Remoção de sedimentos em reservatórios de barragens de usinas hidrelétricas através de descarga de fundo

Abstract

A produção de sedimentos em bacias hidrográficas e sua gestão são parâmetros importantes a serem considerados na concepção e construção de projetos de barragens em seus diferentes usos, principalmente associados a reservatórios de usinas hidrelétricas. Essa produção de sedimentos, um processo progressivo e inerente aos reservatórios de barragens instaladas ao longo dos cursos de água, causam seu assoreamento intensificado pelas ações antrópicas e uso desordenado do solo em questão. Desta forma, faz-se necessário o monitoramento constante da produção de sedimentos na bacia e do volume depositado no reservatório, junto a estrutura do paramento de jusante do maciço, próxima a região da tomada d´água. Neste trabalho foram realizados estudos referentes á busca de referencial teórico dos principais métodos hidráulicos de remoção de sedimentos existentes, e dos quais utilizam a água armazenada no reservatório durante o processo de remoção de sedimentos. Foram avaliadas a remoção de sedimentos por meio da utilização de orifícios instalados na parte inferior do barramento, estes denominados de descarregadores de fundo, que quando acionados no processo de descarga de fundo em condições de Pressure Flushing para a remoção de sedimentos depositados em reservatórios. Considerando as formulações definidas em literatura foram aplicadas através de um estudo de caso à barragem da PCH Andorinhas localizada no munícipio de Pejuçara no estado do Rio Grande do Sul, a qual vem sendo monitorada há alguns anos devido a recorrência do assoreamento em seu reservatório, e detém em seu barramento um descarregador de fundo implementado ao seu sistema durante sua construção. Através das informações e características da PCH em questão estimou-se os volumes de sedimentos removidos e os comprimentos máximo de alcance (Lsmáx.) do “cone” ou “fossa” de remoção teóricos por meio dos equacionamentos definidos por diferentes autores, sendo posteriormente comparados aos dados de batimetria extraídos em campo para o posto de monitoramento próximo ao descarregador de fundo existente no reservatório de Andorinhas. Os dados das estimativas permitiram identificar que, no caso do volume de remoção, as equações subestimam o volume real quando comparados aos resultados medidos em campo nos anos de 2015 e 2016. Quanto comparados os resultados das estimativas dos comprimentos máximos de alcance de remoção de sedimentos (Lsmáx.) e os comprimentos máximos efetivamente medidos no reservatório da PCH obteve-se uma estimativa que permite afirmar que as equações retratam, em sua maioria, as condições reais da remoção de sedimentos, sendo indicadas como metodologias de predição de remoção de sedimentos via descarregadores de fundo em pequenas barragens.

The production of sediment in the watersheds and its management are important parameters to be considered in the design and construction of dams projects in their different uses, mainly associated with reservoirs of hydroelectric plants. This sediment production, progressive process and inherent in the reservoirs of dams causes their silting, intensified by the anthropogenic actions and lack of soil management. In this way, the constant monitoring of sediment production in the basin and the volume deposited in the reservoir and near the region's demand is required. Studies were carried out concerning the search for the theoretical reference of hydraulic methods of sediment removal, which used the stored water from the reservoir during the removal process. Sediment removal was evaluated by the use of orifices installed at the bottom of the dam, which is triggered in the discharge process under pressure flushing conditions for the Removal of sediment deposited in reservoirs. Considering the formulations defined in the study of the case to the dam of the SHP of Andorinhas located in the municipality of Pejuçara in the state of Rio Grande do Sul, which has been monitored for some years due to the recurrence of the silting in it reservoir and has a bottom outlet in the dam structure. Through the information and characteristics of the SHP it was estimated that the volumes of removal and the maximum lengths (Lsmáx) of the "flushing cone" or “scour cone” of theoretical removal were used by means of the equations defined by different authors. The results were subsequently compared to the bathymetry data extracted in the field to the post at the bottom outlet. The figures of the estimates made it possible to identify that, in the case of the volume of removal, the equations underestimate the actual volume compared to the measured results in the field in the years 2015 and 2016. When comparing the results of the estimates of the maximum lengths of the sediment removal range (Lsmáx) and the maximum lengths effectively measured in the SHP reservoir, an estimate was obtained which permits to affirm that the equations portray, in its majority, the actual conditions of the removal of sediments, being indicated as methodology of prediction of removal of sediments through the bottom outlet in small dams.