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MANUAL DEIRRIGAÇÃO

BRASÍLIA - DF2002

Avaliação dePequenas Barragens6

BUREAU OF RECLAMATIONBRASIL

Todos os Direitos ReservadosCopyright © 2002 Bureau of ReclamationOs dados desse Manual estão sendo atualizados por técnicos do Bureau of Reclamation.Estamos receptivos a sugestões técnicas e possíveis erros encontrados nessa versão. Favorfazer a remessa de suas sugestões para o nosso endereço abaixo, ou se preferir por e-mail.1ª Edição: Setembro de 19932ª Edição: Dezembro de 2002Meio EletrônicoEditor:BUREAU OF RECLAMATIONSGA/Norte - Quadra 601 - Lote I - Sala 410Edifício Sede da CODEVASFBrasília - DFCEP - 70830-901Fone: (061) 226-8466

226-4536Fax: 225-9564E-mail: [email protected]

AutoresPeter J. HradilekEngº Civil – Especialista em Barragens – “Bureau of Reclamation”Anexo 1 – Dimensionamento de Pequenos AçudesBenedito José Zelaquett Seraphin – SUDENE – Chefe do GT. HME Coordenação AdministrativaEric Cadier – SUDENE / ORSTON – Hidrologia / Dimensionamento – Coordenação TécnicaFlávio Hugo Barreto B. Silva – EMBRAPA – Classificação Hidropedológica das BaciasJean Claude Leprun – EMBRAPA – Classificação Hidropedológica das BaciasJacques Marie Herbaud – SUDENE / ACQUAPLAN – HidrologiaFrederico Roberto Doherty – SUDENE / IICA – Hidrologia / ModelizaçãoPaulo Frassinete de A. Filho – SUDENE / IICA – HidrologiaFrancois Molle – SUDENE / COOPERAÇÃO FRANCESA – Dimensionamento / Manejo da ÁguaCarlos Henrique Cavalcanti de Albuquerque – SUDENE / CISAGRO – Computação / ModelizaçãoPaulo Henrique Paes Nascimento – SUDENE / CISAGRO – Computação / ModelizaçãoMarc Montgaillard – SUDENE / ORSTOM – Computação / ModelizaçãoEquipe Técnica do Bureau of Reclamation no BrasilCatarino Esquivel - Chefe da EquipeRicardo Rodrigues Lage - Especialista AdministrativoEvani F. Souza - Assistente AdministrativoRevisão Técnica:CODEVASF / DNOCS / DNOS / SUDENE / ESTADOS – Vários EspecialistasComposição e Diagramação:Print Laser – Assessoria Editorial Ltda

Ficha Catalográfica:

Avaliação de pequenas barragens / Peter J.Hradilek ....[et al.]. —Brasília: Bureau of Reclamation, 200274 p. : il. (Manual de Irrigação, v.6)

Trabalho elaborado pelo Bureau of Reclamation, do Departa-mento de Interior, dos Estados Unidos, por solicitação do Minis-tério da Integração Nacional do governo brasileiro.1. Barragem – avaliação. I. Hradilek, Peter J. II. Série.

CDU 627.82.004.15

Avaliação de Pequenas Barragens

3Manual de Irrigação Copyright © Bureau of Reclamation

APRESENTAÇÃO

Em maio de 1986, o Banco Mundial aprovou um Contrato de Empréstimo para aelaboração de estudos e projetos de irrigação no Nordeste do Brasil. O Contrato incluirecursos para assistência técnica à Secretaria de Infra-Estrutura Hídrica e, para isto, foiassinado - em novembro de 1986 - um acordo com o “Bureau of Reclamation”, do Depar-tamento do Interior, dos Estados Unidos.

A assistência abrange a revisão de termos de referência, estudos básicos, setoriaise de pré-viabilidade; projetos básicos e executivos; especificações técnicas para constru-ção de projetos de irrigação; critérios, normas e procedimentos de operação e manuten-ção de projetos de irrigação; apresentação de seminários técnicos; acompanhamento daconstrução de projetos; formulação de recomendações de políticas relativas ao desenvol-vimento da agricultura irrigada.

O trabalho de assistência é realizado por uma equipe residente no Brasil, e porpessoal temporário do Bureau, do Centro de Engenharia e Pesquisa de Denver, Colorado,Estados Unidos. A equipe residente conta com especialistas em planejamento, projetosde irrigação, barragens, hidrologia, sensoriamento remoto e operação e manutenção.

O Bureau vem prestando estes serviços há mais de dezesseis anos. Neste período,obteve um conhecimento bastante amplo sobre a agricultura irrigada, no Brasil. Devido aeste conhecimento e à grande experiência do Bureau, em assuntos de irrigação, o Minis-tério da Integração Nacional, solicitou que fossem elaborados manuais técnicos, parautilização por órgãos governamentais (federais, estaduais e municipais), entidades priva-das ligadas ao desenvolvimento da agricultura irrigada, empresas de consultoria, empreiteirase técnicos da área de irrigação.

A coleção que ora é entregue a esse público é um dos resultados do Contratomencionado. Ela é composta dos seguintes Manuais:

Planejamento Geral de Projetos de IrrigaçãoClassificação de Terras para IrrigaçãoAvaliação Econômica e Financeira de Projetos de IrrigaçãoOperação e Manutenção de Projetos de IrrigaçãoEspecificações Técnicas PadronizadasStandard Technical SpecificationsAvaliação de Pequenas BarragensElaboração de Projetos de IrrigaçãoConstrução de Projetos de Irrigação

Para sua elaboração contou com o trabalho de uma equipe de engenheiros e espe-cialistas do “Bureau of Reclamation”, por solicitação do governo brasileiro.



O objetivo dos Manuais é apresentar procedimentos simples e eficazes para seremutilizados na elaboração, execução, operação e manutenção de projetos de irrigação.

Os anexos 10, 11 e 12 do “Manual de Operação e Manutenção de Projetos deIrrigação” foram redigidos por técnicos do Instituto Interamericano de Cooperação para aAgricultura - IICA. O anexo do “Manual de Avaliação de Pequenas Barragens” foi elabora-do pelo Grupo de Hidrometeorologia da Superintendência de Desenvolvimento do Nordes-te - SUDENE, em convênio com o “Institut Français de Recherche Scientifique pour leDevelopement en Cooperation” - ORSTOM.

Foram publicadas, separadamente, pelo IBAMA / SENIR / PNUD / OMM (InstitutoBrasileiro de Meio Ambiente e dos Recursos Naturais, Secretaria Nacional de Irrigação,Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento, Organização Meteorológica Mun-dial), as “Diretrizes Ambientais para o Setor de Irrigação”. Estas diretrizes devem serseguidas em todas as etapas de planejamento, implantação e operação de projetos deirrigação.

O Bureau of Reclamation agradece a gentil colaboração da CODEVASF (Compa-nhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco) e do DNOCS (Departamento Nacio-nal de Obras Contra as Secas) pela disponibilização de informações sobre Leis e NormasTécnicas Brasileiras.



SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO ............................................................................................................ 3

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 81.1 Objetivo do MANUAL ..................................................................................... 8

2 BARRAGENS DE TERRA .......................................................................................... 92.1 Considerações sobre o Tipo ............................................................................. 92.2 Adequabilidade do Local .................................................................................. 92.3 Seções Típicas ............................................................................................... 9

2.3.1 Seções Típicas Homogêneas ............................................................. 102.3.2 Seções Típicas Zoneadas.................................................................. 102.3.3 Seções não Típicas .......................................................................... 10

2.4 Dimensões Básicas ....................................................................................... 132.4.1 Largura da Crista ............................................................................. 132.4.2 Cota da Crista ................................................................................. 13

2.5 Tipos de Fundações ...................................................................................... 132.5.1 Fundações em Solos Permeáveis ....................................................... 132.5.2 Fundações em Solos Impermeáveis .................................................... 16

2.5.2.1 Fundações Impermeáveis Saturadas .................................. 182.5.2.2 Fundações Impermeáveis não Saturadas ............................ 18

2.6 Preparação da Fundação ............................................................................... 182.7 Filtros ......................................................................................................... 21

2.7.1 Geral ............................................................................................. 212.7.2 Dimensionamento dos Filtros ............................................................ 21

2.8 Drenos de Pé e Valas Drenantes ..................................................................... 212.8.1 Drenos de Pé .................................................................................. 212.8.2 Valas Drenantes .............................................................................. 21

2.9 Poços de Alívio ............................................................................................ 212.10 Proteção dos Taludes ................................................................................... 22

2.10.1 Talude de Montante ......................................................................... 222.10.1.1 �Riprap� Lançado ........................................................... 222.10.1.2 �Riprap� com Pedras Arrumadas ....................................... 222.10.1.3 Solo-Cimento ................................................................. 242.10.1.4 Revestimento de Concreto ............................................... 242.10.1.5 Proteção com Pedras Rejuntadas ...................................... 24

2.10.2 Talude de Jusante ........................................................................... 24

3 BARRAGENS DE CONCRETO ................................................................................. 253.1 Considerações sobre o Tipo ........................................................................... 253.2 Adequabilidade do Local para o Barramento ..................................................... 253.3 Seção Típica � Aplicabilidade ......................................................................... 253.4 Seção Típica e suas Características ................................................................ 26



3.5 Dimensões Básicas ....................................................................................... 263.5.1 Cota da Crista da Barragem .............................................................. 263.5.2 Dimensões da Barragem, do Trecho Vertedouro e da Bacia de Dissipação273.5.3 Distância entre as Juntas ................................................................. 27

3.6 Preparação da Fundação e Ombreiras .............................................................. 27

4 BARRAGENS DE ALVENARIA................................................................................. 284.1 Considerações sobre o Tipo ........................................................................... 284.2 Adequabilidade do Local para o Barramento ..................................................... 284.3 Seção Típica � Aplicabilidade ......................................................................... 284.4 Seção Típica e suas Características ................................................................ 294.5 Dimensões Básicas ....................................................................................... 29

4.5.1 Cota da Crista da Barragem .............................................................. 294.5.2 Dimensões da Barragem, do Trecho do Vertedouro,

e da Bacia de Dissipação .................................................................. 304.5.3 Distância entre as Juntas ................................................................. 30

4.6 Preparação da Fundação e Ombreiras .............................................................. 30

5 HIDROLOGIA ....................................................................................................... 315.1 Geral .......................................................................................................... 315.2 Vazão de Projeto .......................................................................................... 31

6 VERTEDOUROS .................................................................................................... 326.1 Escolha do Tipo de Vertedouro....................................................................... 326.2 Descarga do Projeto de Vertedouro ................................................................. 326.3 Capacidade do Vertedouro ............................................................................ 33

6.3.1 Geral ............................................................................................. 336.3.2 Seção Vertente Tipo �Creager� (Ogee) ............................................... 336.3.3 Seção Vertente de Outro Tipo ........................................................... 336.3.4 Sangradouro sem Seção Vertente ...................................................... 33

ANEXO ........................................................................................................................ 34

DIMENSIONAMENTO DE PEQUENOS AÇUDES ................................................................. 34Equipe Técnica ............................................................................................................. 341. Problemáticas do Dimensionamento ........................................................................ 352. Roteiro Resumido de Dimensionamento de Pequenas

Barragens (vide Figura A.1) .................................................................................... 352.1 Determinação das Características Físico-Climáticas da Bacia .............................. 35

2.1.1 Características da Bacia Hidrográfica de Drenagem (BHD) ..................... 352.2 Dimensionamento do Volume da Barragem ...................................................... 422.3 Dimensionamento do Sangradouro.................................................................. 43

3. Informações Necessárias ....................................................................................... 433.1 Fundamentos e Alcance do Método de Classificação Hidro-Pedológica ................ 433.2 Documentos Necessários .............................................................................. 453.3 Informações a serem Coletadas no Campo ...................................................... 45

4. Descrição Detalhada das Etapas ............................................................................. 464.1 Avaliação da Superfície da Bacia Hidrográfica de Drenagem ............................... 464.2 Classificação Hidrológica da Bacia Hidrográfica de Drenagem (B.H.D.) ................. 46

4.2.1 Determinação do L600 de Cada Unidade de MapeamentoPedológico (UM) da BHD. ................................................................. 474.2.1.1 Regimes Hidrológicos das Pequenas

Bacias Hidrográficas ....................................................... 474.2.1.2 Escolha do Solo como Fator Principal de

Classificação ................................................................. 50



4.2.1.3 Cálculo de L600 para cada Unidadede Mapeamento de Solo .................................................. 50

4.2.2 Correções de L600 .......................................................................... 514.2.2.1 Influência da Cobertura Vegetal ........................................ 514.2.2.2 Correção pela Presença de Outros

Açudes à Montante do Local da Represa ........................... 524.2.2.3 Intervenção de Outros Fatores Corretivos .......................... 53

4.2.3 Cálculo do Valor da L600 Corrigida da BHD ........................................ 544.3 Avaliação do Clima ....................................................................................... 54

4.3.1 Determinação do Total Anual Médio das Precipitaçõesa partir do Mapa de Isoietas .............................................................. 54

4.3.2 Determinação da Zona Climática e do Coeficiente deCorreção Climática C ....................................................................... 54

4.4 Cálculo da Lâmina Escoada L(P) ..................................................................... 554.5 Cálculo do Volume Médio Escoado ................................................................. 55

4.5.1 Exemplo de Cálculo ......................................................................... 554.6 Utilização Prevista na Barragem...................................................................... 584.7 Dimensionamento do Açude .......................................................................... 59

4.7.1 Critérios de Dimensionamento ........................................................... 594.7.2 Dimensionamento ............................................................................ 60

4.8 Cálculo da Cheia do Projeto ........................................................................... 614.8.1 Condições de Gerações das Fortes Cheias .......................................... 61

4.8.1.1 Definições e Explicações Gerais ........................................ 614.8.1.2 Precipitações e Intensidades de Chuva .............................. 624.8.1.3 Variações do Volume Escoado.......................................... 634.8.1.4 Variações dos Tempos de Escoamento .............................. 63

4.8.2 Roteiro de Cálculo de Vazão de Pico da Cheia de Projeto ...................... 644.8.2.1 Determinação da Superfície Efetiva de

Contribuição de Cheia SC (km2) ....................................... 644.8.2.2 Determinação do Fator Corretivo FC.................................. 64

4.8.3 Outras Características de Cheias ....................................................... 68

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 70

BIBLIOGRAFIA � ANEXO................................................................................................ 71



INTRODUÇÃO

1.1 Objetivo do MANUAL

O objetivo deste MANUAL é apresentar procedimentos simples e eficazes paraserem utilizados pelos órgãos federais, estaduais e locais, organizações privadas e fir-mas de consultoria, quando da avaliação de pequenas barragens.

Este MANUAL é aplicável para a avaliação da segurança de barragens até dezmetros de altura. O MANUAL poderá ser usado por entidades que desejarem projetar econstruir estas barragens ou reabilitar e operar as já existentes. Poderá servir, também,como norma aos estados que desejarem a aprovação das construções, bem como inspe-ções e requisitos relativos a segurança das barragens existentes. Do mesmo modo, oMANUAL poderá servir como norma-padrão aos bancos, para a determinação do financi-amento de empréstimos às entidades interessadas na construção ou na reabilitação debarragens até dez metros de altura.

O anexo deste MANUAL foi elaborado pelo Grupo de Hidrometeorologia da Supe-rintendência de Desenvolvimento do Nordeste � SUDENE, em convênio com o �InstitutFrançais de Recherche Scientifique pour le Developement en Cooperation� � ORSTOM.



BARRAGENS DETERRA

2.1 Considerações sobre o Tipo

Este tipo de barragem é apropriado para locais onde haja disponibilidade de soloargiloso ou areno-siltoso/argiloso, além da facilidade de situar o vertedouro em uma dasmargens, utilizando o solo escavado para construção da barragem, evitando, sempreque possível, o bota-fora de material.

2.2 Adequabilidade do Local

O local deverá possuir as seguintes características básicas:

a) Possibilidade de posicionamento do vertedouro fora do corpo da barragem, utili-zando-se favoravelmente as condições topográficas, para dirigir as águas lateral-mente, contornando assim a barragem;

b) Facilidade de localização do vertedouro, de modo a evitar correntes com altas ve-locidades ao longo dos taludes da barragem;

c) Estabilidade e confiabilidade das fundações sob as barragens;

d) Possibilidade para diminuição dos volumes de materiais de construção, da barra-gem a ser construída no local mais estreito do rio, com eixo longitudinal perpendi-cular às ombreiras;

e) À montante do local de construção da barragem, não devem existir desmorona-mentos e, caso existam, devem ser estabilizados;

f) Possibilidade de espaço razoável para a construção do maciço, no caso de se optarpor sangradouros no trecho do leito do rio;

g) Existindo locais topográfica e geologicamente adequados, é recomendável a cons-trução de pequenos diques em cotas inferiores à do coroamento da barragem paraque, na ocorrência de cheias excepcionais, possam os mesmos romper, funcio-nando como descarregadores auxiliares, impedindo o transbordamento do maci-ço e sua conseqüente destruição (diques fusíveis).

