Análise de barragens de gravidade de concreto considerando a fase construtiva e a interação dinâmica barragem-reservatório-fundação

o objetivo deste trabalho é a análise de barragens de gravidade de concreto desde a faseda sua construção até sua completa entrada em serviço. Inicialmente é feita a análise da fase construtiva, onde o problema fundamental é devido às tensões térmicas decorrentes do calor de hidratação. O método dos elementos finitos é empregado para a solução dos problemasde transferência de calor e de tensões. A influência da construção em camadas é introduzidaatravés da redefinição da malha de elementos finitos, logo após o lançamento de cadacamada de concreto. Uma atenção especial é dada ao problema de fissuração em estruturas de concreto simples.Algunsmodelos usuais são apresentados, discutindo-se a eficiência dos mesmos. Os modelosde fissuração distribuída têm sido preferidos, em virtude dos vários inconvenientes apresentados pelas formulações discretas. Esses modelos, entretanto, fornecem resultados dependentesda malha de elementos finitos e alguma consideração adicional deve ser feita para corrigiressas distorções. Normalmente, tenta-se corrigir esse problema através da adoção de umaresistênciaà tração minorada que é definida em função da energia de fratura do material. Neste trabalho, é demonstrado que esse procedimento não é satisfatório e é proposta uma novaformulaçãopara a análise de grandes estruturas de concreto. A análise das tensões na etapa de construção da barragem é feita com o emprego de um modelo constitutivo viscoelástico com envelhecimento para o concreto. Em virtude do envelhecimento,a matriz de rigidez da estrutura é variável no tempo, devendo ser redefinida e triangularizadaem cada instante. Isto leva a um grande esforço computacional, sobretudo, quandoa barragem é construída em muitas camadas. Para evitar esse inconveniente, adota-se um procedimento iterativo que permite que a matriz de rigidez seja redefinida em poucas idadesde referência. Numa segunda etapa da análise, a barragem é submetida à pressão hidrostática e a uma excitação sísmica. A análise dinâmica é realizada considerando-se o movimento do sistema acoplado barragem-reservatório-fundação. O sismo é considerado um processo estocásticonão estacionário e a segurança da estrutura é determinada em relação aos principais modos de falha

Comunidade de moluscos bentônicos na área de abrangência da Usina Hidrelétrica de Dona Francisca, Rio Jacuí, Rio Grande do Sul, Brasil : fase de pré e pós-enchimento do reservatório

A malacofauna límnica exerce importante papel como constituinte da comunidade bentônica e alterações em sua estrutura podem tornar-se prejudiciais para a vida nesses ecossistemas. Com o objetivo de avaliar quali-quantitativamente a malacofauna límnica na área de abrangência da Usina Hidrelétrica de Dona Francisca (UHEDF) (29°26’50’’S e 53°16’50’’W), Agudo, Rio Grande do Sul, Brasil, tomadas as amostras nas fases de pré-enchimento do reservatório em oito estações de coleta em áreas localizadas à montante (E3B, E4B, E5B), à jusante (E1) e na calha central do futuro lago da barragem (E2, E3, E4, E5) e pós-enchimento nas estações E1, E3B e E4B. No período de junho a outubro de 2000 (fase de pré-enchimento) e de junho a outubro de 2001 (fase de pós-enchimento) foram realizadas amostragens mensais, consistindo de três réplicas por estação de coleta (margens-centro), através do uso do amostrador de Surber modificado com área de 60 cm² e 15 cm de altura, delimitando o tamanho amostral. A fauna foi retirada manualmente dos clastos maiores sendo o sedimento de granulometria mais fina, passada através de peneira com malha de 1mm. Em laboratório foi realizada a identificação específica dos moluscos e da fauna acompanhante de macroinvertebrados , quando possível até família. Os organismos foram fixados em álcool 70%. Foram identificadas 10 famílias de Mollusca com quinze espécies. Para Gastropoda foram registradas seis famílias com nove espécies: Ampullariidae – Pomacea canaliculata (Lamarck, 1801); Hydrobiidae – Potamolithus aff. catharinae Pilsbry, 1911, Potamolithus ribeirensis Pilsbry, 1911, Potamolithus sp.1 e Heleobia sp.; Chilinidae – Chilina parva Martens, 1868; Lymnaeidae – Lymnaea columella Say, 1817; Ancylidae – Gundlachia concentrica (Orbigny, 1835); e Physidae – Stenophysa marmorata (Guilding, 1938). Para Bivalvia: Corbiculidae – Corbicula fluminea (Müller, 1774); Mycetopodidae – Anodontites iheringi (Clessin, 1882), Anodontites lucidus (Orbigny, 1835); Hyriidae – Diplodon charruanus (Orbigny, 1835); Sphaeriidae – Pisidium punctiferum (Guppy, 1817) e Pisidium sp. Na fase de pré-enchimento do reservatório, a correlação de Pearson apontou correlação positiva entre a granulometria e a densidade de moluscos (r=0,15) e correlação negativa entre os fatores físico-químicos e a densidade de moluscos bentônicos (r=-0,28). A análise de agrupamento das espécies de moluscos na fase de pré-enchimento evidenciou a formação de dois grupos distintos: o primeiro formado por espécies acidentais, segundo o cálculo da Constância, e o segundo formado por espécies constantes, xviii acessórias e uma acidental (Potamolithus sp.1) que no entanto foi abundante em E1 e E2. O resultado da freqüência relativa em relação à fase de pré-enchimento do reservatório mostrou a família Hydrobiidae, com quatro espécies, com maior abundância e riqueza de espécies, seguida por Chilinidae, representada por C. parva. Ambas as famílias representaram um total de 93,9% em relação à comunidade de moluscos amostrados. Tais resultados refletem o tipo de ambiente da área: leito formado por matacões e calhaus, favoráveis à instalação e manutenção daqueles moluscos. Na fase de pós-enchimento do reservatório foram registrados o aumento na riqueza e diversidade de espécies nas três estações de coleta amostradas (exceto em E3B – com menor diversidade no pós-enchimento) e diminuição significativa nas densidades mensais e totais de moluscos bentônicos. Os testes de aleatorização, entretanto, não revelaram diferenças significativas entre as duas fases e em relação ao funcionamento da UHEDF. Os fatores físico-químicos apontaram correlação positiva com a densidade de moluscos (r=0,19), ressaltando as diferenças significativas nos valores de pH, oxigênio dissolvido, oxigênio saturado nesta fase. Em E1 mais atingida pelo funcionamento da UHEDF, registrou-se uma acentuada diminuição nas densidades mensais e totais de moluscos bentônicos, não obstante, a riqueza e diversidade apresentaram maiores valores nesta fase. As espécies mantiveram-se as mesmas em ambas as fases.

