou-se para os custos, no sentido de ser mais econômico possível.
Com ajuda de GIS, delimitou-se a bacia contribuinte, obteve-se as curvas de nível, elevações, etc.
que são indispensáveis para o dimensionamento da albufeira. Em todo projeto de engenharia, e
em particular nos projetos de represas, pode-se, em geral, optar entre diversas soluções.
I
ÍNDICE
1 INTRODUÇÃO 1
1.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Objectivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Documentação consultada e Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3.1 Bases para a Elaboração do Trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
I RELATÓRIO GERAL DO PROJECTO 3
2 Factores que afectaram na escolha do local 4
2.1 Factores que afectaram na escolha do local para implantaçâo de uma barragem . 4
2.2 Topografia do local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Clima e hidrografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.4 Geologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.5 Relevo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.6 Vegetação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.7 Solos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.8 Meio Ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3 AVALIAÇÃO DO LOCAL PARA IMPLANTAÇÃO DA REPRESA 7
3.1 Avaliação do local para implantação da mini – hídrica no riacho Guto . . . . . . 7
3.2 Identificação de locais para construção da Barragem . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.1 Estudo das alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.2 Alternativa 2 – 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2.3 Escolha da melhor alternativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3 Tipo de barragem escolhida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3.1 Vantagens que convergem com as características do local a implantar: . . 11
3.3.2 Desvantagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
II
Projecto de Uma Represa §ÍNDICE
3.4 Dimensionamento da Albufeira . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.4.1 Determinação da área inundada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.4.2 Cálculo de volume armazenado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4 Modelos de Transformação de Precipitação em Escoamento 15
4.1 Modelos de Transformação de Precipitação em Escoamento . . . . . . . . . . . 15
4.2 Determinação do caudal de escoamento pluvial . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.3 Determinação do volume morto e volume útil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4 Cálculo da Capacidade útil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.5 Determinação da altura da Barragem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.5.1 Cálculo da folga da barragem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.5.2 Nível de máxima cheia (NMC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.5.3 Nível de pleno armazenamento (NPA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.5.4 Cota de coroamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.5.5 Largura do coroamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5 Avaliaçao do potencial hidroeléctrico do local a implementar a mini central
hídrica 22
5.1 Determinação do Caudal da secção de Interesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.2 Cálculo da potência hidráulica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.2.1 O cálculo da potência hidráulica é obtida pela seguinte expressão: . . . . 23
6 Elaboração da equação da curva de vazão da estacão hidrométrica 24
6.1 Determinação da curva de vazão da estação hidrométrica, com velocidades do
escoamentos da água toscantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7 Conclusão 26
ANEXOS 28
A Peças desenhadas 29
® III O.M.H|2019
LISTA DE FIGURAS
3.1 Identificação de locais para construção da Barragem (Fonte: Google Earth Pro) . 8
3.2 Primeira opção 1-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3 Segunda opção 2-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4 Carta topográfica gerada com auxilio do Google Earth e Global Mapper . . . . . 12
3.5 Areá da Bacia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.6 Curva das Áreas Inundadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.7 Curva dos volumes Armazenados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1 Gráfico de Brune (Fonte: Memoria de Ezequiel Carvalho ABC pg.3-5) . . . . . . 19
6.1 Ilustração da tabela de curva de vazão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.1 Imagens do campo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7.2 Imagens do campo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
7.3 Imagens do campo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7.4 Imagens do campo 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.5 Imagens do campo 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.6 Imagens do campo 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7.7 Imagens do campo 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
IV
LISTA DE TABELAS
3.1 Áreas Inundadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Dados para determinação da Curva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1 Precipitações Acumuladas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
V
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1 Introdução
O presente projecto tem como objectivo a construção de uma Barragem a ser levado a cabo,
na Vila de Songo, no riacho de nome Guto, cuja albufeira deverá localizar-se entre a “cachoeira” e
a “Estação Elevatória”, e as finalidades serão, o abastecimento de água para irrigação das hortas
existentes na área residen-cial conhecida por “Acampamento Africano”; e a produção de energia
eléctrica através de uma mini central hídrica.
O projecto será constituído por duas partes quecompreende a escolha do local para a cons-
trução e o dimensionamento da represa. Na fase da escolha do local da construção da represa,
foram identificados dois (2) lo-cais alternativos, cuja escolha do local ideal dependerá de alguns
critérios de avaliação como por exemplo, acessibilidade, a secção do vale, condições de fundação,
capaci-dade de armazenamento, disponibilidade de materiais. Nesta fase, far-se-á também uma
caracterização da bacia em relação a climatologia, geologia, relevo, vegetação, reconhecimento
topográfico. Na fase do dimensionamento, o tipo de barragem escolhida será de betão.
1.2 Objectivos
Objectivos 1.2.1 (Geral)
Avaliar o local e Projectar a construção de uma Barragem (mini-hidrica) no curso do riacho Guto,
na Vila de Songo (Cahora- Bassa, Tete, Moçambique).
