Barragens

BUREAU OF RECLAMATION
BRASIL

6
MANUAL DE
Avaliação de
Pequenas Barragens
IRRIGAÇÃO
BRASÍLIA - DF
2002

Todos os Direitos Reservados
Copyright © 2002 Bureau of Reclamation
Os dados desse Manual estão sendo atualizados por técnicos do Bureau of Reclamation.
Estamos receptivos a sugestões técnicas e possíveis erros encontrados nessa versão. Favor
fazer a remessa de suas sugestões para o nosso endereço abaixo, ou se preferir por e-mail.
1ª Edição: Setembro de 1993
2ª Edição: Dezembro de 2002
Meio Eletrônico
Editor:
BUREAU OF RECLAMATION
SGA/Norte - Quadra 601 - Lote I - Sala 410
Edifício Sede da CODEVASF
Brasília - DF
CEP - 70830-901
Fone: (061) 226-8466
226-4536
Fax: 225-9564
E-mail: burec2001@aol.com

Autores
Peter J. Hradilek
Engº Civil – Especialista em Barragens – “Bureau of Reclamation”
Anexo 1 – Dimensionamento de Pequenos Açudes
Benedito José Zelaquett Seraphin – SUDENE – Chefe do GT. HME Coordenação Administrativa
Eric Cadier – SUDENE / ORSTON – Hidrologia / Dimensionamento – Coordenação Técnica
Flávio Hugo Barreto B. Silva – EMBRAPA – Classificação Hidropedológica das Bacias
Jean Claude Leprun – EMBRAPA – Classificação Hidropedológica das Bacias
Jacques Marie Herbaud – SUDENE / ACQUAPLAN – Hidrologia
Frederico Roberto Doherty – SUDENE / IICA – Hidrologia / Modelização
Paulo Frassinete de A. Filho – SUDENE / IICA – Hidrologia
Francois Molle – SUDENE / COOPERAÇÃO FRANCESA – Dimensionamento / Manejo da Água
Carlos Henrique Cavalcanti de Albuquerque – SUDENE / CISAGRO – Computação / Modelização
Paulo Henrique Paes Nascimento – SUDENE / CISAGRO – Computação / Modelização
Marc Montgaillard – SUDENE / ORSTOM – Computação / Modelização
Equipe Técnica do Bureau of Reclamation no Brasil
Catarino Esquivel - Chefe da Equipe
Ricardo Rodrigues Lage - Especialista Administrativo
Evani F. Souza - Assistente Administrativo
Revisão Técnica:
CODEVASF / DNOCS / DNOS / SUDENE / ESTADOS – Vários Especialistas
Composição e Diagramação:
Print Laser – Assessoria Editorial Ltda

Ficha Catalográfica:

Avaliação de pequenas barragens / Peter J.Hradilek ....[et al.]. —
Brasília: Bureau of Reclamation, 2002
74 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

APRESENTAÇÃO

Em maio de 1986, o Banco Mundial aprovou um Contrato de Empréstimo para a
elaboração de estudos e projetos de irrigação no Nordeste do Brasil. O Contrato inclui
recursos para assistência técnica à Secretaria de Infra-Estrutura Hídrica e, para isto, foi
assinado - 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, setoriais
e 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 da
construção 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 por
pessoal temporário do Bureau, do Centro de Engenharia e Pesquisa de Denver, Colorado,
Estados Unidos. A equipe residente conta com especialistas em planejamento, projetos
de 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 a
este conhecimento e à grande experiência do Bureau, em assuntos de irrigação, o Minis-
tério da Integração Nacional, solicitou que fossem elaborados manuais técnicos, para
utilização por órgãos governamentais (federais, estaduais e municipais), entidades priva-
das ligadas ao desenvolvimento da agricultura irrigada, empresas de consultoria, empreiteiras
e técnicos da área de irrigação.

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

Planejamento Geral de Projetos de Irrigação
Classificação de Terras para Irrigação
Avaliação Econômica e Financeira de Projetos de Irrigação
Operação e Manutenção de Projetos de Irrigação
Especificações Técnicas Padronizadas
Standard Technical Specifications
Elaboração de Projetos de Irrigação
Construção 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.

Manual de Irrigação Copyright © Bureau of Reclamation 3


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

Os anexos 10, 11 e 12 do “Manual de Operação e Manutenção de Projetos de
Irrigação” foram redigidos por técnicos do Instituto Interamericano de Cooperação para a
Agricultura - 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 le
Developement en Cooperation” - ORSTOM.

Foram publicadas, separadamente, pelo IBAMA / SENIR / PNUD / OMM (Instituto
Brasileiro 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 ser
seguidas em todas as etapas de planejamento, implantação e operação de projetos de
irrigação.

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 Normas
Técnicas Brasileiras.



SUMÁRIO

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

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 8
1.1 Objetivo do MANUAL ..................................................................................... 8

2 BARRAGENS DE TERRA .......................................................................................... 9
2.1 Considerações sobre o Tipo ............................................................................. 9
2.2 Adequabilidade do Local .................................................................................. 9
2.3 Seções Típicas ............................................................................................... 9
2.3.1 Seções Típicas Homogêneas ............................................................. 10
2.3.2 Seções Típicas Zoneadas .................................................................. 10
2.3.3 Seções não Típicas .......................................................................... 10
2.4 Dimensões Básicas ....................................................................................... 13
2.4.1 Largura da Crista ............................................................................. 13
2.4.2 Cota da Crista ................................................................................. 13
2.5 Tipos de Fundações ...................................................................................... 13
2.5.1 Fundações em Solos Permeáveis ....................................................... 13
2.5.2 Fundações em Solos Impermeáveis .................................................... 16
2.5.2.1 Fundações Impermeáveis Saturadas .................................. 18
2.5.2.2 Fundações Impermeáveis não Saturadas ............................ 18
2.6 Preparação da Fundação ............................................................................... 18
2.7 Filtros ......................................................................................................... 21
2.7.1 Geral ............................................................................................. 21
2.7.2 Dimensionamento dos Filtros ............................................................ 21
2.8 Drenos de Pé e Valas Drenantes ..................................................................... 21
2.8.1 Drenos de Pé .................................................................................. 21
2.8.2 Valas Drenantes .............................................................................. 21
2.9 Poços de Alívio ............................................................................................ 21
2.10 Proteção dos Taludes ................................................................................... 22
2.10.1 Talude de Montante ......................................................................... 22
2.10.1.1 “Riprap” Lançado ........................................................... 22
2.10.1.2 “Riprap” com Pedras Arrumadas ....................................... 22
2.10.1.3 Solo-Cimento ................................................................. 24
2.10.1.4 Revestimento de Concreto ............................................... 24
2.10.1.5 Proteção com Pedras Rejuntadas ...................................... 24
2.10.2 Talude de Jusante ........................................................................... 24

3 BARRAGENS DE CONCRETO ................................................................................. 25
3.1 Considerações sobre o Tipo ........................................................................... 25
3.2 Adequabilidade do Local para o Barramento ..................................................... 25
3.3 Seção Típica – Aplicabilidade ......................................................................... 25
3.4 Seção Típica e suas Características ................................................................ 26



3.5.1 Cota da Crista da Barragem .............................................................. 26
3.5.2 Dimensões da Barragem, do Trecho Vertedouro e da Bacia de Dissipação 27
3.5.3 Distância entre as Juntas ................................................................. 27
3.6 Preparação da Fundação e Ombreiras .............................................................. 27

4 BARRAGENS DE ALVENARIA ................................................................................. 28
4.1 Considerações sobre o Tipo ........................................................................... 28
4.2 Adequabilidade do Local para o Barramento ..................................................... 28
4.3 Seção Típica – Aplicabilidade ......................................................................... 28
4.4 Seção Típica e suas Características ................................................................ 29
4.5.1 Cota da Crista da Barragem .............................................................. 29
4.5.2 Dimensões da Barragem, do Trecho do Vertedouro,
e da Bacia de Dissipação .................................................................. 30
4.5.3 Distância entre as Juntas ................................................................. 30
4.6 Preparação da Fundação e Ombreiras .............................................................. 30