2.3 Seções Típicas

O tipo de barragem de terra, homogênea ou zoneada, é geralmente escolhido emfunção do volume e da qualidade dos materiais existentes no local, dos processos constru-tivos a serem utilizados e dos solos que constituem as fundações da barragem. Sempreque possível, devem ser utilizados, no corpo da barragem, materiais escavados para cons-



trução do vertedouro e outras escavações obrigatórias. Se no local da barragem existiremquantidades suficientes de solo argiloso ou solo areno-siltoso/argiloso, a barragem homo-gênea é a mais recomendada para alturas até 10m, por ser mais simples e prática emtermos construtivos.

2.3.1 Seções Típicas Homogêneas

Seções típicas de barragens de terra homogêneas são apresentadas na Figura 2.1.As seções homogêneas-modificadas (A-C) são preferíveis. Na Tabela 2.1 são apresenta-das as inclinações dos taludes de montante e de jusante para barragens homogêneassobre fundações estáveis.

Tabela 2.1 Inclinação dos Taludes de Barragens Homogêneas sobre Fundações Estáveis

2.3.2 Seções Típicas Zoneadas

Para barragens zoneadas, a inclinação dos taludes é uma função das dimensõesrelativas do núcleo impermeável e dos maciços laterais estabilizadores, como indicado naFigura 2.2 e na Tabela 2.2.

Tabela 2.2 Inclinação dos Taludes de Barragens Zoneadas sobre Fundações Estáveis

Nota: Solos GW,GP,SW,SP e Pt são inadequados. Não recomendam-se solos tipo OL e OH para porções maiores do maciço.Considerando-se esvaziamentos rápidos os que apresentam velocidades mínimas, de descida de nível de 0,15m pordia.

opiT odipáRotnemaizavsEaotiejuS oloSodoãçacifissalC etnatnoM etnasuJ

odacifidoM-oenêgomoHuooenêgomoH oãN HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:5,31:31:5,2 1:5,21:5,21:2

odacifidoM-oenêgomoH miS HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:41:5,31:3 1:5,21:5,21:2

opiT odipáRotnemaizavsEaotiejuS oelcúNodoloSodoãçacifissalC etnatnoM etnasuJ

�A�ominíMoelcúN atropmIoãN HMuoHC,LM,LCMS,CS,MG,CG 1:2 1:2

omixáMoelcúN oãN HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:31:5,21:52,21:2 1:31:5,21:52,21:2

omixáMoelcúN miS HM,HCLM,LCMS,CS,MG,CG 1:5,31:31:5,21:5,2 1:31:5,21:52,21:2

2.3.3 Seções não Típicas

De maneira geral, a estabilidade da barragem de terra com altura até 10m, que nãotenha problemas de fundação, fica assegurada pela adoção das seções recomendadasnas Figuras 2.1 e 2.2 e nas Tabelas 2.1 e 2.2. Para seções diferentes das indicadas, énecessária a realização de análises especiais. Deverão ser feitas análises de estabilidadepara três condições:

! Fim de construção;

! Reservatório máximo em operação;

! Rebaixamento rápido (se for o caso).

Nota: Núcleos mínimos e máximos são indicados na Figura 2.2. Os materiais aceitáveis para os maciços laterais sãoenrocamento, GW,GP,SW (seixo), e SP (seixo). Não recomendam-se solos Tipo OL e OH para porções maiores donúcleo. Solos Pt são inadequados. Considerando-se esvaziamentos rápidos os que apresentam velocidades mínimas,de descida do nível, de 0,15m por dia.



Figura 2.1 Barragens de terra homogênea � Seções Típicas



Figura 2.2 Barragens de Terra Zoneada � Seções Típicas

Figura 2.3 Fundações Permeáveis � Profundidade Pequena



Deverão ser feitas estimativas de vazão pelo maciço e pela fundação, levando-seem conta os coeficientes de permeabilidade dos materiais. Os parâmetros podem serobtidos com base nos ensaios rotineiros, utilizando-se tabelas com valores típicos, sem-pre que os fatores de segurança usados nas análises forem maiores ou iguais a 1,5 nosprimeiros casos, e iguais ou maiores de 1,2 no terceiro caso.

2.4 Dimensões Básicas2.4.1 Largura da Crista

Para barragens de terra, a largura mínima da crista deve ser calculada pela fórmulaL = Z/5 + 3 metros, onde Z é a altura máxima da barragem e L, a largura mínima da crista.Caso seja prevista uma estrada sobre a crista, a dimensão mínima sempre deverá ser de5 metros.

2.4.2 Cota da Crista

A cota da crista é igual à cota da soleira do sangradouro mais a revanche. A revancheé igual à lâmina da sangria mais a folga. Folgas normalmente aceitáveis estão apresenta-das na Tabela 2.3, considerando duas folgas:

! Folga mínima � é a folga acima do nível máximo do reservatório;

! Folga normal � é a folga acima do nível normal do reservatório (ou da soleira dosangradouro).

Tabela 2.3 Folga Recomendada

2.5 Tipos de Fundações2.5.1 Fundações em Solos Permeáveis

O combate às forças de percolação e/ou às descargas freáticas excessivas deveráser feito através de uma ou mais soluções, próprias a cada abordagem, as quais passa-rão a ser tratadas a seguir. Para fins de abordagem, as fundações de solos permeáveisdividem-se em dois casos:

! Caso 1 � fundações permeáveis expostas;

! Caso 2 � fundações permeáveis cobertas.

Em ambos os casos, a fundação pode ser homogênea ou estratificada.

a) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Profundidade Pequena) � O tratamento dafundação permeável exposta de pequena profundidade está apresentado na Figura2.3. O núcleo mínimo �A� (vide Figura 2.2) é aceitável neste caso. O �cut-off� (valacorta-água) consiste de uma trincheira escavada até atingir a camada impermeável(�cut-off� positivo). A largura do fundo do �cut-off� deve ser calculada pela expres-são:

)mk(hcteF )m(lamronagloF )m(aminímagloF

5,1< 2,1 0,1

5,1 5,1 2,1

0,5 0,2 5,1

5,7 5,2 8,1

0,51 0,3 0,2



b = h � d

em que h é a máxima altura normal d�água, d é a profundidade do �cut-off�, e b éa largura da base do �cut-off�. Se a camada impermeável for rocha, pode ser indi-cado o uso de injeções. O tapete drenante horizontal, com espessura mínima de1m, seguindo os critérios dos filtros, é utilizado quando:

(1) A seção for homogênea. Neste caso, o tapete termina a uma distância de Z +1,5m do centro da barragem;

(2) A seção for zoneada com o maciço estabilizante lateral de jusante deenrocamento;

(3) A permeabilidade da fundação for duvidosa;

(4) Existir a possibilidade de erosão regressiva (�piping�), ou do maciço para afundação, ou da fundação para a zona jusante do maciço;

(5) A fundação for estratificada.

Possivelmente, precisa-se de um filtro entre o �cut-off� do núcleo e o materialpermeável à jusante.

b) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Profundidade Intermediária) � A profundida-de é considerada intermediária quando a distância até a camada impermeável édemasiadamente grande para o uso de um �cut-off� positivo, mas permite o usoeconômico de outro tipo, como cortinas de estacas com ligação, cortina de concre-to, corta-água preenchida com mistura semi-fluida (�slurry trench�), e injeções. Otratamento de uma fundação permeável exposta, com profundidade intermediá-ria, é apresentado na Figura 2.4. O núcleo mínimo �B� (vide Figura 2.2) é o núcleomínimo recomendável para este tipo de fundação. É necessário um tapete drenantehorizontal quando a lona acima é impermeável ou existe o perigo de �piping�;

c) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Grande Profundidade � Homogênea) � Otratamento geral para uma fundação permeável exposta de grande profundidade éapresentado na Figura 2.5. O núcleo mínimo �B� (vide Figura 2.2) é o núcleo míni-mo aceitável neste caso. A banqueta impermeável à montante (ligada ao núcleoimpermeável no caso de barragens zoneadas) aumenta o comprimento a ser ven-cido pela água através da fundação, o que reduz o gradiente hidráulico entre omontante da banqueta impermeável e o tapete drenante à jusante, ocorrendo, as-sim, uma redução na descarga freática até níveis aceitáveis. Uma espessura acei-tável da banqueta é 10% da profundidade do reservatório acima da banqueta, masnão menor que 1m. A vala de ligação deve ser construída debaixo do núcleo im-permeável à montante da linha do centro da barragem. Para evitar problemas deestabilidade causados pela percolação na fundação, é necessária uma zona dejusante, conforme a Figura 2.6. Apresentam-se três casos:

(1) Barragem zoneada com núcleo mínimo �B�. A zona à jusante deve possuircaracterísticas granulométricas, de modo que venha a funcionar como umfiltro. Caso contrário, é necessário um tapete drenante e um filtro inclinadosimilar aos da Figura 2.1(c).

(2) Barragem zoneada com núcleo maior que o núcleo mínimo �B�. Note o taludereverso no fim do núcleo. A zona de jusante deve possuir característicasgranulométricas, de modo que venha a funcionar como um filtro. Caso con-



Figura 2.4 Fundações Permeáveis � Profundidade Intermediária

Figura 2.5 Fundações Permeáveis � Profundidade Grande � Homogêneas

Figura 2.6 Seções de Jusante Típicas de Barragens sobre Fundações Permeáveis sem�Cut-Off�



trário, é necessário um tapete drenante e um filtro inclinado similar aos daFigura 2.1(c).

(3) Barragem homogênea � É necessário um tapete drenante horizontal. É reco-mendável um dreno inclinado similar aos da Figura 2.1(c).

Nos casos de permeabilidade excessiva da fundação, pode ser necessário trata-mento adicional na área do pé à jusante da barragem, como valas drenantes, poços dealívio ou bermas.

d) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Grande Profundidade � Estratificada). � Asfundações profundas estratificadas necessitam de um tratamento diferente, queestá apresentado na Figura 2.7. O núcleo mínimo �B� (vide Figura 1.2) é o mínimoaceitável. Utiliza-se um �cut-off� parcial. A distância d (profundidade da primeiracamada permeável não interceptada) deve ser igual ou maior a h (profundidade doreservatório). Necessita-se de um tapete drenante horizontal e drenos de pé;

e) Caso 2: Fundação Permeável Coberta (Cobertura de 1m ou Menos) � Neste caso,trata-se a fundação como permeável exposta;

f) Caso 2: Fundação Permeável Coberta (Cobertura Maior que 1m, Menor que a Pro-fundidade do Reservatório) � O tratamento neste caso é apresentado nas Figuras2.8 e 2.9. Normalmente a camada impermeável deve ser compactada. O núcleomínimo �A� (vide Figura 2.2) é aceitável neste caso. Se a camada permeável forrelativamente homogênea, e a camada impermeável for de uma espessura relati-vamente pequena, a camada impermeável deve ser completamente penetrada poruma vala drenante, como apresentado na Figura 2.8. Quando a espessura da cama-da impermeável for demasiadamente grande para ser penetrada economicamente,recomenda-se o uso de poços de alívio, como apresentado na Figura 2.9. É reco-mendável um espaçamento inicial de 15 a 30m. Quando a barragem for homogêneaou o maciço estabilizante lateral à jusante for de permeabilidade duvidosa, necessi-ta-se de um tapete drenante;

g) Caso 2: Fundação Permeável Coberta (Cobertura Maior que a Profundidade do Re-servatório) � Neste caso, trata-se a fundação como fundação em solos impermeá-veis. Vide o Item 2.5.2;

h) Resumo dos Tratamentos das Fundações Permeáveis � A Tabela 2.4 apresenta umresumo dos tratamentos recomendados para várias condições de fundações per-meáveis.

2.5.2 Fundações em Solos Impermeáveis

As fundações dos solos impermeáveis normalmente possuem característicasgranulométricas que dispensam tratamentos para percolação ou erosão regressiva(�piping�). Os principais problemas das fundações em solos siltosos e/ou argilosos serelacionam com a estabilidade. A capacidade de suporte da fundação deve ser determi-nada através de ensaios de resistência à penetração (SPT). Dado o fato importante deque, quando o solo não está saturado, sua reação face a esforços é inteiramente diferen-te daquela que ocorre quando o mesmo está saturado, as fundações em solos imperme-áveis dividem-se em dois grupos:

! Fundações saturadas;

! Fundações não saturadas.



Figura 2.7 Fundações Permeáveis � Estratificadas

Figura 2.8 Fundações Permeáveis Cobertas � Tratamento com Vala Drenante

Figura 2.9 Fundações Permeáveis Cobertas � Tratamento com Poços de Alívio



Tabela 2.4 Tratamentos das Fundações Permeáveis

2.5.2.1 Fundações Impermeáveis Saturadas

O tratamento de uma fundação impermeável saturada está apresentada na Figura2.10 e na Tabela 2.5. As seções típicas homogêneas (Figura 2.1 e Tabela 2.1) ou zoneadas(Figura 2.2 e Tabela 2.2) são aplicáveis (com taludes mínimos de 3:1), no último casocom o núcleo mínimo �A�. Para melhorar as condições de estabilidade, recomenda-se aconstrução das bermas de equilíbrio apresentadas. Os taludes das bermas são funções dotipo de solo da fundação (segundo a Classificação Unificada dos Solos), e dos resultadosobtidos com ensaios SPT realizados na fundação dentro de uma profundidade igual àaltura da barragem a ser construída.

2.5.2.2 Fundações Impermeáveis não Saturadas

Neste caso, como as fundações estão sujeitas a saturação e a recalques acentua-dos eventuais, sempre são necessários ensaios geotécnicos para qualquer tipo ou alturada barragem. devem ser determinadas a massa específica �in situ� e o teor de umidade,além dos ensaios de laboratório. A Figura 2.11, que relaciona D (massa específica aparen-te seca natural, dividida pela massa especificada aparente seca máxima) versus W-W(umidade ótima menos umidade natural), apresenta duas regiões A e B. A Figura 2.12apresenta duas regiões semelhantes, em função da massa específica seca natural versuso limite da liquidez. Os solos situados na região A não necessitam de tratamento especi-al, uma vez que, ao se saturarem, ocorre pouco ou nenhum recalque. Este caso pode sertratado como no parágrafo anterior. Os solos situados na região B necessitam de trata-mento especial, já que, ao se saturarem, possivelmente ocorrem recalques acentuados.

2.6 Preparação da Fundação

a) A área situada sob a barragem deve ser limpa, incluindo o desmatamento, odestocamento e a remoção da terra vegetal até a profundidade que for necessária,em relação à superfície do terreno natural;

b) A área a ser limpa deve ter uma largura igual à base da seção transversal da barra-gem, mais 3 metros para montante e para jusante. O material removido da opera-

osaC arugiF

adarussepsEadamaClaicifrepuSleváemrepmI

adlatoTarussepsEoãçadnuF

uoadacifitartsEaenêgomoH

edoirámirPelortnoCoãçalocreP sianoicidAsotisiuqeR

1 3.2 - aneuqeP reuqlauQ latot�ffo-tuC� etnemlevissope,épedonerDseõçejni,etnanerdetepat

1 4.2 - anaideM reuqlauQ eduosacatseedsanitroC�hcnertyrruls�,otercnoc

alav,épedonerd,ograloelcúNetnem-levissopeoãçagiled

etnanerdetepat

1 7.2 - ednarguoanaideM adacifitartsE laicrapffo-tuC eetnanerdetepat,épedonerDoivílaedoçopetnemlevissop

1 5.2 - ednarG aenêgomoH aleváemrepmiateuqnaBetnatnom

alav,épedonerd,ograloelcúNetnem-levissopeoãçagiled

etnanerdetepat

2 - m1< reuqlauQ reuqlauQ etnednopserroc1osacoalaugI

2 - h<m1> anaidemuoaneuqeP reuqlauQ etnednopserroc1osacoalaugI

2 8.29.2uo

h<m1> ednarG aenêgomoH edsoçopuoetnanerdalaVoivila

oãçatcapmoc,oãçagiledalaVadamacad

2 9.2 h<m1> ednarG adacifitartsE oivilAedsoçoP medI

2 01.2 h> - - omocotnematartreuqeroãNleváemrepoãçadnuf



Figura 2.10 Fundações Permeáveis Saturadas

Figura 2.11 Regiões de Recalque � Densidade Versus Umidade

Figura 2.12 Regiões de Recalque � Densidade Versus Limite de Liquidez



ção de limpeza deverá ser transportado para locais fora da área das obras ou dofuturo reservatório;

c) No caso de fundação rochosa, inicialmente deverão ser removidos todos os blocossoltos. A limpeza deverá ser feita com jatos de ar e de água sob pressão, pararemoção de todo o material solto na superfície rochosa. Se ocorrem fissuras oufraturas na superfície, estas deverão ser vedadas com calda de cimento. Quandoocorrem irregularidades na superfície da rocha, tais como: fendas, pequenas de-pressões localizadas e taludes negativos, é recomendável o preenchimento dosmesmos com concreto dental (concreto simples). Opcionalmente, no caso da ocor-rência de um talude negativo, poder-se-á proceder ao abrandamento. Antes dolançamento da primeira camada de solo sobre a fundação rochosa, a superfíciedeverá ser umedecida, para possibilitar melhor aderência;

d) No caso de fundação em materiais terrosos, após a limpeza, o terreno deverá serregularizado e compactado com um trator de esteiras, trator de pneus, ou cami-nhões, com dez passadas mínimas por toda a área da fundação e ombreiras.

