r06 - estudos de ruptura de barragens

Transcrição

REV.
DATA
VERIFICAÇÃO
MODIFICAÇÃO
4
12/06/2013
Revisão Geral
3
11/06/2013
Revisão Geral
2
10/06/2013
Revisão Geral
1
23/10/2012
Revisão Geral
0
13/06/2012
Emissão Inicial
APROVAÇÃO
Elaboração de Estudos para Concepção de um Sistema de Previsão de Eventos Críticos na
Bacia do Rio Paraíba do Sul e de um Sistema de Intervenções Estruturais para Mitigação
dos Efeitos de Cheias nas Bacias dos Rios Muriaé e Pomba e Investigações de Campo
Correlatas
R06 - ESTUDOS DE RUPTURA DE BARRAGENS
ELABORADO:
APROVADO:
A.M.P.A.
F.S.
VERIFICADO:
COORDENADOR GERAL:
M.B.S.S.
Nº ANA:
Nº ENGECORPS:
1069-ANA-RPS-RT-019
Marcos Oliveira Godoi
CREA: 0605018477
Maria Bernardete S.Sender
CREA: 0601694180
DATA:
FOLHA:
REVISÃO:
13/06/2012
4
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS
ANA
Elaboração de Estudos para Concepção de um Sistema de Previsão de
Eventos Críticos na Bacia do Rio Paraíba do Sul e de um Sistema de
Intervenções Estruturais para Mitigação dos Efeitos de Cheias nas Bacias
dos Rios Muriaé e Pomba e Investigações de Campo Correlatas
R06
ESTUDOS DE RUPTURA DE BARRAGENS
ENGECORPS ENGENHARIA S.A.
1069-ANA-RPS-RT-019
Revisão 4
Outubro/2012
Agência Nacional de Águas – ANA
Setor Policial, Área 5, Quadra 3, Blocos B, L e M
CEP: 70610-200, Brasília - DF
PABX: 2109-5400 / 2109-5252
Endereço eletrônico: http://www.ana.gov.br
Equipe:
Coordenação:
Agência Nacional de Águas – ANA
Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos – SPR
Superintendência de Usos Múltiplos e Eventos Críticos – SUM
Elaboração e execução:
ENGECORPS ENGENHARIA S.A.
Todos os direitos reservados
É permitida a reprodução de dados e de informações, desde que citada a fonte.
Previsão de Eventos Críticos na Bacia do Rio Paraíba do Sul,
R 06 – Estudos de Ruptura de Barragens.
113p.
1. Recursos hídricos 2. Produção de Água I. Agência
Nacional de Águas (Brasil). II. Superintendência de Usos
Múltiplos e Eventos Críticos – SUM; Superintendência de
Planejamento de Recursos Hídricos - SPR. III. Engecorps
-2ÍNDICE
PÁG.
1.
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................3
1.1
1.2
1.3
CONTEXTUALIZAÇÃO DO RELATÓRIO ...........................................................................................3
OBJETIVOS DOS ESTUDOS APRESENTADOS ....................................................................................3
ESTRUTURAÇÃO DO RELATÓRIO ..................................................................................................4
2.
MODELAGEM DA RUPTURA DE BARRAGENS ........................................................................5
2.1
2.2
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.5
2.6
2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.6.4
2.7
2.7.1
2.7.2
2.8
2.9
MARCO REGULATÓRIO ...............................................................................................................5
CARACTERIZAÇÃO DO DANO ASSOCIADO À RUPTURA DE BARRAGENS .............................................5
BARRAGENS ESTUDADAS .............................................................................................................6
Grandes Reservatórios da Bacia do Paraíba do Sul .....................................................................7
Barragens de Rejeito ...............................................................................................................11
Reservatórios não Incluídos no Estudo de Dam Break Realizado ..............................................13
METODOLOGIA ADOTADA PARA O ESTUDO DE RUPTURA DE BARRAGENS .......................................14
Estudo da Ruptura por Falha Estrutural ou “Piping” .................................................................14
Estudo da Ruptura por Galgamento ou “Overtopping” ............................................................15
Ruptura das Barragens em Cascata .........................................................................................16
Simulações Realizadas na Bacia do Rio Paraíba do Sul .............................................................16
UTILIZAÇÃO DO MODELO.........................................................................................................18
PARÂMETROS DE CÁLCULO PARA A RUPTURA DAS BARRAGENS ......................................................20
Descrição dos Parâmetros Necessários ....................................................................................20
Cálculo do Tempo de Ruptura ................................................................................................21
Cálculo da Largura da Brecha .................................................................................................28
Cálculo da Cota de Início do “Piping” .....................................................................................35
HIPÓTESES DE FUNCIONAMENTO DOS ÓRGÃOS DE DESCARGA DOS RESERVATÓRIOS NO CASO DE
RUPTURA EM CASCATA .............................................................................................................38
Santa Branca ..........................................................................................................................38
Funil ......................................................................................................................................39
INFLUÊNCIA DOS PEQUENOS RESERVATÓRIOS SITUADOS NA CALHA DO RIO PARAÍBA E PARAIBUNA ..41
ZONA AFETADA A JUSANTE DA RUPTURA ....................................................................................41
3.
RESULTADOS DA MODELAGEM DA RUPTURA DE BARRAGENS ..........................................44
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
GRANDES RESERVATÓRIOS DA BACIA DO RIO PARAÍBA DO SUL .....................................................44
Paraibuna-Paraitinga...............................................................................................................44
Santa Branca ..........................................................................................................................55
Jaguari ...................................................................................................................................60
Funil ......................................................................................................................................65
Chapéu d’Uvas ......................................................................................................................70
PEQUENAS BARRAGENS DE REJEITO ............................................................................................75
Barragem Bom Jardim.............................................................................................................75
Barragem da Pedra .................................................................................................................86
Barragem dos Peixes ...............................................................................................................98
4.
RECOMENDAÇÕES PARA ESTUDOS FUTUROS .................................................................110
5.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................................111
Previsão de Eventos Críticos na Bacia do Rio Paraíba do Sul
R06 - Estudos de Ruptura de Barragens
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-3-
1.