5 HIDROLOGIA ....................................................................................................... 31
5.1 Geral .......................................................................................................... 31
5.2 Vazão de Projeto .......................................................................................... 31

6 VERTEDOUROS .................................................................................................... 32
6.1 Escolha do Tipo de Vertedouro ....................................................................... 32
6.2 Descarga do Projeto de Vertedouro ................................................................. 32
6.3 Capacidade do Vertedouro ............................................................................ 33
6.3.1 Geral ............................................................................................. 33
6.3.2 Seção Vertente Tipo “Creager” (Ogee) ............................................... 33
6.3.3 Seção Vertente de Outro Tipo ........................................................... 33
6.3.4 Sangradouro sem Seção Vertente ...................................................... 33

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

DIMENSIONAMENTO DE PEQUENOS AÇUDES ................................................................. 34
Equipe Técnica ............................................................................................................. 34
1. Problemáticas do Dimensionamento ........................................................................ 35
2. Roteiro Resumido de Dimensionamento de Pequenas
Barragens (vide Figura A.1) .................................................................................... 35
2.1 Determinação das Características Físico-Climáticas da Bacia .............................. 35
2.1.1 Características da Bacia Hidrográfica de Drenagem (BHD) ..................... 35
2.2 Dimensionamento do Volume da Barragem ...................................................... 42
2.3 Dimensionamento do Sangradouro .................................................................. 43
3. Informações Necessárias ....................................................................................... 43
3.1 Fundamentos e Alcance do Método de Classificação Hidro-Pedológica ................ 43
3.2 Documentos Necessários .............................................................................. 45
3.3 Informações a serem Coletadas no Campo ...................................................... 45
4. Descrição Detalhada das Etapas ............................................................................. 46
4.1 Avaliação da Superfície da Bacia Hidrográfica de Drenagem ............................... 46
4.2 Classificação Hidrológica da Bacia Hidrográfica de Drenagem (B.H.D.) ................. 46
4.2.1 Determinação do L600 de Cada Unidade de Mapeamento
Pedológico (UM) da BHD. ................................................................. 47
4.2.1.1 Regimes Hidrológicos das Pequenas
Bacias Hidrográficas ....................................................... 47
4.2.1.2 Escolha do Solo como Fator Principal de
Classificação ................................................................. 50



4.2.1.3 Cálculo de L600 para cada Unidade
de Mapeamento de Solo .................................................. 50
4.2.2 Correções de L600 .......................................................................... 51
4.2.2.1 Influência da Cobertura Vegetal ........................................ 51
4.2.2.2 Correção pela Presença de Outros
Açudes à Montante do Local da Represa ........................... 52
4.2.2.3 Intervenção de Outros Fatores Corretivos .......................... 53
4.2.3 Cálculo do Valor da L600 Corrigida da BHD ........................................ 54
4.3 Avaliação do Clima ....................................................................................... 54
4.3.1 Determinação do Total Anual Médio das Precipitações
a partir do Mapa de Isoietas .............................................................. 54
4.3.2 Determinação da Zona Climática e do Coeficiente de
Correção Climática C ....................................................................... 54
4.4 Cálculo da Lâmina Escoada L(P) ..................................................................... 55
4.5 Cálculo do Volume Médio Escoado ................................................................. 55
4.5.1 Exemplo de Cálculo ......................................................................... 55
4.6 Utilização Prevista na Barragem ...................................................................... 58
4.7 Dimensionamento do Açude .......................................................................... 59
4.7.1 Critérios de Dimensionamento ........................................................... 59
4.7.2 Dimensionamento ............................................................................ 60
4.8 Cálculo da Cheia do Projeto ........................................................................... 61
4.8.1 Condições de Gerações das Fortes Cheias .......................................... 61
4.8.1.1 Definições e Explicações Gerais ........................................ 61
4.8.1.2 Precipitações e Intensidades de Chuva .............................. 62
4.8.1.3 Variações do Volume Escoado .......................................... 63
4.8.1.4 Variações dos Tempos de Escoamento .............................. 63
4.8.2 Roteiro de Cálculo de Vazão de Pico da Cheia de Projeto ...................... 64
4.8.2.1 Determinação da Superfície Efetiva de
Contribuição de Cheia SC (km2) ....................................... 64
4.8.2.2 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 para
serem 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 dez
metros de altura. O MANUAL poderá ser usado por entidades que desejarem projetar e
construir 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, o
MANUAL poderá servir como norma-padrão aos bancos, para a determinação do financi-
amento de empréstimos às entidades interessadas na construção ou na reabilitação de
barragens 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 “Institut
Français de Recherche Scientifique pour le Developement en Cooperation” – ORSTOM.



BARRAGENS DE
TERRA

2.1 Considerações sobre o Tipo

Este tipo de barragem é apropriado para locais onde haja disponibilidade de solo
argiloso ou areno-siltoso/argiloso, além da facilidade de situar o vertedouro em uma das
margens, utilizando o solo escavado para construção da barragem, evitando, sempre
que 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 optar
por 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 para
que, 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 em
função 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. Sempre
que possível, devem ser utilizados, no corpo da barragem, materiais escavados para cons-



trução do vertedouro e outras escavações obrigatórias. Se no local da barragem existirem
quantidades 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 em
termos 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 homogêneas
sobre fundações estáveis.

Tabela 2.1 Inclinação dos Taludes de Barragens Homogêneas sobre Fundações Estáveis

Tipo Sujeito a Esvaziamento Rápido Classificação do Solo Montante Jusante
Homogêneo ou Homogêneo-Modificado Não GC,GM,SC,SMCL,MLCH,MH 2,5:13:13,5:1 2:12,5:12,5:1
Homogêneo-Modificado Sim GC,GM,SC,SMCL,MLCH,MH 3:13,5:14:1 2:12,5:12,5:1
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 por
dia.

2.3.2 Seções Típicas Zoneadas

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

Tabela 2.2 Inclinação dos Taludes de Barragens Zoneadas sobre Fundações Estáveis

Tipo Sujeito a Esvaziamento Rápido Classificação do Solo do Núcleo Montante Jusante
Núcleo Mínimo “A” Não Importa GC,GM,SC,SMCL,ML,CH ou MH 2:1 2:1
Núcleo Máximo Não GC,GM,SC,SMCL,MLCH,MH 2:12,25:12,5:13:1 2:12,25:12,5:13:1
Núcleo Máximo Sim GC,GM,SC,SMCL,MLCH,MH 2,5:12,5:13:13,5:1 2:12,25:12,5:13:1
Nota: Núcleos mínimos e máximos são indicados na Figura 2.2. Os materiais aceitáveis para os maciços laterais são
enrocamento, GW,GP,SW (seixo), e SP (seixo). Não recomendam-se solos Tipo OL e OH para porções maiores do
núcleo. Solos Pt são inadequados. Considerando-se esvaziamentos rápidos os que apresentam velocidades mínimas,
de descida do nível, de 0,15m por dia.

2.3.3 Seções não Típicas

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

! Fim de construção;

! Reservatório máximo em operação;

! Rebaixamento rápido (se for o caso).



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-se
em conta os coeficientes de permeabilidade dos materiais. Os parâmetros podem ser
obtidos 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 nos
primeiros casos, e iguais ou maiores de 1,2 no terceiro caso.

2.4 Dimensões Básicas
2.4.1 Largura da Crista

Para barragens de terra, a largura mínima da crista deve ser calculada pela fórmula
L = 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 de
5 metros.

2.4.2 Cota da Crista

A cota da crista é igual à cota da soleira do sangradouro mais a revanche. A revanche
é 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 do
sangradouro).