Tabela 2.5 Inclinações das Bermas Estabilizadoras

Nota: As bermas não são necessárias quando o talude do maciço recomendado nas Tabelas 2.1 ou 2.2 for igual ou maior aotalude recomendado acima.

aicnêtsisnoCedortnedTPSseplogedoidéMoremúN

alaugioãçadnufadedadidnuforpamumegarrabadarutla

oãçacifissalCadoloSod

oãçadnuF

:étamegarraBadsarutlAarapsamreBsadsedulaT

m21 m9 m6 m3

eloM 4< siaicepsesesilánaesoiasnereuqeR

aidéM 01a4 MS 1:4 - - -

CS 1:5 1:4- - -

LM 1:5 1:4 - -

LC 1:5 1:4 - -

HM 1:5.5 1:5.4 1:5.3 -

HC 1:01 1:7 1:4 -

aruD 02a11 MS 1:5.3 - - -

CS 1:5.4 1:5.3- - -

LM 1:5.4 1:5.3 - -

LC 1:5.4 1:5.3 - -

HM 1:5 1:4 - -

HC 1:9 1:6 - -

ajiR 02> MS - - - -

CS 1:4- - - -

LM 1:4 1:5.3 - -

LC 1:4 - - -

HM 1:4 - - -

HC 1:8 1:5.5 - -



2.7 Filtros2.7.1 Geral

O projeto de um filtro deve ter como base fundamental a granulometria do materi-al a ser empregado. Esta granulometria deve ser tal que:

a) As partículas menores se acomodem nos vazios entre as partículas maiores, demodo que o conjunto atue sempre como camada filtrante. Quando tal ocorre, aágua que surge à jusante do filtro se apresenta limpa e isenta de material sólido;

b) O material mais fino seja retido pelo filtro, evitando o carregamento de partículassólidas e, conseqüentemente, a formação de erosão regressiva (�piping�).

2.7.2 Dimensionamento dos Filtros

Para dimensionamento das características granulométricas dos filtros, recomen-dam-se as seguintes normas:

a) D(15) do filtro/D(15) da base maior ou igual a 5. (O filtro não deve ter mais de 5%de grãos passando na peneira No. 200 � diâmetro igual a 0,075 mm.);

b) D(15) do filtro/ D(85) da base menor ou igual a 5;

c) D(85) do filtro/diâmetro dos furos no tubo de drenagem (ou da malha do poço dealívio) maior ou igual a 2;

No anterior, D(ij) corresponde à ordenada �ij�% do material que passa nas penei-ras. Isso significa que o material possui ij% de grãos mais finos.

2.8 Drenos de Pé e Valas Drenantes2.8.1 Drenos de Pé

É recomendável a norma de construção de drenos situados no pé de justante dasbarragens de terra. Juntamente com os tapetes drenantes, desempenham o papel decoletores das águas freáticas, conduzindo-as ao leito do rio. Deverão ser utilizadas tubu-lações furadas, com diâmetro interno mínimo de 0,15m. Dimensionados de acordo coma área a ser drenada, os drenos aumentam progressivamente da seção até o coletor decondução das águas ou leito do rio. O dreno deverá ser colocado numa vala de profundi-dade mínima de 1m, com enchimento de material de filtro (vide Item 2.7.2) para evitar ocarregamento dos materiais do maciço e/ou da fundação.

Uma possível alternativa para os drenos de pé, especialmente nos casos de barra-gens homogêneas, é o enrocamento de pé, protegido com camadas de filtros.

2.8.2 Valas Drenantes

No caso das fundações permeáveis cobertas com uma camada de aluvião imper-meável, que é de ocorrência freqüente, representa uma boa norma escavar a faixa imper-meável, construindo-se, assim, uma vala drenante ao longo do pé do talude. O enchi-mento deverá seguir os critérios dos filtros (Item 2.7.2). Esta vala deverá conter um drenode pé.

2.9 Poços de Alívio

Quando as fundações permeáveis são cobertas por uma camada impermeável deespessura tal que se torna tecnicamente desaconselhável o uso de valas drenantes, reco-menda-se a construção de poços de alívio. As indicações básicas para a construção são:



a) Os poços devem atravessar a camada impermeável, atingindo a zona permeável,até uma profundidade tal que não se atinja a condição de levitação (�uplift�), istoé, o gradiente hidráulico seja inferior ao crítico. É geralmente satisfatória uma pro-fundidade do poço igual à profundidade do reservatório;

b) O espaçamento entre poços deve ser tal que intercepte a descarga freática, dre-nando-a e, conseqüentemente, aliviando as subpressões. É recomendável umespaçamento inicial de 15 a 30m;

c) Os poços devem oferecer resistência mínima à descarga freática. O diâmetro inter-no mínimo do poço deve ser igual a 0,15m. Assim, asseguram-se pequenas perdasde cargas na coleta pelo poço da descarga freática. Deve existir uma camada de,pelo menos, 0,15m de filtro entre a tela do poço de fundação. O material do filtrodeve seguir os critérios do Item 2.7.2;

d) Cuidados especiais devem ser adotados, quando da construção dos poços, a fimde que perdure sua eficiência.

2.10 Proteção dos Taludes2.10.1 Talude de Montante

O talude de montante sofre a ação das intempéries, notadamente decorrentes dasprecipitações pluviométricas, bem como da ação das ondas formadas no reservatório. Otipo de proteção a ser adotada é, em parte, função dos materiais existentes na região. Osprincipais são:

! �Riprap� lançado;

! �Riprap� arrumado;

! Solo-cimento;

! Revestimento de concreto;

! Pedras rejuntadas.

2.10.1.1 �Riprap� Lançado

Este é, segundo a tecnologia atual, o mais aconselhável tipo de proteção. O �riprap�consiste de uma camada dimensionada de blocos de pedra, lançada sobre um filtro deuma ou mais camadas, de modo que este atue como zonas de transição granulométrica,servindo como obstáculo à fuga dos materiais finos que constituem o maciço (vide Figura2.13). A rocha a ser utilizada deve possuir dureza suficiente para resistir à ação dosfatores climáticos. As pedras ou blocos utilizados na construção do �riprap� devem ter,de preferência, o formato alongado, evitando-se, tanto quanto possível, os blocos deformato arredondado. Assim, as possibilidade de deslizamentos são menores. A espes-sura da camada e o tamanho dos blocos é função do �fetch�. O dimensionamento reco-mendado do �riprap� é apresentado na Tabela 2.6.

2.10.1.2 �Riprap� com Pedras Arrumadas

Neste caso, as pedras são arrumadas, de modo a constituírem uma camada deblocos bem definida, preenchendo-se os vazios com pedras menores (vide Figura 2.14). Aqualidade da pedra deve ser excelente. A espessura da camda pode ser a metade dadimensão recomendada no caso de �riprap� lançado.



Figura 2.13 Riprap Lançado

Figura 2.14 Riprap com Pedra Arrumadas



Tabela 2.6 Dimensionamento do �RIPRAP�

2.10.1.3 Solo-Cimento

O solo-cimento normalmente é colocado em camadas com largura mínima de 2,5m,em forma de escada (vide Figura 2.15). A espessura mínima recomendada para cadacamada é 0,15m. Isto resultará, segundo a inclinação do talude, em espessuras proteto-ras de mais ou menos 1m.

2.10.1.4 Revestimento de Concreto

A espessura mínima recomendada é de 0,15m. A preferência é para construçãomonolítica, embora placas de 2 por 2m venham sendo utilizadas. Precisa-se de uma ca-mada de filtro. Em geral, o revestimento de concreto não é recomendável, porque abaixa elasticidade do material não acompanha os recalques diferenciais que podem ocor-rer no maciço. Há, portanto, necessidade de uma constante manutenção do revestimen-to.

2.10.1.5 Proteção com Pedras Rejuntadas

A colocação de uma camada de pedras rejuntadas com argamassa de cimento ouasfalto tem sido utilizada como proteção ao talude de montante. A camada de pedra éconstruída sobre um colchão de areia com características de filtro, possuindo ambas, nomínimo, espessuras de 0,30m. A proteção com pedras rejuntadas não é recomendável,porque a rigidez do sistema não acompanha as deformações do maciço, impondo-se,por conseqüência, uma contínua manutenção do sistema.

2.10.2 Talude de Jusante

A proteção do talude de jusante pode consistir de uma camada de pedras comespessura mínima de 0,30m, ou do plantio de vegetação, como grama ou erva cidreira.Nas ombreiras, onde ocorrem grandes contribuições da chuva, as águas deverão serdesviadas através do emprego de canaletas.

oãçanilcnI )mk(hcteF )m(arussepsEoãçiubirtsiD)gK(ardePadoseP

omixáM %05a04 %06a05 %01a0

1:3 4< 08,0 000.1 006> 006a53 53<

1:3 4> 00,1 000.2 000.1> 000.1a54 54<

1:2 reuqlauq 00,1 000.2 000.1> 000.1a54 54<

Figura 2.15 Revestimento de Solo � Cimento



BARRAGENS DECONCRETO


As barragens de concreto cogitadas neste MANUAL são as do tipo de gravidade, econsistem de um muro, cuja seção transversal aproxima-se à de um triângulo, e queresistem através do seu peso próprio à pressão da água do reservatório e à subpressãodas águas que se infiltram pelas fundações. Este tipo de barragem possui um trechocentral rebaixado, o vertedouro, de preferência coincidente com a parte central do vale,onde ocorre o rio, destinado a permitir o extravasamento das águas excedentes. É reco-mendável para vales relativamente estreitos, com boas fundações, de preferência emrocha sã ou pouco fraturada, e onde a construção de um vertedouro lateral é problemá-tica devido às encostas íngremes e rochosas.

3.2 Adequabilidade do Local para o Barramento

Para a adoção da barragem de concreto para o barramento, o local deve possuir asseguintes características:

a) A largura do vale na cota da crista da barragem deve ser a mais estreita do trechobarrável do rio;

b) Disponibilidade de pedreiras para obtenção da brita e jazidas de areia facilmenteexploráveis nas proximidades do local;

c) Facilidade de adquirir cimento em quantidade suficiente na região;

d) As fundações e ombreiras devem ser de material resistente; caso as fundaçõespossuam uma camada superficial de aluvião, esta não deve ser muito espessa,para não encarecer a obra com os trabalhos de remoção da mesma;

e) Facilidade para construção de acessos.

3.3 Seção Típica � Aplicabilidade

A seção típica apresentada a seguir é aplicável somente com:

! alturas de barragem até 4,50m;

! alturas de lâmina d�água até 1m;

! fundações em rocha sã ou pouco fraturada.



Caso contrário, é necessária a realização de análises específicas. Deverão ser feitasanálises de tensões na barragem, análises de estabilidade (considerando-se tombamento,deslizamento e flutuação) e, no caso de fundação permeável, análises de descarga freática,com consideração da possibilidade de erosão regressiva (�piping�).

3.4 Seção Típica e suas Características

A seção típica recomendada para barragens de concreto é apresentada na Figura3.1. No trecho situado à jusante da barragem, deve ser feita uma bacia de dissipação outanque, cuja função é amortecer o impacto da água extravasada pelo trecho do vertedouro.A bacia deve ter a mesma largura do vertedouro e, caso a rocha seja pouco resistente oufraturada, deve ser feita uma laje de alvenaria de pedra argamassa no seu fundo, paraproteger a rocha contra erosão; caso a rocha seja resistente, é desnecessária a constru-ção dessa laje para proteção do fundo da bacia de dissipação. Ao redor da bacia, externa-mente, é recomendável uma camada de pedra de proteção, para evitar que a água quetransborde da bacia danifique a rocha, principalmente quando esta não for de boa quali-dade. A barragem será construída em blocos, entre os quais deverão existir juntas verti-cais, devidamente vedadas contra vazamentos. Na crista da barragem, no trecho nãovertedouro, deve ser construída uma mureta de proteção<%0> contra ondas.

3.5 Dimensões Básicas3.5.1 Cota da Crista da Barragem

A cota da crista da barragem em seu trecho de ombreiras (trecho não vertedouro)deve estar 1m acima da cota do nível normal d�água previsto no reservatório. Como aaltura máxima da lâmina d�água admitida sobre a crista do trecho vertedouro é de 1m, aproteção contra as eventuais ondas no reservatório, quando o nível d�água atingir o máxi-mo previsto, é feita por uma mureta construída junto aos parâmetros de montante. Estamureta deve ter uma altura mínima de 0,3m e 0,2m de largura e pode ser construída comalvenaria de tijolo maciço ou de concreto.

Figura 3.1 Barragem de Concreto � Seção Típica



3.5.2 Dimensões da Barragem, do Trecho Vertedouro e da Bacia de Dissipação

O talude mínimo de jusante deve ser 0,70H : 1V. O dimensionamento preferível doperfil do trecho vertedouro é apresentado na Figura 6.1 do Capítulo VI, �Vertedouros�,para a seção típica Ho=1. Uma largura típica da bacia deve ser de 5 a 6 m.

3.5.3 Distância entre as Juntas

As juntas entre os blocos da barragem devem ser distantes entre si no máximo15m (vide a Figura 3.2), para evitar rachaduras no corpo da estrutura, através das quaispossa haver vazamentos.

3.6 Preparação da Fundação e Ombreiras

a) A área situada sob a barragem e na qual a estrutura se apoiará deve ser limpa,incluindo o desmatamento, destocamento e a remoção das camadas superficiaisde solo, até ser atingida a superfície da rocha sã.

b) A superfície da rocha deve ser limpa de matacões soltos, detritos ou outros mate-riais. Todas as irregularidades da superfície que formem taludes negativos ou ba-lanços serão eliminados com remoção do material ou por enchimento com con-creto (concreto dental e/ou calda de cimento).

c) A área a ser limpa deve ter uma largura igual à largura da base da estrutura, mais5m para montante e para jusante, tanto nas fundações do trecho central, como nasfundações de ombreiras.

d) Os materiais extraídos das escavações deverão ser depositados em áreas fora dolocal da obra e do reservatório.

Figura 3.2 Barragem de Concreto � Elevação Esquemática



BARRAGENS DEALVENARIA


As barragens de alvenaria de pedra argamassada, cogitadas neste MANUAL, sãoas de tipo de gravidade, e consistem de um muro, cuja seção transversal se aproxima deum triângulo retângulo, e que resiste através do seu peso próprio à pressão da água doreservatório e à subpressão das águas que se infiltram pelas fundações. Este tipo debarragem possui um trecho central de barragem. O vertedouro, de preferência, coincidecom a parte central do vale, onde corre o rio, destinado a permitir o extravasamento daságuas excedentes. As barragens de alvenaria de pedra argamassada são recomendáveispara vales relativamente estreitos, onde o represamento requer pouca altura, e onde aconstrução de um canal extravasor é problemática. O vale deve ter fundações em rochae encostas íngremes e rochosas ou com rocha situada a pouca profundidade. Embora aconstrução de uma barragem desse tipo seja mais demorada que a de uma barragem deconcreto, nas regiões ricas em pedras e para barragens com pouco volume de material,a construção em alvenaria pode ser mais econômica.