INTRODUÇÃO
1.1
CONTEXTUALIZAÇÃO DO RELATÓRIO
Esse relatório constitui um dos produtos do Contrato nº 39/ANA/2010 (Paraíba do Sul),
referente à elaboração de “Estudos para Concepção de um Sistema de Previsão de Eventos
Críticos na Bacia do Rio Paraíba do Sul e de um Sistema de Intervenções Estruturais para
Mitigação dos Efeitos de Cheias nas Bacias dos Rios Muriaé e Pomba e Investigações de Campo
Correlatas”, adjudicado pela Agência Nacional de Águas – ANA – à ENGECORPS – Corpo de
Engenheiros Consultores S.A., com Ordem de Serviço emitida pela ANA em 03 de janeiro de
2011.
Considerando o que determina o Termo de Referência, que orienta o desenvolvimento dos
estudos e o que foi previsto no Relatório R01 – Detalhamento do Plano de Trabalho –, este
relatório apresenta os resultados do desenvolvimento da Atividade 309 da Etapa 300,
atendendo, portanto, ao escopo da Atividade 310 da Etapa 300 do referido Plano de Trabalho,
que cita, textualmente:
“Atividade 310 – Elaboração de Relatório do Estudo de Ruptura de
Barragens (R 06). O Relatório do Estudo de Ruptura de Barragens (R 06)
apresentará o modelo utilizado, bem como os estudos previstos, em
conformidade com a descrição da Atividade 309. O relatório em questão
deverá estar devidamente acompanhado dos modelos/rotinas utilizados,
para avaliação por parte da equipe técnica da ANA. A entrega em
definitivo dos produtos computacionais desenvolvidos se dará na
atividade 403.”
A Atividade 309 trata do desenvolvimento do estudo de ruptura de barragens na bacia do
Paraíba do Sul.
1.2
OBJETIVOS DOS ESTUDOS APRESENTADOS
O objetivo principal do estudo de ruptura de barragens é a caracterização das diferentes
hipóteses de ruptura das barragens analisadas, e os efeitos dessa ruptura, em termos da
inundação resultante, nas cidades localizadas a jusante das estruturas.
Para alcançar esse objetivo, foi empregado o modelo hidráulico (software HEC-RAS), elaborado
na atividade 302, simulando a propagação de cheias advindas do rompimento das barragens,
utilizando-se também o módulo de geração de hidrogramas de rompimento, do mesmo
software.
Os resultados obtidos são os mapas das manchas de inundação dos diferentes cenários de
ruptura, e também a caracterização dos hidrogramas (tempos de transito, vazões máximas etc.)
propagados até as cidades a jusante dos reservatórios.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-4-
1.3
ESTRUTURAÇÃO DO RELATÓRIO
O presente relatório R-06 está estruturado em três tomos, de forma a facilitar o manuseio de
textos e desenhos:
 Tomo I - Volume 1 - Texto
Trata-se do presente volume, que, após esta Introdução, está organizado nos seguintes
capítulos:
 Capítulo 2: Modelagem da ruptura de barragens, descrevendo as normas existentes, a
tipologia das barragens estudadas, a metodologia adotada e os modelos e
procedimentos utilizados;
 Capítulo 3: Resultados da modelagem da ruptura de barragens, descrevendo os
resultados obtidos; e
 Capítulo 4: Referências Bibliográficas.
 Tomo II – Caderno de Mapas – Manchas de Inundação
Apresenta as manchas de inundação para os diversos casos estudados.
 Tomo III – Caderno de Mapas – Manchas de Inundação com Profundidades
Apresenta as manchas de inundação, com indicação de profundidades, para os diversos casos
estudados.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-5-
2.
MODELAGEM DA RUPTURA DE BARRAGENS
2.1
MARCO REGULATÓRIO
A lei de referência no Brasil quanto a Segurança de Barragens é a Lei nº 12.334, de 20 de
setembro de 2010 (DOU 21.09.2010); a referida lei “Estabelece a Política Nacional de
Segurança de Barragens destinadas à acumulação de água para quaisquer usos, à disposição final
ou temporária de rejeitos e à acumulação de resíduos industriais, cria o Sistema Nacional de
Informações sobre Segurança de Barragens e altera a redação do art. 35 da Lei nº 9.433, de 8 de
janeiro de 1997, e do art. 4º da Lei nº 9.984, de 17 de julho de 2000”.
O âmbito de aplicação da lei são os reservatórios e barragens que cumpram uma das seguintes
características (Art. 01):
“I - Altura do maciço, contada do ponto mais baixo da fundação à crista,
maior ou igual a 15 m (quinze metros).
II - Capacidade total do reservatório maior ou igual a 3.000.000 m³ (três
milhões de metros cúbicos).
III - Reservatório que contenha resíduos perigosos conforme normas
técnicas aplicáveis.
IV - Categoria de dano potencial associado, médio ou alto, em termos
econômicos, sociais, ambientais ou de perda de vidas humanas, conforme
definido no art. 6º.”
2.2
CARACTERIZAÇÃO DO DANO ASSOCIADO À RUPTURA DE BARRAGENS
Para a caracterização do dano potencial associado à ruptura de barragens, existem diferentes
critérios que podem ser usados no Brasil:
Um deles se refere à classificação utilizada pelo Manual de Segurança e Inspeção de Barragens
(MIN,2002), descrita no Quadro 2.1.
QUADRO 2.1 – CARACTERIZAÇÃO DO DANO ASSOCIADO A RUPTURA DE BARRAGENS – MANUAL
DE SEGURANÇA E INSPEÇÃO DE BARRAGENS
Consequência da ruptura
Perdas de vidas
Danos econômicos, sociais e ambientais
Muito alta
Significativa
Dano Excessivo
Alta
Alguma
Dano substancial
Baixa
Nenhuma
Dano moderado
Muito Baixa
Nenhuma
Dano mínimo
Fonte: Ministério da Integração Nacional,2002.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-6-
Outra norma existente é a Resolução do COPAM/MG nº 62 (MINAS GERAIS,2002),
complementada e alterada pela Resolução COPAM N°87 (MINAS GERAIS,2005), que pode ser
utilizada para a classificação das barragens. Tal norma se baseia em barragens de contenção de
rejeitos industriais e de mineração e classifica as estruturas em três categorias, conforme a
seguir, considerando-se o somatório dos valores (V) apresentados no Quadro 2.2.