Tabela 2.3 Folga Recomendada

Fetch (km) Folga normal (m) Folga mínima (m)
< 1,5 1,2 1,0
1,5 1,5 1,2
5,0 2,0 1,5
7,5 2,5 1,8
15,0 3,0 2,0

2.5 Tipos de Fundações
2.5.1 Fundações em Solos Permeáveis

O combate às forças de percolação e/ou às descargas freáticas excessivas deverá
ser 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 permeáveis
dividem-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 da
fundação permeável exposta de pequena profundidade está apresentado na Figura
2.3. O núcleo mínimo “A” (vide Figura 2.2) é aceitável neste caso. O “cut-off” (vala
corta-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:



b=h–d

em que h é a máxima altura normal d’água, d é a profundidade do “cut-off”, e b é
a 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 de
1m, 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 de
enrocamento;

(3) A permeabilidade da fundação for duvidosa;

(4) Existir a possibilidade de erosão regressiva (“piping”), ou do maciço para a
fundação, 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 material
permeável à jusante.

b) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Profundidade Intermediária) – A profundida-
de é considerada intermediária quando a distância até a camada impermeável é
demasiadamente grande para o uso de um “cut-off” positivo, mas permite o uso
econômico de outro tipo, como cortinas de estacas com ligação, cortina de concre-
to, corta-água preenchida com mistura semi-fluida (“slurry trench”), e injeções. O
tratamento 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 núcleo
mínimo recomendável para este tipo de fundação. É necessário um tapete drenante
horizontal quando a lona acima é impermeável ou existe o perigo de “piping”;

c) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Grande Profundidade – Homogênea) – O
tratamento geral para uma fundação permeável exposta de grande profundidade é
apresentado 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 núcleo
impermeável no caso de barragens zoneadas) aumenta o comprimento a ser ven-
cido pela água através da fundação, o que reduz o gradiente hidráulico entre o
montante 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, mas
não 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 de
estabilidade causados pela percolação na fundação, é necessária uma zona de
jusante, conforme a Figura 2.6. Apresentam-se três casos:

(1) Barragem zoneada com núcleo mínimo “B”. A zona à jusante deve possuir
características granulométricas, de modo que venha a funcionar como um
filtro. Caso contrário, é necessário um tapete drenante e um filtro inclinado
similar aos da Figura 2.1(c).

(2) Barragem zoneada com núcleo maior que o núcleo mínimo “B”. Note o talude
reverso no fim do núcleo. A zona de jusante deve possuir características
granulométricas, 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 da
Figura 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 de
alívio ou bermas.

d) Caso 1: Fundação Permeável Exposta (Grande Profundidade – Estratificada). – As
fundações profundas estratificadas necessitam de um tratamento diferente, que
está apresentado na Figura 2.7. O núcleo mínimo “B” (vide Figura 1.2) é o mínimo
aceitável. Utiliza-se um “cut-off” parcial. A distância d (profundidade da primeira
camada permeável não interceptada) deve ser igual ou maior a h (profundidade do
reservatório). 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 Figuras
2.8 e 2.9. Normalmente a camada impermeável deve ser compactada. O núcleo
mínimo “A” (vide Figura 2.2) é aceitável neste caso. Se a camada permeável for
relativamente homogênea, e a camada impermeável for de uma espessura relati-
vamente pequena, a camada impermeável deve ser completamente penetrada por
uma 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 homogênea
ou 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 um
resumo dos tratamentos recomendados para várias condições de fundações per-
meáveis.

2.5.2 Fundações em Solos Impermeáveis

As fundações dos solos impermeáveis normalmente possuem características
granulométricas que dispensam tratamentos para percolação ou erosão regressiva
(“piping”). Os principais problemas das fundações em solos siltosos e/ou argilosos se
relacionam 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 de
que, 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
Espessura da
Camada Espessura Total da Estratificada ou Controle Primário de
Caso Figura Requisitos Adicionais
Superficial Fundação Homogênea Percolação
Impermeável
1 2.3 - Pequena Qualquer “Cut-off” total Dreno de pé, e possivelmente
tapete drenante, injeções
1 2.4 - Mediana Qualquer Cortinas de estacas ou de Núcleo largo, dreno de pé, vala
concreto, “slurry trench” de ligação e possivelmente
tapete drenante
1 2.7 - Mediana ou grande Estratificada Cut-off parcial Dreno de pé, tapete drenante e
possivelmente poço de alívio
1 2.5 - Grande Homogênea Banqueta impermeável a Núcleo largo, dreno de pé, vala
montante de ligação e possivel-mente
tapete drenante
2 - < 1m Qualquer Qualquer Igual ao caso 1 correspondente
2 - > 1m < h Pequena ou mediana Qualquer Igual ao caso 1 correspondente
2 2.8 > 1m < h Grande Homogênea Vala drenante ou poços de Vala de ligação, compactação
ou 2.9 alivio da camada
2 2.9 > 1m < h Grande Estratificada Poços de Alivio Idem
2 2.10 >h - - Não requer tratamento como
fundação permeável

2.5.2.1 Fundações Impermeáveis Saturadas

O tratamento de uma fundação impermeável saturada está apresentada na Figura
2.10 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 caso
com o núcleo mínimo “A”. Para melhorar as condições de estabilidade, recomenda-se a
construção das bermas de equilíbrio apresentadas. Os taludes das bermas são funções do
tipo de solo da fundação (segundo a Classificação Unificada dos Solos), e dos resultados
obtidos com ensaios SPT realizados na fundação dentro de uma profundidade igual à
altura 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 altura
da 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 2.12
apresenta duas regiões semelhantes, em função da massa específica seca natural versus
o 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 ser
tratado 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, o
destocamento 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-



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 do
futuro reservatório;

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

d) No caso de fundação em materiais terrosos, após a limpeza, o terreno deverá ser
regularizado 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

Número Médio de golpes SPT dentro de Classificação Taludes das Bermas para Alturas da Barragem até:
Consistência uma profundidade da fundação igual a do Solo da
altura da barragem Fundação 12m 9m 6m 3m

Mole <4 Requer ensaios e análises especiais
Média 4 a 10 SM 4:1 - - -
SC 5:1 -4:1 - -
ML 5:1 4:1 - -
CL 5:1 4:1 - -
MH 5.5:1 4.5:1 3.5:1 -
CH 10:1 7:1 4:1 -
Dura 11 a 20 SM 3.5:1 - - -
SC 4.5:1 -3.5:1 - -
ML 4.5:1 3.5:1 - -
CL 4.5:1 3.5:1 - -
MH 5:1 4:1 - -
CH 9:1 6:1 - -
Rija > 20 SM - - - -
SC -4:1 - - -
ML 4:1 3.5:1 - -
CL 4:1 - - -
MH 4:1 - - -
CH 8:1 5.5:1 - -
Nota: As bermas não são necessárias quando o talude do maciço recomendado nas Tabelas 2.1 ou 2.2 for igual ou maior ao
talude recomendado acima.



2.7 Filtros
2.7.1 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, de
modo que o conjunto atue sempre como camada filtrante. Quando tal ocorre, a
água 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 partículas
sólidas 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 de
alívio) 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 Drenantes
2.8.1 Drenos de Pé

É recomendável a norma de construção de drenos situados no pé de justante das
barragens de terra. Juntamente com os tapetes drenantes, desempenham o papel de
coletores 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 com
a área a ser drenada, os drenos aumentam progressivamente da seção até o coletor de
condução 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 o
carregamento 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 dreno
de pé.