4.2 Adequabilidade do Local para o Barramento

Para ser viável a adoção de barragem de pedra argamassada, o local escolhido parao barramento deve ter as seguintes características:

a) Disponibilidade, nas proximidades do local, de pedras em quantidade suficiente,com dimensão de 15 a 30 cm, forma semi-regular, com pelo menos duas facesparalelas, ou existência de pedreira apropriada de fácil exploração;

b) Facilidade em adquirir areia e cimento na região;

c) A largura do vale na cota da crista da barragem deve ser a menor existente notrecho do curso d�água em que se deseja instalar um barramento;

d) As ombreiras ou encostas e as fundações devem ser resistentes, constituídas derocha sã ou pouco fraturada. Se a fundação for recoberta por uma camada dealuvião, esta não deve ser muito espessa, visto ser necessária a sua remoção;

e) Disponibilidade de acessos para transporte do material e equipamentos, ou facili-dade para sua construção.

4.3 Seção Típica � Aplicabilidade

A seção típica apresentada a seguir é aplicável somente com:

! Alturas de barragem até 4m;



! Alturas da lâmina d�água até 1m;

! Fundações em rocha sã ou pouco fraturada.

Em casos contrários, é necessária a realização de análises especiais. Deverão serfeitas análises de tensões na barragem, análises da estabilidade (considerando tomba-mento, deslizamento, e flutuação). Para os critérios aplicáveis nestas análises, vide �Nor-mas de Pequenas Barragens� (em preparação).

4.4 Seção Típica e suas Características

A seção típica recomendada para barragens de alvenaria de pedra é apresentadana Figura 4.1. De maneira geral, a estabilidade da barragem de alvenaria com altura igualou inferior a 4m fica assegurada pela adoção da seção recomendada. No trecho situadoà jusante da barragem, deve ser feito um tanque ou bacia de dissipação, com a mesmalargura do vertedouro, que amortecerá o impacto da água que verte pelo vertedouro(crista do trecho rebaixado). Caso a rocha da fundação seja pouco resistente, fraturadaou facilmente erodível, será feita uma laje de fundo em pedra argamassada, jogando-seexternamente, ao redor das paredes da bacia uma camada de pedra de proteção, paraevitar que a água que transbordar do tanque danifique a superfície da rocha. A barragemserá construída em blocos, entre os quais deverão existir juntas verticais, devidamentevedadas contra vazamentos. Na crista da barragem, no trecho não vertedouro, deve serconstruída uma mureta de proteção contra ondas.

Figura 4.1 Barragem de Alvenaria � Seção Típica

4.5 Dimensões Básicas4.5.1 Cota da Crista da Barragem

A cota da crista da barragem em seu trecho de ombreiras (trecho não vertedouro),deve estar 1m acima da cota do nível d�água normal prevista no reservatório. Como aaltura máxima da lâmina d�água admitida sobre a crista do trecho vertedouro é de 1m, aproteção contra as eventuais ondas no reservatório, quando o nível d�água atingir omáximo previsto, é feita por uma mureta construída junto ao parâmetro de montante.Esta mureta deve ter uma altura mínima de 0,3m e largura de 0,2m, e pode ser construídade alvenaria de tijolo maciço.



4.5.2 Dimensões da Barragem, do Trecho do Vertedouro, e da Bacia de Dissipação

O talude mínimo do jusante deve ser 0,80H : 1V. O dimensionamento preferível doperfil do trecho vertedouro está apresentado na Figura 6.1 do Capítulo VI, �Vertedouros�,para a Seção Típica Ho=1. Uma largura típica da bacia de dissipação deve ser de 5 a 6 m.

4.5.3 Distância entre as Juntas

As juntas entre os blocos da barragem devem estar distantes entre si 25 m nomáximo (vide Figura 4.2), para evitar rachaduras no corpo da estrutura e não ocorrervazamento pelas mesmas.

4.6 Preparação da Fundação e Ombreiras

a) A área situada sob a barragem e na qual a estrutura se apoiará deve ser limpa,incluindo o desmatamento, destocamento e a remoção das camadas superficiaisde solo, até ser atingida a superfície da rocha;

b) A superfície da rocha deve ser limpa de matacões soltos, detritos ou outros mate-riais. Todas as irregularidades da superfície que formem taludes negativos ou ba-lanços, serão eliminados por remoção do material ou por enchimento com argamas-sa;

c) A área a ser limpa deve ter uma largura igual à largura da base da estrutura, mais2m para montante e para jusante, tanto nas fundações do trecho central, como nasfundações de ombreiras;

d) Os materiais extraídos das escavações deverão ser depositados em áreas fora dolocal da obra e do reservatório.

Figura 4.2 Barragem de Alvenaria � Elevação Esquemática



HIDROLOGIA

5.1 Geral

A hidrologia é uma das questões mais problemáticas no projeto de barragens e naavaliação de sua segurança.

O ideal seria que fossem empregados os métodos de hidrologia clássica, porémisto é, freqüentemente, impossível por falta de dados hidrológicos ou de recursos. Nes-tes casos, muitas vezes são utilizados métodos regionais e/ou fórmulas empíricas, tantopara o dimensionamento do reservatório como para o cálculo da vazão de projeto.

5.2 Vazão de Projeto

A seleção da vazão de projeto deve contemplar as conseqüências se a vazão forexcedida, especialmente considerando a possibilidade de ruptura da barragem. No casode uma barragem grande, a pouca distância à montante de uma cidade com muitoshabitantes, é necessário a verificação do Projeto com Cheia Máxima Provável. Porém,em casos com riscos mais baixos, pode ser justificável o uso de cheias menores.

No caso específico de pequenas barragens até dez metros de altura, para os quaisa sua ruptura não teria como possível conseqüência perda de vida, interrupções de viasde transporte de importância ou outros danos significantes, poderia ser utilizada ametodologia delineada no Anexo deste MANUAL intitulado �Dimensionamento de Pe-quenos Açudes�. A vazão de pico da cheia de projeto deve ser calculada pelas fórmulasdadas no parágrafo 4.8.2 desse anexo. Os valores da cheia de projeto proporcionadospor esta metodologia correspondem ao dobro dos valores decenais. O período de retor-no teórico destes valores oscila, aproximadamente, entre 100 e 150 anos.

Nos casos com risco elevado, é necessário um estudo hidrológico maisaprofundado, para permitir a avaliação da segurança da barragem. �Pequena� barragemnão significa, necessariamente, �pequeno� risco.



VERTEDOUROS

6.1 Escolha do Tipo de Vertedouro

De forma geral, podem ser definidas duas soluções básicas para o extravasamentodo excesso de água afluente ao local do barramento:

! Extravasamento por um canal, com o fundo situado em cota mais elevada emrelação ao leito natural do rio;

! Extravasamento por sobre o próprio corpo da barragem.

A melhor solução é função da topografia e geologia do local, e dos materiais dis-poníveis para a construção da barragem. Podem-se, todavia, fixar algumas regras ge-rais, a fim de nortear o encaminhamento dos estudos para a escolha da solução:

a) Deverá ser cogitada, sempre de início, a possibilidade de localizar o sangradouro emuma das ombreiras ou em uma sela topográfica do terreno, utilização de um canalextravasor, com largura adequada para resultar em fluxo com baixas velocidades,preferencialmente sem revestimento. (Se o fundo, e/ou taludes do canal não foremconstituídos de material resistente, deverão os mesmos ser revestidos para protegê-los contra erosão);

b) Caso não se possa construir um canal com largura adequada para resultar emvelocidades baixas, deve-se insistir com a alternativa de um canal extravasor, estu-dando-se a proteção do fundo e dos taludes das margens do canal contra a erosão;

c) Se as margens forem íngremes, as condições topográficas favoráveis, e existirrocha a pequena profundidade, pode ser conveniente projetar um sangradouroem canal lateral;

d) Paralelamente, deverão ser estudadas alternativas com a solução de extravasamentopor sobre o próprio corpo da barragem;

e) Deve ser ressaltado que podem ser levantadas hipóteses de soluções mistas, emque exista mais de um órgão responsável pelo extravasamento.

6.2 Descarga do Projeto de Vertedouro

O vertedouro deve ser projetado para a passagem da cheia de projeto. Se o reserva-tório for pequeno em relação ao volume de entrada da cheia, a descarga do vertedouropode ser considerada igual à vazão de pico da cheia. Nos casos de reservatórios comarmazenamento significativo, é necessário fazer cálculos do encaminhamento da cheiano reservatório e a laminação resultante, para obter o pico da descarga do vertedouro



Figura 6.1 Perfil de Vertedouro

correspondente. Em casos de cheias com volumes relativamente pequenos, a redução depico obtida pode ser significativa.

6.3 Capacidade do Vertedouro6.3.1 Geral

A capacidade de vertedouro normalmente é calculada por uma equação do tipo

Q = CLH3/2

onde Q é a vazão, C é um coeficiente de descarga, L é a largura e H, a lâminad�água.

6.3.2 Seção Vertente Tipo �Creager� (Ogee)

O dimensionamento preferido para o perfil �Creager� (Ogee) é apresentado na Figu-ra 6.1. Um valor típico do C para este perfil é 2.1. (Valores exatos dependem da profun-didade do canal de aproximação, a razão H/Ho e outros fatores � vide �Design of SmallDams�, como exemplo).

6.3.3 Seção Vertente de Outro Tipo

Para uma seção vertente horizontal e larga, o valor típico de C é 1,7. Outras seçõespossuem valores intermediários.

6.3.4 Sangradouro sem Seção Vertente

Se o canal extravasor não inclui uma seção vertente, sua capacidade deve sercalculada com as fórmulas apropriadas para canais abertos.



ANEXO

DIMENSIONAMENTO DE PEQUENOS AÇUDES

Este anexo foi elaborado pelo grupo de trabalho de Hidrometereologia (GT.HMEda SUDENE) em convênio com o ORSTOM � França.

Equipe Técnica

! Dr. Benedito José Zelaquett Seraphim � SUDENE � Chefe do GT. HME Coordena-ção Administrativa.

! Eric Cadier � SUDENE/ORSTOM � Hidrologia/Dimensionamento Coordenação Téc-nica.

! Flávio Hugo Barreto Batista da Silva � EMBRAPA � Classificação Hidropedológicadas Bacias.

! Jean Claude Leprun � EMBRAPA/ORSTOM � Classificação Hidropedológica dasBacias.

! Jacques Marie Herbaud � SUDENE/ACQUAPLAN � Hidrologia.

! Frederico Roberto Doherty � SUDENE/IICA � Hidrologia/ Modelização.

! Paulo Frassinete de Araújo Filho � SUDENE/CISAGRO � Hidrologia/ Modelização.

! Nice Maria da Cunha Cavalcante � SUDENE/IICA � Hidrologia

! François Molle � SUDENE/COOPERAÇÃO FRANCESA � Dimensionamento/Manejode Água.

! Carlos Henrique Cavalcanti de Albuquerque � SUDENE/CISAGRO � Computação /Modelização.

! Paulo Henrique Paes Nascimento � SUDENE/CISAGRO � Computação/ Modelização

! Marc Montgaillard � SUDENE/ORSTOM � Computação/Modelização.

! Rosana Alves Soares � SUDENE/IICA � Digitação

! Editon Mendes das Mercês � SUDENE � Desenhos.



1. Problemáticas do Dimensionamento

O dimensionamento de uma barragem ou reservatório é uma operação complexa,na qual são levados em consideração diversos parâmetros. Dentre eles, destacam-se:

a) Quantidade de água disponível � variação sazonal e interanual dos escoamentos,das chuvas e das outras características climáticas;

b) Características do local do barramento � volume máximo possível da barragem emfunção da topografia e relação entre o volume armazenável e o custo da obra;

c) Finalidade de utilização potencial da obra, por exemplo: proteção de uma regiãocontra as cheias, regularização de vazões, abastecimento de uma cidade, irriga-ção, etc;

No caso da irrigação, que constitui a finalidade principal deste MANUAL, devemser avaliados: a superfície máxima irrigável; a mão-de-obra disponível; o volume aser armazenado para os abastecimentos humano e animal; o nível de garantiaassumido, etc.

d) Outros aspectos, tais como impactos sociais, políticos e ambientais da obra, inser-ção da obra no contexto sócio-econômico regional, modificação do regimehidrológico causado pela represa, salinização futura da represa e o perímetro, etc;

e) Aspectos técnicos e econômicos � tipos e custos da construção da barragem (terra,concreto) e da irrigação (aspersão, gotejamento, gravidade), capital disponível,etc.

Cada um desses elementos deve ser considerado como sendo um eventual fatorlimitante. Assim, a dimensão da obra será, automaticamente, limitada pelo volume má-ximo possível no local do barramento e/ou pelo capital disponível, etc.

Caso não haja, a priori, uma limitação evidente do tamanho da obra, propõe-se ummétodo de dimensionamento hidrológico, pressupondo que os únicos fatores limitantesprovêm da quantidade de recursos hídricos disponíveis.

Em resumo, este método fornece limites superiores ao tamanho das barragens, osquais não devem ser ultrapassados para garantirem uma gestão racional dos recursoshídricos e econômicos disponíveis, a nível da bacia.

2. Roteiro Resumido de Dimensionamento de PequenasBarragens (vide Figura A.1)

As principais etapas do método proposto para os cálculos de dimensionamento debarragens são:

2.1 Determinação das Características Físico-Climáticas da Bacia

2.1.1 Características da Bacia Hidrográfica de Drenagem (BHD)

Etapa 1

Determinação da Superfície (S), em km, da Bacia Hidrográfica de Drenagem (BHD),com mapa topográfico.



Figura A.1 Esquema Geral de Dimensionamento de Açudes no Semiárido



Etapa 2

Classificação Hidro-Pedológica das unidades de solo da Bacia Hidrográfica de Dre-nagem (BHD).

Subetapa 2-1

Determinação, de acordo com a Tabela A.1, do valor de L600 (mm) de cada Unida-de de Mapeamento de Solo (UM) identificada no mapa pedológico. L600 é a lâmi-na escoada fictícia que corresponde ao escoamento médio de cada UM nas condi-ções climáticas �padrões�.

Subetapa 2-2

Intervenção eventual de fatores corretivos.

Subetapa 2-2-1

Cobertura vegetal: coeficiente CV que varia entre 0,5 e 2.

Subetapa 2-2-2

Presença de outros açudes: coeficiente CA que varia entre 0 e 1,5.

Subetapa 2-2-3

Outros fatores:

! Rede hidrográfica de drenagem;! Relevo;! Geologia, etc.

Subetapa 2-3

Cálculo de L600 corrigida da BHD.

Etapa 3

Caracterização do clima e da pluviometria.

Subetapa 3-1

Estimativa do total pluviométrico anual: P(mm), com um mapa de isoietas.

Subetapa 3-2

Determinação da zona climática e do coeficiente de correção climático (C), com omapa da Figura A.2.