 Classe I – Baixo potencial de dano ambiental ................................................................ V≤2
 Classe II – Médio potencial de dano ambiental ........................................................ 2<V≤ 5
 Classe III – Alto potencial de dano ambiental ................................................................. V>5
QUADRO 2.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS BARRAGENS DE ACORDO COM A RESOLUÇÃO DO COPAM
N°87,2005
Altura da barragem H
(m)
Volume do
reservatório Vr
(hm³)
Ocupação
humana a jusante
Interesse ambiental a
jusante
Instalações na área a
jusante
H<15
V=0
Vr<0,5
V=0
Inexistente
V=0
Pouco significativo
V=0
Inexistente
V=0
15<=H<=30
V=1
0,5<=Vr<=5
V=1
Eventual
V=2
Significativo
V=1
Baixa concentração
V=1
H>30
V=2
Vr>5
V=2
Existente
V=3
Elevado
V=3
Alta concentração
V=2
Grande
V=4
Fonte: MINAS GERAIS,2005
2.3
BARRAGENS ESTUDADAS
De acordo com o Termo de Referência e o Plano de Trabalho, o estudo de ruptura de
barragens deve se estender aos rios: Paraíba do Sul, no trecho a jusante do reservatório de
Santa Branca até sua foz rio Pomba, rio Muriaé e rio Paraibuna. De acordo com o Plano de
Trabalho, o estudo deve ser desenvolvido para os grandes reservatórios, cuja eventual ruptura
pode causar os maiores danos a jusante.
Apesar dessas premissas, optou-se por estudar também outros reservatórios, não
necessariamente localizados nos cursos d’água predefinidos, pela sua relevância no contexto de
uma modelagem dam break. Neste caso, incluem-se o reservatório de Paraibuna/Paraitinga, o
maior reservatório da bacia, embora situado a montante de Santa Branca, e algumas barragens
de rejeito existentes em Minas Gerais, que armazenam produtos classificados como “perigosos”
pela FEAM.
No caso das barragens de rejeito, identificaram-se 16 barramentos, listados no relatório R04,
dos quais, alguns armazenam produtos perigosos. Feita essa identificação inicial, passou-se a
pesquisar os dados necessários para a simulação da ruptura das barragens junto à FEAM e ao
INEA, desde o mês de abril de 2011.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-7-
Embora a FEAM tenha fornecido diversas informações, tais como localização da barragem e
classificação do material armazenado, outros dados, imprescindíveis à modelagem, como por
exemplo, curvas cota volume e cota descarga não foram obtidos com os órgãos ambientais.
A partir do final do ano de 2011, a ENGECORPS passou a fazer contatos diretos com os
empreendedores responsáveis pelas barragens de rejeito, tendo obtido os dados necessários
somente junto à Votorantim e à Mineração Rio Pomba Cataguases.
É importante destacar que não faz sentido realizar um estudo de ruptura de barragens se não
existe informação das suas características físicas, porque os resultados podem ser muito
imprecisos.
Dessa forma, as barragens consideradas para a modelagem dam break são as listadas no
Quadro 2.3:
QUADRO 2.3 – RESERVATÓRIOS ESTUDADOS
Nome reservatório
Tipo reservatório
Responsável pelo reservatório
Funil
Usina hidrelétrica
FURNAS
Jaguari
Usina hidrelétrica
CESP
Paraibuna/Paraitinga
Usina hidrelétrica
CESP
Santa Branca
Usina hidrelétrica
LIGHT
Chapéu d’Uvas
Regularização de cheias
CESAMA
Barragem Bom Jardim
Rejeito/mineração
Mineração Rio Pomba Cataguases Ltda
Barragem da Pedra
Rejeito/mineração
Votorantim Metais Zinco S.A
Barragem dos Peixes
Rejeito/mineração
Votorantim Metais Zinco S.A
Elaboração ENGECORPS/2012
Nos itens seguintes, descrevem-se as principais características dos reservatórios e barragens de
rejeito estudados.
2.3.1
Grandes Reservatórios da Bacia do Paraíba do Sul
Os grandes reservatórios da bacia do Paraíba do Sul se localizam predominantemente no curso
d’água de mesmo nome. Os reservatórios situados nos afluentes do rio Paraíba do Sul
armazenam menores volumes, oferecendo riscos de menor relevância.
As principais características dos grandes reservatórios estudados são descritas no Quadro 2.4:
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-8-
QUADRO 2.4 – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS GRANDES RESERVATÓRIOS ESTUDADOS
Reservatório
Tipologia
barragem
(m)
Comprimento na
crista da barragem (m)
Altura
(m)
Cota na crista
da barragem
(m)
Nível
Máximo
Normal
(m)
Nível Máximo
Maximorum
(m)
Volume no Nível
Máximo
Maximorum
( hm³)
Volume no Nível
Máximo Normal
(hm³)
Volume na crista da
barragem
(hm³)
Terra
595
104
720
714
7.16.5
5.190
4.732
5.880
Santa Branca
Terra
365
48
625
622
623
467
438
525
Jaguari
Terra
416
74
630
623
626
1.399
1.236
1.672
Funil
Arco
385
85
468
466
466
888
888
-
Chapéu d’Uvas
Terra
330
40
745,5
737
-
-
103,2
186
Elaboração ENGECORPS,2012
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-9-
Os quatro primeiros reservatórios estão situados no curso principal do rio Paraíba do Sul, o
reservatório Chapéu d’Uvas está situado no curso do rio Paraibuna. Assim, é possível realizar
uma propagação hidrodinâmica dos hidrogramas gerados pela ruptura das barragens, usando
como base o modelo hidráulico, desenvolvido no âmbito da Atividade 302.
Com respeito à geração dos hidrogramas de ruptura utilizou-se o módulo de “Dam Break”
integrante do software HEC-RAS, que é aceito internacionalmente como um software
adequado para esse propósito.
