projecto construcao de represa

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE SONGO

(ISPSongo)

ENGENHARIA HIDRÁULICA

(4º Ano)

Cadeira: Projecto de Barragens

Projecto de construção de uma Represa

Discentes (Grupo I):

Samito Naife

Nicolau Gabriel

Manuel Gaspar

Docente: Ezequiel Carvalho

Songo, Setembro de 2014


Engenharia Hidráulica, 4º Ano Grupo I i

AGRADECIMENTOS

Ao Eng.º Fabião Nhampossa por ter disponibilizado a carta topográfica da vila de Songo.

Aos agricultores e proprietários de hortas por ter dado a conhecer o comportamento hidrológico

do curso principal de água, com respeito aos senhores Tozé Armando Gonçalves, Ernesto

Catemba e ao tecedor de esteiras Gelito Mazena.

Ao técnico construtor Carlos Pack Lean e ao Eng. º Andre Arão por terem fornecido as curvas

granulométricas dos materiais de construção.

Agradecemos também a todos que, directa ou indirectamente, contribuíram para a concretização

do presente projecto.


Engenharia Hidráulica, 4º Ano Grupo I ii

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1

1.1. Objectivos......................................................................................................................... 1

1.1.1. Objectivo geral .......................................................................................................... 1

1.1.2. Objectivos específicos .............................................................................................. 2

1.2. Metodologia ..................................................................................................................... 2

1.3. Resultados esperados........................................................................................................ 2

2. AVALIAÇÃO DO LOCAL PARA A CONSTRUÇÃO DE REPRESA ............................... 2

2.1. Localização Geográfica da bacia de Guto ........................................................................ 3

2.2. Descrição da bacia de Guto .............................................................................................. 4

2.2.1. Clima ......................................................................................................................... 5

2.2.2. Geologia .................................................................................................................... 5

2.2.3. Relevo ....................................................................................................................... 5

2.3. Reconhecimento Topográfico .......................................................................................... 6

2.4. Reconhecimento Geológico ............................................................................................. 6

2.5. Visitas de Campo ............................................................................................................. 6

2.6. Critério de avaliação do local para construção de uma barragem .................................... 7

2.7. Identificação de locais para construção de represa .......................................................... 8

2.7.1. Alternativa (A-A) ...................................................................................................... 8

2.7.2. Alternativa (B-B) ...................................................................................................... 9

2.8. Escolha da melhor alternativa .......................................................................................... 9

2.8.1. Vantagens e inconvenientes ...................................................................................... 9

2.8.2. A melhor alternativa ............................................................................................... 10

3. DIMENSIONAMENTO DA REPRESA .............................................................................. 11

3.1. Levantamento Plani-altimetrico ..................................................................................... 11

3.2. Volume de Água armazenada ........................................................................................ 11

3.2.1. Volume total............................................................................................................ 11

3.2.2. Volume morto ......................................................................................................... 12

3.2.3. Volume útil ............................................................................................................. 15

3.3. Dimensionamento de inclinação dos taludes ................................................................. 15


Engenharia Hidráulica, 4º Ano Grupo I iii

3.3.1. Pré-dimensionamento dos Taludes de Montante e de Jusante ................................ 15

3.3.2. Verificação da estabilidade ..................................................................................... 16

3.4. Altura da Barragem ........................................................................................................ 16

3.4.1. Folga normal e mínima ........................................................................................... 16

3.4.2. Cota de coroamento ................................................................................................ 17

3.4.3. Nivel de maxima cheia............................................................................................ 17

3.5. Sobreelevação................................................................................................................. 18

3.6. Largura do coroamento .................................................................................................. 18

3.7. Largura da base da Barragem ......................................................................................... 18

3.8. Descarregador de cheia .................................................................................................. 19

3.8.1. Caudal de pico......................................................................................................... 19

3.8.2. Caudal de Projecto .................................................................................................. 22

3.8.3. Caudal descarregado ............................................................................................... 22

3.8.4. Largura da soleira do descarregador ....................................................................... 22

3.9. Tomada de Água ............................................................................................................ 22

3.10. Descarregador do fundo .............................................................................................. 23

3.10.1. Caudal por descarregar ........................................................................................ 23

3.10.2. Diâmetro do descarregador do fundo .................................................................. 24

3.11. Acção sísmica ............................................................................................................. 24

3.11.1. Verificação da estabilidade de taludes devido ao sismo ..................................... 24

3.11.2. Onda na albufeira devido ao sismo ..................................................................... 25

3.12. Protecção dos paramentos .......................................................................................... 26

3.12.1. Protecção do paramento de Montante ................................................................. 26

3.12.2. Protecção do paramento de Jusante ..................................................................... 29

3.13. Cálculo do volume de terra ......................................................................................... 29

3.13.1. Perfil transversal da barragem ............................................................................. 29

3.13.2. Perfil Longitudinal da barragem ......................................................................... 29

3.13.3. Volume de terra ................................................................................................... 30

3.14. Dimensionamento de filtro e drenos ........................................................................... 31

3.14.1. Curva granulométrica dos materiais para filtros, drenos e da barragem ............. 31

3.14.2. Calculo dos diâmetros característicos dos materiais ........................................... 32

3.14.3. Verificação dos materiais para filtro e dreno ...................................................... 33


Engenharia Hidráulica, 4º Ano Grupo I iv

3.14.4. Caudal percolado através da barragem................................................................ 34

3.14.5. Dimensionamento da capacidade do filtro .......................................................... 36

3.14.6. Dimensionamento da capacidade do dreno ......................................................... 37

4. PLANO DE INSPECÇÃO E OBSERVAÇÃO DA REPRESA ........................................... 41

4.1. Determinação dos factores de riscos .............................................................................. 41