L600 da BHD =(L600 corrida de cada UM x Superfície de cada UM)

Superfície da BHD



Figura A.2 Delimitação das Zonas Climáticas



Tabela A.1. Composição e Valores de 1600 das Unidades de Mapeamento

ademoNoloSedoãçaicossA 1etnenopmoC % 2etnenopmoC % 3etnenopmoC % 4etnenopmoC % 006L

AIHAB

3dQA dQA 07 dVL 03 mm0.3

01eC .gra.dem.eC 03 osar.eC 05 .trev.eC 02 mm0.82

4eEL .gra.dem.eEL 54 .gra.dem.eC 53 osar.eC 02 mm2.71

21dVL .gra.dem.dVL 001 mm0.01

61dVL .gra.dem.dVL 05 .gra/dem.EP 03 .gra.dem.dPIS 02 mm5.71

01dVL .gra.dem.dVL 06 .gra.dem.dVL 04 mm0.01

11dVL .gra.dem.dVL 07 .gra/dem.EP 03 mm5.41



1dVL .gra.dVL 001 mm0.51

02dVL .dem.dVL 55 dQA 54 mm8.2

22dVL .gra.dem.dVL 06 .gra/dem.EP 04 mm0.61




21EP .gra/dem.EP 56 .gra.dem.dVL 02 VB 51 mm8.32

31EP .gra/dem.EP 05 .gra.dem.dVL 03 dQA 02 mm5.51

44EP .rba.nilp.EP 05 dem/nera.tal.EP 03 .pp.dVL 02 mm0.42

02eSLP .rba.EP 04 .dni.eSLP 06 mm0.25

91eSLP .rba.eP 03 .nalp.CN 02 .dni.eSLP 05 mm5.74

12eSLP V 03 .dni.SS 51 .dni.eSLP 55 mm7.46

1dR dR 05 FA 05 mm5.36

2dR dR 52 dQA 52 .dem.dVL 52 FA 52 mm0.33

1deER deER 05 .dni.eSLP 03 eR 02 mm9.92

yZ eC 68 eVL 41 mm0.01ÁRAEC

3eA .dni.LP 33 .dni.HS 33 .dni.eA 43 mm9.27

4dQA dQA 03 .rba.nilp.EP 52 .dem.EP 52 dQA 02 mm0.31

1VB .nurt.VB 55 52 gra.EP 02 mm7.94

2VB .gra.EP 02 eR 53 .nurt.VB 54 mm4.74

3VB eR 02 .gra.CN 03 .nurt.VB 05 mm5.84

11CN eR 52 .gra.CN 53 .trev.CN 04 mm2.23

41CN eR 03 .dni.CN 05 dni.LP 02 mm6.34

51CN .dni.CN 04 eR 52 dni.LP 02 .dni.SS 51 mm8.65

3CN eR 51 .gra.CN 05 dni.LP 02 .dni.SS 51 mm8.65

7CN eR 53 .gra.CN 04 .gra.trev.CN 52 mm0.43

9CN eR 02 .gra.trev.CN 05 .dni.LP 03 mm9.04

01EP .gra.EP 04 .rba.eP 03 .gra.tal.EP 03 mm4.33

11EP .gra.EP 54 .gra.zdop.eRT 03 .gra.dem.eR 52 mm4.03

31EP gra.EP 56 .zdop.eEL 53 mm8.52

61EP .gra.zdop.eRT 52 .gra.EP 04 .gra.osar.EP 53 mm5.13

71EP gra.EP 05 eR 02 .gra.CN 03 mm0.73

02EP gra.EP 54 eR 04 .gra.osar.EP 51 mm0.73

22EP gra.EP 05 eR 03 .dni.CN 02 mm0.73

32EP gra.EP 05 .gra.osar.EP 03 eR 02 mm0.73



92EP .rba.EP 55 eR 52 .gra.trev.CN 02 mm0.82

03EP .rba.EP 05 .gra.EP 02 eR 03 mm0.13



Tabela A.1. Composição e Valores de 1600 das Unidades de Mapeamento (cont.)


).tnoc(ÁRAEC

23EP .rba.nilp.EP 04 .gra.EP 52 .dni.LP 02 .gra.dHL 51 mm8.65

63EP .rba.nilp.EP 54 .dem.zdop.eVL 53 .gra.EP 02 mm8.52

83EP osar.EP 53 eR 03 .gra.EP 02 .dem.CN 51 mm0.73

93EP .rba.EP 52 .rba.osar.EP 04 eR 53 mm0.43

4EP .gra.EP 55 .gra.EP 52 eR 02 mm0.73

24EP .rbaosar.EP 07 .garf.eER 03 mm4.72

6EP .gra.EP 04 .gra.EP 03 .gra.dem.eR 51 FA 51 mm0.54

8EP .gra.EP 54 .gra.EP 53 eR 02 mm0.73

9EP .gra.EP 54 eR 53 .nurt.vB 02 mm6.14

1LP .rba.osar.EP 51 dni.LP 05 .dni.SS 53 mm3.48

3LP .dni.LP 05 .dni.SS 03 FA 02 mm5.09

4LP eR 02 .dni.LP 05 .dni.SS 03 mm9.97

6LP eR 02 .dni.LP 54 .dni.SS 53 mm6.28

11eR eR 54 eR 04 .gra.eP 51 mm0.53

81eR eR 53 dni.CN 03 .dni.LP 02 .dni.SS 51 mm8.65

91eR eR 55 dni.CN 03 .dni.LP 51 mm9.14

32eR eR 06 .gra.EP 52 FA 51 mm0.54

52eR eR 06 .gra.EP 52 FA 51 mm0.54

62eR eR 05 FA 05 mm5.36

5eR eR 06 .gra.EP 04 mm0.73

6eR eR 56 gra.osar.EP 53 mm0.73

8eR eR 54 .gra.CN 03 FA 52 mm3.05

9eR eR 04 eR 03 .gra.EP 03 mm0.73

01deR deR 54 FA 53 .dni.SS 02 mm2.37

1deR .garf.dER 001 mm0.5

11deR deR 54 .gra.CN 53 .dni.LP 02 mm6.34

2deR .garf.dER 55 .dem.nera.SS 52 FA 02 mm0.25

5deR deR 05 .gra.EP 02 .dni.CN 03 mm0.73

9deR deR 56 .gra.CN 02 .dni.SS 51 mm2.05

3eER eER 08 FA 02 mm4.02ABÍARAP

1eC .gra.eR 04 .dem.tal.eC 06 mm8.71

2eC eR 52 otro.EP 52 .dem.tal.eC 05 mm0.12

1CN eR 04 CN 06 mm0.73

2EP .otro.EP 001 mm0.73

3EP .otro.EP 55 eR 54 mm0.73

6EP .dem.EP 55 eR 03 FA 51 mm9.23

1eR .dem.eR 001 mm0.73

81eR eR 05 FA 05 mm5.36

2eR .dem.eR 001 mm0.53

5eR eR 58 FA 51 mm0.54





OCUBMANREP

1dQA dQA 001 mm0.0

2eC eR 52 otro.EP 52 dem.tal.eC 05 mm0.12

21dVL .muh.dni.dVL 001 mm0.51

2eVL .dem.eVL 06 otro.EP 04 mm8.71

2CN eR 53 CN 04 .trev.CN 52 mm0.43

6CN .nalp.CN 55 VB 54 mm4.03

7CN .nalp.CN 07 V 03 mm0.52

8CN eR 02 CN 03 .trev.CN 05 mm0.13

1EP otro.EP 001 mm0.73

01EP .dem.EP 001 mm0.51

11EP eR 03 FA 02 .dem.EP 05 mm6.63

41EP .gra.EP 55 .dem.eR 52 FA 02 mm6.74

71EP .gra.EP 06 .dem.eR 04 mm0.73

91EP .dem.eVL 52 .dni.CS 52 .dem.EP 05 mm5.21

3EP otro.EP 05 .gra.EP 53 .nalp.CN 51 mm2.53

5EP otro.EP 06 eR 02 .garf.eER 02 mm6.03

6EP .gra.rba.EP 07 eR 03 mm0.73

7EP .rba.nilp.EP 001 mm0.73

9EP .dem.EP 06 .gra.EP 04 mm8.32

1LP LP 001 mm0.07

01LP eR 53 FA 02 LP 54 mm5.26

2LP eR 04 FA 51 LP 54 mm8.95

3LP .trev.CN 53 LP 56 mm3.45

4LP eR 02 CN 03 LP 05 mm5.35

7LP eR 52 .trev.CN 03 LP 54 mm2.84

3VP otro.EP 001 mm0.73

1dR .nera.dR 001 mm0.73

2dR eR 05 dQA 05 mm5.81

01eR eR 05 FA 05 mm5.36

4eR eR 04 .garf.eER 53 LP 52 mm1.43

5eR eR 04 FA 03 .dem.EP 03 mm3.64

7eR eR 04 FA 52 LP 53 mm8.16

9eR eR 05 FA 05 mm5.36

1eER .garf.eER 001 mm0.5

2eER eR 03 FA 02 .garf.eER 05 mm6.13

3eER .garf.eER 53 .dem.EP 53 eR 03 mm1.81

5eER .garf.eER 04 FA 03 .dni.SS 03 mm5.66

8eER eR 52 .garf.eER 55 .dni.SS 02 mm0.73

2SS eR 52 .trev.CN 53 .dni.SS 04 mm0.86

1V V 001 mm0.52

2V V 001 mm0.52



2.2 Dimensionamento do Volume da Barragem

Etapa 4

Cálculo de L(p) � Lâmina média anual escoada na bacia, pelo ábaco da Figura A.3ou pela fórmula:

L(p) = CL600 x eA(P-600)

No Sertão tomar C = 1 e A = 0,0033.

Etapa 5

Cálculo do volume médio anual escoado, pela fórmula:Ve(m3) = 1000 x S(km2) xL(p) (mm)

Etapa 6

Correção eventual, em função da utilização prevista da barragem e das caracterís-ticas geométricas do local do barramento.

Etapa 7

Resultado final: Determinação do volume da barragem em m3 e de sua profundida-de em m.



ETRONODEDNARGOIR

4eA .dni.HS 03 .dni.eA 07 mm0.55

1eC .gra.eC 07 .gra.dem.eR 03 mm0.73

4eC .gra.eC 55 .gra.eVL 03 .gra.dem.eR 51 mm4.03


3dVL .dem.dVL 001 mm0.5

2eVL .dem.zdop.eVL 04 dQA 03 .dem.tal.EP 03 mm5.6

1CN eR 03 CN 07 mm0.73

2CN .dem.EP 53 eR 02 CN 54 mm3.92

3CN .dem.EP 52 eR 53 CN 04 mm5.13

4CN .dem.osar.EP 53 eR 52 CN 04 mm0.73

1EP .gra.mac.eVL 51 otro.EP 06 eR 52 mm7.33

2EP .dem.EP 06 .dem.osar.EP 04 mm8.32

3EP eR 03 .dem.EP 04 CN 03 mm2.82

4EP .dem.EP 54 .dem.osar.EP 03 CN 52 mm1.72

5EP .dem.osar.EP 03 eR 02 .garf.eER 52 CN 52 mm0.92

6EP .dem.rba.EP 05 .dem.zdop.eVL 03 dQA 02 mm0.9

31eR eR 05 .trev.CN 03 V 02 mm0.13

51eR .dem.osar.EP 53 eR 05 FA 51 mm0.54

61eR eR 05 FA 05 mm5.36

4eR .dem.eR 06 CN 04 mm0.73

6eR eR 06 trev.CN 04 mm2.23

2eER .dem.osar.EP 03 eR 02 .garf.eR 05 mm0.12

1SS .dni.SS 001 mm0.521



Etapa 8

Cálculo da descarga da cheia do projeto Qx em m3 /s, pelas fórmulas:

Qx(m3/s) = 25 Sc0,58 x Fc para Sc maior que 5 km2

Qx(m3/s) = 17 Sx0,8 x Fc para Sc menor que 5 km2

Sc é a superfície de contribuição de cheia, calculada pela fórmula:Sc = S(solo classe 3 e 4) + 0,5 x S (solo classe 2) + 0,1 x S(solo classe 1)Fc é um fator de correção que pode variar entre 0,5 a 1,2.

2.3 Dimensionamento do Sangradouro

O dimensionamento do sangradouro requer a utilização dos resultados das Etapas1 e 2.

Etapa 9

Avaliação, eventual, dos riscos e das conseqüências das rupturas dos açudes situ-ados à montante.

Etapa 10

Amortecimento da cheia na represa.

Etapa 11

Resultado final: Dimensionamento do sangradouro.

3. Informações Necessárias

3.1 Fundamentos e Alcance do Método de Classificação Hidro-Pedológica

O método de classificação hidrológica proposto permite fornecer, rapidamente,uma avaliação dos recursos em água das pequenas bacias hidrográficas, com superfíci-es inferiores a 1000km2, nas zonas do Nordeste brasileiro, com precipitação anual médiainferior a 800mm. Seu princípio consiste em classificar as unidades de solo da bacia �aser avaliada�, dentro do conjunto das Bacias Hidrográficas Representativas já estuda-das, no Nordeste Semiárido.

Essa classificação está baseada na comparação e na analogia das característicasfísico-climáticas e de vegetação.

A precisão dos resultados fornecidos por este método indireto é, evidentemente,inferior a de um estudo hidrológico clássico e completo da bacia; entretanto, deve-selevar em consideração o custo e a demanda de tempo (vários anos de observação) que oestudo clássico requer, quando o que se necessita são informações, em tempo hábil,para pequenos aproveitamentos hidráulicos.

Uma parte da caracterização pode ser realizada no escritório, com a documenta-ção técnica disponível. No entanto, uma visita ao campo é indispensável, e alguns estu-dos complementares poderão melhorar, sensivelmente, a precisão do dimensionamento.



Figura A.3 Cálculo da Lâmina Escoada Anual



3.2 Documentos Necessários

Devem-se reunir os documentos a seguir discriminados, relativos à Bacia Hidro-gráfica de Drenagem (BHD) e ao local do barramento:

! Mapa topográfico da BHD, na escala de 1:100.000 ou de maior precisão, se existir;

! Mapa, na escala de 1:500.000, do inventário hidrogeológico do Nordeste;

! Mapa pedológico e geológico da BHD, na escala mais precisa possível. Existem,para todos os Estados do Nordeste, levantamentos pedológicos exploratórios, cujasescalas variam entre 1:1.000.000 e 1:400.000;

! Mapa de isoietas da BHD, em 1:1.000.000 ou 1:2.500.000, segundo a zona;

! Fotografias aéreas ou imagens de satélites da BHD (indispensáveis, se a bacia formenor do que 10km2);

! Todo e qualquer documento, estudo ou mapa, capaz de melhorar o conhecimentofisiográfico da BHD;

! Levantamento topográfico (detalhado ou semi-detalhado) da bacia hidráulica dofuturo açude;

! Análise hidroquímica dos solos a serem irrigados e da água a ser utilizada, visandoavaliar os riscos de salinização;

! Os mapas topográficos, pedológicos e uma avaliação do total anual das precipita-ções são absolutamente indispensáveis para aplicação do presente método.

3.3 Informações a serem Coletadas no Campo

O reconhecimento de campo é imprescindível e objetiva reunir vários tipos deinformações, para complementar, confirmar e/ou modificar as conclusões do trabalhorealizado em escritório. Os principais tópicos dessa etapa estão detalhados a seguir:

a) Confirmação, no campo, do local previsto para a barragem, plotado no mapa ounas fotos;

b) Quando a bacia for muito pequena, a sua delimitação nos mapas e fotos deve serrespaldada com uma visita ao campo, a fim de que se tenha um menor erro nadeterminação da superfície da BHD;

c) Checagem das informações coletadas em escritório, sobre solo, vegetação, drena-gem, etc., para aplicação dos eventuais fatores corretivos da classificação. A veri-ficação, em campo, da coerência do mapa de solo com os solos efetivamente pre-sentes é de primeiríssima importância, pois os solos BHD constituem a base daclassificação proposta;

d) Inspeção dos açudes situados à montante do barramento previsto, avaliação deseus volumes e dos riscos de arrombamento. Uma atenção especial será dada aodimensionamento de seus vertedouros;

e) Coletar informações sobre o funcionamento dos açudes existentes na região: rela-ção entre volume máximo do açude e a superfície da BHD, anos nos quais recebe-



ram água ou sangraram; quais foram as ocorrências de arrombamento e suas ra-zões, etc;

f) Reunir o máximo de informações, no local, do futuro barramento; informar-se so-bre o comportamento do riacho e o nível máximo atingido pelas cheias históricas;recolher amostras de água e de solo, etc.

A viagem ao campo poderá, evidentemente, ser aproveitada para realizar outrosestudos preliminares do projeto, como, por exemplo, a construção da barragem e suafutura utilização.

4. Descrição Detalhada das Etapas

4.1 Avaliação da Superfície da Bacia Hidrográfica de Drenagem

Etapa 1

a) Definir o local da barragem, determinar a linha de contorno da bacia de drenageme calcular a sua superfície (S).

! Para áreas com menos de 5km2, utilizar fotografias aéreas ou mapas precisos(escala 1:50.000 ou 1:25.000);

! Entre 5 e 25km2, utilizar mapas ou fotografias, conforme a nitidez do relevonos documentos disponíveis;

! Para áreas com mais de 25km2, podem-se usar mapas topográficos na escalade 1:100.000, cuja precisão é suficiente, em todos os casos.

Se houver condições para uma escolha entre diversas escalas de mapas, deve-selembrar que o planímetro é o instrumento que apresenta maior precisão para medirsuperfícies médias entre 20 e 100 cm2.

Em todos os casos, é muito arriscado e ilusório tentar delimitar e avaliar superfíci-es de bacias que sejam, no mapa, inferiores a 1cm2, mesmo utilizando-se o método de�divisão e contagem� de pequenos quadrados.

b) Localizar os açudes existentes dentro da bacia e avaliar suas respectivas áreas dedrenagem. Calcular, em seguida, a superfície ativa (SA) da bacia estudada quecorresponde à superfície total (s), diminuída da superfície controlada pelos açu-des.

A avaliação dessas superfícies é fundamental, pois permitirá o cálculo dos volu-mes escoados a partir das lâminas escoadas e o cálculo da vazão de pico da cheia doprojeto.