A Figura 2.1 ilustra a localização dos grandes reservatórios estudados.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
46°0'0"W
45°0'0"W
44°0'0"W
43°0'0"W
Rio Pom
ba
Rio Nov
o
MINAS GERAIS
5
Rio
Pa
ra
ib
un
a
Itaocara
Juiz de Fora
Matias Barbosa
22°0'0"S
aíb
P ar
o
i
R
Sapucaia
l
Su
Além Paraíba
22°0'0"S
o
ad
Comendador Levy Gasparian
R io P
Três Rios
re t o
Paraíba do Sul
RIO DE JANEIRO
BACIA DO ALTO
PARAÍBA DO SUL
Quatis
Queluz
4
Res. do Funil
Volta Redonda
Barra Mansa
Cachoeira Paulista
ra
í
Cruzeiro
Barra do Piraí
Ri
o
Pi
SÃO PAULO
Itatiaia
Resende
Lorena
P
Rio
b
araí
a do
S ul
Baía de
Guanabara
Guaratinguetá
Aparecida
Rio de Janeiro
Res. do
Rio Jaguari
3
Baía de
Sepetiba
Caçapava
Res. Sta.
Jacareí
Branca
Guararema
Baía de
Ilha Grande
São José dos Campos
2
Santa Branca
23°0'0"S
23°0'0"S
Pindamonhangaba
Tremembé
a
oP
Ri
ga
it in
ra
Res. do Rio
Paraitinga
1
46°0'0"W
Ri
o
r
Pa
na
bu
ai
Oc
45°0'0"W
o Atlân
ean
44°0'0"W
43°0'0"W
LEGENDA
Mapa de Localização
Hidrografia
MT
Capital estadual
Cidades (SIEMEC)
2
Reservatório de Santa Branca
4
Reservatório do Funil
3
Reservatório do rio Jaguari
TEMA
ES
MS
Limite estadual
Reservatório dos rios Paraibuna e Paraitinga
BA
DF
GO
MG
Limite sub-bacia
1
tic o
5
Barragem Chapéu D'Uvas
SP
PR
RJ
Estudo sobre Ruptura de Barragens
TÍTULO
GRANDES RESERVATÓRIOS
ESTUDADOS NA MODELAGEM DAM BREAK
1:1.250.000
ESCALA GRÁFICA
NUMERAÇÃO
DATA
ESCALA
0
Figura 2.1
Jun./2012
5 10
20
30
40
50
60
Km
-11-
2.3.2
Barragens de Rejeito
As características das barragens de rejeito estudadas estão apresentadas no Quadro 2.5:
QUADRO 2.5 – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS BARRAGENS DE REJEITO ESTUDADAS
Altura
(m)
Cota na
crista da
barragem
(m)
Nível
Máximo
Normal
(m)
Volume no
Nível
Máximo
Normal
(hm³)
Volume na
crista da
barragem
(hm³)
65,76
23,0
630,0
626,5
1,93
2,77
Terra
267,86
20,0
751,0
749,5
1,49
1,77
Terra
261,00
21,5
728,5
727
0,878
0,984
Barragem
Tipologia
barragem
(m)
Comprimento
na crista da
barragem
(m)
Barragem Bom
Jardim
Terra
Barragem da
Pedra
Barragem dos
Peixes
Elaboração ENGECORPS,2012 (com base em informações obtidas diretamente com os empreendedores)
As barragens de rejeito estão situadas em locais afastados dos cursos d’água principais. Foi
necessário, assim, acrescentar ao modelo hidráulico trechos fluviais, para realizar a propagação
hidrodinâmica dos hidrogramas de ruptura. Esse procedimento foi efetuado inserindo seções
transversais no modelo, elaboradas com base na cartografia disponível (escala 1:50.000).
Para geração dos hidrogramas de ruptura das barragens de rejeito, também foi utilizado
módulo de “Dam Break” do software HEC-RAS.
A Figura 2.2 mostra a localização das barragens de rejeito estudadas.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
44°0'0"W
43°0'0"W
42°0'0"W
21°0'0"S
21°0'0"S
ESPIRITO
SANTO
BACIA DO RIO MURIAÉ
Muriaé
MINAS GERAIS
Rio Muriaé
Miraí
Laje do Muriaé
Rio Xo
potó
1
Patrocínio do Muriaé
BACIA DO RIO POMBA
Rio
Po m
ba
Rio Novo
Cambuci
ar
ai
bu
na
São Fidélis
Itaocara
2
3
Juiz de Fora
Mathias Barbosa
22°0'0"S
BACIA DO RIO PARAIBUNA
R io
Pr e
to
R
íb
a ra
io P
ad
Além Paraíba
ul
oS
Sapucaia
RIO DE JANEIRO
22°0'0"S
Rio
P
Três Rios
Paraíba do Sul
44°0'0"W
43°0'0"W
42°0'0"W
LEGENDA
Hidrografia
Capital Estadual
Mapa de Localização
MT
Cidades (SIEMEC)
Limite Sub-bacia
Limite Estadual
1
2
3
Barragem Da Pedra
TEMA
MG
ES
MS
Barragem de Bom Jardim
Barragem Dos Peixes
BA
DF
GO
SP
PR
RJ
Estudo sobre Ruptura de Barragens
TÍTULO
BARRAGENS DE REJEITO
ESTUDADAS NA MODELAGEM DAM BREAK
Figura 2.2
Jun./2012
1:750.000
ESCALA GRÁFICA
NUMERAÇÃO
DATA
ESCALA
0
5
10
20
30
40
Km
-13-
2.3.3
Reservatórios não Incluídos no Estudo de Dam Break Realizado
Além dos cinco grandes reservatórios estudados, na bacia do rio Paraíba do Sul, existem outros
reservatórios, para fins de abastecimento de água e aproveitamento hidroelétrico, que, porém,
são de pequeno/médio porte, ou para os quais não se obtiveram os dados necessários para a
modelagem dam break.
O Quadro 2.6 relaciona esses reservatórios e define a sua prioridade para futuros estudos,
considerando a sua proximidade a zonas urbanas e o consequente risco associado, na
eventualidade de uma ruptura. É importante destacar que esses reservatórios podem produzir
problemas de forma bem mais localizada que os quatro grandes reservatórios estudados.