4.1.1. Condições Externas ou Ambientais ........................................................................ 41

4.1.2. Condições de fiabilidade da obra ............................................................................ 41

4.1.3. Condições associadas a potenciais riscos humano/economicos ............................. 42

4.1.4. Índice global............................................................................................................ 42

4.2. Sistema de observação ................................................................................................... 43

4.2.1. Grandezas a medir................................................................................................... 43

4.2.2. Dispositivos recomendados .................................................................................... 43

4.3. Frequências de leitura em condições normais ................................................................ 43

4.3.1. Fase de construção .................................................................................................. 43

4.3.2. Fase de primeiro enchimento e esvaziamento rápido ............................................. 43

4.3.3. Fase de exploração .................................................................................................. 44

5. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 45

6. RECOMENDAÇÕES ........................................................................................................... 46

7. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 47

8. ANEXOS .............................................................................................................................. 48

ANEXO 1: Morfologia da Bacia Guto (Sub-Bacia 2) .................................................................. 48

9. ANEXO 2: Fotos via satélite (Sub-Bacia 2) ......................................................................... 49

10. ANEXO 3: Visita de Campo.............................................................................................. 52


Engenharia Hidráulica, 4º Ano Grupo I 1

1. INTRODUÇÃO

O presente projecto visa a construção de uma represa com a finalidade de abastecimento de água

para irrigação das hortas existentes no vale do riacho Guto e Promoção da piscicultura do peixe

tilápia (pende).

Quanto a organização do presente projecto, será constituída por duas partes que compreende a

escolha do local para construção e o dimensionamento da represa.

Na fase da escolha do local da construção da represa, serão considerados factores como o acesso,

disponibilidade de materiais, assuntos relacionados com a posse da terra, preocupações

ambientais, necessidades da comunidade, distância até à fonte de electricidade mais próxima e

inundação de estradas, pontes e edifícios.

Também nesta fase far-se-á uma caracterização da Bacia em relação ao Relevo, Clima, Geologia,

Reconhecimento Topográfico de forma que estes dados possam ser úteis para outros fins

académicos.

Na fase do dimensionamento, tomar-se-á em consideração que a barragem terá altura uma

prevista não superior a 15 metros e uma capacidade de armazenamento da albufeira não superior

a 1.000.000 m3 por se tratar de pequena barragem de acordo com o Regulamento de Pequenas

Barragens e outras Normas de barragens.

A barragem escolhida será de aterro e homogénea visto que adequa-se a qualquer tipo de vale,

minimizando os custos através de utilização de materiais naturais sendo adequado para este tipo

de solução.

É de salientar que alguns dados utilizados no dimensionamento foram estimados no terreno e

outros adoptados em função da sensibilidade dos membros do grupo em comparação dos dados

disponíveis na vila de Songo e outras fontes.

1.1. Objectivos

1.1.1. Objectivo geral

Projectar uma represa no rio Guto com a finalidade Abastecer água para irrigação das hortas

existentes no vale do riacho Guto; e Promoção da piscicultura do peixe tilápia (pende).



1.1.2. Objectivos específicos

Escolher o Local para a construção da Represa;

Dimensionamento da Represa;

Estabelecer o plano de inspecção e observação da Represa.

1.2. Metodologia

Para a realização do presente trabalho recorreu-se á pesquisa de manuais didácticos disponíveis,

pesquisas na internet e estudos de campo e de gabinete.

Alguns dados que caracterizam a sub-bacia foram obtidos com base em operações facultadas

pelo uso de mapas digitais usando dois Softwares nomeadamente:

Quantum GIS (SIG)1; e

Google Earth.

Com estes programas, foi possível determinar as coordenadas (do ponto inicial e final) e o

comprimento do curso principal de água da bacia em estudo com respeito a totalidade da sua área

drenante (Vila de Songo – planalto rodeado por montes) e sua localização no Mapa de

Moçambique.

1.3. Resultados esperados

Com este trabalho espera-se que a estrutura funcione adequadamente para os fins pelos quais ela

será concebida.

2. AVALIAÇÃO DO LOCAL PARA A CONSTRUÇÃO DE REPRESA

1 SIG- Sistema de Informação Geográfica.



2.1. Localização Geográfica da bacia de Guto

A bacia do Guto localiza-se na vila do Songo.

A vila do Songo é uma localidade do distrito de Cahora Bassa na província de Tete, em

Moçambique, com sede na vila de Chitima, tem limite, a norte o distrito de Marávia, a oeste com

o distrito de Mágoè, a sul com o Zimbabué, a leste com o distrito de Changara e a nordeste com

o distrito de Chiuta.

Figura 1: Província de Tete (Fonte: Atlas de Moçambique 2009.)



Figura 2: Localização da Vila de Songo (Base: GIS – Sistema de Informação Geográfica)

2.2. Descrição da bacia de Guto

A vila de Songo localiza-se num planalto rodeado por montes, constituindo uma espécie de bacia

hidrográfica que alimenta um riacho de nome Guto, cujas águas correm no sentido Este – Oeste e

desagua na albufeira de Cahora Bassa.

A bacia hidrográfica do Guto é composta por três sub-bacias, nomeadamente:

Sub-bacia 1: da nascente do riacho (próximo das casas tipo A Sul) até à intersecção do

riacho com a avenida Armando Emílio Guebuza (próximo da antiga DA);

Sub-bacia 2: da intersecção do riacho com a avenida Armando Emílio Guebuza até à

intersecção do riacho com a estrada que vai à barragem/central (no Acampamento

Africano);

Sub-bacia 3: da intersecção do riacho com a estrada que vai à barragem/central até à foz.



