introdução a engenharia - aula 5 - recursos hidricos, barragens e sistemas de irrigação
Post on 12-Apr-2017
132 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Recursos Hídricos, Barragens e Canais
Aula 5
Prof. Eng. Rafael J. Rorato
Universidade do Contestado – Campus Concórdia
Engenharia Civil
Recursos Hídricos
• Água como recurso
– Essencial para vida: humanos, animais, vegetais
– Ciclo hídrico
• Distribuição das chuvas, rios e aquíferos é irregular → geomorfologia, climatologia e antropização
– Recursos são móveis e de caráter aleatório
• Estoque de recurso
– Ser humano aplica técnicas de Engenharia Hidrológica e Engenharia de Recursos Hídricos
Recursos Hídricos
• Usos da água – Geração de energia elétrica
– Abastecimento doméstico
– Abastecimento industrial
– Irrigação de culturas agrícolas
– Navegação
– Psicultura
– Pesca
– Assimilação e afastamento de esgotos
Recursos Hídricos Recursos hídricos
ENGENHARIA HIDROLÓGICA -Caracterização de Bacia Hidrográfica -Aplicações de hidrologia - Fluviometria - Escoamento superficial - Infiltração - Água Subterrânea -Vazões - Vazões de enchentes - Chuvas Intensas - Propagação de cheias - Geodésia e Topografia - Estatística e Modelagem Probabilistica - Batimetria
ENGENHARIA DE RECURSOS HIDRICOS - Reservatórios e barragens - Extravasores e comportas - Chaminés de equilíbrio - Dissipadores de energia -Cheias de projetos de vertedouros -Controle de cheias -Canais artificiais -Irrigação - Navegação fluvial - Controle de erosão e sedimentação - Obras em concreto, solo e rocha - Drenagem (urbana, rodovias, controle de erosão rural)
ENG. SANITÁRIA / SANEAMENTO - Sistemas de captação de água - Sistemas de tratamento e distribuição de água - Sistema de coleta e tratamento de esgotos
Recursos Hídricos
• Intervenção humana no ciclo hidrológico – Quantidade do recurso estocado
– Qualidade do recurso estocado • Erosão hídrica / sedimentação
• Controle de esgotos além da autodepuração do rio
• Ictiofauna (peixes)
• Concentração de NH3 / NH4: amônia
• Demanda bioquímica de oxigênio: decomposição microbiana aeróbia
• Relação entre Qualidade x Quantidade é indissoviável
Diagnóstico de consumo de água - Brasil
• Consumo de água no Brasil
Fonte: Conjuntura dos Recursos Hídricos 2011 – Agência Nacional de Águas
Fonte: Conjuntura dos Recursos Hídricos 2011 – Agência Nacional de Águas
Fonte: Conjuntura dos Recursos Hídricos 2011 – Agência Nacional de Águas
Diagnóstico dos sistemas de distribuição de água em áreas urbanas
Fonte: Conjuntura dos Recursos Hídricos 2011 – Agência Nacional de Águas
Diagnóstico dos sistemas de distribuição de água em áreas urbanas – Distribuição espacial
Recursos Hídricos
• Consumo dos recursos hídricos relaciona-se – Aumento da população
– Aumento do consumo do população
– Aumento do consumo de energia hidrelétrica
– Ineficiência e desperdício das redes de distribuição de água ou sistemas de irrigação
– Consumo irregular e inconsciente ou desperdício pela população
– Aumento da produção de sistemas industriais que demandam grandes volumes de água e energia
Fonte:
Recursos Hídricos
• Uso Consuntivo: OCORRE perdas no volume captado e o volume que retorna ao curso d’água natural – Abastecimento doméstico, abastecimento industrial,
irrigação, psicultura
• Uso Não-Consuntivo: NÃO OCORRE perdas no
volume captado e o volume que retorna ao curso d’água natural – Geração de energia elétrica, navegação, pesca,
recreação, diluição de esgotos,
Recursos Hídricos
• Condicionantes de utilização dos recursos hídricos
– Controle do regime hidrológico
• Águas superficiais
• Águas subterrâneas
• Controle de cheias
• Controle de estiagens
– Controle de poluição
– Controle de erosão
Engenharia Hidrológica
• Hidrologia:
– Estuda a água na terra: ocorrência, circulação, distribuição, características físico-quimicas, interfaces com fauna e flora
• Engenharia Hidrológica
– Parte da hidrologia relativa ao planejamento, projeto e operação de obras de engenharia de controle e uso da água
Ciclo hidrológico
Engenharia Hidrológica
• Balanço hídrico
– Simplificado
• Considera que o volume captado em uma bacia é totalmente escoada para um ponto mas baixo, sem ocorrer perdas na vazão, devido a um solo / rocha impermeável
– Completo
• Considera que ocorrem perdas no volume captado na bacia por infiltração, evaporação e consumo fitológico das plantas
Engenharia Hidrológica