QUADRO 2.6 – PRIORIDADES PARA ESTUDOS FUTUROS
Nome
Município
Rio
Prioridade
estudo
Observações
Reservatório de Queluz
Queluz
Paraíba do Sul
Média
A cidade de Queluz está situada a
jusante, nas proximidades do
reservatório
Reservatório de Santa
Cecília
Barra do Piraí
Paraíba do Sul
Baixa/Média
A cidade de Barra do Piraí está
situada a jusante, nas proximidades
do reservatório
Reservatório de Ilha
dos Pombos
Além Paraíba
Paraíba do Sul
Baixa
Sem cidades importantes a jusante
do reservatório
Reservatório de
Itaocara
Itaocara/Aperibe/Santo
Antônio de Pádua
Paraíba do Sul
Média
A cidade de Itaocara está situada a
reservatório
Reservatório de
Simplício/Anta
Chiador/Sapucaia
Paraíba do Sul
Média
A cidade de Anta está situada a
reservatório
Reservatório de Tocos
Rio Claro
Piraí
Baixa
do reservatório
Reservatório de Vigário
Piraí
Piraí
Média
A cidade de Piraí situada no pé do
reservatório
Reservatório de
Santana
Piraí
Piraí
Média
A cidade de Santana está situada a
reservatório
Reservatório de Areal
Areal
Preto
(afluente
Paraíba do
Sul)
Baixa/Média
A cidade de Areal está situada a
reservatório
Reservatório de Barra
do Braúna
Laranjal
Pomba
Baixa
do reservatório
Reservatórios Ivan
Botelho
Astolfo Dutra/Guarani
Pomba
Média
A cidade de Astolfo Dutra está
do reservatório
Reservatório rejeitos
Itamarati de Minas
Itamarati de Minas
Novo
(Pomba)
Baixa
do reservatório
Reservatório Rejeitos
Santa Tereza
Descoberto
Novo
(Pomba)
Baixa
do reservatório
Reservatório Usina
Mauricio
Leopoldina
Novo
(Pomba)
Baixa/Média
do reservatório
Continua...
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-14Continuação.
QUADRO 2.6 – PRIORIDADES PARA ESTUDOS FUTUROS
Nome
Município
Rio
Prioridade
estudo
Observações
Reservatório de Piau
Juiz de Fora
Piau (Pomba)
Baixa
do reservatório
Reservatório de Sobragi
Belmiro Braga
Paraibuna
Baixa
do reservatório
Reservatório de
Marmelos
Juiz de Fora
Paraibuna
Baixa/Média
Pequenos bairros ao sul de Juiz de
Fora a jusante do reservatório
Reservatório de Joasal
Juiz de Fora
Paraibuna
Baixa/Média
Pequenos bairros ao sul de Juiz de
Fora a jusante perto do reservatório
Reservatório de
Paciência
Matias Barbosa
Paraibuna
Baixa/Média
do reservatório.
Reservatório Monte
Serrat
Simão
Pereira/Comendador
Levy Gasparian
Paraibuna
Baixa/Média
A cidade de Levy Gasparian está
do reservatório.
Reservatório Bonfante
Simão
Pereira/Comendador
Levy Gasparian
Paraibuna
Baixa/Média
A cidade de Levy Gasparian está
do reservatório.
Reservatório de João
Penido
Juiz de Fora
Ribeirão dos
Burros
(Paraibuna)
Média
A cidade de Juiz de Fora está situada
a jusante, nas proximidades do
reservatório.
Reservatório de Picada
Juiz de Fora
Peixe
(Paraibuna)
Baixa
do reservatório
Reservatório de Glória
Glória
Glória
(Muriaé)
Baixa
do reservatório
Barragem de rejeitos
Miraí
Miraí
Preto (Muriaé)
Baixa
do reservatório
2.4
METODOLOGIA ADOTADA PARA O ESTUDO DE RUPTURA DE BARRAGENS
O estudo da ruptura de barragens compreende o desenvolvimento de um modelo de
simulação de cheias resultantes de eventos acidentais em barragens. De forma habitual, nesse
tipo de estudos realizam-se duas análises: a primeira delas é a ruptura decorrente de falhas
estruturais, que são referenciadas como rupturas de dias secos ou “Sunny Day” ou “Piping”. A
segunda é a ruptura por galgamento, também denominada ruptura hidrológica.
2.4.1
Estudo da Ruptura por Falha Estrutural ou “Piping”
Esse tipo de ruptura produz-se por uma falha estrutural da barragem. No caso de barragens de
terra ou enrocamento, essa falha ocorre quando existem infiltrações através do corpo da
barragem, de tal modo que se produz uma erosão e arraste dos materiais, que acabam
causando uma ruptura. A ruptura também pode ser ocasionada por algum problema na
compactação do maciço da barragem, criando-se um caminho para o fluxo de água, que acaba
arrastando partículas de solo, progressivamente, resultando no fenômeno de Piping.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-15-
No caso de barragens de concreto, a falha estrutural normalmente ocorre devido a problemas
relacionados a deficiências do próprio concreto utilizado.
2.4.2
Estudo da Ruptura por Galgamento ou “Overtopping”
A ruptura por galgamento ocorre quando o nível d’água no reservatório se eleva além da cota
da crista da barragem. No caso das barragens de terra, o galgamento produz um arraste de
materiais e a posterior ruptura. No caso das barragens de concreto, um galgamento não produz
necessariamente uma ruptura, porém, as sobrecargas a que a barragem pode ser submetida
podem conduzi-la à ruptura.
Normalmente, as rupturas por galgamento devem-se a chuvas muito intensas, que produzem
cheias nos cursos fluviais superiores à capacidade do vertedouro.
Outro causa de uma ruptura por galgamento pode ser a ruptura a montante de outra
barragem, de tal modo que a barragem de jusante é incapaz de laminar e verter todo volume
advindo da barragem de montante, elevando-se o nível acima da cota da crista e provocando
uma ruptura em cascata. No caso da ruptura por galgamento de uma barragem, ocasionada
por chuvas intensas, as chuvas – e, consequentemente as vazões resultantes– podem ser muito
diferentes, mas a associação de todas as vazões geradas concorre para elevar o nível acima da
crista da barragem.