Para o estudo em causa cingir-se-á na sub-bacia 2, por ser a zona de concessão para implantação

do projecto. O curso principal da sub-bacia 2 tem um comprimento de aproximadamente 4,500

metros.

Nas margens do riacho principal desenvolvem-se actividades agrícolas de carácter familiar e de

subsistência.

2.2.1. Clima

O distrito de Cahora Bassa é influenciado pelo clima do tipo tropical seco onde as precipitações

médias anuais variam entre 0 à 400 mm, concentrando-se no período compreendido entre

Novembro e finais de Março podendo localmente estender-se até Maio. As temperaturas médias

anuais são acima de 26 °C, facto que desencoraja a prática de agricultura devido ao défice

hídrico.

2.2.2. Geologia

É dominada por solos líticos2 e não drenados. Ocorrem ainda solos aluvionares provenientes de

desgastes das rochas e transportados pelas águas correntes para zonas baixas) ao longo das linhas

de drenagem natural.

No distrito de Cahora-Bassa, vila de Songo, predomina formações sedimentares.

2.2.3. Relevo

A região tem uma altitude média, compreendendo planaltos baixos, médios, sub-planaltos e

montanhas que abrangem altitudes que variam de 675 à 850 metros acima do nível médio das

águas do mar. O relevo apresenta declives que variam de suavemente ondulados a fortemente

dissecados.

2 Solos com muita pedra



2.3. Reconhecimento Topográfico

Foi possível reconhecer a morfologia da sub-bacia pelo recurso à uma planta topográfica de

Songo à escala 1:10´000 com curvas de nível espaçadas (intervalo de contorno) de 5 metros.

Não efectuou-se o estudo de fotografias aéreas para uma primeira análise dos possíveis locais

para a construção da represa, pelo que foi necessário determina-los a quando da realização da

visita de campo que foi viável por tratar-se de um vale de uma bacia hidrográfica relativamente

pequena.

2.4. Reconhecimento Geológico

A caracterização geológica do local foi possível a partir da revisão bibliográfica e baseou-se na

informação geológica disponível no Atlas de Moçambique (2009) com respeito a região em

estudo.

Observação superficial ao longo da sub-bacia 2, não foi possível proceder abertura de trincheiras

para detecção de possíveis falhas, reconhecimento das camadas subjacentes a superfície do solo

de fundação devido a indisponibilidade de recursos (equipamentos).

Não foram feitos estudos de exploração geofísica, nem sondagens para caracterização geológica

mais detalhada do local pelo que assumiram-se algumas características tendo em consideração

que nas proximidades da região encontra-se a barragem de Cahora Bassa, pois sendo esta uma

grande estrutura de grande envergadura, é sabido que nela foram feitos trabalhos muito precisos

para a caracterização geológica da região, daí a conclusão de que esta sub-bacia tenha mesmas

características.

2.5. Visitas de Campo

Como já foi referido acima, a maior parte da caracterização efectiva da sub-bacia foi baseada nas

conclusões obtidas a partir dos estudos de visitas de campo. O trabalho de campo permitiu a

interacção do pessoal afecto ao projecto com as comunidades vizinhas que habitam e/ou dedicam

suas actividades ao longo das margens do curso principal de água da sub-bacia em estudo, que

são na maioria pequenos agricultores e proprietários de hortas, identificou-se também actividades



associadas ao uso da água mas com menor predominância como, lavagem de britas e tecelagem

de esteiras.

As melhores alternativas de possíveis locais para a construção da represa foram identificadas

como resultado de uma busca minuciosa e criteriosa “in situ” baseada no tópico 2.4 dos

apontamentos do professor Carmo Vaz e do tópico 5 do manual de pequenas barragens da FAO.

2.6. Critério de avaliação do local para construção de uma barragem

Segundo o Professor Doutor Álvaro Carmo Vaz, em condições ideais, o local de uma barragem

devia preencher os seguintes requisitos:

a) Situar-se numa secção estreitas do vale. A razão é obviamente o tornar possível uma

barragem de custo mais baixo. Há, no entanto, que tomar a atenção ao facto de que vales

muitos estreitos podem dificultar a colocação de órgãos hidráulicos e complicar o

problema da dissipação de energia.

b) Estar a jusante dum vale aberto para que a albufeira criada pela barragem tenha uma

grande capacidade de armazenamento.

c) Ter boas condições de fundação (rocha sã a pequena profundidade, inexistência de falhas

importantes, solos compactos e pouco permeáveis).

d) A geologia do vale a montante, onde se vai localizar a albufeira, mostrar não haver

problemas de rochas cársicas, solos permeáveis ou possibilidade de deslizamento nas

encostas.

e) Possibilitar a extracção de materiais de construção necessários (solos, agregados).

f) Ter acessos fáceis.

Como é evidente, estas condições raramente são preenchidas na totalidade pelo que é necessário

procurar uma solução de compromisso.

A selecção do local da barragem não deve ser feita sem se considerarem 2 ou 3 locais

alternativos, pesando cuidadosamente as vantagens e inconvenientes de cada um deles.



A escolha dum local deve atender também a outros factores dependentes das finalidades da

barragem e das especificidades da região, como por exemplo:

Possibilidade de aproveitamento duma queda para produção de energia;

Áreas de interesse económico, social ou cultural e infra-estruturas que possam ser

inundadas pela albufeira (aldeias que têm de ser deslocadas, estradas e caminhos-de-ferro

que ficam submersos, etc.).

2.7. Identificação de locais para construção de represa

De acordo com as características morfológicas da sub-bacia 2, e requisitos recomendados para a

localização de uma represa, foram identificados lugares possíveis dos quais seleccionou-se dois

por cumprirem naturalmente com grande parte dos critérios.