Avaliação de critérios de outorga associados a políticas de operação de reservatório na bacia do rio Moxotó, semi-árido brasileiro

Os critérios de outorga adotados nas legislações dos estados inseridos no semi-árido - a fim de regulamentar a vazão de referência a partir de açudes - tem se baseado simplesmente em volumes (vazões) associados a níveis de confiabilidade de atendimento à demanda, não estabelecendo políticas operacionais que tornem seus usos menos vulneráveis às falhas prolongadas e concentradas que são comuns à região. Este trabalho tem o objetivo de avaliar as vazões de referência segundo as políticas de operação (PO) padrão e volumes de alerta. A primeira é uma operação menos arrojada se comparada com a segunda. Isto decorre do fato que na primeira não há maiores preocupações com a vulnerabilidade nos períodos de falha. Já a política de operação baseada em volumes de alerta assegura que na pior situação um suprimento mínimo será realizado. Foi elaborado um modelo de simulação com sub-tarefas de operação de reservatório, operação de projetos hidroagrícolas, operação de atendimento às demandas, avaliação econômica dos déficits e fornecimento de indicadores para subsidiar as avaliações. Dentre os indicadores fornecidos pelo modelo destacam-se: confiabilidade mensal da demanda primária, confiabilidade mensal da demanda secundária, confiabilidade anual do sucesso da atividade agrícola, anuidade equivalente dos custos de falha na demanda primária, anuidade equivalente dos benefícios líquidos da agricultura, anuidade líquida equivalente e total evaporado. Diante da análise de tais indicadores chegou-se à conclusão de que a PO volumes de alerta apresentou resultados superiores à operação padrão. O fato de assegurar o suprimento durante os longos e concentrados períodos de falha gera uma economia que não é superada pelo incremento de água oferecido pela PO padrão.Constatou-se também que a PO padrão coloca todas as categorias de demanda sob o mesmo patamar de vulnerabilidade, enquanto que na PO volumes de alerta as cotas são oferecidas com garantias diferenciadas, sendo mais atraentes do ponto de vista do gerenciamento.