2.9 Poços de Alívio

Quando as fundações permeáveis são cobertas por uma camada impermeável de
espessura 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”), isto
é, 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 um
espaçamento 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 perdas
de 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 filtro
deve seguir os critérios do Item 2.7.2;

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

2.10 Proteção dos Taludes
2.10.1 Talude de Montante

O talude de montante sofre a ação das intempéries, notadamente decorrentes das
precipitações pluviométricas, bem como da ação das ondas formadas no reservatório. O
tipo de proteção a ser adotada é, em parte, função dos materiais existentes na região. Os
principais 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 de
uma 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 Figura
2.13). A rocha a ser utilizada deve possuir dureza suficiente para resistir à ação dos
fatores climáticos. As pedras ou blocos utilizados na construção do “riprap” devem ter,
de preferência, o formato alongado, evitando-se, tanto quanto possível, os blocos de
formato 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 de
blocos bem definida, preenchendo-se os vazios com pedras menores (vide Figura 2.14). A
qualidade da pedra deve ser excelente. A espessura da camda pode ser a metade da
dimensão recomendada no caso de “riprap” lançado.



Figura 2.13 Riprap Lançado

Figura 2.14 Riprap com Pedra Arrumadas



Tabela 2.6 Dimensionamento do “RIPRAP”

Peso da Pedra (Kg) Distribuição
Inclinação Fetch (km) Espessura (m)
Máximo 40 a 50% 50 a 60% 0 a 10%
3:1 <4 0,80 1.000 > 600 35 a 600 < 35
3:1 >4 1,00 2.000 > 1.000 45 a 1.000 < 45
2:1 qualquer 1,00 2.000 > 1.000 45 a 1.000 < 45

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 cada
camada 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 construção
monolítica, 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 a
baixa 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 ou
asfalto tem sido utilizada como proteção ao talude de montante. A camada de pedra é
construída sobre um colchão de areia com características de filtro, possuindo ambas, no
mínimo, 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 com
espessura 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 ser
desviadas através do emprego de canaletas.

Figura 2.15 Revestimento de Solo – Cimento



BARRAGENS DE
CONCRETO


As barragens de concreto cogitadas neste MANUAL são as do tipo de gravidade, e
consistem de um muro, cuja seção transversal aproxima-se à de um triângulo, e que
resistem através do seu peso próprio à pressão da água do reservatório e à subpressão
das águas que se infiltram pelas fundações. Este tipo de barragem possui um trecho
central 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 em
rocha 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 as
seguintes características:

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

b) Disponibilidade de pedreiras para obtenção da brita e jazidas de areia facilmente
exploráveis 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 fundações
possuam 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 feitas
análises 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 Figura
3.1. No trecho situado à jusante da barragem, deve ser feita uma bacia de dissipação ou
tanque, 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 ou
fraturada, deve ser feita uma laje de alvenaria de pedra argamassa no seu fundo, para
proteger 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 que
transborde 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 não
vertedouro, deve ser construída uma mureta de proteção<%0> contra ondas.

3.5.1 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 a
altura máxima da lâmina d’água admitida sobre a crista do trecho vertedouro é de 1m, a
proteção 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. Esta
mureta deve ter uma altura mínima de 0,3m e 0,2m de largura e pode ser construída com
alvenaria 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 do
perfil 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 máximo
15m (vide a Figura 3.2), para evitar rachaduras no corpo da estrutura, através das quais
possa 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 superficiais
de 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, mais
5m para montante e para jusante, tanto nas fundações do trecho central, como nas
fundações de ombreiras.
d) Os materiais extraídos das escavações deverão ser depositados em áreas fora do
local da obra e do reservatório.

Figura 3.2 Barragem de Concreto – Elevação Esquemática



BARRAGENS DE
ALVENARIA


As barragens de alvenaria de pedra argamassada, cogitadas neste MANUAL, são
as de tipo de gravidade, e consistem de um muro, cuja seção transversal se aproxima de
um triângulo retângulo, e que resiste através do seu peso próprio à pressão da água do
reservatório e à subpressão das águas que se infiltram pelas fundações. Este tipo de
barragem possui um trecho central de barragem. O vertedouro, de preferência, coincide
com a parte central do vale, onde corre o rio, destinado a permitir o extravasamento das
águas excedentes. As barragens de alvenaria de pedra argamassada são recomendáveis
para vales relativamente estreitos, onde o represamento requer pouca altura, e onde a
construção de um canal extravasor é problemática. O vale deve ter fundações em rocha
e encostas íngremes e rochosas ou com rocha situada a pouca profundidade. Embora a
construção de uma barragem desse tipo seja mais demorada que a de uma barragem de
concreto, 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 para
o 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 faces
paralelas, 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 no
trecho do curso d’água em que se deseja instalar um barramento;

d) As ombreiras ou encostas e as fundações devem ser resistentes, constituídas de
rocha sã ou pouco fraturada. Se a fundação for recoberta por uma camada de
aluvião, 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 ser
feitas 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 apresentada
na Figura 4.1. De maneira geral, a estabilidade da barragem de alvenaria com altura igual
ou inferior a 4m fica assegurada pela adoção da seção recomendada. No trecho situado
à jusante da barragem, deve ser feito um tanque ou bacia de dissipação, com a mesma
largura do vertedouro, que amortecerá o impacto da água que verte pelo vertedouro
(crista do trecho rebaixado). Caso a rocha da fundação seja pouco resistente, fraturada
ou facilmente erodível, será feita uma laje de fundo em pedra argamassada, jogando-se
externamente, ao redor das paredes da bacia uma camada de pedra de proteção, para
evitar que a água que transbordar do tanque danifique a superfície da rocha. A barragem
será construída em blocos, entre os quais deverão existir juntas verticais, devidamente
vedadas contra vazamentos. Na crista da barragem, no trecho não vertedouro, deve ser
construída uma mureta de proteção contra ondas.

Figura 4.1 Barragem de Alvenaria – Seção Típica

4.5.1 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 a
altura máxima da lâmina d’água admitida sobre a crista do trecho vertedouro é de 1m, a
proteção contra as eventuais ondas no reservatório, quando o nível d’água atingir o
máximo 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 construída
de 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 do
perfil 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 no
máximo (vide Figura 4.2), para evitar rachaduras no corpo da estrutura e não ocorrer
vazamento 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 superficiais
de 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, mais
2m para montante e para jusante, tanto nas fundações do trecho central, como nas
fundações de ombreiras;

d) Os materiais extraídos das escavações deverão ser depositados em áreas fora do
local 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 na
avaliação de sua segurança.

O ideal seria que fossem empregados os métodos de hidrologia clássica, porém
isto é, freqüentemente, impossível por falta de dados hidrológicos ou de recursos. Nes-
tes casos, muitas vezes são utilizados métodos regionais e/ou fórmulas empíricas, tanto
para 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 for
excedida, especialmente considerando a possibilidade de ruptura da barragem. No caso
de uma barragem grande, a pouca distância à montante de uma cidade com muitos
habitantes, 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 quais
a sua ruptura não teria como possível conseqüência perda de vida, interrupções de vias
de transporte de importância ou outros danos significantes, poderia ser utilizada a
metodologia delineada no Anexo deste MANUAL intitulado “Dimensionamento de Pe-
quenos Açudes”. A vazão de pico da cheia de projeto deve ser calculada pelas fórmulas
dadas no parágrafo 4.8.2 desse anexo. Os valores da cheia de projeto proporcionados
por 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 mais
aprofundado, para permitir a avaliação da segurança da barragem. “Pequena” barragem
não significa, necessariamente, “pequeno” risco.



VERTEDOUROS

6.1 Escolha do Tipo de Vertedouro

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

! Extravasamento por um canal, com o fundo situado em cota mais elevada em
relação 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 em
uma das ombreiras ou em uma sela topográfica do terreno, utilização de um canal
extravasor, com largura adequada para resultar em fluxo com baixas velocidades,
preferencialmente sem revestimento. (Se o fundo, e/ou taludes do canal não forem
constituídos 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 em
velocidades 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 existir
rocha a pequena profundidade, pode ser conveniente projetar um sangradouro
em canal lateral;

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

e) Deve ser ressaltado que podem ser levantadas hipóteses de soluções mistas, em
que 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 vertedouro
pode ser considerada igual à vazão de pico da cheia. Nos casos de reservatórios com
armazenamento significativo, é necessário fazer cálculos do encaminhamento da cheia
no 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 de
pico obtida pode ser significativa.