Figura 3: Identificação do local para a construção da Represa (alternativa A-A e B-B)

2.7.1. Alternativa (A-A)

Vale aberto;

Esta a jusante de um vale aberto;

Boas condições de fundação (solos líticos e não drenados);



Não há problemas de rochas cársicas, os solos são impermeáveis e não há

possibilidade de deslizamento nas encostas visto que o local é rochoso;

Disponibilidade do material de construção à 30 quilómetros do local (Chitima);

Localizada perto da estrada que vai até a barragem de Cahora Bassa, sendo assim um

local de fácil acesso.

2.7.2. Alternativa (B-B)

Vale estreito;

Esta a jusante de um vale aberto;

Condições de fundação: solos consistentes a pequenas profundidades;

Inexistência de rochas cársicas, solos permeáveis e possibilidades de deslizamento

nas encostas;

Disponibilidade do material de construção à 30 quilómetros do local (Chitima);

Local de fácil acesso.

2.8. Escolha da melhor alternativa

De acordo com as características apresentadas dos dois locais alternativos, elas reúnem com

grande parte dos requisitos de selecção do local para construção de uma represa.

Sendo assim, há que escolher dos dois locais o que vai ter mais vantagens e menos

inconvenientes em detrimento da outra na sua construção e exploração.

2.8.1. Vantagens e inconvenientes

Alternativas Vantagens Inconvenientes

A-A

Baixo custo económico (Não será

necessário desapropriação das

áreas irrigadas devido a inundação

da albufeira);

Baixo custo devido ao acesso;

Custo de investimento e

exploração (Custos de tubagem e

bombagem);



Proporciona boas condições para a

prática de piscicultura;

Facilidade de Acesso

Maior desnível topográfico

Melhores condições de fundação;

Maior estabilidade das encostas;

B-B

Baixo custo inicial de

investimento;

Albufeira perto das áreas

agrícolas;

Baixo custo de exploração.

Alto custo económico (haverá

necessidade de desapropriação

das áreas irrigáveis devido a

inundação da albufeira);

Maior área inundada com

profundidades não adequadas

para a prática da piscicultura;

Encostas da albufeira propensas a

erosão;

Dificuldade de acesso (existência

da conduta da água de maior

diâmetro que impede o

movimento de maquinarias para o

local);

2.8.2. A melhor alternativa

De acordo com as vantagens e inconvenientes de cada alternativa, o grupo decidiu escolher a

alternativa A-A como sendo a melhor porque apesar de ter custos de exploração, ela apresenta

mais vantagens e satisfaz as finalidades da represa comparativamente com a alternativa B-B.



3. DIMENSIONAMENTO DA REPRESA

3.1. Levantamento Plani-altimetrico

De acordo com a carta topográfica da vila do Songo (anexo 1), foram obtidos os dados, na tabela

abaixo, do local da implantação da represa.

Curva Cota Area (m2)

0 780 -

1 781 50,00

2 782 200,00

3 783 375,00

4 784 788,00

5 785 1.150,00

6 786 1.463,00

7 787 1.763,00

8 788 2.025,00

3.2. Volume de Água armazenada

3.2.1. Volume total

∑

(

) ( )

Curva Cota Area (m2) Vi

0 780 - -

1 781 50,00 25,00

2 782 200,00 125,00

3 783 375,00 287,50

4 784 788,00 581,50

5 785 1.150,00 969,00

6 786 1.463,00 1.306,50

7 787 1.763,00 1.613,00

8 788 2.025,00 1.894,00

Volume Total 6.801,50



3.2.2. Volume morto

a) Caudal afluente anual

Para a estimação do caudal afluente anual, realizou-se uma medição a vau e de seguida

multiplicada por 31536000 segundos correspondente a um ano. Os cálculos são como se segue:

Comprimento da faixa longitudinal do rio: L = 5 metros

Tempo estimado da duração da rolha: t=09 minutos e 36 segundos

Secção transversal inicial e final e a estimação das respectivas áreas:

Secção Inicial

i h (cm) L (cm) Ai (cm2)

0 0 0 0

1 18 100 900

2 34 200 2600

3 47 300 4050

4 49 400 4800

5 0 480 1960

Area total (cm2) = 14310

Area total (m2) = 1.43



Secção final

i h (cm) L (cm) Ai (cm2)

0 0 0 0

1 13 100 650

2 18 200 1550

3 33 300 2550

4 24 400 2850

5 0 490 1080

Area total (cm2)= 8680

Area total (m2)= 0.87

Cálculo da secção média:

Cálculo da velocidade:

( )

Cálculo do caudal:

Volume anual:

b) Concentração média dos sedimentos: 100 ppm (Adoptado)

c) Capacidade total da albufeira: Vt = 6801,50 m3

d) Porosidade média dos sedimentos: η = 0.4

e) Massa específico dos sedimentos: ρs =2650kg/m3

f) Período de retorno: T=50 anos

g) Estimativa de volume morto:

Massa de água



Massa de sedimentos

100kg------------------------106kg

ms-------------------------315360000kg

ms = 31536kg

Volume de sedimentos aparente

Volume de sedimento retidos

Volume útil retido

Regularização específica

Coeficiente de retenção (Abaco de Brune)



- Volume morto:

- Volume morto para uma vida útil de 50 anos:

- Altura correspondente ao volume morto (interpolado na tabela ---)

( )

( ) ( )

3.2.3. Volume útil

3.3. Dimensionamento de inclinação dos taludes

Tendo em vista que a barragem será homogénea e o material a ser usado para sua construção será

areia de boa granulometria, compacta. O ângulo do atrito interno é de ø = 46º, coesão c = 0 e o

coeficiente de pressão intersticial ru=0,1.

Em geral, para solos, as inclinações dos taludes variam de 1:2 à 1:3,5 e o coeficiente de

segurança global FS = 1,5.

