Resumo

Neste trabalho são apresentadas contribuições numéricas, teóricas e dados obtidos em campo, relacionados ao sistema extravasor da Barragem Joanes II, estrutura que compõe parte do Sistema Integrado de Abastecimento de Água de Salvador-BA. As equações de conservação de massa e de Navier-Stokes com médias de Reynolds, escritas para escoamento multifásico, através do modelo não homogêneo, foram resolvidas em conjunto com o modelo de turbulência k-ε em um domínio bidimensional que inclui o vertedor, a comporta, os canais e a bacia de dissipação. Considerando a dissipação de energia, as equações de conservação de massa e a 1ª lei da termodinâmica foram empregadas na forma integral para modelagem do problema. Os dados obtidos em campo possibilitaram a calibração, em protótipo, da equação proposta para cálculo do coeficiente de vazão do vertedor, em função da abertura das comportas. As soluções numéricas obtidas indicam a localização de pressões médias máximas, assim como a distribuição espacial da posição da superfície livre, tendo capturado o ressalto hidráulico na bacia de dissipação.

Introdução

Os extravasores ou vertedores são estruturas implantadas em barragens, cuja função é descarregar as vazões excedentes para jusante do reservatório, evitando o galgamento da barragem na passagem da onda de cheia. A concepção do conjunto extravasor (vertedor e bacia de dissipação) depende do local onde será implantado, devendo ser escolhido, para cada caso, o conjunto mais adequado sob os aspectos hidráulico e econômico. Os principais aspectos que devem ser analisados na definição da concepção do conjunto extravasor são: o tipo de barragem (terra, enrocamento ou concreto), layout da barragem, características topográficas e geológicas locais, vazão específica de projeto e níveis de água de montante e jusante. O projeto da estrutura extravasora, sob o aspecto hidráulico, deve partir da premissa de um elevado coeficiente de vazão (eficiência hidráulica) e proporcionar a restituição do escoamento ao leito natural do rio de forma semelhante às condições naturais anteriores à implantação da obra, de maneira a evitar erosão à jusante da bacia de dissipação e o rompimento da estrutura.

A escolha por vertedores providos de comportas justifica-se em função da vazão de cheia a ser descarregada e da flexibilidade operacional, possibilitando, inclusive, a manutenção de volumes de espera para controle de cheias.

A Barragem Joanes II localiza-se na Região Metropolitana de Salvador e sua função é regularizar vazões para atendimento das demandas do Sistema Integrado de Salvador, Simões Filho e Lauro de Freitas, maior sistema operado pela Embasa, Empresa Baiana de Águas e Saneamento. A vazão regularizada pela Barragem de Joanes II corresponde a 3,0 m3 /s, equivalente a cerca de 30% da demanda média atual do sistema integrado. A vazão de cheia, com período de recorrência TR = 2100 anos, corresponde a 530 m3 /s.

O presente trabalho foi desenvolvido seguindo as vias numérica, teórica e experimental. No primeiro caso, foi realizada simulação do escoamento em um domínio bidimensional semelhante ao sistema extravasor mencionado. Como fruto deste estudo, apresenta-se também a modelagem teórica do escoamento sob comportas, a partir das equações propostas por Chanson (1993) e a calibração, em protótipo, do modelo teórico, a partir de medições de vazões a jusante da estrutura extravasora da Barragem de Joanes II, ilustrada na Figura 1.

(…)

Autores: Renata Silveira Fraga e André Luiz Andrade Simões.