Objectivos 1.2.2 (Específicos)
? Identificação do local para a implantação da barragem;
? Dimensionar a albufeira a ser criada pela barragem;
1
Projecto de Uma Represa §1.3. Documentação consultada e Metodologia
? Falar do tipo de barragem que sera recomendada, a ser implementado;
? Identificar um local para implantação de uma central mini-hídrica;
? Avaliar o potencial hidroelétrico da mini-central;
? Identificar uma secção do riacho para a implementação de uma estacão hidrométrica.
1.3 Documentação consultada e Metodologia
A elaboração do trabalho baseou-se em pesquisas bibliográficas e visita de campo realizada
no curso do riacho Guto, verificando-se 3 fases no seu desenvolvimento, nomeadamente:
? Visita de campo e colecta de dados;
? Revisão da matéria das aulas da cadeira de Obras Hidráulicas;
? Análises, Composição das notas de cálculo e criação do presente relatório e memória des-
critiva.
Foram, também, consultados relatórios feitos pelos estudantes de engenharia hidráulica do
Instituto Superior Politécnico de Songo para efeitos de direcionamento e balanço.
Foram consultadas várias Bibliografias relacionadas à áreas de Hidrologia e Recursos Hídricos,
manuais eletrônicos, relatórios, livros, cadernos e notas e notas explicativas da disciplina de
Hidrologia, Planeamento e Gestão de Recursos Hídricos, e da presente disciplina Obras e Máquinas
Hidráulicas.
1.3.1 Bases para a Elaboração do Trabalho
Como referência-chave, usou-se a obra Memórias de Ezequiel Carvalho: ABC de barragens
da autoria de CARVALHO, Ezequiel. Como ferramenta directiva na produção do presente texto,
usou-se o guião de elaboração de relatórios de estágio em vigor no Instituto Superior
Politécnico de Songo.
® 2 O.M.H|2019
Parte I
RELATÓRIO GERAL DO
PROJECTO
3
CAPÍTULO 2
FACTORES QUE AFECTARAM NA
ESCOLHA DO LOCAL
2.1 Factores que afectaram na escolha do local para
implantaçâo de uma barragem
2.2 Topografia do local
De acordo com a carta topografica é possível ver as com atenção os declives do terreno
proposto para implementação do projecto. Com isto carrece de uma análise cuidadosa para fazer
a escolha correcta do local para sua implantação.
2.3 Clima e hidrografia
O clima predominante é do tipo Seco de Estepe com inverno Seco (BSw – segundo a classi-
ficação de Koppen), modificado localmente pela altitude, com duas estações distintas, a estação
chuvosa (muito curta) e a seca (muito longa). A precipitação media anual na estação mais
próxima (chicoa) é cerca de 635mm, enquanto a evapotranspiração potencial média anual esta
na ordem dos 1.623mm. A temperatura elevada agrava consideravelmente as condições de fraca
precipitação nestas regiões provocando deficiências de água para o crescimento normal das plan-
tas (culturas), e a mesma está na ordem dos 26.1. As médias anuais máxima e mínima são de
34.1 e 18.1, respectivamente.
4
Projecto de Uma Represa §2.4. Geologia
2.4 Geologia
Songo situa – se na região sul-oriental de África e o principal sistemo sismo-tectónico que
atravessa o continente africano(rifts da África Oriental) tem influenciado a evolução geológica
desta parte do continente. Trata – se do maior sistema rift continental, ao qual estação associados
geneticamente um conjunto numeroso de lagos naturais, vulcanismo ultra-alcalino (nefelinitos,
ijolitos e carbonatitos) e fluxos térmicos de média e alta-entalpia (fumarolas, sulfataras e nascentes
termais. As rochas com maior expressão local são as de tendência granítica, que incluem granitos
com amplas características petrográficas, apresentando, frequentemente, disposições orientadas
dos minerais, por vezes francamente gnaissíca.
2.5 Relevo
O seu relevo é pouco uniforme e podemos distinguir uma zona central de relevo mais de-
senvolvido com afloramento rochoso frequente e uma zona envolvente de relevo irregularmente
ondulado, com afloramento rochoso mais localizado, por vezes importante, que se prolonga pela
vertente menos declives da cadeia de montanhas envolventes, formando, assim pequenos planaltos
secundários.
2.6 Vegetação
O distrito de Cahora-Bassa tem seus recursos limitados, devido a presença da população, e tem
sua base econômica agricultura e pecuária de subsistência, desta forma provocou a degradação
do meio que se reflecte pela pobreza de cobertura vegetal existente e pelos sinais de erosão que
se verificam em diversos locais. E é por essa razão que a cobertura vegetal do planalto é agora
muito pobre e de pequena riqueza florística que não oferece proteção adequada.