Alterações espaciais e temporais de características limnológicas resultantes da transformação rio-reservatório da usina hidrelétrica Dona Francisca, RS, Brasil

O presente estudo teve como objetivo avaliar as modificações que ocorreram no ecossistema aquático pela transformação rio-reservatório devido à construção e operação da barragem Dona Francisca. Amostras sazonais foram coletadas para avaliar características físicas e químicas ao longo de dois anos em nove estações amostrais na área correspondente ao reservatório da Dona Francisca, compreendendo quatro períodos de amostragem antes da formação do reservatório e quatro períodos depois da formação do reservatório, totalizando 8 períodos. No Capítulo 1 são apresentadas as bases teóricas sobre reservatório como ecossistemas complexos e compartimentalisados. O capítulo dois corresponde ao estudo experimental dos processos de estratificação e circulação baseado nos perfis verticais de temperatura, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica e pH. No Capítulo 3 são comparados os padrões espaciais e temporais através da análise de alguns características físicas e químicas em duas fases, sendo uma compreendendo um ano antes de reservatório e outra compreendendo um ano depois da formação do reservatório. Por último, no Capítulo 4 é apresenteda uma análise integrada das características físicas e químicas da água usando análise multivariada (agrupamento e ordenação). Os resultados demonstraram que houve alterações das características limnológicas tanto no espaço como no tempo. As alterações compreendem mudanças nos padrões de fluxo unidirecional da antiga condição de rio para padrões anuais com períodos de estratificação com formação de termoclina no verão, deslocamento de massas de água sem homogeneizaçãi da coluna de água no outono e circulação com homogeneisação da coluna de água no inverno e primavera. Tais padrões variaram nas diferentes reggiões do reservatório, e conduziram à classificação do reservatório Dona Francisca como monomítico quente. A zonação em três regiões distintas baseada no gradiente longitudinal causado pela pressaão da cunha fluvial do rio principal, e a formação de remansos são fenômenos comuns à maioria dos reservatórios sendo também constatados no reservatório dona Francisca. As mudanças constatadas resultaram em processos de precipitação e sedimentação de materiais como ferro, manganês e sólidos suspensos, os quais eram carregados rio abaixo antes da formação do reservatório. Além disso, foram registradas mudanças no balanço térmico e químico, como o aumento da temperatur e a diminuição do oxigênio dissolvido devido ao aumento do tempo de residência. Também ocorreu aumento gradual da acidez e demanda química de oxigênio causada pela decomposição da vegetação submersa.

Otimização da operação de um reservatório para controle de cheias com base na previsão de vazão

No presente trabalho foram avaliados os benefícios da previsão de vazão afluente de curto e longo prazo, na operação de um reservatório com dois usos conflitantes: geração de energia e controle de cheias. A simulação da operação do reservatório foi realizada com base em dois tipos de modelos para avaliar os benefícios da previsão. Um modelo de operação sem previsão e outro com previsão de vazão afluente, este último desenvolvido no presente trabalho. Regras de operação simples, na forma de curvas-guia lineares, foram utilizadas nos casos de operação com e sem previsão de vazões afluentes. As curvas-guia foram otimizadas através de uma técnica de parametrização, simulação e otimização utilizando um algoritmo evolutivo semelhante a um algoritmo genético. Como base para as análises foram utilizados dados relativos ao reservatório de Três Marias, no Rio São Francisco, principalmente pela disponibilidade de previsões reais de vazão de curto prazo a partir de um trabalho prévio. Essas previsões reais de vazão foram calculadas através de um modelo hidrológico distribuído que utiliza como dados de entrada, previsões de chuva do modelo atmosférico regional ETA. Para avaliar o potencial benefício das previsões de vazão na operação do reservatório, foram realizados testes considerando às vazões afluentes observadas como “previsões perfeitas de vazão”. Os resultados com previsões perfeitas de vazão mostram que pode haver um benefício relativo (incremento na geração de energia) de aproximadamente 8% (cerca de 4,77 milhões de dólares anuais), se forem utilizadas previsões de vazão de longo prazo com dois meses de antecedência, e se a operação for planejada com essa mesma antecedência. A operação baseada em previsões de prazos ou horizontes mais curtos apresenta benefícios inferiores, mas ainda assim significativos. Por exemplo, a previsão perfeita com freqüência semanal e horizonte de 12 dias pode trazer um benefício de aproximadamente 4,45% (cerca de 2,75 milhões de dólares anuais). Esses benefícios foram obtidos com o mesmo desempenho no controle de cheias. Posteriormente, foram realizados testes utilizando as previsões reais de vazão. Os benefícios obtidos com as previsões reais de curto prazo são inferiores aos benefícios obtidos com as previsões perfeitas de curto prazo, como era esperado. Entretanto, com as previsões reais de vazão, foram obtidos benefícios superiores a 50% dos que seriam esperados com a previsão perfeita (vazões observadas). Os resultados obtidos são promissores e mostram que há vantagens evidentes na utilização de previsões de chuva para se obter previsões de vazão na operação de reservatórios com usos múltiplos, quando também é associada à otimização sistêmica de um aproveitamento hidrelétrico.