Para simplificar o estudo, e dado que os efeitos são os mesmos, optou-se por realizar a
simulação considerando o nível do reservatório igual à cota da crista da barragem, evitando-se
a necessidade de gerar hidrogramas fictícios capazes de causar a ruptura da barragem em
outros níveis.
No caso dos grandes reservatórios, as vazões circulantes no rio em virtude das chuvas intensas
são insignificantes em relação às vazões geradas pela ruptura das barragens (Quadro 2.7). Por
isso, neste caso, não foram consideradas de forma simultânea as vazões de ruptura e as vazões
para os distintos períodos de retorno (2,10,25,50,100 e 500 anos); só foi considerada a vazão
média de longo termo no inicio da simulação numérica para facilitar a estabilização dos
modelos hidráulicos.
QUADRO 2.7 - COMPARAÇÃO ENTRE AS VAZÕES CIRCULANTES E AS VAZÕES DE RUPTURA
TR 500 anos
Q (m³/s)
Piping
Overtopping
Paraibuna
371
246.117
269.410
Santa Branca
380
48.007
63.950
Jaguari
128
222.432
326.022
Funil
1.579
253.641
208.293
Chapéu d’Uvas
61
30.877
56.768
Barramento
No caso das barragens de rejeito, foram analisados os efeitos das vazões para diferentes
períodos de retorno (2,10,25,50,100 e 500 anos), escoando pelo rio no momento de ruptura
das barragens. Neste caso, como os reservatórios são pequenos e as vazões de ruptura podem
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-16-
ser da mesma ordem de grandeza que as vazões das cheias extremas, o efeito da ruptura da
barragem pode ser diferente em função das vazões que escoam pelo rio.
2.4.3
Ruptura das Barragens em Cascata
Uma das hipóteses analisadas nesse estudo é a ruptura de barragens em cascata no rio Paraíba
do Sul. Neste caso, a ruptura de uma barragem a montante (por Piping ou por overtopping)
pode produzir as rupturas sucessivas das barragens situadas a jusante, por galgamento, se elas
não tiverem condições de verter a totalidade do hidrograma.
No caso do presente estudo, concretamente, os possíveis cenários de ruptura em cascata são os
seguintes:
 Ruptura Paraibuna-Paraitinga, que pode produzir a ruptura em cascata de Santa Branca e
Funil;
 Ruptura de Santa Branca, que pode produzir a ruptura em cascata de Funil; e
 Ruptura de Jaguari, que pode produzir a ruptura em cascata de Funil.
No entanto, apenas a primeira hipótese é possível, ou seja, a ruptura de Paraibuna-Paraitinga,
causando a ruptura das barragens a jusante.
A barragem de Chapéu d’Uvas, situada no rio Paraibuna não produz o rompimento das
barragens localizadas a jusante, no rio Paraíba do Sul, para os cenários considerados.
As barragens de rejeito simuladas se encontram em cursos fluviais secundários, e nenhuma
delas se encontra a jusante de outra, de tal modo que não é possível uma ruptura em cascata.
2.4.4
Simulações Realizadas na Bacia do Rio Paraíba do Sul
Para os grandes reservatórios do rio Paraíba do Sul, realizaram-se estudos de ruptura
considerando as hipóteses de Piping, overtopping e as combinações pertinentes, no caso de
rupturas em cascata.
Para realizar esses estudos, também se teve em conta a hipótese de que após uma ruptura por
Piping ou overtopping na barragem de montante, a ruptura que poderia acontecer na(s)
barragem(ns) de jusante seria sempre por overtopping. Com essa hipótese, os fenômenos de
Pipings se tornam independentes entre as diferentes barragens, resultando num total de oito
casos de estudo.
Estudou-se também a possibilidade do rompimento em cascata da barragem de Funil, no caso
do rompimento das barragens de Santa Branca ou Jaguari, Em ambos os casos não ocorre
galgamento de Funil, portanto, não há ruptura em cascata dessa barragem.
O Quadro 2.8 apresenta os casos estudados. Em vermelho, estão assinalados os casos de
ruptura das barragens; e em preto, a ruptura em cascata.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-17QUADRO 2.8 – CASOS ESTUDADOS PARA RUPTURA DAS GRANDES BARRAGENS
Tipo de
Ruptura
Caso
ParaibunaParaitinga
Santa Branca
Jaguari
Funil
Chapéu d’Uvas
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Piping
Overtopping
Caso 1
Caso 2
Caso 3
Caso 4
Caso 5
Caso 6
Caso 7
Caso 8
Caso 9
Caso 10
Ruptura
Ruptura em cascata
No caso das barragens de rejeito, como não ocorrem rupturas em cascata, foram estudados
sete casos (um de Piping e seis de overtopping) em cada uma das barragens, com um total de
21 casos, como apresenta o Quadro 2.9.
QUADRO 2.9 – CASOS ESTUDADOS PARA RUPTURA DAS BARRAGENS DE REJEITO
Caso
Caso 1
Caso 2
Caso 3
Caso 4
Caso 5
Caso 6
Caso 7
Caso 8
Caso 9
Caso 10
Caso 11
Caso 12
Caso 13
Caso 14
Caso 15
Caso 16
Caso 17
Caso 18
Caso 19
Caso 20
Caso 21
Tipo de Ruptura
Falha estrutural
Galgamento T2
Galgamento T10
Galgamento T25
Galgamento T50
Galgamento T100
Galgamento T500
Falha estrutural
Galgamento T2
Galgamento T10
Galgamento T25
Galgamento T50
Galgamento T100
Galgamento T500
Falha estrutural
Galgamento T2
Galgamento T10
Galgamento T25
Galgamento T50
Galgamento T100
Galgamento T500
Bom Jardim
Peixes
Pedra
Ruptura
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-18-
2.5
UTILIZAÇÃO DO MODELO
Como já comentado nos itens anteriores, a ruptura das barragens foi simulada com o módulo
de ruptura incorporado ao modelo hidráulico, e a propagação dos hidrogramas foi simulada
com utilização do mesmo modelo.
Em alguns casos, o modelo hidráulico não atinge a zona onde estão situados os reservatórios,
de tal modo que foi necessário estender os modelos para realizar a propagação hidrodinâmica
completa dos hidrogramas de ruptura.
