CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS DE TERRA E PERCOLAÇÃO DE ÁGUA

A construção de uma barragem deve ser feita levando-se em consideração a finalidade que ela deve ser construída.

A estimativa do volume de água a ser armazenada é de suma importância na maioria dos casos, mas quando se trata de represar água para pequenas redes de abastecimento por gravidade ou criação de peixes, esse fator passa a ter pouca relevância. Em todos os casos é necessário saber qual a vazão mínima de água que deverá passar pela represa, bem como a altura que a mesma deverá obter para atender aos objetivos.

A construção acarretará em uma área maior de alagamento, uma vez que o nível da água irá subir, conforme a altura da barragem e disposição geológica do local. Deve-se visar o menor impacto, mas muitas vezes o volume de armazenamento necessário para a conclusão do projeto faz-se necessário uma vasta área de intervenção. Nesse caso é necessário um estudo sobre a biodiversidade local e quais medidas deverão ser tomadas para minimizar os danos, sempre com o respaldo dos órgãos públicos responsáveis. A dedução da área de alagamento deve ser feito com auxilio de profissionais da topografia para traçar as curvas de nível.

Com as curvas de nível é possível determinar a estimativa do volume de água e a metragem quadrada total da região alagada. Essa metragem se faz necessária porque em média em regiões úmidas, como a maior parte do Brasil, são dispersados cerca de 1.000 L/m²/ano, em regiões secas esse valor chega a 2.500 L/m²/ano. Essa perda se dá pela incidência de luz solar, vento e calor. Exemplo: em uma lâmina de água de 10.000 m² (dez mil metros quadrados), cerca de 10.000.000 L (dez milhões de litros) de água são perdidos anualmente. Totalizando, em média, 27,5 mil litros de água por dia.

Além da perda na superfície da lâmina de água, ainda deve ser levado em consideração a perda de volume em decorrência da finalidade de uso da barragem. Exemplo: A barragem serve para represar água para abastecimento de 100 unidades unifamiliares com uma média de 250 L/dia por habitante, sendo 4 habitantes por unidade. Totalizamos uma vazão de 100 mil litros de água por dia, ou 36.500.000 L (trinta e seis milhões e quinhentos mil litros) por ano.

Se nossa represa perde 27,5 mil L/dia devido sua extensão e 100 mil L/dia devido ao uso, são necessários 127,5 mil L/dia para abastecer a mesma e garantir que não irá faltar água.

Uma constância no abastecimento é quase impossível em meios naturais, pois há períodos do ano em que a região sofre com secas prolongadas ou com chuvas intensas. Portanto, ao dimensionar uma barragem é necessário traçar pontos de volume para épocas de seca, normal e enchente.

A barragem deve ser construída em uma altura em que atenda as necessidades em todos os períodos e que ao passar do volume normal de água, como uma enchente, ela possa suportar as cargas não colapsar.

Para isso deve ser projetado diferentes fluxos de escoamento em cada uma das situações, o que irá garantir a efetividade e segurança de seu funcionamento.

PERCOLAÇÃO DE ÁGUA

Mas ainda além do uso diário e da perda de água para a atmosfera, ainda há uma perda relevante para o solo.

A terra, independente do tipo de material, possui poros permeáveis por onde a água escoa. Esse fluxo de água pode correr através de diferentes fluxos, sendo eles:

1-     Unidimensionais: em casos como de um permeâmetro.

2-     Tridimensionais: como a superfície do solo, ou o fundo de um poço de água.

3-     Bidimensionais:  caminhando em sentidos curvos constituindo vários planos paralelos, como no caso da percolação em uma barragem.

A percolação ocorre de modo que a água contida a montante de uma barragem de terra tende infiltrar o solo e escapar pelo outro lado em sua jusante, ocasionando a ruptura da barragem. Como ilustra a imagem a seguir:

Para contornar esse problema é necessário introduzir um filtro, sendo esse constituído de solo arenoso localizado no centro e à jusante da barragem:

Esse filtro funciona como um coador de café, que deixa somente a água passar sem o pó de café. Sua função é deixar que somente a água escape e as partículas de solo sejam retidas, mantendo a integridade da barragem.

A vasão através do solo depende do coeficiente de permeabilidade (K), que é uma constante derivada do tipo de solo utilizado, dá área da barragem (A) e da carga hidráulica distribuída no comprimento (i), sendo “Q” a vasão. Com isso temos a seguinte conta:

Q = K * i * A

(Essa fórmula é chamada de Lei de Darcy)

Para obtermos a percolação precisamos simplificar essa forma. Uma vez que a vasão (Q) pode ser traduzido em área multiplicado por velocidade (Q = A * v), podemos dividir a Lei de Darcy por “A” e obtemos a formula de percolação:

V = K * i

Existem inúmeros softwares capazes de traçar a linha de deslocamento de água através de percolação em barragens. Resolve-se o problema de percolação criando uma rede de elementos finitos e obtendo uma estimativa bastante razoável em cada ponto. Como pode ser mostrado na figura abaixo:

Com os pontos de pressão estabelecidos é possível compreender o fluxo de água e estimar a perda constante, que deve ser somada às perdes já calculadas anteriormente.

Através de todos esses dados é possível se calcular a altura, comprimento e inclinação ideal para nossa barragem e garantir segurança ao empreendimento.

MEDIDAS PREVENTIVAS E CORRETIVAS PARA AUMENTAR A VIDA ÚTIL DE UMA BARRAGEM

Vale lembrar que ainda que todos os procedimentos tenham sido assegurados e que a execução tenha ocorrido como o esperado, uma barragem necessita de manutenção e monitoramento.

As ações para aumentar a vida útil de um reservatório podem ser divididas em três categorias: redução da quantidade de sedimentos afluente, remoção dos sedimentos acumulados através de operações de comportas e dragagem. O controle da erosão da bacia - incluindo reflorestamento e promoção de práticas de utilização do solo que reduzam a erosão - é usualmente mencionado como a melhor maneira de diminuir a deposição de sedimentos em reservatórios. Reconhecem-se, porém, algumas dificuldades para seu sucesso: os resultados obtidos são de médio ou longo prazo; pode haver uma dependência da anuência e participação ativa de muitos proprietários.

A utilização de comportas de fundo e outros sistemas de escoamento hidráulico similares para permitir a passagem dos sedimentos pelas barragens não impede o assoreamento dos reservatórios. Há um conflito com o objetivo maior dos projetos, pois armazena-se menos água. Além disso, para o caso de descarregadores de fundo, a eficiência pode se restringir à área mais próxima à barragem. Por fim, a alternativa da dragagem só é utilizada em situações extremas ou em situações em que os sedimentos extraídos têm valor comercial. Mahmood (1987) afirma que o custo de dragagem pode ser 20 vezes maior do que o custo de disponibilizar volume de armazenamento adicional em outra barragem.