2.7 Solos
Quantos aos solos seguem na sua formação, a lei geral dos solos tropicais em “catena”, com
diferença da cor e textura segundo a topografia a partir do mesmo material originário.
2.8 Meio Ambiente
No meio ambiente, a prior encontra – se os factores que de forma directa afetam a saúde
ambiental do distrito de Cahora Bassa, juntos a característica dos solos que provocam erosão
profunda quando ha ocorrência de chuvas intensas, principalmente nas zonas com declives acen-
tuados, diminuindo progressivamente a chance de fixação de espécies vegetais ate ao seu quase
total desaparecimento, tais factores sao:
® 5 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §2.8. Meio Ambiente
? A persistência de práticas culturais, como queimadas, desfloração, etc.
Outro problema ambiental que poderá desenvolver – se na albufeira é o jacinto de água, embora
não afecte a área de produção da HCB. Existem hoje práticas de combate e controlo do jacinto
de água, no caso da HCB foi previsto na altura da concepção da barragem, tendo sido erguidos
pontos de estancamento para impedir o acesso à barragem. Recorrem hoje em dia à sua colheita
e uso como adubo para seu combate.
® 6 O.M.H|2019
CAPÍTULO 3
AVALIAÇÃO DO LOCAL PARA
IMPLANTAÇÃO DA REPRESA
3.1 Avaliação do local para implantação da mini – hí-
drica no riacho Guto
Segundo as aulas fornecidas pelo docente da cadeira de Obras e Máquinas Hidráulicas, a
avaliação do local para construção de uma barragem deve prencher os seguintes critérios:
• Situar-se numa secção estrita do vale. A razão é obviamente o torna possível uma barragem
de custo mais baixo. Há, no entanto, que tornar atenção ao facto de que vales muito
estreitos podem dificultar a colocação de órgãos hidráulicos e complicar o problema da
dissipação de energia;
• Estar a jusante de um vale aberto para que albufeira criada pela barragem tenha uma
capacidade de armazenamento;
• Ter boas condições de fundação (rocha sã a pequena profundidade, inexistência de falhas
importantes, solos compactos e pouco permeáveis);
• A geologia do vale a montante, onde se vai localizar a albufeira, mostrar não haver proble-
mas de rochas cársicas, solos permeáveis ou possibilidade de deslizamentos nas encostas;
• Possibilitar a extração dos materiais de construção necessários (solos e agregados); e
• Ter acessos fáceis.
Como é evidente, estas condições raramente são preenchidas na totalidade pelo que é ne-
cessário procurar uma solução de compromisso. A selecção do local da barragem não deve ser
feita sem se considerarem 2 ou 3 locais alternativos, pesando cuidadosamente as vantagens e
7
Projecto de Uma Represa §3.2. Identificação de locais para construção da Barragem
inconvenientesde cada um deles. A escolha dum local deve atender também a outros factores
dependentes das finalidades da barragem e das especificidades da região, como por exemplo:
• Possibilidade de aproveitamento duma queda para produção de energia eléctrica;
• Áreas de interesse econômico, social ou cultural e infra – estruturas que possam ser inun-
dadas pela albufeira (aldeias que têm de ser deslocadas, estradas e caminhos-de-ferro que
ficam submersos, etc.).
3.2 Identificação de locais para construção da Barragem
Para a construção da central mini hídrica no riacho Guto, selecionou – se dois (2) locais pos-
síveis que atendem mais ou menos aos critérios descritos na avaliação do local para implantação
da barragem, ilustrados na figura 3.1.
Figura 3.1: Identificação de locais para construção da Barragem (Fonte: Google Earth Pro)
3.2.1 Estudo das alternativas
Alternativa 1 – 1
• Vale aberto;
• Esta a jusante de um vale aberto;
• Boas condições de fundação (solos líticos e não drenados);
• Não há problemas de rochas cársicas, os solos são impermeáveis e não há possibilidade de
deslizamento nas encostas visto que o local é rochoso;
® 8 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §3.2. Identificação de locais para construção da Barragem
• Localizada perto da estrada que vai até a barragem de Cahora Bassa, sendo assim um local
de fácil acesso;
• Declividade menos acentuada;
• Possibilidade de aproveitamento duma queda de altura elevada para a produção de energia
eléctrica;
• Possibilidade de maiores áreas inundadas e volumes armazenados;
• Localizada próximo a estação Elevatória cota 600m.
3.2.2 Alternativa 2 – 2
• Esta a jusante de um vale aberto e muito apertado;
• Condições de fundação: solos consistentes a pequenas profundidades;
• Inexistência de rochas cársicas, solos permeáveis e possibilidades de deslizamento nas en-
costas;
• Local de fácil acesso.
• Possibilidade de aproveitamento duma queda de altura elevada para a produção de energia
eléctrica;
• Possibilidade de maiores áreas inundadas e volumes armazenados com profundidade não
adequada;
• Localizada próximo da Cachoeira.