3.3.1. Pré-dimensionamento dos Taludes de Montante e de Jusante

(

)

(

)

Como a inclinação do talude está fora do intervalo recomendado (1:2 à 1:3,5), adopta-se:

Para o paramento de montante: 1:3(v:h)

Para o paramento de Jusante: 1:2 (v:h)



3.3.2. Verificação da estabilidade

( )

(

)

De acordo com o ábaco do anexo XXX:

(

) ( )

(

) ( )

Interpolando para

(

) ( )

3.4. Altura da Barragem

3.4.1. Folga normal e mínima

Características da albufeira e da barragem:

Fetch máximo: 0,05 km = 50 m (anexo)

Fetch efectivo: 0,04 km = 40 m

Inclinação do talude de montante: 1:3 (v:h)



Coeficiente do vento sobre albufeira: Q=1,1

Profundidade média da albufeira: seja D = 5 metros

Velocidade do vento sobre a terra: V=70km/h =19,44 m/s

N.B.: Para folga mínima será multiplicada por 2/3 a velocidade do vento sobre a terra.

Designação Formulas Normal Mínima

Velocidade na Albufeira (m/s)

21,384 14,256

Altura da onda (m) (

)

0,112846 0,073423

Período da Onda (s)

0,940472 0,786802

Comprimento da onda (m) 1,379799 0,96573

Altura da Honda de projecto (m) 0,188453 0,122616

H0/Lw - 0,13658 0,126967

R/H0 (retirado no abaco) - 1,36 1,36

R (m) - 0,256296 0,166757

S -Elevação da agua devido ao vento (m)

0,000956 0,000425

Folga (m) { } 0,257252 0,167182

Como as folgas normal e mínima estão abaixo das recomendadas então, serão consideradas os

valores mínimos (Regulamento de Pequenas Barragens - artigo11º)

Folga normal:

Folga mínima:

3.4.2. Cota de coroamento

Seja:

3.4.3. Nível de máxima cheia

Altura da barragem



3.5. Sobreelevação

3.6. Largura do coroamento

Designação Formula (m)

Bureau of Reclamation

5,20

Preece √ 3,56

Regulamento Japonês √

4,60

Como não haverá a circulação de veículos, para o presente projecto será assumida a menor

largura:

3.7. Largura da base da Barragem

( )



3.8. Descarregador de cheia

3.8.1. Caudal de pico

Coeficiente de escoamento

( )

Onde são coeficiente de declive do terreno, permeabilidade do solo e cobertura

vegetal, respectivamente.

Tabela: Coeficiente para bacias em áreas não urbanizadas (Fonte: Manual de Hidrologia - Dr.

Álvaro Carmo Vaz)

Tabela: Efeito de período de retorno (Fonte: Manual de Hidrologia - Dr. Álvaro Carmo Vaz)



}

( )

Intensidade de precipitação

Tabela: Curva IDF de Maputo (Fonte: Regulamento do Sistema Público de Distribuição de

Água e de Drenagem de Águas Residuais - Moçambique)

T (anos) 2 5 10 20 25 50

a 534,0468 694,504 797,3841 896,5751 930,8815 1026,694

b -0,6075 -0,59383 -0,5869 -0,58197 -0,58119 -0,57749

{



( )

Tempo de concentração (tc):

( )

Onde

L – Comprimento do curso principal (em Km);

– Inclinação média do curso principal (em metros);

( )

⁄

Para a zona de Songo,

⁄

Caudal de pico

Área da bacia:

Área de contribuição:

⁄



3.8.2. Caudal de Projecto

⁄

3.8.3. Caudal descarregado

⁄

⁄ ⁄

3.8.4. Largura da soleira do descarregador

√ ⁄

√ ⁄

√ ⁄

Verificação da velocidade

⁄ ⁄

3.9. Tomada de Água

Tubo PVC: {

⁄ ⁄ ( )

Perda de carga



Cálculo do diâmetro

(

)

[ (

)

]

[ (

)

]

(Valor mínimo recomendado no Regulamento de Pequenas Barragens –

Artigo 13º )

3.10. Descarregador do fundo

Será dimensionado no caso menos favorável, considerando o não funcionamento da tomada de

água. Neste caso o caudal a considerar é o correspondente ao volume do nível de pleno

armazenamento somado ao caudal normal do rio.

Tendo em conta o volume total da albufeira gerada pela represa, será adoptado um tempo de

esvaziamento de um dia.

O material do tubo será de betão: C=120 e L = 55m

3.10.1. Caudal por descarregar

– Caudal por descarregar



– Volume total até ao nível do pleno armazenamento (6801,50 m3)

– Tempo de esvaziamento da albufeira (1 dia=86400 s)

– Caudal normal do rio (0,01m3/s)

3.10.2. Diâmetro do descarregador do fundo

(

)

[ (

)

]

[ (

)

]

(Valor mínimo recomendado no Regulamento de Pequenas Barragens –

Artigo 13º )

3.11. Acção sísmica

3.11.1. Verificação da estabilidade de taludes devido ao sismo

Será utilizada, para o cálculo do factor de segurança quanto ao sismo, a fórmula do bloco sobre

uma superfície plana.

Areia de boa granulometria, compacta: {



Talude de jusante: ( ) ( ) ( )

Aceleração de gravidade: g=9,8 m⁄s^2

Aceleração sísmica horizontal (Adoptado de acordo com o considerado na barragem de

Cahora Bassa)

Condição de segurança:

[ ( ) ( )]

( ) ( )

[ ( ) ( )]

( ) ( )

Estável!

3.11.2. Onda na albufeira devido ao sismo

Altura da água a montante da barragem: (situação mais desfavorável)

Período predominante da onda sísmica: (considerando sismos de magnitude

2,0 à 2,9 na escala de Richter).