6.3 Capacidade do Vertedouro
6.3.1 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 lâmina
d’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 Small
Dams”, 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 seções
possuem valores intermediários.

6.3.4 Sangradouro sem Seção Vertente

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



ANEXO

DIMENSIONAMENTO DE PEQUENOS AÇUDES

Este anexo foi elaborado pelo grupo de trabalho de Hidrometereologia (GT.HME
da 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 Hidropedológica
das Bacias.

! Jean Claude Leprun – EMBRAPA/ORSTOM – Classificação Hidropedológica das
Bacias.

! 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/Manejo
de 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 em
função 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 região
contra as cheias, regularização de vazões, abastecimento de uma cidade, irriga-
ção, etc;

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

d) Outros aspectos, tais como impactos sociais, políticos e ambientais da obra, inser-
ção da obra no contexto sócio-econômico regional, modificação do regime
hidrológico 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 fator
limitante. 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 um
método de dimensionamento hidrológico, pressupondo que os únicos fatores limitantes
provêm da quantidade de recursos hídricos disponíveis.

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

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

As principais etapas do método proposto para os cálculos de dimensionamento de
barragens 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.

(L600 corrida de cada UM x Superfície de cada UM)
L600 da BHD =
Superfície 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 o
mapa da Figura A.2.



Figura A.2 Delimitação das Zonas Climáticas



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

Nome da
Componente 1 % Componente 2 % Componente 3 % Componente 4 % L600
Associação de Solo
BAHIA
AQd3 AQd 70 LVd 30 3.0mm
Ce10 Ce.med.arg. 30 Ce.raso 50 Ce.vert. 20 28.0mm
LEe4 LEe.med.arg. 45 Ce.med.arg. 35 Ce.raso 20 17.2mm
LVd12 LVd.med.arg. 100 10.0mm
LVd16 LVd.med.arg. 50 PE.med/arg. 30 SIPd.med.arg. 20 17.5mm
LVd10 LVd.med.arg. 60 LVd.med.arg. 40 10.0mm
LVd11 LVd.med.arg. 70 PE.med/arg. 30 14.5mm
LVd1 LVd.arg. 100 15.0mm
LVd20 LVd.med. 55 AQd 45 2.8mm
LVd22 LVd.med.arg. 60 PE.med/arg. 40 16.0mm
PE12 PE.med/arg. 65 LVd.med.arg. 20 BV 15 23.8mm
PE13 PE.med/arg. 50 LVd.med.arg. 30 AQd 20 15.5mm
PE44 PE.plin.abr. 50 PE.lat.aren/med 30 LVd.pp. 20 24.0mm
PLSe20 PE.abr. 40 PLSe.ind. 60 52.0mm
PLSe19 Pe.abr. 30 NC.plan. 20 PLSe.ind. 50 47.5mm
PLSe21 V 30 SS.ind. 15 PLSe.ind. 55 64.7mm
Rd1 Rd 50 AF 50 63.5mm
Rd2 Rd 25 AQd 25 LVd.med. 25 AF 25 33.0mm
REed1 REed 50 PLSe.ind. 30 Re 20 29.9mm
Zy Ce 86 LVe 14 10.0mm
CEARÁ
Ae3 PL.ind. 33 SH.ind. 33 Ae.ind. 34 72.9mm
AQd4 AQd 30 PE.plin.abr. 25 PE.med. 25 AQd 20 13.0mm
BV1 BV.trun. 55 25 PE.arg 20 49.7mm
BV2 PE.arg. 20 Re 35 BV.trun. 45 47.4mm
BV3 Re 20 NC.arg. 30 BV.trun. 50 48.5mm
NC11 Re 25 NC.arg. 35 NC.vert. 40 32.2mm
NC14 Re 30 NC.ind. 50 PL.ind 20 43.6mm
NC15 NC.ind. 40 Re 25 PL.ind 20 SS.ind. 15 56.8mm
NC3 Re 15 NC.arg. 50 PL.ind 20 SS.ind. 15 56.8mm
NC7 Re 35 NC.arg. 40 NC.vert.arg. 25 34.0mm
NC9 Re 20 NC.vert.arg. 50 PL.ind. 30 40.9mm
PE10 PE.arg. 40 Pe.abr. 30 PE.lat.arg. 30 33.4mm
PE11 PE.arg. 45 TRe.podz.arg. 30 Re.med.arg. 25 30.4mm
PE13 PE.arg 65 LEe.podz. 35 25.8mm
PE16 TRe.podz.arg. 25 PE.arg. 40 PE.raso.arg. 35 31.5mm
PE17 PE.arg 50 Re 20 NC.arg. 30 37.0mm
PE20 PE.arg 45 Re 40 PE.raso.arg. 15 37.0mm
PE22 PE.arg 50 Re 30 NC.ind. 20 37.0mm
PE23 PE.arg 50 PE.raso.arg. 30 Re 20 37.0mm
PE29 PE.abr. 55 Re 25 NC.vert.arg. 20 28.0mm
PE30 PE.abr. 50 PE.arg. 20 Re 30 31.0mm



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

Nome da
CEARÁ (cont.)
PE32 PE.plin.abr. 40 PE.arg. 25 PL.ind. 20 LHd.arg. 15 56.8mm
PE36 PE.plin.abr. 45 LVe.podz.med. 35 PE.arg. 20 25.8mm
PE38 PE.raso 35 Re 30 PE.arg. 20 NC.med. 15 37.0mm
PE39 PE.abr. 25 PE.raso.abr. 40 Re 35 34.0mm
PE4 PE.arg. 55 PE.arg. 25 Re 20 37.0mm
PE42 PE.raso abr. 70 REe.frag. 30 27.4mm
PE6 PE.arg. 40 PE.arg. 30 Re.med.arg. 15 AF 15 45.0mm
PE8 PE.arg. 45 PE.arg. 35 Re 20 37.0mm
PE9 PE.arg. 45 Re 35 Bv.trun. 20 41.6mm
PL1 PE.raso.abr. 15 PL.ind 50 SS.ind. 35 84.3mm
PL3 PL.ind. 50 SS.ind. 30 AF 20 90.5mm
PL4 Re 20 PL.ind. 50 SS.ind. 30 79.9mm
PL6 Re 20 PL.ind. 45 SS.ind. 35 82.6mm
Re11 Re 45 Re 40 Pe.arg. 15 35.0mm
Re18 Re 35 NC.ind 30 PL.ind. 20 SS.ind. 15 56.8mm
Re19 Re 55 NC.ind 30 PL.ind. 15 41.9mm
Re23 Re 60 PE.arg. 25 AF 15 45.0mm
Re25 Re 60 PE.arg. 25 AF 15 45.0mm
Re26 Re 50 AF 50 63.5mm
Re5 Re 60 PE.arg. 40 37.0mm
Re6 Re 65 PE.raso.arg 35 37.0mm
Re8 Re 45 NC.arg. 30 AF 25 50.3mm
Re9 Re 40 Re 30 PE.arg. 30 37.0mm
Red10 Red 45 AF 35 SS.ind. 20 73.2mm
Red1 REd.frag. 100 5.0mm
Red11 Red 45 NC.arg. 35 PL.ind. 20 43.6mm
Red2 REd.frag. 55 SS.aren.med. 25 AF 20 52.0mm
Red5 Red 50 PE.arg. 20 NC.ind. 30 37.0mm
Red9 Red 65 NC.arg. 20 SS.ind. 15 50.2mm
REe3 REe 80 AF 20 20.4mm
PARAÍBA
Ce1 Re.arg. 40 Ce.lat.med. 60 17.8mm
Ce2 Re 25 PE.orto 25 Ce.lat.med. 50 21.0mm
NC1 Re 40 NC 60 37.0mm
PE2 PE.orto. 100 37.0mm
PE3 PE.orto. 55 Re 45 37.0mm
PE6 PE.med. 55 Re 30 AF 15 32.9mm
Re1 Re.med. 100 37.0mm
Re18 Re 50 AF 50 63.5mm
Re2 Re.med. 100 35.0mm
Re5 Re 85 AF 15 45.0mm