3.2.3 Escolha da melhor alternativa
De acordo com as características apresentadas dos dois locais alternativos, elas reúnem com
grande parte dos requisitos de seleção do local para construção de uma mini central hídrica no
riacho Guto. Sendo assim, há que escolher dos dois locais o que vai ter mais vantagens e menos
inconvenientes em relação a outra tanto na sua construção e exploração.
Apresentadas as vantagens e inconvenientes de cada alternativa, o local escolhido para a
construção da mini central hídrica no riacho Guto é a alternativa 1 - 1 como sendo a melhor,
pois apesar de ter custos elevados de exploração, ela apresenta mais vantagens e satisfaz as
finalidades da barragem o abastecimento de água para irrigação das hortas existentes na área
residencial conhecida por ‘Acampamento Africano’ e a produção de energia elétrica através de
mini hídrica, comparativamente a alternativa 2 - 2.
® 9 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §3.2. Identificação de locais para construção da Barragem
Figura 3.2: Primeira opção 1-1
Figura 3.3: Segunda opção 2-2
® 10 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §3.3. Tipo de barragem escolhida
3.3 Tipo de barragem escolhida
Segundo (MARTINS, J. R. M. – Barragens e Estruturas Hidráulicas), a escolha por um
ou outro tipo depende de vários factores, destacando – se a geologia e a sismicidade locais, a
disponibilidade e custo dos materiais no local das obras assim como prazo de construção e regime
hidrológico tem sua influência na decisão pelo partido do barramento. Cada grupo tem suas
vantagens e desvantagens a e aplicação em cada caso deve sempre ser acompanhada de estudos de
custo x benefício. Para o caso escolhe – se a Barragem em arco que é particularmente apropriada
para vales estreitos e com boas condições de fundações, este tipo transmite por compressão os
empuxos hidráulicos para os encontros, sendo muito eficiente em termos de consumo de material.
3.3.1 Vantagens que convergem com as características do local a
implantar:
• Requerem menos quantidade de concreto em comparação às barragens em concreto massa
por terem secção transversal mais esbelta;
• São apropriadas para vales estreitos, em formato V, e podem ou não incorporar as estruturas
de estravazamento e tomada de água;
• Subpressões pelas fundações não são importantes pois não comprometem a estabilidade
que é garantida pela geometria;
• Admitem fundações de pior qualidade em relação às
barragens em contrafortes porque uma menor parte da carga é efetivamente transferida para a
fundação.
3.3.2 Desvantagens
• Exigem boas condições e encontros (geralmente rocha);
• A concretagem do arco exige tecnologia mais sofisticada de locação, forma, armação e
aplicação do concreto;
• Em consequência exige – se mão-de-obra mais qualificada;
• Não são apropriadas para climas muito frios onde pode haver o congelamento da água;
3.4 Dimensionamento da Albufeira
3.4.1 Determinação da área inundada
Com auxílio da carta topográfica gerada com auxilio do Google Earth e Global Mapper foi
possível gerar as curvas de nível que facilitarão na extração das cotas em cada área inundada,
® 11 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §3.4. Dimensionamento da Albufeira
que serão uteis para os cálculos subsequentes, ver figura 3.2.
Figura 3.4: Carta topográfica gerada com auxilio do Google Earth e Global Mapper
Da carta topográfica obtida, pode-se, pelo traçado do eixo da mini central hídrica, saber o
número de curvas de níveis interceptadas pelo desenvolvimento do eixo da barragem e com isso,
com auxilio de GIS (Autodesk Civil 3D 2014), foi possível determinar as áreas inundadas até à
cota 700m e são apresentados os valores.
Figura 3.5: Areá da Bacia
3.4.2 Cálculo de volume armazenado
A curva dos volumes armazenados é obtida por integração numérica sobre as áreas inundadas
apresentadas na figura 1, onde:
V(h) =
∫ hf
hi
A(h)dh =
Ai + Ai+1
2
× h (3.1)
® 12 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §3.4. Dimensionamento da Albufeira
Dados para determinação da Curva A(h)
Referência h(m) h− h0 (m) Área (m2)
1 678 0 80.4575
2 680 2 3408.6176
3 682 4 3507.0533
4 684 6 6240.2086
5 686 8 2567.3923
6 688 10 2539.6420
7 690 12 6545.7916
8 692 14 7687.7112
9 694 16 7306.2700
10 696 18 8887.3597
11 698 20 4986.6065
12 700 22 4439.9595
Total 588196.0698
Tabela 3.1: Áreas Inundadas.