Além disso, o modelo hidráulico não pode ser usado diretamente, pois a ruptura de barragens
gera hidrogramas e volumes muito superiores aos das seções hidráulicas (seções
topobatimétricas) definidas, não sendo essas suficientes para cobrir a totalidade da zona
inundável. Por conseguinte, foi necessária a adaptação da geometria dessas seções,
estendendo-as com apoio na cartografia disponível, para esse novo propósito.
Os reservatórios foram modelados como áreas de armazenamento de água construídas a partir
das curvas cota-volume dos mesmos.
No caso da ruptura das barragens de rejeito, o material armazenado – que não se trata de água
– foi considerado como fluído Newtoniano.
Finalmente, é necessário ter em conta que o modelo hidráulico no caso do “Dam break”
funciona em regime não permanente; portanto, tal condição foi considerada, sendo realizada
adaptação pertinente do número de seções interpoladas em cada e a estimativa do tempo de
cálculo adequado para uma correta simulação. Os modelos hidráulicos em regime não
permanente costumam apresentar dificuldades de estabilidade; assim, a eleição desses dois
parâmetros é fundamental para um correto funcionamento e estabilização dos modelos.
Uma primeira aproximação do número de seções interpoladas foi feita a partir das equações
de Fread e Samuel.
(Equação de Fread)
Em que:
 ∆x = Espaçamento entre seções (m)
 Tr=
Tempo de subida da onda de cheia principal (s)
 C=
Velocidade da onda de cheia (m/s)
Para essa equação, se considerarmos o tempo de ruptura mínima usado nos modelos (0,3
horas no caso de Funil), igual ao tempo de subida da onda de cheia principal, e consideramos
uma velocidade da onda de cheia igual a 1,5 vezes a velocidade numa seção (5 m/s a
velocidade nas seções), o espaçamento mínimo entre seções teria que ser de 405 m.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-19-
(Equação de Samuel)
Em que:
 D=
Profundidade média da calha do rio (m)
 S0 =
Declividade média (m/m)
Para a utilização da equação de Samuel, se considerada uma profundidade média da calha de
4 m e uma declividade média de 0,001, o espaçamento mínimo teria que ser de 600 m.
Como no modelo hidráulico inicial, desenvolvido na atividade 302, se optou por uma distância
entre seções interpoladas que, de forma geral, se situa no entorno dos 200 m ou inferior, este
espaçamento, inferior ao mínimo calculado com as fórmulas anteriores (405 m e 600 m,
respectivamente, pelas equações de Fread e Samuel), foi mantido, contribuindo para maior
precisão da modelagem.
Apesar do espaçamento adotado, em alguns trechos, podem ocorrer mudanças bruscas do
nível d’água; nesses casos, o espaçamento foi ainda mais reduzido, de forma a se obter uma
maior estabilização do modelo.
Quanto ao tempo de cálculo, a equação de Courant permite uma primeira aproximação do
tempo mínimo necessário para a estabilização do modelo, ao mesmo tempo em que minimiza
o os eventuais erros:
(Equação de Courant)
Em que:
 Vw =
Velocidade da onda de cheia (m/s)
 ∆t = Tempo de cálculo (s)
Nesse caso, quanto maior é a velocidade da onda de cheia, menor é o tempo de calculo.
Considerou-se a velocidade da onda, igual ao utilizado no calculo da equação de Fread,1,5
vezes a velocidade numa seção, e utilizou-se uma velocidade na seção de 10 m/s. O
espaçamento usado nas seções foi de 200 m, como descrito anteriormente. Com isso, o tempo
mínimo de calculo tem que ser igual ou inferior a 15 segundos. Nos modelos realizados optouse por um tempo de cálculo igual a 10 segundos.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-20-
2.6
PARÂMETROS DE CÁLCULO PARA A RUPTURA DAS BARRAGENS
2.6.1
Descrição dos Parâmetros Necessários
Existem diferentes metodologias para o cálculo das brechas e dos hidrogramas gerados. Essas
metodologias podem ser empíricas, baseadas em modelos físicos ou semifísicos, modelos
estocásticos ou modelos paramétricos.
Segundo já exposto, no presente estudo, foi utilizado o software HEC-RAS, que permite o
cálculo dos hidrogramas de ruptura a partir de uma série de parâmetros. Ademais, permite o
cálculo da brecha por galgamento (overtopping) e por falha estrutural (Piping).
São necessários parâmetros físicos da barragem e parâmetros que caracterizam a forma e o
tempo da ruptura:
 Top Elevation (M): cota da crista da barragem;
 Bottom Elevation (M): elevação do fundo da brecha;
 Bottomwidth (M): abertura inferior máxima do trapézio formado pela brecha;
 Leftslope (xH:1V): declividade do talude formado no lado esquerdo da brecha;
 Rightslope (xH:1V): declividade do talude formado no lado direito da brecha;
 Development time (HR): tempo de formação da brecha até atingir a sua abertura máxima;
 Trigger method: método que dá início à ruptura. Pode ser o tempo, ou uma elevação ou
uma combinação de tempo e elevação. Neste trabalho, foi utilizada uma elevação, no caso
dos grandes reservatórios, e um tempo e uma elevação no caso das barragens de rejeito;
 Trigger elevation (M): nível d’água em que se inicia a ruptura. Neste trabalho, optou-se por
considerar um nível igual ao Nível Máximo Normal no caso de ruptura por Piping e um
nível igual à cota da crista da barragem, no caso de ruptura por overtopping;
 Progression method: tipo de progressão da abertura. Como não se conhece como será a
evolução real, utilizou-se em todos os casos uma evolução linear.
No caso de ruptura por Piping, devem ser considerados os seguintes parâmetros adicionais:
 Piping elevation: cota em que se produz a falha estrutural;
 Pipingco efficient: coeficiente de Piping. Utilizou-se o valor de 0,5.1
Os parâmetros que definem a forma da brecha e o tempo de formação da brecha, que são
utilizados pelo modelo, podem ser calculados a partir de algumas recomendações constantes
do documento Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidroelétricas (Eletrobras,2003) apresentados
no Quadro 2.10.