4.2 Classificação Hidrológica da Bacia Hidrográfica de Drenagem (B.H.D.)

Etapa 2

A classificação hidrológica das bacias hidrográficas constitui, juntamente com aavaliação da superfície de drenagem e das precipitações, os três elementos fundamen-tais que permitem o cálculo dos volumes hídricos disponíveis e das vazões de pico dascheias.



Em primeiro lugar, deve ser efetuada uma classificação hidropedológica de cadauma das unidades de solo existentes na B.H.D.

Esta classificação permite estimar, diretamente, a partir de uma simples tabela, ovalor central de L600 de cada unidade.

Os valores centrais propostos para os L600 de cada solo foram determinados con-siderando-se as condições médias existentes atualmente no sertão, para os principaisfatores suscetíveis de influenciarem o escoamento. Esses fatores são, por exemplo, oestado da cobertura vegetal, o número de taludes, o relevo, a densidade de drenagem.

Quando um desses fatores atinge um valor que não pode ser considerado normal,devem ser averiguadas as causas e realizadas as correções.

Essa �intervenção de fatores corretivos� constituirá a subetapa 2.2 e será efetuadaem função de critérios de apreciação mais subjetivos que na subetapa 2.1. Essas corre-ções requererão, geralmente, a participação de técnicos que já possuem experiência nautilização do presente método.

4.2.1 Determinação do L600 de Cada Unidade de Mapeamento Pedológico (UM) da BHD.

Subetapa 2.1

4.2.1.1 Regimes Hidrológicos das Pequenas Bacias Hidrográficas

Principais Regimes Hidrológicos do Nordeste Semiárido:

Esquematizando, o Nordeste semiárido pode ser subdividido em três grandes zo-nas climáticas, representadas no mapa da Figura A.2.

1) O sertão norte, caracterizado por um período chuvoso único, centralizado nos mesesde fevereiro a abril;

2) O sertão sul, de regime pluviométrico mais complexo, onde se observam, geral-mente, dois períodos chuvosos: o primeiro, centralizado nos meses de março-ju-lho e o segundo, nos meses de novembro-dezembro. No sertão norte e sul, asfortes chuvas são, geralmente, de origem convectivas, apresentando fortes inten-sidades e durações relativamente curtas;

3) Numa zona de transição situada entre a zona litoral atlântica leste e o sertão, asprecipitações são de dois tipos: algumas são de origem convectivas, como no ser-tão, outras são oriundas de frentes chuvosas oceânicas atenuadas pela distância.Este segundo tipo de precipitação apresenta, geralmente, duração maior e intensi-dades menores que o primeiro, e ocorrem durante o período de abril a agosto; sãomais favoráveis para a agricultura, mas provocam convectivas de mesma altura.

A grande maioria das bacias hidrográficas utilizadas para a elaboração do presen-te método situam-se no sertão norte, que constituem as zonas onde a classificaçãohidrológica foi realmente válida. A utilização deste método nas outras zonas deve serfeita como tentativa, aguardando estudos específicos para essas regiões.

Em termos geológicos, existem duas principais províncias:

1) As zonas de origem cristalina, cujo subsolo é, geralmente, impermeável e desprovi-do de aqüífero generalizado. Nessas zonas, os rios são sempre intermitentes, pois a



parte principal dos escoamentos provém de escoamento de superfície. Os escoa-mentos de base são, geralmente, de pouca importância e limitados a alguns diasdepois das fortes cheias. Essas zonas serão, naturalmente, mais propícias à cons-trução de açudes, primeiramente porque não existe outra forma de armazenar águae, também, pela extrema irregularidade dos escoamentos;

2) As zonas de origem sedimentar, mais heterogêneas, onde existem geralmenteaqüíferos generalizados.

Existem dois principais tipos de zonas sedimentares:

! As chapadas, relíquias da cobertura sedimentar inicial do solo cristalino, queforam poupadas pela erosão e se elevam acima das zonas cristalinas. Aschapadas do Araripe e de Apodi são bons exemplos desse tipo de formação;

! As provinciais sedimentares existentes em zonas onde o embasamento nãofoi superelevado; nessa região, os sedimentos cobrem grandes superfícies eexistem aqüíferos generalizados e de grande potencial. Essas zonas são,geralmente, desprovidas de açudes, pois são permeáveis (os açudes perde-riam a água), os escoamentos superficiais são menores e os açudes sofreri-am a concorrência dos poços.

Irregularidades dos Regimes

Os mecanismos de geração dos escoamentos acentuam a irregularidade das pre-cipitações. Esta irregularidade constitui a principal característica do regime das peque-nas Bacias Hidrográficas do Nordeste Brasileiro Semiárido, cujos rios são quase sempreintermitentes.

! Irregularidade Interanual dos escoamentos � Generalizando, pode-se dizer que, nosertão, ou falta ou sobra água e os escoamentos médios e intermediários são rara-mente observados.

Assim, o volume escoado atingido um ano sobre três é da ordem do quádruplodo volume escoado garantido dois anos sobre três. Um ano sobre dez observam-se es-coamentos seis vezes superiores ao valor garantido um ano sobre dois e cem vezesmaior ao valor garantido nove anos sobre dez. Além do mais, observam-se períodosdesastrosos de vários anos deficitários consecutivos, conseqüência das secas que aba-lam, com uma certa periodicidade, o Nordeste.

! Irregularidade sazonal dos escoamentos � Os escoamentos estão distribuídos deforma muito irregular no decorrer do ano. 80 a 90% do volume anual é escoado,geralmente, em menos de quinze dias. Essa irregularidade acentua-se ainda maisnos anos secos, nos quais a falta de água é ainda mais crucial;

! Irregularidade no espaço � O escoamento nas pequenas bacias do NordesteSemiárido pode variar muito em função dos solos, da vegetação, da geologia e dorelevo. Sem considerar os casos extremos, observamos, freqüentemente, escoa-mentos variando numa relação de 1 a 5 entre diversos tipos de bacias. Esta irregu-laridade espacial é maior, evidentemente, nas pequenas BHD, que podem ser maisheterogêneas.

Estas �irregularidades� justificam plenamente a construção e a utilização de açu-des capazes de estocar estes efêmeros escoamentos.



Informações Quantitativas:

Indicam-se, a seguir, algumas ordens de grandeza das principais características dosregimes hidrológicos.

Evidentemente, esses números simplificam e esquematizam muito a realidade,pois é impossível retratar com fidelidade uma zona tão vasta.

Escoamentos Médios Anuais

Nas zonas cristalinas, na região do sertão e com uma pluviometria anual de 600mm,as lâminas escoadas anuais da média das bacias variam entre 35 a 45mm, o quecorresponde ao coeficiente de escoamento anual de 6 a 8%. Entretanto, esse valor podeser multiplicado ou dividido por um fator de 2, 3 ou 4, de acordo com as condiçõesfisiográficas específicas locais.

Esse escoamento varia em função do total pluviométrico anual P, de acordo comuma função exponencial do tipo:

L(p) = L(600 mm) x e0,0033 (p-600)

o que corresponde a um acréscimo (ou a uma diminuição) de 40% por cada 100mm de acréscimo (ou de diminuição) do total pluviométrico anual P.

Nas zonas sedimentares e nas zonas de transição, observam-se escoamentos anu-ais menores; sua média é da ordem de grandeza da metade do observado no sertão.

Irregularidade dos Escoamentos

A Tabela A.1 ilustra a extrema irregularidade dos escoamentos anuais.

Definições

! A lâmina escoada é uma lâmina de água fictícia que, se fosse repartida sobretoda a Superfície da Bacia Hidrográfica de Drenagem, teria o mesmo volumeque o volume escoado. Essa lâmina pode ser comparada com lâmina precipi-tada;

! Freqüência de ultrapassagem (F): a lâmina de freqüência de ultrapassagem deF = 0,1 (ou 1/10) corresponde à lâmina que é atingida ou ultrapassada , emmédia, uma vez cada dez anos. Idem para F = 0,33 (ou 1/3) mas, uma vez cadatrês anos, etc;

! Escoamentos em anos consecutivos: os valores proporcionados acimacorrespondem a valores dos escoamentos anuais médios observados du-rante o período de três anos secos consecutivos (L3AC) ou cinco anos secosconsecutivos (L5AC) de período de retorno aproximado de 25 anos.

Nota-se que o escoamento mediano (F = 0,5), ou seja, garantido um ano sobredois, é da ordem de grandeza da metade da média, e que o escoamento médio anual daseqüência de três anos secos consecutivos é da ordem de grandeza de 10% da média.

Nessas bacias, o volume da cheia decenal pode ser da ordem de grandeza da lâmi-na média anual.



4.2.1.2 Escolha do Solo como Fator Principal de Classificação

As características hidrodinâmicas dos solos das bacias foram escolhidas como prin-cipais fatores de classificação das B.H.D., pelas seguintes razões:

a) Nas regiões semiáridas, a influência da vegetação e dos primeiros centímetros oudecímetros de solo são preponderantes na repartição das águas da chuva, entre oescoamento de superfície e a infiltração (que é, muitas vezes, recuperada pelaevapotrans- piração);

b) O solo é formado pela ação das intempéries climáticas sobre as rochas geológicas.Por esse motivo, o solo integra e encontra-se fortemente dependente das outrascaracterísticas fisiográficas, como: geologia, declividade, vegetação e clima;

c) Existem para todos os Estados do Nordeste, mapas pedológicos, cujas escalasvariam entre 1:400.000 e 1:1.000.000. A listagem da Tabela Cadier, codificaçõesutilizadas, foi obtida das unidades de mapeamento dos relatórios dos levantamen-tos exploratórios de solos de cada estado do Nordeste.

Esses mapas poderão ser aproveitados para nossos objetivos de classificaçãohidropedológica, apesar da imprecisão oriunda de suas escalas e da definição aproxima-da das características hidromecânicas de suas principais unidades de solo.

4.2.1.3 Cálculo de L600 para cada Unidade de Mapeamento de Solo

Definição da unidade de mapeamento pedológico (UM):

Nos mapas, pedológicos existentes, os solos são, geralmente, cartografados porUnidade de Mapeamento. Uma unidade de mapeamento delimita uma superfície na qualpode-se encontrar um ou vários tipos de solos associados em proporções diversas.

Assim, na legenda do mapa pedológico do Estado do Ceará, a UM NC15 é definidacomo sendo uma associação de:

! Brunos Não Cálcicos Indiscriminados (NC ind.): fase pedregosa, relevo suave on-dulado e ondulado mais solos Litólicos Eutróficos (Re): textura arenosa e médiafase pedregosa e rochosa, relevo suave ondulado e ondulado abstrato de gnaissee granito mais Planossol Solódico (PL ind.): textura arenosa/média e argilosa faserelevo plano e suave ondulado mais Sololetz Solodizado (SS ind.): textura areno-sa/média e argilosa, fase pedregosa relevo plano e suave ondulado, todos A fracofase caatinga hiperxerófila.

As proporções dos diferentes componentes é de:

! 40% de NC ind.! 25% de Re! 20% de PL ind.! 15% de SS ind.! Cálculo da Lâmina L600:

O coeficiente L600 corresponde a uma lâmina fictícia que escoaria se o solo ou aUnidade de Mapeamento em estudo recebesse uma precipitação média anual de600mm, na zona climática padrão do sertão.

A relação da Tabela A.1 indica os L600 calculados para todas as unidades demapeamento de diversos mapas estaduais.



4.2.2 Correções de L600

Subetapa 2.2

As correções de L600 só deverão ser realizadas quando forem detectadas anoma-lias nos fatores corretivos, em relação aos valores padrões atuais. Elas serão efetuadasem função de critérios de apreciação mais subjetivos que na etapa anterior e requererãouma visita ao campo e uma certa experiência para a avaliação do peso real a ser atribu-ído a cada fator corretivo.

4.2.2.1 Influência da Cobertura Vegetal

Subetapa 2.2.1

Condições Padrões Atuais da Cobertura Vegetal

Os valores de L600 propostos no parágrafo anterior correspondem a situaçõesmédias ou centrais da cobertura vegetal, nas condições médias atuais do Semiárido Nor-destino, as quais são intermediárias entre uma cobertura plena e um desmatamentototal.

Informações quantitativas disponíveis da influência da cobertura vegetal sobre oescoamento.

Dispõe-se, na realidade, de pouquíssimas informações da influência quantitativada vegetação sobre o escoamento.

A nível de pequenas parcelas e microbacias de superfícies entre 100 m2 e 1ha, Silvae Alii (1989) mostraram que, para coberturas pedológicas de Regossolo (RE) e de soloBruno Não Cálcico (NC), os escoamentos podem aumentar até cinco vezes, quando acobertura vegetal alterna entre a caatinga nativa bem conservada (que assegura umaproteção máxima ao solo) e o desmatamento total (solo descoberto).

Na Bacia Experimental de Sumé (PB), estudando o comportamento de quatromicrobacias cobertas com solos Bruno Não Cálcico Vérticos, equipes da SUDENE, deUFPE e do ORSTOM, evidenciaram um acréscimo de sete vezes para o valor L600, ele-vando-o de 9mm para 65mm, depois do desmatamento de duas microbacias. Nessasmesmas microbacias, após terem sido submetidas a três anos de erosão intensiva queeliminou as camadas superiores dos solos, o valor de L600 subiu para 180mm, ou seja,os valores iniciais foram multiplicados por um fator 20. Lembra-se que o L600 propostono parágrafo anterior para o solo Bruno Não Cálcico Vértico é de 25mm.

Na Bacia Hidrográfica Experimental de Tauá (CE), as equipes da SUDENE, da UFCEe do ORSTOM evidenciaram variações de L600 da ordem de 40% a 50% para as baciasde superfícies de 1 a 10 km2, em função do estado da cobertura vegetal.

Estes números mostram a influência muito forte que pode ter a cobertura vegetal.Entretanto, deve-se ressaltar que essas variações correspondem à experimentação queimplicaram, geralmente, em um desmatamento total, raramente observado em baciasmaiores.



Tabela A.2 Resumo da Correção pela VegetaçãoFórmula de Correção: L600 Corrigida = CV X L600

Coeficiente Corretivo Cv Proposto

No caso de uma pequena bacia e para os grupos de solos 1, 3, 4.1 e 4.2, propomosmultiplicar o valor de L600 por um fator de correção CV, que poderá variar entre 0,5 e 2,segundo o grau de conservação ou de deterioração da vegetação. No entanto, recomen-da-se não utilizar valores de CV inferiores a 0,75 ou superiores a 1,5, salvo em casosextremos.

Faltam ainda informações mais precisas sobre a influência da cobertura vegetalpara os solos dos grupos 1, 2 e 4.3 a 4.6. Entretanto, supõe-se que a mesma seja menor.Pode-se propor, como tentativa, para esses casos, valores de CV entre 0,75 e 1,5.

A Tabela A.2 apresenta um resumo da correção pela vegetação.

4.2.2.2 Correção pela Presença de Outros Açudes à Montante do Local da Represa

Subetapa 2.2.2

Condições Padrões Atuais de Densidade de Açudes

Os valores de L600 propostos foram estabelecidos para as condições atuais dasgrandes bacias estudadas, nos quais se pode considerar que os açudes existentes àmontante já controlam, em média, 30 a 50% da superfície das bacias, com um volumetotal de armazenagem da ordem de 25 a 50% do volume natural médio escoado. Nessecaso, não se devem efetuar correções.

Informações Quantitativas Existentes

Estudos realizados pela SUDENE, UFCE e o ORSTOM na Bacia Hidrográfica Repre-sentativa da Tauá (CE), evidenciaram uma diminuição de mais de 50% de L600, entre asbacias hidrográficas elementares desprovidas de açudes e a bacia maior de 180km2, con-tendo 30 açudes.

Girard (1968) e Dubreuil (1971) avaliaram, na Bacia do Vale do Jaguaribe, a lâminaequivalente ao total armazenável em 18mm, ou seja, perto de 40% do escoamento mé-dio.

Esses pesquisadores evidenciaram, também, numa bacia hidrográfica, teste de2.000km2, uma diminuição de 32% do escoamento médio, provocado pela construção denumerosos reservatórios suscetíveis de armazenagem, uma lâmina total de 37mm, ouseja, 42% do escoamento médio. Um simples cálculo mostra que essa diminuição de32% corresponde a um coeficiente CA de 1,47.