Condição:

Altura da onda devido ao sismo

√( )

√( )



Seja:

Solução:

3.12. Protecção dos paramentos

3.12.1. Protecção do paramento de Montante

O dimensionamento da camada de protecção consiste na determinação da dimensão e

composição granulométrica das diversas camadas que a compõem:

Espessura da camada do enrocamento

√

( )( )

Onde:

Massa volúmica dos blocos de enrocamento (material RIP RAP)



Peso volúmico da rocha (material RIP RAP)

Altura de projecto da onda

Ângulo do enrocamento com a horizontal que é igual a inclinação do talude (1: 3)

São determinados experimentalmente:

1. TAYLOR ICOLD (Com Danos) ICOLD (Sem Danos)

a = 2,6 a = 3 a = 3

b = 1,00 b = 1 b = 0,67

kd = 3,20 kd = 4,37 kd = 3,62

W50 = 0,02 kN W50 = 0,01 kN W50 = 0,02 kN

W100 = 0,09 kN W100 = 0,03 kN W100 = 0,06 kN

W0 = 0,01 kN W0 = 0,00 kN W0 = 0,00 kN

% que passa

D(m) Volume

(m3) % que passa

D(m) Volume

(m3) % que passa

D(m) Volume

(m3)

100 0,17 0,00370 100 0,12 0,00 100 0,15 0,00242

50 0,11 0,00093 50 0,08 0,00 50 0,09 0,00061

0 0,07 0,00023 0 0,05 0,00 0 0,06 0,00015



Espessura da camada

1,5*D50 Dmax h

Taylor 0,16 0,17 0,17

ICOLD com danos 0,12 0,12 0,12

ICOLD sem danos 0,14 0,15 0,15

Espessura do enrocamento:

Espessura da camada do filtro de transição

TABELAxxxx: Espessura da camada de transição em função da altura da onda

Altura da onda (m) Espessura da camada de transição (mm)

0 – 1,2 150

1,2 – 2,4 225

2,4 – 3,0 300

Altura da onda de projecto: ⇒

Espessura da camada de transição:

0

20

40

60

80

100

120

0.01 0.10 1.00

Taylor ICOL (Com Danos) ICOLD (Sem Danos)

Diametro das particulas

% q

ue



3.12.2. Protecção do paramento de Jusante

Para a protecção do paramento de jusante, será feita usando revestimento vegetal. Serão

utilizadas espécies de plantas de crescimento espontâneo existentes na vila de Songo desde que

não seja de maior porte.

3.13. Cálculo do volume de terra

3.13.1. Perfil transversal da barragem

Largura de coroamento: 3,60 m

Altura da barragem: 9,50 m

Inclinação de montante (1:h): h = 3

Inclinação de jusante (1:h): h = 2

3.13.2. Perfil Longitudinal da barragem

Os dados para o estabelecimento do perfil longitudinal, foram adquiridos da seguinte forma:

Comprimento do coroamento (120 m): obtido através do mapa da bacia do Guto

em anexo XXX.

Talude longitudinal da margem direita: (1: 2)

Talude longitudinal da margem esquerda (1: 5).

Comprimento do coroamento: 120 m

Inclinação média da margem esquerda (1:h): h=5

0

5

10

0 10 20 30 40 50 60

Barragem

Largura da base (m)

Alt

ura

(m

)



Inclinação média da margem direita (1:h): h=2

3.13.3. Volume de terra

Largura da barragem na base: H

Área de aterro: ( )

Posição do perfil máximo a margem esquerda:

Posição do perfil máximo a margem direita:

Onde:

Largura da base;

Altura da barragem;

Inclinação de montante;

Largura do coroamento;

Inclinação da jusante;

Inclinação da média da margem esquerda

Inclinação da média da margem direita

Largura da barragem na base 51,10 m

Área de aterro 259,83m2

Posição perfil máximo a margem esquerda 47,50 m

Posição perfil máximo a margem direita 19,00 m

Volume total de terra 22539,82m3

0

5

10

0 50 100 150

PERFIL LONGITUDINAL

Comprimento (m)

Alt

ura

(m

) MD

ME



3.14. Dimensionamento de filtro e dreno

3.14.1. Curva granulométrica dos materiais para filtros, drenos e da barragem

Abertura da malha

Material que passa através do peneiro, %

(mm) Material

para filtro Material

para dreno

Material da

barragem

125 100 100 100

63 100 100 100

40 100 100 100

31,5 100 100 100

25 100 94,3 100

20 100 83,9 100

16 100 35,5 100

12,5 100 8 100

8 94,3 0 100

6,3 83,9 0 100

4 35,5 0 100

2 8 0 99,3

1 0 0 95,3

0,5 0 0 45,2

0,25 0 0 23,2

0,125 0 0 0,8

0,063 0 0 0

0,0061 0 0 0



3.14.2. Cálculo dos diâmetros característicos dos materiais

A partir das leituras nas curvas granulométricas acima referenciadas, os diâmetros característicos

são como se seguem:

Para material do filtro:{

Para material do Dreno:{

Para material da Barragem:{



3.14.3. Verificação dos materiais para filtro e dreno

Para filtro:

Para dreno:

Condição Verificação Objectivo

D15 (filtro) ≤ 5d85 (barragem)

Assegura a capacidade de retenção

pelo filtro das partículas do solo a

proteger

D15 (filtro) ≥ 5d15 (barragem) Assegura um adequado contraste entre

os materiais

( )

( )

Destina-se a minimizar a segregação

durante a construção

Condição Verificação Objectivo

D15 (dreno) ≤ 5d85 (filtro)