Nome da
PERNAMBUCO
AQd1 AQd 100 0.0mm
Ce2 Re 25 PE.orto 25 Ce.lat.med 50 21.0mm
LVd12 LVd.ind.hum. 100 15.0mm
LVe2 LVe.med. 60 PE.orto 40 17.8mm
NC2 Re 35 NC 40 NC.vert. 25 34.0mm
NC6 NC.plan. 55 BV 45 30.4mm
NC7 NC.plan. 70 V 30 25.0mm
NC8 Re 20 NC 30 NC.vert. 50 31.0mm
PE1 PE.orto 100 37.0mm
PE10 PE.med. 100 15.0mm
PE11 Re 30 AF 20 PE.med. 50 36.6mm
PE14 PE.arg. 55 Re.med. 25 AF 20 47.6mm
PE17 PE.arg. 60 Re.med. 40 37.0mm
PE19 LVe.med. 25 SC.ind. 25 PE.med. 50 12.5mm
PE3 PE.orto 50 PE.arg. 35 NC.plan. 15 35.2mm
PE5 PE.orto 60 Re 20 REe.frag. 20 30.6mm
PE6 PE.abr.arg. 70 Re 30 37.0mm
PE7 PE.plin.abr. 100 37.0mm
PE9 PE.med. 60 PE.arg. 40 23.8mm
PL1 PL 100 70.0mm
PL10 Re 35 AF 20 PL 45 62.5mm
PL2 Re 40 AF 15 PL 45 59.8mm
PL3 NC.vert. 35 PL 65 54.3mm
PL4 Re 20 NC 30 PL 50 53.5mm
PL7 Re 25 NC.vert. 30 PL 45 48.2mm
PV3 PE.orto 100 37.0mm
Rd1 Rd.aren. 100 37.0mm
Rd2 Re 50 AQd 50 18.5mm
Re10 Re 50 AF 50 63.5mm
Re4 Re 40 REe.frag. 35 PL 25 34.1mm
Re5 Re 40 AF 30 PE.med. 30 46.3mm
Re7 Re 40 AF 25 PL 35 61.8mm
Re9 Re 50 AF 50 63.5mm
REe1 REe.frag. 100 5.0mm
REe2 Re 30 AF 20 REe.frag. 50 31.6mm
REe3 REe.frag. 35 PE.med. 35 Re 30 18.1mm
REe5 REe.frag. 40 AF 30 SS.ind. 30 66.5mm
REe8 Re 25 REe.frag. 55 SS.ind. 20 37.0mm
SS2 Re 25 NC.vert. 35 SS.ind. 40 68.0mm
V1 V 100 25.0mm
V2 V 100 25.0mm




Nome da
RIO GRANDE DO NORTE
Ae4 SH.ind. 30 Ae.ind. 70 55.0mm
Ce1 Ce.arg. 70 Re.med.arg. 30 37.0mm
Ce4 Ce.arg. 55 LVe.arg. 30 Re.med.arg. 15 30.4mm
LVd3 LVd.med. 100 5.0mm
LVe2 LVe.podz.med. 40 AQd 30 PE.lat.med. 30 6.5mm
NC1 Re 30 NC 70 37.0mm
NC2 PE.med. 35 Re 20 NC 45 29.3mm
NC3 PE.med. 25 Re 35 NC 40 31.5mm
NC4 PE.raso.med. 35 Re 25 NC 40 37.0mm
PE1 LVe.cam.arg. 15 PE.orto 60 Re 25 33.7mm
PE2 PE.med. 60 PE.raso.med. 40 23.8mm
PE3 Re 30 PE.med. 40 NC 30 28.2mm
PE4 PE.med. 45 PE.raso.med. 30 NC 25 27.1mm
PE5 PE.raso.med. 30 Re 20 REe.frag. 25 NC 25 29.0mm
PE6 PE.abr.med. 50 LVe.podz.med. 30 AQd 20 9.0mm
Re13 Re 50 NC.vert. 30 V 20 31.0mm
Re15 PE.raso.med. 35 Re 50 AF 15 45.0mm
Re16 Re 50 AF 50 63.5mm
Re4 Re.med. 60 NC 40 37.0mm
Re6 Re 60 NC.vert 40 32.2mm
REe2 PE.raso.med. 30 Re 20 Re.frag. 50 21.0mm
SS1 SS.ind. 100 125.0mm

2.2 Dimensionamento do Volume da Barragem

Etapa 4

Cálculo de L(p) – Lâmina média anual escoada na bacia, pelo ábaco da Figura A.3
ou 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) x
L(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.



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 Etapas
1 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 média
inferior a 800mm. Seu princípio consiste em classificar as unidades de solo da bacia “a
ser avaliada”, dentro do conjunto das Bacias Hidrográficas Representativas já estuda-
das, no Nordeste Semiárido.

Essa classificação está baseada na comparação e na analogia das características
físico-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-se
levar em consideração o custo e a demanda de tempo (vários anos de observação) que o
estudo 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, cujas
escalas 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 for
menor do que 10km2);

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

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

! Análise hidroquímica dos solos a serem irrigados e da água a ser utilizada, visando
avaliar 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 de
informações, para complementar, confirmar e/ou modificar as conclusões do trabalho
realizado em escritório. Os principais tópicos dessa etapa estão detalhados a seguir:

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

b) Quando a bacia for muito pequena, a sua delimitação nos mapas e fotos deve ser
respaldada com uma visita ao campo, a fim de que se tenha um menor erro na
determinação 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 da
classificação proposta;

d) Inspeção dos açudes situados à montante do barramento previsto, avaliação de
seus volumes e dos riscos de arrombamento. Uma atenção especial será dada ao
dimensionamento 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 outros
estudos preliminares do projeto, como, por exemplo, a construção da barragem e sua
futura 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 drenagem
e 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 relevo
nos documentos disponíveis;

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

Se houver condições para uma escolha entre diversas escalas de mapas, deve-se
lembrar que o planímetro é o instrumento que apresenta maior precisão para medir
superfícies 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 de
drenagem. Calcular, em seguida, a superfície ativa (SA) da bacia estudada que
corresponde 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 do
projeto.

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

Etapa 2

A classificação hidrológica das bacias hidrográficas constitui, juntamente com a
avaliação 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 das
cheias.



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

Esta classificação permite estimar, diretamente, a partir de uma simples tabela, o
valor 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 principais
fatores suscetíveis de influenciarem o escoamento. Esses fatores são, por exemplo, o
estado 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 efetuada
em 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 na
utilização 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 meses
de 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, as
fortes 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, as
precipitações 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; são
mais 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 classificação
hidrológica foi realmente válida. A utilização deste método nas outras zonas deve ser
feita 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 dias
depois das fortes cheias. Essas zonas serão, naturalmente, mais propícias à cons-
trução de açudes, primeiramente porque não existe outra forma de armazenar água
e, também, pela extrema irregularidade dos escoamentos;

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

Existem dois principais tipos de zonas sedimentares:

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

! As provinciais sedimentares existentes em zonas onde o embasamento não
foi superelevado; nessa região, os sedimentos cobrem grandes superfícies e
existem 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 sempre
intermitentes.

! Irregularidade Interanual dos escoamentos – Generalizando, pode-se dizer que, no
sertão, 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 quádruplo
do 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 vezes
maior ao valor garantido nove anos sobre dez. Além do mais, observam-se períodos
desastrosos 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 de
forma 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 mais
nos anos secos, nos quais a falta de água é ainda mais crucial;

! Irregularidade no espaço – O escoamento nas pequenas bacias do Nordeste
Semiárido pode variar muito em função dos solos, da vegetação, da geologia e do
relevo. 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 mais
heterogêneas.