Figura 3.6: Curva das Áreas Inundadas
® 13 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §3.4. Dimensionamento da Albufeira
Dados para determinação da Curva V (h)
Referência h(m) h - h0 (m) Área (m2) Volume(m2)
1 678 0 80.4575 0
2 680 2 3408.6176 2620.1
3 682 4 3507.0533 10212.07
4 684 6 6240.2086 17925.03
5 686 8 2566.3923 27662.68
6 688 10 2539.6420 39710.06
7 690 12 6545.7916 56529.4
8 692 14 7687.7112 78587.71
9 694 16 7306.2700 102288
10 696 18 8887.3597 124668.6
11 698 20 4986.6065 149939.8
12 700 22 4434.9595 182325.8∑
792469.25
Tabela 3.2: Dados para determinação da Curva
Figura 3.7: Curva dos volumes Armazenados
® 14 O.M.H|2019
CAPÍTULO 4
MODELOS DE TRANSFORMAÇÃO
DE PRECIPITAÇÃO EM
ESCOAMENTO
4.1 Modelos de Transformação de Precipitação em Es-
coamento
Para a transformação de precipitação em escoamento, recorreu-se inicialmenteao ao uso Mo-
delo de Turc, que é um modelo de discretização anual.
Segundo VAZ(2011), para períodos de retorno de 20 anos ou mais, a equação do balanco
hídrico numa bacia com escoamento subterrâneo desprezível pode ser simplificada em:
P = H + E (4.1)
A expressão acima pode ser escrita em média ficando,
~P = ~H + ~E (4.2)
Onde:
~P = Representa a precipitação anual sobre a bacia (mm ou m);
~H = Escoamento anual na secção de referência (mm ou m);
~E =Evapotranspiração anual na Bacia (mm ou m3 ).
O escoamento anual médio na secção de referência (E) pode ser calculada pela seguinte
expressão:
15
Projecto de Uma Represa§4.1. Modelos de Transformação de Precipitação em Escoamento
~E =
~P√
0.9 + (
~P
L
)2
(4.3)
Onde:P ≥ 0.1L e L = 300 + 25~T0.05~T 3
Com T a temperatura média da atmosfera (℃) e L é o poder Evaporante da atmosfera (mm).
Assim sendo, ter-se-á (para temperatura local de 26.3℃):
L = 300 + 25~T0.05~T 3
l = 300 + 25× 26.3 + 0.05× 26.33
l = 959mm
A precipitação média anual é de P = 420.544 mm, segundo os dados fornecidos pelo docente
da cadeira. E a evaporação anual média em mm será:
~E =
~P√
0.9 + (
~P
L
)2
~E =
420.44√
0.9 + (420.44
959
)2
= 355.480mm (4.4)
Logo a lâmina líquida escoada na secção é:
~P = ~H − ~E ⇒ H = P − E = 420.544− 355.480 = 65.064mm (4.5)
Segundo os dados apresentados abaixo, pôde-se realizar o balanço hídrico na albufeira e
determinar o escoamento anual afluente na bacia (Ha) pela relação de áreas e volumes:
• H = 65.064mm
• E = 355.480mm
• P = 420.544mm
• Aalb = 58196.0698m2
• Ab = 951359m2
Logo,
Ha =
Ab − Aalb
Ab
⇒ Ha = 61.084mm (4.6)
® 16 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §4.2. Determinação do caudal de escoamento pluvial
4.2 Determinação do caudal de escoamento pluvial pelo
método Racional
Determinação do caudal de escoamento pluvial pelo método Racional O caudal de cálculo será
então a função da área da Bacia, da Intensidade da precipitação e de um conjunto de condições,
que se traduzem, no essencial, em que nem toda a água da chuva se converte em escoamento,
pelo que será expresso por uma equação do tipo seguinte. (MARQUES & SOUSA, 2011).
Q = C.I.A (4.7)
Onde: C = coeficientedoescoamento
A experiência mostra que, para os períodos de retornos adoptados na valiação de caudais de
pontas de cheias a considerar no dimensionamento de descarregadores de barragem, o coeficiente
C será cerca de 0.8 ou 0.6 consoente a bacia for acidentada e o solo pouco permeavel. Para o
presente projecto C = 0.6.