• Unidades físicas
– Vazão (Q): L/s; m³/s; L/h; L/min; m³/dia
– Volumes (V): L; m³
– Altura de chuva: mm; cm
– Intensidade de chuva: mm/h
– Evaporação: mm, cm
– Declividades: m/km; m/m; cm/m; cm/km
– Velocidades (v): m/s; km/h
Engenharia Hidrológica
• Fatores que influenciam o escoamento superficial
– Climáticos
• Tipo de precipitação
• Intensidade da precipitação
• Duração da chuva
• Distribuição espacial da chuva
• Chuva antecedente
• Umidade do solo antecedente
• Evaporação
• Transpiração
Engenharia Hidrológica
• Fatores que influenciam o escoamento superficial – Fisiográficos
• Área de drenagem • Uso da terra • Cobertura vegetal • Tipo de solo • Forma e drenagem • Relevo • Altitude média • Comprimento do rio principal (talvegue) • Declividade da bacia • Reservatórios naturais ou artificiais
Bacia hidrográfica
Modelos de chuva-vazão não calibrados
• Determinação da vazão Q em uma bacia
– Método Racional: A ≤ 80ha
– Método Racional Modificado: 80ha < A ≤ 200ha
– Método de I-Pai-Wu: 200ha < A ≤ 20.000ha
Média Precisão
Modelos de chuva-vazão não calibrados
• Determinação da vazão Q em uma bacia – Sendo:
• Q: Vazão máxima de escoamento, em m³/s
• C: coeficiente de runoff: razão entre o volume de água escoado superficialmente na bacia e o volume de água precipitado (adimensional). Varia com o tipo de solo e o tipo de cobertura vegetal. Quanto MENOR o volume escoado, menor será a vazão crítica do dispositivo de engenharia a ser dimensionado
• I: intensidade média máxima da chuva, em mm/h
• A: área de contribuição da bacia, em ha
Modelos de chuva-vazão não calibrados
• Determinação da vazão Q em uma bacia
– Sendo:
• L: comprimento axial da bacia
• F: fator de ajuste relacionado a forma da bacia
• K: coeficiente de distribuição espacial da chuva
Outros métodos para determinação do Escoamento Superficial
• Medição do Nível de Água – Mais preciso
– Requer vários postos fluviométricos
• Modelo Chuva-Vazão Calibrado – Boa precisão
– Baseado em hidrógrafa (hidrograma unitário)
• Fórmulas empíricas – Baixa precisão
– Meyer, Gregory, etc
Outros métodos para determinação do Escoamento Superficial
• Réguas linimétricas e Linígrafo
Outros métodos para determinação do Escoamento Superficial
• Hidrograma unitário
Outros definições a serem estudadas
• Tempo de concentração
– Tempo gasto para toda água precipitada na bacia contribua para o escoamento superficial no local de estudo
• Tempo de recorrência
– Período de tempo médio em que uma determinada vazão é igualado ou superado pelo menos uma vez
• Inclinação do talvegue
• Velocidade do rio
Outros ferramentas de auxílio
• Medidas de precipitação
– Pluviômetro: leitura manual
– Pluviógrafo: leitura contínua
• Medidores de umidade
• Medidores de evapotranspiração
• Aplicação de Estatística para calibração de modelos matemáticos de chuva. Regressão linear simples ou múltipla
Elementos de um complexo de barramento d’água
• Reservatório
• Barragem
• Extravasores
• Controladores de vazão
• Dispositivos de saída
Cota área e cota volume
Tipos de Barragens
Esforços sobre Barragens
Dimensionamento cota das Barragens
NA máx: cota máxima operacional da barragem NA min: cota mínima operacional da barragem Volume útil: volume armazenado entre NA máx e NA min Volume morto: volume abaixo de NA min. Serve para sedientação Borda Livre: distância entre o coroamento da barragem e o NA máx
Métodos construtivos Barragens de Gravidade
Métodos construtivos Barragens de Contraforte e de Terra
Extravasores
Extravasor de crista livre Extravasor de canal lateral
Extravasor de canal
Extravasor tubular - tulipa
Controladores de vazão
Pranchões
Stop log
Comportas Comporta Mitra
Dispositivos de saída
Tipos: -Tomada d’água submersa - Torres de tomada d’água - Adufas - Válvula de agulha
- Ponto de entrada de água no conduto forçado que leva água os sistema de turbinas
- Cotem sistema de comportas para drenagem do contudo para manutenção de turbinas
Controle de cheias
Reservatório de retardamento
Canais artificiais: irrigação ou navegação
Canal de irrigação / reversão de fluxo (Canal Aguapey, San Cosme y Danián, PY)
Canal Ligação Tietê – São José dos Dourados (Pereira Barreto, SP)
Canal transposição do Rio São Fracisco
Material Complementar Lista de apostilas disponível em:
http://www.fcth.br/public/material.html
+
Design of Small Dams
+
Apostilas Prof. Mauro Naghettini UFMG
top related