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 dos
regimes 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 que
corresponde ao coeficiente de escoamento anual de 6 a 8%. Entretanto, esse valor pode
ser multiplicado ou dividido por um fator de 2, 3 ou 4, de acordo com as condições
fisiográficas específicas locais.

Esse escoamento varia em função do total pluviométrico anual P, de acordo com
uma 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 100
mm 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 sobre
toda a Superfície da Bacia Hidrográfica de Drenagem, teria o mesmo volume
que o volume escoado. Essa lâmina pode ser comparada com lâmina precipi-
tada;

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

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

Nota-se que o escoamento mediano (F = 0,5), ou seja, garantido um ano sobre
dois, é da ordem de grandeza da metade da média, e que o escoamento médio anual da
seqüência 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 ou
decímetros de solo são preponderantes na repartição das águas da chuva, entre o
escoamento de superfície e a infiltração (que é, muitas vezes, recuperada pela
evapotrans- 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 outras
características fisiográficas, como: geologia, declividade, vegetação e clima;

c) Existem para todos os Estados do Nordeste, mapas pedológicos, cujas escalas
variam entre 1:400.000 e 1:1.000.000. A listagem da Tabela Cadier, codificações
utilizadas, 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 classificação
hidropedológica, 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 por
Unidade de Mapeamento. Uma unidade de mapeamento delimita uma superfície na qual
pode-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 definida
como 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 média
fase pedregosa e rochosa, relevo suave ondulado e ondulado abstrato de gnaisse
e granito mais Planossol Solódico (PL ind.): textura arenosa/média e argilosa fase
relevo plano e suave ondulado mais Sololetz Solodizado (SS ind.): textura areno-
sa/média e argilosa, fase pedregosa relevo plano e suave ondulado, todos A fraco
fase 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 a
Unidade de Mapeamento em estudo recebesse uma precipitação média anual de
600mm, na zona climática padrão do sertão.

A relação da Tabela A.1 indica os L600 calculados para todas as unidades de
mapeamento 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 efetuadas
em função de critérios de apreciação mais subjetivos que na etapa anterior e requererão
uma 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 situações
médias ou centrais da cobertura vegetal, nas condições médias atuais do Semiárido Nor-
destino, as quais são intermediárias entre uma cobertura plena e um desmatamento
total.

Informações quantitativas disponíveis da influência da cobertura vegetal sobre o
escoamento.

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

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

Na Bacia Experimental de Sumé (PB), estudando o comportamento de quatro
microbacias cobertas com solos Bruno Não Cálcico Vérticos, equipes da SUDENE, de
UFPE 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. Nessas
mesmas microbacias, após terem sido submetidas a três anos de erosão intensiva que
eliminou 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 proposto
no parágrafo anterior para o solo Bruno Não Cálcico Vértico é de 25mm.

Na Bacia Hidrográfica Experimental de Tauá (CE), as equipes da SUDENE, da UFCE
e do ORSTOM evidenciaram variações de L600 da ordem de 40% a 50% para as bacias
de 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 que
implicaram, geralmente, em um desmatamento total, raramente observado em bacias
maiores.



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

Grupo ou Estado da Extremamente Bem Ocupação Muito Extremamente
Subgrupo de Solo Cobertura de Vegetal* bem Conservado Conservado Normal Degradado Degradado
3, 4.1 e 4.2 0,5 0,75 1 1,5 2
1, 2 e 4.3 (0,75) (0,88) 1 (1,25) (1,5)
a 4.6

* 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, a
uma caatinga nativa. As zonas de solo nú, desprovido de cobertura vegetal e compactado, devem ser consideradas como
muito degradadas.

Coeficiente Corretivo Cv Proposto

No caso de uma pequena bacia e para os grupos de solos 1, 3, 4.1 e 4.2, propomos
multiplicar 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 casos
extremos.

Faltam ainda informações mais precisas sobre a influência da cobertura vegetal
para 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 das
grandes bacias estudadas, nos quais se pode considerar que os açudes existentes à
montante já controlam, em média, 30 a 50% da superfície das bacias, com um volume
total de armazenagem da ordem de 25 a 50% do volume natural médio escoado. Nesse
caso, 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 as
bacias 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 lâmina
equivalente ao total armazenável em 18mm, ou seja, perto de 40% do escoamento mé-
dio.

Esses pesquisadores evidenciaram, também, numa bacia hidrográfica, teste de
2.000km2, uma diminuição de 32% do escoamento médio, provocado pela construção de
numerosos reservatórios suscetíveis de armazenagem, uma lâmina total de 37mm, ou
seja, 42% do escoamento médio. Um simples cálculo mostra que essa diminuição de
32% corresponde a um coeficiente CA de 1,47.



Coeficiente Corretivo (CA) Proposto:

Da mesma maneira que para a vegetação, devemos considerar um fator corretivo
CA, 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 calculadas
para 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 Açude
Fórmula de Correção: L600 Corrigida = CA x L600 – Valores do Coeficiente
de Correção CA

Muito forte, superior a 0,5 ac/km2 * ou
Densidade de Açudes Normal ** Nula
presença de açude muito grande
Coeficiente de Correção CA <1 1 1,5

* 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.

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 no
comportamento hidrodinâmico de um determinado solo, em relação ao comportamento
mediano 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 uma
parte do escoamento, sobretudo quando estão situados na parte inferior das
toposeqüências 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 solos
suscetíveis a muitas variações.

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

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



A L600 dos afloramentos de rocha, que foi fixada em 90mm, pode, também, variar
muito, em função da permeabilidade e da espessura do solo situado embaixo dos
afloramentos 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 por
pedólogos 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 de
cada 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, partindo
de postos pluviométricos de boa qualidade e de longa duração, instalados na região.
Esta avaliação direta representa um trabalho suplementar e só será justificada quando a
precisão 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 cálculo
da pluviometria média deverá ser realizado para cada unidade de solo, seja por
planimetragem, seja efetuando um cálculo simplificado, aplicando-se a fórmula:

Pmaxi + Pmin
Pi=
2
Quando a diferença entre Pmax e Pmin é superior a 300mm, a unidade de solo deve
ser subdividida em duas partes pela isoieta média, e os cálculos da chuva média deverão
ser 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 globalmente
homogêneas 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 que
na 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 zona
transição.



Admite-se que o coeficiente C varia progressivamente de 1 para 0,4, quando se
passa 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 L600
corrigida, 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:

Si
li = x L600 corrigida x C x e ~ supA(p-600)
S

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

Tabela A.4 Valores do Coeficiente A

Caso Geral Zona de Transição ou Bacia Muito Heterogênea Bacia com L600 >100 mm
0,0033 0,0040 0,0025

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

Σ
n
L(p) = li

i

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 lâmina
escoada média em mm.

4.5.1 Exemplo de Cálculo

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



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

Superfície do
Unidade de Mapeamento Composição em % Precipitação (mm)
Mapeamento Pedológico
32km2 NC 15 NC.ind.-40% Re-25% 650
PL.ind.-20% SS.ind.-15%
10km2 PL 3 Pl.ind.-50% SS.ind.-30% 700
Af-20%
6km2 Re 23 Re-60% PE.arg.-25% 750
Af-15%

NC 15, PL3, Re 23 representam associações de solo ou unidade de mapeamento
definidas na legenda do mapa pedológico do Ceará. NC, por exemplo, é constituída de
40% 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 acordo
com as isoietas.