* Deve-se considerar, sobretudo, o grau de proteção de cobertura do solo e da intercepção da chuva causada pela vegetação.Assim, um pasto em bom estado, ou seja, onde as plantas criam uma camada fechada que protege totalmente o solo,pode ser considerado como uma unidade bem conservada, pois é equivalente, em termos de intercepção de chuva, auma caatinga nativa. As zonas de solo nú, desprovido de cobertura vegetal e compactado, devem ser consideradas comomuito degradadas.

uoopurGoloSedopurgbuS

adodatsE*lategeVedarutreboC

etnemamertxEodavresnoCmeb

meBodavresnoC

oãçapucOlamroN

otiuModadargeD

etnemamertxEodadargeD

2.4e1.4,3 5,0 57,0 1 5,1 2

3.4e2,1 )57,0( )88,0( 1 )52,1( )5,1(

6.4a



Coeficiente Corretivo (CA) Proposto:

Da mesma maneira que para a vegetação, devemos considerar um fator corretivoCA, que dependerá das características dos açudes já existentes na bacia de alimentação.

Esse coeficiente varia, normalmente, entre 1 e 1,5, podendo, excepcionalmente,ser inferior a 1, quando o número e o volume dos açudes situados à montante são extre-mamente elevados. Nesse caso, recomenda-se a realização de um estudo específico.

Frisa-se a imperiosa necessidade de multiplicar por 1,5 as lâminas Lp calculadaspara pequenas bacias próximas das cabeceiras e desprovidas de açudes.

A Tabela A.3 apresenta um resumo da correção pela presença de açude.

Tabela A.3 Resumo da Correção pela Presença de AçudeFórmula de Correção: L600 Corrigida = CA x L600 � Valores do Coeficientede Correção CA

4.2.2.3 Intervenção de Outros Fatores Corretivos

Subetapa 2.2.3

Como já foi explicado, a classificação por grupo de solo integra e depende de mui-tos outros fatores: natureza geológica do subsolo, influência do clima, do relevo, etc.

Entretanto, um pedólogo experimentado pode estimar eventuais anomalias nocomportamento hidrodinâmico de um determinado solo, em relação ao comportamentomediano que se deveria esperar desse solo no contexto do seu grupo ou subgrupo.

Essas correções só deverão ser realizadas no caso de anomalias visíveis, tais como:

! Presença de depressões ou de bancos de areia suscetíveis de reterem umaparte do escoamento, sobretudo quando estão situados na parte inferior dastoposeqüências ou dos rios;

! Densidade de drenagem ou relevo excepcionais, que podem modificar o es-coamento em relação ao que se poderia esperar através do tipo de solo iden-tificado.

Podem-se, também, nesse caso, efetuar correções dos valores de L600 dos solossuscetíveis a muitas variações.

Assim, a L600 dos aluviões, cujo valor central foi fixado em 25mm, pode variar, narealidade, entre 0, no caso de aluviões arenosos, e mais de 100mm, no caso de aluviõesargilosos.

O valor central de L600 dos Planossolos que foi fixado em 70mm, pode diminuirconsideravelmente quando o horizonte arenoso for muito espesso. Essa diminuição éagravada pelo fato de que os Planossolos mais espessos e suscetíveis de maior intercepçãode água, encontram-se na parte baixa da toposeqüência.

* Necessidade de realizar um estudo específico.** Volume total dos açudes da ordem de 40% do volume anual escoado: densidade entre 0,25 e 0,5 açude por km2.

seduçAededadisneD uo*2mk/ca5,0aroirepus,etrofotiuMednargotiumeduçaedaçneserp **lamroN aluN

ACoãçerroCedetneicifeoC 1< 1 5,1



A L600 dos afloramentos de rocha, que foi fixada em 90mm, pode, também, variarmuito, em função da permeabilidade e da espessura do solo situado embaixo dosafloramentos e da superfície efetivamente coberta pelos afloramentos.

Frisa-se, novamente, que a realização dessa etapa relativa a �outros fatores corre-tivos� precisaria ser, na medida do possível, evitada e que só deveria ser realizada porpedólogos já experimentados na aplicação do presente método de classificação.

4.2.3 Cálculo do Valor da L600 Corrigida da BHD

O valor da lâmina L600 corrigida de toda a BHD é a média ponderada dos L600 decada Unidade de Mapeamento (UM) por suas superfícies. Utilizar a seguinte fórmula:

L600 corrigida de cada UM x Superfície de cada UM)L600 da BHD =

Superfície da BHD

4.3 Avaliação do Clima

Etapa 3

4.3.1 Determinação do Total Anual Médio das Precipitações a partir do Mapa de Isoietas

Subetapa 3.1

É possível, também, avaliar diretamente a precipitação média na bacia, partindode postos pluviométricos de boa qualidade e de longa duração, instalados na região.Esta avaliação direta representa um trabalho suplementar e só será justificada quando aprecisão do mapa de isoietas se mostrar visivelmente insuficiente, como por exemplo,nas zonas de forte variação pluvial.

Nas bacias menores, quando os gradientes pluviométricos não são elevados, pode-se admitir que todas as unidades de solo da bacia recebem a pluviometria anual P.

Caso contrário, as isoietas que interessam a BHD deverão ser traçadas. O cálculoda pluviometria média deverá ser realizado para cada unidade de solo, seja porplanimetragem, seja efetuando um cálculo simplificado, aplicando-se a fórmula:

Quando a diferença entre Pmax e Pmin é superior a 300mm, a unidade de solo deveser subdividida em duas partes pela isoieta média, e os cálculos da chuva média deverãoser realizados, separadamente, para cada subunidade.

4.3.2 Determinação da Zona Climática e do Coeficiente de Correção Climática C

Subetapa 3.2

A delimitação dessas zonas (vide Figura A.2) corresponde a zonas globalmentehomogêneas em relação à distribuição estatística de fortes precipitações em 24h. Assim,para uma mesma freqüência, as fortes chuvas em 24h na zona sertão, são maiores quena zona transição. Isso induz a um comportamento hidrológico diferente.

O coeficiente climático C vale 1 no centro da zona sertão, e 0,4, no centro da zonatransição.

Pi = Pmaxi + Pmin

2



Admite-se que o coeficiente C varia progressivamente de 1 para 0,4, quando sepassa de uma zona para outra. Esta faixa intermediária, que foi delimitada na Figura A.2,possui uma largura de, aproximadamente, 50km, e a ela se adaptará uma variação contí-nua e linear de C.

4.4 Cálculo da Lâmina Escoada L(P)

Etapa 4

A lâmina parcial de cada unidade de solo Ui pode ser calculada a partir de L600corrigida, da precipitação média e do coeficiente climático C, sendo Si a superfície ocu-pada pela unidade de solo Ui e S a superfície total da BHD (vide Figura A.3).

O cálculo utiliza o ábaco da Figura A.3 ou a seguinte fórmula:

�A� vale, normalmente, 0,0033 (vide Tabela A.4).

Tabela A.4 Valores do Coeficiente A

Si

Sli = x L600 corrigida x C x e ~ supA(p-600)

A lâmina escoada L(p) pode ser calculada, posteriormente, através do somatóriodas lâminas parciais li de todas as unidades de solo.

4.5 Cálculo do Volume Médio Escoado

Etapa 5

O volume escoado médio anual Ve(em m3) é calculado pela fórmula:

Ve = S L(p) x 1000,

onde: S é a superfície da Bacia Hidrográfica de Drenagem em km2 e L(p) é a lâminaescoada média em mm.

4.5.1 Exemplo de Cálculo

Considera-se o caso de uma pequena bacia de 48km2, situada no Ceará (vide FiguraA.4 e Tabela A.5).

i

L(p) =Σn

li

lareGosaC aenêgoreteHotiuMaicaBuooãçisnarTedanoZ mm001>006LmocaicaB

3300,0 0400,0 5200,0



Figura A.4 Exemplo de Unidade de Solo e de Isoietas numa BHD

Figura A.5 Hietograma



Tabela A.5 Exemplo de Cálculo Características Pedológicas e Pluviométricas da Bacia

NC 15, PL3, Re 23 representam associações de solo ou unidade de mapeamentodefinidas na legenda do mapa pedológico do Ceará. NC, por exemplo, é constituída de40% da NC.ind, de 25% de Re, 20% de PL e 15% de SS. Na bacia escolhida como exemplo,o total pluviométrico anual médio na unidade NC 15 é estimado em 650 mm de acordocom as isoietas.

Cálculo de L(p):

A Tabela A.1 fornece os seguintes valores de L600 das diversas unidades demapeamento:

L600 (NC 15) = 56,8mmL600 (PL3) = 90,5mmL600 (Re 23) = 45,0mm

L(p) (NC 15), lâmina corrigida para uma pluviometria média P de 650mm da Unida-de de Mapeamento, é calculada através da seguinte fórmula, admitindo um coeficiente�A� de 0,0033:

L(p) (NC 15)=L600 x eA(P-600) = 56.8 x e0,0033(650-600) = 67.0mm

Cálculos análogos fornecem:

L(p) (PL3) = L600 (PL3) x0,0033 x (700-600) = 126mmL(p) (Re23) = L600 (Re23) x e0,0033 x (750 � 600) = 73,8mm

odeicífrepuSocigólodePotnemaepaM otnemaepaMededadinU %meoãçisopmoC )mm(oãçatipicerP

mk23 2 51CN %04-.dni.CN%02-.dni.LP

%52-eR%51-.dni.SS

056

mk01 2 3LP %05-.dni.lP%02-fA

%03-.dni.SS 007

mk6 2 32eR %06-eR%51-fA

%52-.gra.EP 057

= 80mmL(p) =66,9mm x 32km2

48Km2+

126mm x 10km2

48Km2+

48Km2

73,8mm x 6km2

Volume médio anual escoado = 80mm x 48Km2 x 1000 = 3.840.000 m3

Obs: Aproveita-se este exemplo para mostrar como foi determinado o L600 decada unidade de mapeamento. A Tabela A.1 fornece, por exemplo, para a unidadeNC 15, as seguintes unidades de solo:

NC. ind: L600 = 37mmRe: L600 = 37mmPl.ind: L600 = 70mmSS.ind: L600 = 125mm



O Valor de L600 da unidade de solo NC deve ser calculado pela seguinte fórmula:

Cálculos análogos fornecem para as unidades PL3 e Re 23:

4.6 Utilização Prevista na Barragem

Etapa 6

O problema do dimensionamento do açude é muito dependente do seu tamanho edo uso previsto. Pode-se, entretanto, estabelecer uma divisão entre os seguintes casos:

a) Pequeno açude � O pequeno açude, talvez o mais comum, é um ponto d�água devolume variando, aproximadamente, entre 10.000 e 100.000m3; com profundidademáxima típica de 3 a 5m3. Este açude não oferece serventia para estiagens prolon-gadas (deve-se lembrar que um ano de pouca chuva, sem escoamentos, significa,para açudes, um período de, no mínimo, 18 meses sem receber água), porém é degrande utilidade, nos anos normais, para assegurar a junção entre dois invernossucessivos.

Distingue-se um primeiro caso em que este açude pode ser intensiva e integral-mente utilizado para irrigação, logo depois do inverno, de maneira a minorar as perdaspor evaporação e infiltração. Deve-se lembrar que 54% do volume total do açude encon-tram-se, em média, estocados na camada superior, correspondente ao primeiro quarto daprofundidade).

Tal caso torna-se possível quando o abastecimento é assegurado por outra fonte(cisterna, cacimba, poço, outro açude maior, rio perene, etc.).

No segundo caso, o açude, embora seu próprio tamanho implique que haja, geral-mente, outras fontes de abastecimento possíveis em caso de estiagem, é a base normaldo abastecimento (as outras fontes estão muito distantes, etc.). Embora isto impliqueem grandes perdas, em termos de volume, restringe-se o uso a cultivos de vazante,piscicultura, além do abastecimento.

b) Açude médio � De porte maior (100.000 � 500.000m3, com profundidade, aproxima-damente, entre 5 e 10m), o açude médio tem uma probabilidade de secar suficien-temente baixa para ser, em regra geral, considerado como recurso contra as estia-gens ocasionais.

Neste caso, o uso para irrigação deve ser restrito e definido para pouco prejudicara segurança do abastecimento (utilização quando o açude está cheio, para minorar orebaixamento decorrente da irrigação).

No caso em que o açude pode ser totalmente liberado para irrigação, o tamanhodo açude deverá ser maior e o tamanho do perímetro dependerá da escolha de cultivosperenes ou não.

= 56,8mmL600 =37 x 40% + 37 x 25% + 70 x 20% + 125 x 15%

100

= 90,5mmL600 (PL3) =(70mm x 50% + 125 x 30% + 90 x 20%)

100

= 45,0mmL600 (Re23) =(37mm x 60% + 37 x 25% + 90 x 15%)

100



c) Grande açude � O grande açude tem capacidade suficiente para assegurar suaperenidade, mesmo em caso de seca excepcional. Um perímetro pode ser adjunto,dimensionando-o em função da segurança desejada para o abastecimento.

4.7 Dimensionamento do Açude

Etapa 7

4.7.1 Critérios de Dimensionamento

Vários critérios foram levados em consideração para determinar a dimensão doaçude:

! Freqüência de sangria;

! Comportamento em anos secos consecutivos;

! Freqüência de esgotamento;

! Acréscimo da receita (com relação à situação de sequeiro);

! Taxa interna de retorno (período de 10 anos);

! Nível mínimo atingido;

! Rendimento hidráulico (volume utilizado/volume evaporação);

! Evolução da salinidade no açude.

Os cálculos foram feitos nas seguintes bases:

! A relação entre a profundidade H e o volume V é:V = K(H)2.7com k = Vx0.63 ondeVx é o volume máximo do açude;

! Relação volume de terra do maciço/volume d�água.Vterra = 5.02 Vx.629;

! Custo da barragem = 2.18 (V terra) em US$ (incluindo acréscimo de 30% para osangradouro);

! Perímetro: US$ 2.000/hectare;

! Plano cultural:

! Irrigação de complemento (milho + feijão) no inverno

! Ciclo suplementar de tomate no período seco:Rendimento: 29 t/haCusteio: 2.500 US$/haPreço: 120 US$/haCiclo: 120 dias

! Eficiência da rega: .5.



4.7.2 Dimensionamento

Levando em consideração os critérios mencionados acima, chega-se a um volumedo açude ótimo teórico da ordem de 50% do volume escoado anual médio.

O perímetro irrigado correspondente tem superfície de 1 hectare para cada 50.000m3

de escoamento médio anual.

A título de exemplo, para um volume escoado anual médio de 1 milhão de m3, oótimo econômico correspondente foi (V açude = 600.000m3, S perímetro = 20ha) comtaxa interna de retorno da ordem de 25% (essa taxa é eminentemente variável, em fun-ção dos parâmetros econômicos, mas sem máximo, fazendo variar a superfície do perí-metro, é pouco variável).

O par (V açude = 300.000m3, S perímetro = 10ha) fornece um TIR pouco inferior(23%) e foi considerado a solução preferível, já que o modelo considera um manejootimizado (adequação perfeita do uso aos recursos disponíveis) raramente atingido naprática. Escolhe-se, então, V açude = 30% volume escoado anual médio e S perímetro =V açude/30.000.

Esses valores devem ser modificados, caso o açude esteja servindo, também, dereserva para abastecimento.

A fim de assegurar o abastecimento nove anos sobre dez, garantindo, aproxima-damente, um nível de 2m no açude, pode-se tanto reduzir o perímetro quanto aumentaro açude.

! A redução do perímetro deverá ser de 50%. Isto acarreta uma diminuição da renta-bilidade econômica e do TIR (que passa, no exemplo, a 18%, para um perímetro de5ha);

! A capacidade do açude deve ser aumentada até 60% � 70% do volume anual médioescoado.

O volume sangrado anual médio passa de 75% a 60% do volume escoado anualmédio mas, sobretudo, a irregularidade das sangrias (e dos volumes transmitidos àjusante) aumenta (o açude passa a sangrar um ano sobre dois, valor que pode variar emfunção da irregularidade da chuva local).