Assegura a capacidade de retenção

pelo dreno das partículas do filtro

D15 (dreno) ≥ 5d15 (filtro) Assegura um adequado contraste entre

os materiais do dreno e do filtro

( )

( )

Destina-se a minimizar a segregação

durante a construção



3.14.4. Caudal percolado através da barragem

a) Determinação do coeficiente permeabilidade (k)

Curva granulométrica do material da barragem

PARÂMETROS

Dimensão (D) [mm]

Percentagem que passa (PP) [%]

Wn [%]

S'n [1/cm] Wn*S'n [1/cm]

4,00 100 0,7 21,21 14,85

2,00 99,3 4 42,43 169,71

1,00 95,3 50,1 84,85 4251,13

0,50 45,2 22 169,71 3733,52

0,25 23,2 22,4 339,41 7602,81

0,13 0,8

∑Wn*S'n = 15772,02

Porosidade (n) = 0,25 S [1/m]= 173,49

f= 1,1 k [m/s]= 1,38E-04

b) Determinação do número de fluxo e de queda de potencial



c) Determinação do caudal

Onde:

– Coeficiente de permeabilidade ( )

– Número de tubo de fluxo ( )

– Número de quedas de potencial ( )

Altura do nível do pleno armazenamento ( )

m



3.14.5. Dimensionamento da capacidade do filtro

A represa terá um filtro vertical, i = 1:

Onde é a secção do filtro (para o caso da represa em causa, terá )

a) Determinação do coeficiente de permeabilidade do filtro

Curva granulométrica do material do filtro

Parâmetros

Dimensão (D) [mm]

Percentagem que passa (PP) [%]

Wn [%]


12,50 100 0,7 6,00 4,20

8,00 99,3 4 8,45 33,81

6,30 95,3 50,1 11,95 598,81

4,00 45,2 22 21,21 466,69

2,00 23,2 22,4 42,43 950,35

1,00 0,8

∑Wn*S'n = 2053,86

Porosidade (n) = 0,55 S [1/m]= 22,59

f= 1,1 k [m/s]= 2,41E-01

b) Capacidade do filtro

m



c) Verificação de segurança da capacidade do filtro

3.14.6. Dimensionamento da capacidade do dreno

∑

Onde:



Permeabilidade horizontal das camadas do dreno

Inclinação montante-jusante do dreno

Secção transversal das camadas do dreno

Para o presente projecto, a barragem em causa terá um dreno constituído somente por única

camada com o coeficiente de porosidade n=0,58, espessura mínima admissível igual a 0,50

metros e com uma inclinação montante-jusante de 8,5%.

a) Dimensionamento da permeabilidade do dreno

Curva granulométrica do material do Dreno

Parâmetros

Dimensão (D) [mm] Percentagem

que passa (PP) [%]

Wn [%]


31,50 100 5,7 2,14 12,19

25,00 94,3 10,4 2,68 27,91

20,00 83,9 48,4 3,35 162,34

16,00 35,5 27,5 4,24 116,67

12,50 8 8 6,00 48,00

8,00 0

∑Wn*S'n = 367,10

Porosidade (n) = 0,58 S [1/m]= 4,04

f= 1,1 k [m/s]= 10,17

b) Cálculo do caudal



c) Verificação de segurança da capacidade do dreno



Tratamento das fundações

Antes de qualquer trabalho de execução estrutural da barragem serão feitas as seguintes

actividades preliminares:

Remoção do solo superficial (remoção dos solos vegetais: solos orgânicos e restos de

vegetação tais como, raízes, arbustos);

Regularização da superfície de fundação em que serão preenchidas as cavidades com

betão pobre 3 e as reentrâncias serão eliminadas de modo a permitir um funcionamento

perfeito do conjunto barragem – fundação;

Sendo o local caracterizado por formações rochosas, serão removidos todos blocos

rochosos soltos;

Injecções com caldas de cimento com uma relação A/C de 0,6, com vista a colmatar as

possíveis fendas e descontinuidades superficiais existentes e os furos de injecção estarão

espaçadas de 1,5 metros e serão feitas

As pressões na injecção das caldas serão controladas de modo a não incrementar as

fendas existentes ou fracturar o maciço.

Impermeabilização do maciço da barragem

Tratando-se de uma barragem homogénea será feita impermeabilização do paramento de

montante

3 betão com quantidades menores de cimento em relação aos outros constituintes



4. PLANO DE INSPECÇÃO E OBSERVAÇÃO DA REPRESA

4.1. Determinação dos factores de riscos

4.1.1. Condições Externas ou Ambientais

a) Sismicidade

De acordo com dados locais, a aceleração sísmica máxima local é de 2g. De acordo com

o quadro 1 (factores de apreciação das condições de risco), considerando uma aceleração

máxima de 0.02g tem-se α1=1.

b) Escorregamentos de taludes

As encostas são, de uma maneira geral, estáveis, com mínima ou nula previsão de

escorregamento, sendo assim o coeficiente α2=1.

c) Cheia superior à de projecto

Tratar-se de uma barragem de aterro, cuja cheia de projecto se baseou em dados

hidrológicos fiáveis, por tanto, considera-se o coeficiente α3=3.

d) Tipo de armazenamento e gestão

A gestão da albufeira deverá ser feita em boas condições e as variações do nível da água

não devem ser significativas, sendo assim α4=3.

e) Acções agressivas

Considerando que a água da albufeira é muito pouco dura, e que não trarão grande

preocupação com a estrutura da barragem, sendo assim α5=1.

∑

( )

4.1.2. Condições de fiabilidade da obra

a) Dimensionamento estrutural



Considera-se um dimensionamento estrutural aceitável, sendo assim α6 =3.

b) Fundação

A fundação da barragem é boa, assim α7 =1.

c) Órgão de descarga

A barragem terá um descarregador de superfície, situado ao lado da estrutura e uma descarga de

fundo. Considerando estes órgãos fiáveis, tem α8 =1.

d) Condição de manutenção

Considerando-se que as condições de manutenção, serão boas, tem-se α9 = 2.