Cálculo de L(p):

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

L600 (NC 15) = 56,8mm
L600 (PL3) = 90,5mm
L600 (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) = 126mm
L(p) (Re23) = L600 (Re23) x e0,0033 x (750 – 600) = 73,8mm

66,9mm x 32km2 126mm x 10km2 73,8mm x 6km2
L(p) = + + = 80mm
48Km 2
48Km 2
48Km2

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 de
cada unidade de mapeamento. A Tabela A.1 fornece, por exemplo, para a unidade
NC 15, as seguintes unidades de solo:

NC. ind: L600 = 37mm
Re: L600 = 37mm
Pl.ind: L600 = 70mm
SS.ind: L600 = 125mm



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

37 x 40% + 37 x 25% + 70 x 20% + 125 x 15%
L600= = 56,8mm
100
Cálculos análogos fornecem para as unidades PL3 e Re 23:

(70mm x 50% + 125 x 30% + 90 x 20%)
L600 (PL3) = = 90,5mm
100
(37mm x 60% + 37 x 25% + 90 x 15%)
L600 (Re23) = = 45,0mm
100

4.6 Utilização Prevista na Barragem

Etapa 6

O problema do dimensionamento do açude é muito dependente do seu tamanho e
do 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 de
volume variando, aproximadamente, entre 10.000 e 100.000m3; com profundidade
máxima 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 de
grande utilidade, nos anos normais, para assegurar a junção entre dois invernos
sucessivos.

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 perdas
por 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 da
profundidade).

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 normal
do abastecimento (as outras fontes estão muito distantes, etc.). Embora isto implique
em 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 prejudicar
a segurança do abastecimento (utilização quando o açude está cheio, para minorar o
rebaixamento decorrente da irrigação).

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



c) Grande açude – O grande açude tem capacidade suficiente para assegurar sua
perenidade, 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 do
açude:

! 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 onde
Vx 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 o
sangradouro);

! Perímetro: US$ 2.000/hectare;

! Plano cultural:

! Irrigação de complemento (milho + feijão) no inverno

! Ciclo suplementar de tomate no período seco:
Rendimento: 29 t/ha
Custeio: 2.500 US$/ha
Preço: 120 US$/ha
Ciclo: 120 dias

! Eficiência da rega: .5.



4.7.2 Dimensionamento

Levando em consideração os critérios mencionados acima, chega-se a um volume
do 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, o
ótimo econômico correspondente foi (V açude = 600.000m3, S perímetro = 20ha) com
taxa 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 manejo
otimizado (adequação perfeita do uso aos recursos disponíveis) raramente atingido na
prática. 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, de
reserva 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 aumentar
o 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 de
5ha);

! A capacidade do açude deve ser aumentada até 60% – 70% do volume anual médio
escoado.

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

Notar-se-á ainda que:

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

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

! Para um açude de volume igual ao dobro do volume escoado anual médio, apenas
30% 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 volume
do açude (20m3/dia, no exemplo, onde Vx = 300.000m3, ou seja, aproximadamente
dois caminhões pipa + abastecimento do gado da vizinhança). Para açudes intensi-



vamente utilizados para o abastecimento (por exemplo, de uma cidade) um cálculo
particular 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 geometria
externa, sejam muito abertos (coeficiente K grande) e pouco profundos, sejam, ao
contrário encaixados e muito fundos. Para volumes idênticos, o segundo caso é
muito 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 de
tempo 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 vazão
ou descarga de pico, que constitui a característica da cheia mais importante (e mais
perigosa), 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 ao
tempo de base da cheia (vide Figura A.5).

Chama-se tempo de base o tempo incluído entre o início e o fim do escoamento
superficial. 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 será
usado para o cálculo da amortização da cheia na represa.



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

ƒ
C
Ve= Q(t) dt

A

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

Chama-se lâmina escoada (Le) uma lâmina de água fictícia que, repartida sobre
toda a superfície da BHD, teria um volume igual ao volume escoado. A lâmina escoada
pode 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 cheias
de freqüências ou período de retorno determinado.

Assim, por exemplo, o valor do período de retorno decenal do volume, da vazão de
pico de uma cheia ou da intensidade de chuva em 10 minutos será o valor do referido
parâmetro 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 relativamente
bem conhecidos.

Cheia de Projeto:

O dimensionamento das obras de proteção contra as cheias deve ser realizado
para 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 de
pico e de volume escoado correspondendo ao dobro dos valores decenais. O período de
retorno teórico destes valores oscila, segundo as estimativas, entre 100 e 150 anos, o
que 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 provocadas
por fortes chuvas de origem convectivas. Observa-se, muito raramente, mais de uma
forte 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).



Figura A.6 Forma da Bacia Hidrográfica

Tabela A.6 Alturas de Chuva em Função da Frequência
DURAÇÃO
Frequência
24 h 2h 1h 30’ 10’ 5’
Bienal(1 vez a cada 2 anos) 63 a 80mm 60mm 45 32 16 10
Decenal(1 vez a cada 10 anos) 100 a 115mm 80 60 41 20 13
Centenal(1 vez a cada 100 anos) 140 a 165mm 110 80 52 27 17
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 vez
realizada a saturação do solo, toda precipitação suplementar terá que escoar.
Esquematizando, pode-se dizer que os escoamentos provocados pelas fortes chuvas serão
iguais ao volume da chuva, depois de descontar uma quantia fixa que corresponde à
água retida no solo.

As intensidades das fortes chuvas são, também, relativamente homogêneas em
todo o Nordeste semiárido. Pode-se, então, deduzir que a lâmina escoada das fortes
cheias 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.



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, da
declividade e dos obstáculos nos leitos (curvas, pedras, vegetação);

c) Forma de rede hidrográfica de drenagem: muitos riachos pequenos geram cheias
mais perigosas, quando convergem simultaneamente no exutório da bacia, em
vez 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)

S(Km2) 0,1 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500
Q(m3/s) 2,7 9,8 17 30 62 95 142 242 361 540 920

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 correções
oriundas 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 solos
quase impermeáveis (Coeficiente Cdreg);



! 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 capacidade
da Bacia.

A Tabela A.7 fornece os valores do coeficiente Cform a ser aplicado. Indica-se
também, 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

L/1 1 2 3 4 5 6 7
Cform 1 1 0,85 0,75 0,70 0,65 0,63
Coeficiente de Gravelius 1,12 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

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

Neste caso, L e l deverão ser avaliados “desdobrando” ou retificando ficticiamente
a bacia. Dever-se-ão considerar valores de L e l reais, respectivamente, bem maiores e
bem 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 dois
lados (vide Figura A.8).

As cheias desse tipo de bacia são menos perigosas. Cdren pode ser diminuído no
máximo de 25%, variando, então, entre 0,75 e 1.0.

2) Rede de drenagem “radial”. Quando um talvegue principal é formado pela
convergência de dois ou mais rios de igual importância, juntando-se na sua
parte à jusante (vide Figura A.9).

As cheias desse tipo de bacia serão mais perigosas. Cdren pode ser aumentado no
máximo de 15%, variando, então, entre 1 e 1,15 (vide Tabela A.8).



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

Aspectos da Rede de Drenagem Valores do Coeficiente Cdren
Normal 1
Espinha de peixe 0,75 a 1
Radial 1 a 1,20

c) Influência do Relevo da BHD: Coeficiente Crel

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

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

Tabela A.9 Valores do Coeficiente Crel

Relevo Montanhoso e Escarpado Forte Ondulado Ondulado Suave Ondulado Plano
Declividades () 25% 15 a 25% 15-8% 3-8% 0 – 3%
Crel 1,1 a 1,2 1 1 0,8 0,6

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 uma
depressão, 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 pode
ser acrescido de um fator Facr de 50% para as unidades de solos dos grupos 3 e 4. Para
as 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.



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. Não
devem 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 das
intensidades 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 das
precipitações em 24 h demonstrar valores superiores àqueles apresentados na Tabela
A.6.

g) Cálculo final do fator de correção FC

FC é calculado pela fórmula:
Cform x Cdren x Crel x Clarg x Cdegr x Cclim
FC 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 projeto
através 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 ser
calculados 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 e
Tsmed = 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

Superfície (km2) 5 10 20 50 100 200 500 1000
Tempo de base (h) 7 8h 30’ 100 13,5 16 18 22 25



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



BIBLIOGRAFIA

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


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