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


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