Através dos dados da precipitação de 2007 a 2008 fornecidos com o docente da cadeira, com
vista a facilitar a execução do presente projecto, foi obtido um (1) dia com maior precipitação,
em seguida dois (2) dias consecutivos de maior precipitação, três (3) dias e sucessivamente até
seis (6) dias consecutivos com maiores precipitações, no que se traduz pela tabela abaixo:
Tempo(dias) Precipitações Acumuladas (mm)
1 91.80
2 129.90
3 196.70
4 226.30
5 230.30
6 245.50
Tabela 4.1: Precipitações Acumuladas
A intensidade das precipitações (I ) é dada pela equação:
I =
P2 − P1
t2 − t1
(4.8)
• P1 = 91.8 e t1 = 1dia
• P2 = 245.50mm e t2 = 6dias
I = 245.50−91.8
6−1 =
30.74mm
dias
= 30.74×10
−3
86400
= 3.56x10−7m/s
Fez-se menção da área da bacia de contribuição do Riacho Guto medido a partir do ponto da
barragem e tendo encontrado uma área de 802731m2 que corresponde 80.2731hectares
Q = C.I.A = 0.6× 3.56× 10−7 × 802731 = 0.171m3/s
Deste resultará um volume afluente anual máximo de:
® 17 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §4.3. Determinação do volume morto e volume útil
• Vafluente = Qmax × 365diasano × 24
h
dia
× 3600 s
h
• Vafluente = 0.171m
3
s
× 365dias
ano
× 24 h
dia
× 3600 s
h
• Vafluente = 5392656m3 = 5.392656000Mm3
4.3 Determinação do volume morto e volume útil
Para o cálculo do volume morto adoptou-se os seguintes parâmetros: Concentração média de
sedimentos:700ppm = 700kg Porosidade média de sedimentos (η) : 0.4 Densidade de sedimentos
(ρs) : 2500kg/m
3 Período de retorno (T): 100 anos
• Massa de água
ρagua =
m
V ⇒ m = ρagua × V =
1000kg
m3 × 5392656m
3 = 5392656000kg
• Massa de Sedimentos
700kg −→ 106kg
msedimentos −→ 5.392656000× 109kg
msedimentos =
700×5.392656000×109kg
106
= 377485.92kg
• Volume aparente dos sedimentos
Vaparente =
msedimentos
ρs
= 377485.92kg
2500kg/m3
= 150.994m3
• Volume real de sedimentos
Vrsedimentos =
Vaparente
1−n =
150.994
1−0.4 m
3 = 251.657m3
• Volume útil retido
Vuretido = Vt−Vsedimentos = 792469.25−251.567 = 792217.683m3
• Regularização específica
Re =
Vuretido
Vafluente
⇒ Re = 792217.683m
3
5392656m3
= 0.146907 (4.9)
Ou
® 18 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §4.3. Determinação do volume morto e volume útil
C
I
=
0.79221783 · 106m3
5.392656 · 106m3
= 0.1469 A albufeira armazena água (não é sazonal)
(4.10)
Pelo gráfico de brune 1953 abaixo, ilustra a relação existente entre a percentagem de
cedimentos retidos e a regularização especifica, portanto é obtida a partir deste a eficiência
de retenção: Er = 79%.
Figura 4.1: Gráfico de Brune (Fonte: Memoria de Ezequiel Carvalho ABC pg.3-5)
Calculo do caudal solido total médio anual afluente na albufeira
Sabendo que 700ppm = 700mg/l = 0.70kg/m3, o caudal solido total medio anual afluente
na albufeira sera dado pela segunte espressao:
Dst = I · Crs (4.11)
Dst = 5392656m
3/ano · 0.70kg/m3 = 3774.855 t/ano (4.12)
Volume morto da barragem
Vmorto = Er × VrSedimentos = 0.79× 251.657m3 = 198.809m3
Volume morto para a vida útil de 100 anos
Vm = V m × T = 198.809m3 × 100anos = 19880.90m3.anos = 0.0239Mm3
® 19 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §4.4. Cálculo da Capacidade útil
Calculo do Volume Útil
VM =Er × Vrse = 198.809m3 VU = C − VM = 0.792− 0.0001988 = 0.792 Mm3
(4.13)
• Volume morto da barrage
4.4 Cálculo da Capacidade útil
A barragem ao fim de 100 anos de exploração verá a sua capacidade máxima de armazena-
mento que é estimada 792217.83m3 = 0.79221783Mm3.
Ctil = Calb − Vm = 0.79221783Mm3 − 0.0239Mm3 = 0.76831783Mm3
4.5 Determinação da altura da Barragem
4.5.1 Cálculo da folga da barragem
Para obtenção da folga adoptou se os seguintes valores:
• Folga Normal=1.2
• Folga Mínima=1.0
4.5.2 Nível de máxima cheia (NMC)
O nível de máxima cheia se encontra a uma cota de 700m correspondendo a capacidade da
albufeira igual a um volume total de 0.79246925Mm3.
4.5.3 Nível de pleno armazenamento (NPA)
As alturas correspondentes a cada volume podem ser determinadas facilmente a partir da
equação dos volumes armazenados:
V = 0.0274×X3.821, onde : X = h− ho.
V = 0.0274× (h− ho)3.8214
h = (
V
0.0274
)
1
3.8214 + ho h = (
0.0239
0.0274
)
1
3.8214 + 0 = 0.968m ≈ 1m (4.14)
® 20 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §4.5. Determinação da altura da Barragem
A cota ao nível de pleno armazenamento será de:
Cota do NPA = 678m+ 1m = 679m
4.5.4 Cota de coroamento
A cota do coroamento sera dada por:
Cota do cor.= NMC + FolgaMnima = 700m+ 1m = 701m
Conhecendo o nível de pleno armazenamento (NPA) e a cota do corroamento pode – se
determinar a altura da barragem:
H = cc− ci = 701− 678 = 23m
4.5.5 Largura do coroamento
Lc = 1.1×
√
(H + 1) = 1.1×
√
(24) = 5.389m
® 21 O.M.H|2019
CAPÍTULO 5
AVALIAÇAO DO POTENCIAL
HIDROELÉCTRICO DO LOCAL A
IMPLEMENTAR A MINI CENTRAL
HÍDRICA
5.1 Determinação do Caudal da secção de Interesse
Segundo VAZ (2011), para se conhecer o caudal e o escoamento é formalmente necessário
conhecer a distribuição da velocidade do escoamento ao longo da secção transversal.