Notar-se-á ainda que:

! Um açude de volume igual (ou superior) ao volume anual escoado médio poderáirrigar um perímetro dobrado (20ha, no exemplo) sem reduzir muito a segurançado abastecimento;

! Para tal açude, apenas 50% dos escoamentos são transmitidos para jusante (pelosangradouro). A irregularidade aumenta: ocorrem sangrias 4 anos sobre 10;

! Para um açude de volume igual ao dobro do volume escoado anual médio, apenas30% dos escoamentos é transmitido, havendo sangria somente 2 (ou 3) anos so-bre 10. Neste caso, as condições são propícias à concentração dos sais no açude;

! O volume de abastecimento considerado é, geralmente, pequeno, face ao volumedo açude (20m3/dia, no exemplo, onde Vx = 300.000m3, ou seja, aproximadamentedois caminhões pipa + abastecimento do gado da vizinhança). Para açudes intensi-



vamente utilizados para o abastecimento (por exemplo, de uma cidade) um cálculoparticular é necessário, levando a aumentar o volume do açude;

! A escolha entre reduzir o perímetro e aumentar o açude depende muito da geome-tria do local (a qual, por exemplo, nem sempre permite aumentar o açude);

! Os cálculos e as normas indicadas acima podem variar para açudes de geometriaexterna, sejam muito abertos (coeficiente K grande) e pouco profundos, sejam, aocontrário encaixados e muito fundos. Para volumes idênticos, o segundo caso émuito mais vantajoso, já que proporciona uma redução dos volumes evaporados(melhor rendimento hidráulico), bem como maior segurança.

4.8 Cálculo da Cheia do Projeto

Etapa 8

4.8.1 Condições de Gerações das Fortes Cheias

4.8.1.1 Definições e Explicações Gerais

Chuva

A chuva precipitada sobre uma pequena Bacia Hidrográfica de Drenagem (BHD)pode ser caracterizada por vários parâmetros, dentre os quais cita-se, por exemplo:

! A lâmina média total precipitada (em mm);

! O volume total precipitado (em m3), que corresponde ao produto da lâmina preci-pitada em m pela superfície da BHD em m2;

! As intensidades (ou as alturas) máximas de chuvas para diversos intervalos detempo em mm/h (ou mm);

! A repartição espacial das precipitações na BHD.

Cheia

As fortes cheias têm duas caraterísticas principais:

a) Os volumes e lâminas totais escoados;b) O tempo durante o qual o volume da cheia se escoa.

Estas duas características permitirão o cálculo da vazão máxima chamada vazãoou descarga de pico, que constitui a característica da cheia mais importante (e maisperigosa), pois é esta vazão de pico que provocará inundações, arrombamentos de açu-des e de pontes.

Esquematizando a realidade, podemos dizer que a vazão de pico será, aproximada-mente, diretamente proporcional ao volume total escoado e inversamente proporcional aotempo de base da cheia (vide Figura A.5).

Chama-se tempo de base o tempo incluído entre o início e o fim do escoamentosuperficial. O tempo de base caracteriza o tempo durante o qual o volume da cheia es-coa, e tempo de subida, o tempo entre o início e o pico da cheia. O tempo de subida seráusado para o cálculo da amortização da cheia na represa.



O volume escoado da cheia é calculado pela integração da descarga instantânea:

(Q = descarga em m3/s; Ve = volume escoado em m3).

Chama-se lâmina escoada (Le) uma lâmina de água fictícia que, repartida sobretoda a superfície da BHD, teria um volume igual ao volume escoado. A lâmina escoadapode ser diretamente comparada com a lâmina precipitada.

Chama-se coeficiente de escoamento a relação entre os volumes (ou lâminas) es-coado e precipitado.

Período de Retorno:

A maior parte dos parâmetros anteriores, que caracterizam cada cheia, são susce-tíveis de análises em termos estatísticos para determinação das características de cheiasde freqüências ou período de retorno determinado.

Assim, por exemplo, o valor do período de retorno decenal do volume, da vazão depico de uma cheia ou da intensidade de chuva em 10 minutos será o valor do referidoparâmetro que será igualado ou ultrapassado em média uma vez cada dez anos (ou seja,por exemplo, 10 vezes em cada cem anos, etc.).

Os parâmetros das cheias decenais das pequenas Bacias Hidrográficas Representa-tivas estudadas pela SUDENE foram sistematicamente estudadas e são relativamentebem conhecidos.

Cheia de Projeto:

O dimensionamento das obras de proteção contra as cheias deve ser realizadopara freqüências bem superiores a dez anos, pois não é admissível a construção de açu-des ou pontes que arrombarão cada dez anos.

Proporcionam-se, arbitrariamente, para as cheias de projeto, valores de vazão depico e de volume escoado correspondendo ao dobro dos valores decenais. O período deretorno teórico destes valores oscila, segundo as estimativas, entre 100 e 150 anos, oque corresponde a uma norma habitualmente admitida para pequenos aproveitamen-tos.

4.8.1.2 Precipitações e Intensidades de Chuva

Nas pequenas bacias do semiárido, as maiores cheias são geralmente provocadaspor fortes chuvas de origem convectivas. Observa-se, muito raramente, mais de umaforte chuva convectiva por período de 24h.

A distribuição estatística dessas fortes chuvas (que têm, geralmente, a mesma ori-gem climática) é bastante homogênea em todo o Nordeste semiárido (vide Tabela A.6).

ƒQ(t) dtVe =

A

C



Tabela A.6 Alturas de Chuva em Função da Frequência

Figura A.6 Forma da Bacia Hidrográfica

Observa-se que 56% do total em 24hs precipita em menos de 1 hora e 75% em menos de 2 horas.

4.8.1.3 Variações do Volume Escoado

A maioria dos solos, excetuando-se os muito permeáveis, tem um comportamen-to relativamente homogêneo frente às precipitações excepcionais. Com efeito, uma vezrealizada a saturação do solo, toda precipitação suplementar terá que escoar.Esquematizando, pode-se dizer que os escoamentos provocados pelas fortes chuvas serãoiguais ao volume da chuva, depois de descontar uma quantia fixa que corresponde àágua retida no solo.

As intensidades das fortes chuvas são, também, relativamente homogêneas emtodo o Nordeste semiárido. Pode-se, então, deduzir que a lâmina escoada das fortescheias apresentarão uma variação relativamente pequena na maior parte do Nordeste,pelo menos nas bacias de permeabilidade média a baixa.

Como conseqüência, os volumes escoados das fortes cheias serão, então, princi-palmente, função da superfície da BHD.

4.8.1.4 Variações dos Tempos de Escoamento

Os tempos de escoamento das cheias (tempo de base e tempo de subida) depende-rão do tempo de transferência das águas precipitadas e escoadas até o exutório da bacia.

aicnêuqerFOÃÇARUD

h42 h2 h1 �03 �01 �5

)sona2adacazev1(laneiB mm08a36 mm06 54 23 61 01

)sona01adacazev1(laneceD mm511a001 08 06 14 02 31

)sona001adacazev1(lanetneC mm561a041 011 08 25 72 71



Esses tempos dependerão, principalmente, de:

a) Tamanho da BHD (Superfície e forma);

b) Velocidade de escoamento nos leitos dos rios, que será função do relevo, dadeclividade e dos obstáculos nos leitos (curvas, pedras, vegetação);

c) Forma de rede hidrográfica de drenagem: muitos riachos pequenos geram cheiasmais perigosas, quando convergem simultaneamente no exutório da bacia, emvez de serem repartidas ao longo de um curso d�água principal.

4.8.2 Roteiro de Cálculo de Vazão de Pico da Cheia de Projeto

A vazão de pico da cheia de projeto é calculada pelas fórmulas:

Qx = 25(SC)0,58 x FC para Sc maior que 5km2

Qx = 17(SC)0,8 x Fc para Sc menor que 5km2

Onde:

Qx (m3/s) é a vazão de pico da cheia do projeto.Sc (km2) é a superfície efetiva de contribuição de cheia.FC é o fator de correção de cheia.

Descarga máxima em função da superfície (sem correção)

4.8.2.1 Determinação da Superfície Efetiva de Contribuição de Cheia SC (km2)

! Calcular a superfície S3 coberta de solos dos grupos 3 e 4 (são os mais perigosos).

! Calcular a superfície S2 coberta de solos do grupo 2.

! Calcular a superfície S1 coberta de solos do grupo 1.SC é calculada pela fórmula SC = 0,1 (S1) + 0,5 (S2) + S3

4.8.2.2 Determinação do Fator Corretivo FC

Em condições normais, todos os coeficientes apresentados a seguir tem o valor 1.Só se deverá efetuar uma correção quando a BHD apresentar características especiais.

FC é um fator de correção que pode variar entre 0,5 e 1,2 que integra correçõesoriundas dos fatores seguintes:

! Forma do contorno da Bacia Hidrográfica de Drenagem (Coeficiente Cform);

! Forma da rede de drenagem (Coeficiente Cdren);

! Relevo (Coeficiente Crel);

! Existência de depressões ou lagoas (Coeficiente Clag);

! Existência de zonas particularmente degradadas, suscetíveis de apresentarem solosquase impermeáveis (Coeficiente Cdreg);

mK(S 2) 1,0 5,0 1 2 5 01 02 05 001 002 005

m(Q s/3 ) 7,2 8,9 71 03 26 59 241 242 163 045 029



! Condições climáticas especiais ao microclima da BHD (Coeficiente Cclim);

FC é calculado pela fórmula:

FC = Cform x Cdren x Crel x Clag x Cdegr x Cclim

a) Influência da Forma da BHD (Coeficiente Corretivo Cform)

A Figura A.6 apresenta a forma da bacia hidrográfica normal.

Deve-se determinar no mapa o comprimento e a largura máxima da BHD L e l,estimando-se este contorno desprezando eventualmente pequenas pontas que poderi-am alterar muito os resultados. Escolheu-se a relação L/l para representar a capacidadeda Bacia.

A Tabela A.7 fornece os valores do coeficiente Cform a ser aplicado. Indica-setambém, a título informativo, os valores do coeficiente de forma de �Gravelius� (de for-mulação mais complicada, mais utilizado habitualmente pelos hidrólogos).

Tabela A.7 Coeficiente Cform

Uma atenção especial deve ser dirigida ao tipo de bacia cujo curso de água principalé dobrado, conforme Figura A.7.

Neste caso, L e l deverão ser avaliados �desdobrando� ou retificando ficticiamentea bacia. Dever-se-ão considerar valores de L e l reais, respectivamente, bem maiores ebem menores, que os L e l calculados sem considerar o �dobramento�.

b) Influência da Forma da Rede de Drenagem: Coeficiente Cdren

Consideram-se dois tipos especiais de configuração da rede de drenagem suscetí-veis de alterarem o coeficiente Sdren:

1) Rede de drenagem em �espinha de peixe�. Quando o talvegue principal ocu-pa uma posição central com afluentes de importância secundária nos doislados (vide Figura A.8).

As cheias desse tipo de bacia são menos perigosas. Cdren pode ser diminuído nomáximo de 25%, variando, então, entre 0,75 e 1.0.

2) Rede de drenagem �radial�. Quando um talvegue principal é formado pelaconvergência de dois ou mais rios de igual importância, juntando-se na suaparte à jusante (vide Figura A.9).

As cheias desse tipo de bacia serão mais perigosas. Cdren pode ser aumentado nomáximo de 15%, variando, então, entre 1 e 1,15 (vide Tabela A.8).

1/L 1 2 3 4 5 6 7

mrofC 1 1 58,0 57,0 07,0 56,0 36,0

suilevarGedetneicifeoC 21,1 2,1 3,1 4,1 5,1 6,1 7,1



Figura A.7 Bacia Hidrografia Dobrada

Figura A.8 Rede de Drenagem Espinha de Peixe

Figura A.9 Rede de Drenagem Radial



Tabela A.8 Valores do Coeficiente Cdren

c) Influência do Relevo da BHD: Coeficiente Crel

O coeficiente Crel pode variar entre 0,6 e 1,1. O relevo padrão corresponde a relevode ondulado a forte, com declividades transversais da ordem de 10 a 15% longitudinaisde 0,5 a 2%.

Quando o relevo for muito mais forte (ou seja, montanhoso e escarpado), Crelpoderá subir para 1,10 ou excepcionalmente para 1,20, quando o leito dos riachos for lisoe desprovido de vegetação (baixos coeficientes de MANNING), permitindo, assim, umaevacuação rápida das cheias (vide Tabela A.9).

Tabela A.9 Valores do Coeficiente Crel

meganerDededeRadsotcepsA nerdCetneicifeoCodserolaV

lamroN 1

exiepedahnipsE 1a57,0

laidaR 02,1a1

d) Influência das Depressões e Lagoa (Coeficiente Corretivo Clag)

Lagoas e depressões podem diminuir sensivelmente as vazões de pico, especial-mente quando estão situadas na parte à jusante.

Avalia-se, assim, em 20 a 30% a diminuição da vazão de pico provocada por umadepressão, abarcando 5% da superfície da bacia e situada na parte à jusante.

e) Influência das Zonas de Solos Compactados ou Truncados (Coeficiente Cdegr)

As zonas degradadas, geralmente pela ação do homem, podem aumentar sensi-velmente o volume escoado e a vazão de pico.

Essas zonas muito impermeáveis podem ser constituídas de encrostamentos (�pe-lículas de superfície�), de zonas compactadas pelo homem ou de zonas de solos �trunca-dos�, quer dizer, cujas primeiras camadas já foram levadas pela erosão.

É possível considerar que o escoamento de cheia dessas zonas impermeáveis podeser acrescido de um fator Facr de 50% para as unidades de solos dos grupos 3 e 4. Paraas unidades de solos dos grupos 1 e 2, esse fator de acréscimo vale 100%.

A correção deve ser proporcional à parte da bacia realmente degradada.

Assim, por exemplo, uma bacia composta de solos do grupo 3, apresentando de-gradações importantes em uma proporção Sdegr de sua superfície avaliada em Sdegr =20%, terá um coeficiente Cdegr de 1,10, calculado da seguinte maneira:

Cdegr = 1 + Facr * Sdegr = 1 + 0,5 x 0,20 = 1,10

Se os solos da bacia fossem do grupo 2, a correção seria de 1,20. Cdegr = 1 + 1,00* 0,20 = 1,20.

oveleRsedadivilceD

odapracsEeosohnatnoM%52)(

odaludnOetroF%52a51

odaludnO%8-51

odaludnOevauS%8-3

onalP%3�0

lerC 2,1a1,1 1 1 8,0 6,0



Frisa-se que essa correção Cdegr só deverá ser realizada quando uma parte impor-tante da BHD (superior a 10 e 15% em todos os casos) for efetivamente degradada. Nãodevem ser levadas em conta degradações localizadas e de pequena superfície (estradas,campo de futebol).

f) Correções Climáticas (Coeficiente Cclim)

Apesar da relativa homogeneidade, no Nordeste semiárido, das características dasintensidades e das fortes chuvas em 24h, observam-se diferenças não desprezíveis.

Assim, na zona de transição avalia-se o coeficiente Cclim em torno de 0,75 a 0,80.Pode existir, também, microclima com Cclim superior a 1, podendo atingir 1,1 a 1,2.Esperando a delimitação sistemática dessas zonas que não foram ainda realizadas, pode-se aplicar tentativamente um coeficiente de 1,1 a 1,2, quando uma análise estatística dasprecipitações em 24 h demonstrar valores superiores àqueles apresentados na TabelaA.6.

g) Cálculo final do fator de correção FC

FC é calculado pela fórmula:Cform x Cdren x Crel x Clarg x Cdegr x CclimFC não pode ser inferior a 0,5 x Cclim. Neste caso, adotar-se-á FC = 0,5 Cclim.FC não pode ser superior a 1,2 x Cclim. Neste caso, admite-se FC = 1,2 x Cclim.

Lembra-se que FC é utilizado para calcular a descarga máxima da cheia de projetoatravés das fórmulas:

Qx = 25(SC)0,58 x FC para SC maior que 5 km2

Qx = 17(SC)0,8 x FC para SC menor que 5 km2

4.8.3 Outras Características de Cheias

Os volumes escoados e as lâminas escoadas das cheias de projetos podem sercalculados pelas equações (válidas para S maior que 5km2).

Ve (m3) = 102.000 (S)0,85

Le (mm) = 102 (S)-0,15

As Figuras A.10 e A.11 e a Tabela A.10 mostram a relação do tempo de base(Tbmed) das fortes cheias em função da superfície.

O tempo de subida médio Tsmed varia entre:Tsmed = 0,1 Tbmed eTsmed = 0,2 Tbmed

O tempo de subida é utilizado para o cálculo da amortização da cheia da represa.

Tabela A.10 Tempo de Base Médio das Cheias em Função da Superfície

mk(eicífrepuS 2) 5 01 02 05 001 002 005 0001

)h(esabedopmeT 7 �03h8 001 5,31 61 81 22 52



Figura A.10 Características das Cheias � Tempo de Base Médio em Função da Superfície �Bacias Cristal

Figura A.11 Características das Cheias � Tempo de Base médio em Função da Superfície �Bacias Sedimentadas



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Obs.: Faltam referências dos outros mapas de solo e hidrológicos do Nordeste, a serem sugeridospor LEPRUM, Sl CAMPELLO, BUREC e DNOCS.