∑

( )

4.1.3. Condições associadas a potenciais riscos humanos/económicos

a) Volume de armazenamento do reservatório

A barragem tem uma albufeira com capacidade máxima de 6801,50 m3, o que traduz um

coeficiente α10 = 1.

b) Instalações a jusante

a jusante da barragem têm um pequeno povoado que sua prática predominante é agricultura,

sendo assim α11= 2.

∑

( )

4.1.4. Índice global

O índice global, que traduz o risco potencial, para a barragem a projectar será dada por:



4.2. Sistema de observação

De acordo com a tabela 2, os dispositivos de observação proposto para uma barragem de aterro

com 9.5 m de altura, são:

4.2.1. Grandezas a medir

Medição de caudais de infiltração;

Medição de tensões neutras;

Sismologia (Aceleração sísmicas); e

Meteorologia (Ventos, precipitações, evaporação e temperatura)

4.2.2. Dispositivos recomendados

Inspecção visual;

Piezómetros hidráulicos

Medidores de caudais

Acelerógrafos.

Escalas limnimétricas

Estação meteorológica

E outros equipamentos (sistema de alarme).

4.3. Frequências de leitura em condições normais

A frequência da leitura dos diferentes dispositivos deverá ser efectuada como se segue abaixo,

em função da altura da barragem (9,5 m) e do índice global, (Previsto nas Normas de

Observação e Inspecção de Barragens, Artigo 15º).

4.3.1. Fase de construção

Tensões neutras – semanal

Inspecções visuais – semanal (rotina)

Precipitação – diário

4.3.2. Fase de primeiro enchimento e esvaziamento rápido

Deslocamentos – início e fim de enchimento



Caudais - início e fim de enchimento ou trimestral

Tensões neutras - início e fim de enchimento ou trimestral

Inspecções visuais – início e fim de enchimento ou trimestral

4.3.3. Fase de exploração

Deslocamentos – bienal

Caudais – semestral

Tensões neutras – semestral

Inspecções visuais – semestral

Níveis da albufeira – diário

Precipitação – diário



5. CONCLUSÃO

De acordo com os critérios de escolha do local para a construção da barragem conclui-se que a

escolha foi bem efectuada, visto que cumpre com maior parte dos critérios, cumprindo com a sua

finalidade de abastecer água para irrigação das hortas existentes no vale do riacho Guto; e

Promoção da piscicultura do peixe tilápia.

Os resultados obtidos mediante os cálculos e fundamentos permitem-nos concluir que o Projecto

se apresenta viável aos seus principais objectivos. É importante realçar que a opção por uma

barragem de terra homogénea é uma solução óptima em termos de custos de obtenção de

materiais.

No dimensionamento de filtros e dreno, conclui-se que a capacidade do dreno é superior a do

filtro e a do filtro é maior que 100 vezes a do aterro, estando assim dentro dos limites

recomendados para a construção do mesmo.

A disponibilidade dos materiais locais e a geologia da zona são aspectos que favoreceram a

economia do projecto.



6. RECOMENDAÇÕES

Para a elaboração deste trabalho foram utilizados dados a partir de fontes bibliográficas sem

muitos recursos para obtenção de dados de campo por não possuir equipamentos respectivos para

nomeadamente: teodolitos, GPS, instrumentos para determinação das camadas do solo,

equipamentos para a abertura de trincheiras, curvas de níveis espaçadas de 1 a 1 metro ou 2 a 2

metros no local de implantação da represa (de acordo com o recomendado). Para a implantação

desta infra-estrutura, é necessário que sejam feitos estudos mais rigorosos para que sejam

apurados melhores resultados para o efeito.

Outro ponto a considerar é o facto de que, para estudos mais profundos os trabalhos de

reconhecimento, investigações e prospecção geotécnica do local para a implantação de uma

barragem é necessário tempo suficiente para apuramento de dados mais fiáveis. Recomenda se

por tanto mais tempo para tais investigações o que possibilita a obtenção de resultados fiáveis.

Para efeitos de implantação obriga-se que todos estudos que foram executados sejam possíveis

uma vez que não são

Recomenda-se a realização de ensaios laboratoriais para uso de dados reias tais como: análise

granulométrica, Compactação, entre outros para que a estrutura funcione normalmente.



7. BIBLIOGRAFIA

Atlas de Moçambique, Editora Nacional de Moçambique S.A, 1ª Edição, Maputo 2009

VAZ, Álvaro C., Apontamento de Obras Hidráulica-Conceitos Gerais Sobre Barragens.

Internet-Google Earth

Guia Prático para Projecto de Pequenas Obras Hidráulicas; DAEE; São Paulo, 2005

Design of Small Dams, US Bureau of Reclamation, Denver 1987.

VAZ, Álvaro C., Manual de Hidrologia.

MARCELINO, João, Projecto, Construção e Exploração de Pequenas Barragens de

Aterro; 2009, 2ª Edição, LNEC – Lisboa.

Curso de Exploração e Segurança de Barragens, Divisão de Informação e Tecnologias;

Maio, 2009.

http://www.fao.org/docrep/014/ba0081p/ba0081p.pdf

http://www.fao.org/docrep/014/ba0081p/ba0081p.pdf



8. ANEXOS

ANEXO 1: Morfologia da Bacia Guto (Sub-Bacia 2)



9. ANEXO 2: Fotos via satélite (Sub-Bacia 2)



10. ANEXO 3: Visita de Campo

projecto construcao de represa

Engineering