O grupo realizou uma visita de campo para determinação do caudal por análise de 2 secções,
nas quais determinou-se o comprimento do leito variando de 4.1m à 6m e a altura hidrométrica, o
que permitiu a composição da forma aproximada da secção transversal do rio. Com auxílio de uma
fita-métrica de 29m, medindo-se a extensão de 5m do riacho, e colocação de um objecto flutuante,
foi possível determinar o tempo decorrido no percurso da extensão de 180s e posteriormente
a determinação da velocidade do escoamento superficial. O caudal foi obtido pela seguinte
expressão:
Q =
n∑
i,j=0
Vij ×∆Aij (5.1)
Logo a velocidade foi de 0.0278m/s, e o caudal foi de 0.684 m3/s.
22
Projecto de Uma Represa §5.2. Cálculo da potência hidráulica
5.2 Cálculo da potência hidráulica
5.2.1 O cálculo da potência hidráulica é obtida pela seguinte ex-
pressão:
P = ρ× g × Ef ×Qturbinado × h (5.2)
Considerando os valores da precipitação na bacia e da evaporação na albufeira e o caudal
normal do curso do riacho Guto, por meio do balanço hídrico na albufeira, obteve - se o valor do
caudal turbinado:
P − E −Qe +Qa =
∆S
∆t
Qe = 420.544mm− 355.480mm+ 0.684m3/s (5.3)
Qe = 876854699.2mm = 0.684m
3/s
Significa que o (Qa = Qe). Logo todo o caudalambiental é garantido com o volume de água
turbinada, e a barragem funcionará a fio de água, não havendo necessidade de regularização de
caudal. Assim a potência será:
P = ρ× g × Ef ∗Qturbinado × h P = 1000× 10× 0.75× 0.684× 100 = 0.513MW < 2MW
(5.4)
⇒ Mini Central Hídrica
® 23 O.M.H|2019
CAPÍTULO 6
ELABORAÇÃO DA EQUAÇÃO DA
CURVA DE VAZÃO DA ESTACÃO
HIDROMÉTRICA
6.1 Determinação da curva de vazão da estação hidro-
métrica, com velocidades do escoamentos da água
toscantes
As médicas de caudal para a determinação de curvas de vazão são realizadas por vários
métodos, que se baseiam em geral, na medição da velocidade em várias verticais da secção con-
siderada e, em cada vertical, a diferentes profundidades. O caudal é determinado por integração
dos valores da velocidade para a totalidade da secação. (Memorias de Ezequiel Carvalho)
24
Projecto de Uma Represa
§6.1. Determinação da curva de vazão da estação hidrométrica, com velocidades do
escoamentos da água toscantes
Considerando que a velocidade do escoamento da água no riacho é constante do ano hidroló-
gico, correspondendo a 0.0278m/s Velocidade medida na secçao de interesse, e comprimento do
leito equivalente a 4.1m, pode se ter a equação da curva de vazão que dependerá da profundidade
do leito h ilustrada na tabela abaixo:
Figura 6.1: Ilustração da tabela de curva de vazão
® 25 O.M.H|2019
CAPÍTULO 7
CONCLUSÃO
De acordo com as pesquisas feitas no campo e as abordagens a que inseridas, para a escolha
da melhor alternativa para a implantação da represa foram tidas em conta as vantagens e incon-
venientes de uma alternativa em relação a outra. Realizou-se, inicialmente, um estudo preliminar
no local de implantação com vista a determinação do caudal do curso normal do riacho Guto, a
largura do vale, a velocidade de escoamento, a área ou secção transversal, locais mais estreitos
possível.
Com as pesquisas feitas e com auxilio de alguns programas como GIS e Auto-oscilador 3D
chegou-se a conclusão que existem condições que se adequam aos nossos objectivo que são:
• O abastecimento de agua para a irrigacao das hortas existentes na área residencial conhe-
cidas como "Acampamento Africano"e;
• A produção de energia eléctrica através de uma mini central hídrica.
26
BIBLIOGRAFIA
[1] CARVALHO, Ezequiel; Memórias de Ezequiel Carvalho – ABC das barragens (Versão em
Edição, 2019)
[2] HIPÓLITO, J. R., & VAZ, Á. C. (2011). Hidrologia e Recursos Hídricos. Portugal: IST
Press.
[3] MARQUES, J. A., & SOUSA, J. J. (2011). Hidráulica Urbana. Portugal: Impressa da
Universidade de Coimbra.
[4] Regulamento dos Sistemas Públicos de Distribuição de Água e de Drenagem de
Águas Residuais, Lisboa, 2000.
27
Anexos
28
ANEXO A
PEÇAS DESENHADAS
As pecas desenhadas à seguir apresentadas, foram obtidas com auxílio de GIS, principalmente
o Autodesk AutoCAD Civil 3D.
29
675 m
700 m
670 m 680 m
690 m
700 m
740 m
5 m
670 m
675 m
680 m
685 m
690 m
695 m
700 m
740 m
666 m
668 m
670 m
672 m
674 m
676 m
678 m
680 m
682 m
684 m
686 m
688 m 690 m
692 m
694 m
696
698 m
700 m
738 m
740 m742 m
5 m
670 m
675 m
680 m
685 m
690 m
695 m
700 m
740 m
675 m
700 m
675 m
0+00.00
0+20.00
0+40.00
0+60.00
0+80.00
1+00.00
1+20.00
1+
40
.0
0
1+
60
.0
0
1+
80
.0
0
2+
00
.0
0
2+
20
.0
0
2+
40
.0
0
2+
60
.0
0
2+
80
.0
0
3+
00
.0
0
3+
20
.0
0
3+
40
.0
0
3+
60
.0
0
3+
62
.3
3
BP
: 0+
00.
00
Mid: 1+
81.16
EP: 3+62.33
ST
A 0
+0
0.0
0
DE
SIG
N S
PE
ED
 = 
100
 km
/h
0+10.00
0+30.00
0+50.00
0+70.00
0+90.00
1+10.00
1+
30
.0
0
1+
50
.0
0
1+
70
.0
0
1+
90
.0
0
2+
10
.0
0
2+
30
.0
0
2+
50
.0
0
2+
70
.0
0
2+
90
.0
0
3+
10
.0
0
3+
30
.0
0
3+
50
.0
0
SL
-1
SL-
2
SL-
3
SL-
4
SL-5
SL-6
SL-7
SL-8
SL-9
SL-10
SL-11
SL-12
SL-13
SL-14
SL-15
SL-16
SL-17
SL-18
1600.000 1700.000 1800.000 1900.000 2000.000 2100.000
1600.000 1700.000 1800.000 1900.000 2000.000 2100.000
17
00
.0
00
18
00
.0
00
19
00
.0
00
20
00
.0
00
21
00
.0
00
17
00
.0
00
18
00
.0
00
19
00
.0
00
20
00
.0
00
21
00
.0
00
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.1: Imagens do campo 1
® 34 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.2: Imagens do campo 2
® 35 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.3: Imagens do campo 3
® 36 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.4: Imagens do campo 4
® 37 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.5: Imagens do campo 5
® 38 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.6: Imagens do campo 6
® 39 O.M.H|2019
Projecto de Uma Represa §
Figura 7.7: Imagens do campo 7
® 40 O.M.H|2019
	INTRODUÇÃO
	Introdução 
	Objectivos
	Documentação consultada e Metodologia
	Bases para a Elaboração do Trabalho 
	I RELATÓRIO GERAL DO PROJECTO
	Factores que afectaram na escolha do local
	Factores que afectaram na escolha do local para implantaçâo de uma barragem
	Topografia do local
	Clima e hidrografia
	Geologia 
	Relevo
	Vegetação
	Solos
	Meio Ambiente
	AVALIAÇÃO DO LOCAL PARA IMPLANTAÇÃO DA REPRESA
	Avaliação do local para implantação da mini – hídrica no riacho Guto
	Identificação de locais para construção da Barragem
	Estudo das alternativas
	Alternativa 2 – 2
	Escolha da melhor alternativa
	Tipo de barragem escolhida
	Vantagens que convergem com as características do local a implantar:
	 Desvantagens
	Dimensionamento da Albufeira
	 Determinação da área inundada
	Cálculo de volume armazenado
	 Modelos de Transformação de Precipitação em Escoamento
	Modelos de Transformação de Precipitação em Escoamento
	Determinação do caudal de escoamento pluvial
	Determinação do volume morto e volume útil
	Cálculo da Capacidade útil
	Determinação da altura da Barragem
	Cálculo da folga da barragem
	Nível de máxima cheia (NMC)
	Nível de pleno armazenamento (NPA)
	Cota de coroamento
	Largura do coroamento
	Avaliaçao do potencial hidroeléctrico do local a implementar a mini central hídrica 
	Determinação do Caudal da secção de Interesse
	Cálculo da potência hidráulica
	O cálculo da potência hidráulica é obtida pela seguinte expressão:
	Elaboração da equação da curva de vazão da estacão hidrométrica
	Determinação da curva de vazão da estação hidrométrica, com velocidades do escoamentos da água toscantes
	 Conclusão 
	ANEXOS
	Peças desenhadas