1
Trata-se de coeficiente de orifício, cujo valor comumente utilizado é 0,8; porém, no caso de simulações dam break, o valor 0,5 é usualmente
adotado, para considerar perdas de carga da ruptura; o valor de 0,5 é o valor recomendado no manual do HEC-RAS.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-21QUADRO 2.10 – CRITÉRIOS PARA CÁLCULO DOS PARÂMETROS DO DAM BREAK
Tipo de Barragem
Tempo de Ruptura
Forma da Ruptura/
Profundidade da Brecha
Largura da Brecha
Arco
Menor do que 0,1 horas
Declividade da lateral da
brecha entre zero e a
declividade do vale
Comprimento da crista
Contraforte
Entre 0,1 h e 0,3 h
brecha normalmente igual a
zero
Múltiplos trechos
Gravidade
Entre 0,1 h e 0,3 h
brecha normalmente igual a
zero
Um ou mais trechos
(usualmente menor do que
metade do comprimento da
crista)
Terra e enrocamento
Entre 0,1 e 1 h (compactada)
e entre 0,1 h e 0,5 h (não
compactada)
brecha entre 0,25 e 1
Entre 1 e 5 vezes a altura da
barragem (normalmente
entre 2 a 4 vezes)
Fonte: Eletrobras,2003
O mesmo documento recomenda calcular as larguras e os tempos de formação da brecha a
partir das equações de Fread e Harbaugh.
(Equação de Fread e Harbaugh)
Em que:
 T=
tempo de ruptura(h);
 V=
volume do reservatório (m³);
 H=
profundidade a montante, acima do fundo da brecha (m);
(Equação de Fread e Harbaugh)

 B=
largura média (m);
 K0 = 0,7 para Piping e 1,0 para galgamento;
 V=
volume do reservatório em (m³);
 H=
profundidade a montante, acima do fundo da brecha (m).
2.6.2
Cálculo do Tempo de Ruptura
O tempo de formação da brecha é um dos parâmetros mais importantes na obtenção dos
hidrogramas de ruptura. Quanto maior é o tempo de formação de brecha, mais laminados são
os hidrogramas resultantes. Com base no Quadro 2.9 e nas equações anteriores, realizou-se
uma primeira aproximação aos valores do tempo de ruptura para cada uma das barragens, e
uma posterior análise de sensibilidade dos parâmetros obtidos.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-22-
No caso dos reservatórios de Paraibuna-Paraitinga, Santa Branca, Jaguari e Chapéu d’Uvas
(barragens de terra), optou-se por utilizar o limite superior do tempo recomendado pela
Eletrobras, pois a equação de Fread e Harbaugh tem como resultado valores muito maiores,
que ficaria fora dos limites razoáveis, embora os hidrogramas resultantes fossem mais abatidos.
No caso do reservatório de Funil (barragem de concreto, em arco), considerou-se o tempo
recomendado pela Eletrobras, de 0,10 h, pois, com a equação de Fread e Harbaugh, o tempo
seria muito maior 2,10 h, e sabe-se que em barragens em arco a ruptura é praticamente
instantânea. Porém, com o objetivo de garantira estabilidade do modelo, foi necessário
incrementar esse valor para0,3 horas, para obter um modelo com resultados coerentes e sem
problemas de estabilidade.
No caso das barragens de rejeito, a equação de Fread e Harbaugh resulta em valores de tempo
de formação de brecha que ficam dentro dos limites estabelecidos pela Eletrobras (entre 0,1h e
1 h). Como os valores são razoáveis, optou-se por utilizá-los.
O Quadro 2.11 apresenta os tempos de formação de brecha adotados.
QUADRO 2.11 – TEMPO DE FORMAÇÃO DA BRECHA
Barragem
Tempo de formação
da brecha (Fread e
Harbaugh) (h)
Tempo de formação da brecha
(Eletrobras,2005) (h)
Tempo de formação
adotado (h)
Paraibuna-Paraitinga
3,85
Entre 0,10 e 1,00
1,00
Santa Branca
2,53
Entre 0,10 e 1,00
1,00
Jaguari
2,78
Entre 0,10 e 1,00
1,00
Funil
2,10
<0,10
0,30
Chapéu d’Uvas
1,51
Entre 0,10 e 1,00
1,00
Bom Jardim
0,38
Entre 0,10 e 1,00
0,38
Pedra
0,38
Entre 0,10 e 1,00
0,38
Peixes
0,28
Entre 0,10 e 1,00
0,28
Dada a incerteza existente na determinação do tempo de formação de brecha, realizou-se uma
análise de sensibilidade nos cinco grandes reservatórios, a fim de quantificar a influência desse
parâmetro nos hidrogramas gerados.
As Figuras 2.3 a 2.12 apresentam os resultados desta análise, a jusante da barragem e na
primeira cidade a jusante da mesma.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-23-
300000
Tempo de Formação (h) 1
250000
Tempo de Formação (h) 1 (jusante)
Vazão (m³/s)
200000
Tempo de Formaçao (h) 3 (jusante)
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.3 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga por Piping
300000
250000
Tempo de Formaçao (h) 3
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
200000
Tempo (h)
Figura 2.4 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga por
Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-24-
50000
45000
Vazão (m³/s)
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.5 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Santa Branca por Piping
50000
45000
Vazão (m³/s)
40000
Tempo de Formaçao (h) 3
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.6 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Santa Branca por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-25-
250000
200000
Vazão (m³/s)
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.7 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Jaguari por Piping
400000
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
Tempo (h)
Figura 2.8 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Jaguari por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-26-
120000
Tempo de Formação (h) 0.3
110000
100000
90000
Tempo de Formação (h) 0.3 (jusante)
Vazão (m³/s)
80000
Tempo de Formação (h) 0.8 (jusante)
70000
Tempo de Formaçao (h) 1.5 (jusante)
60000
50000
40000
30000
20000
10000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.9 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Funil por Piping
120000
Tempo de Formação (Hr) 0.3
110000
Tempo de Formação (Hr) 0.8
100000
Tempo de Formaçao (Hr) 1.5
90000
Tempo de Formação (Hr) 0.3 (jusante)
Tempo de Formação (Hr) 0.8 (jusante)
70000
Tempo de Formaçao (Hr) 1.5 (jusante)
60000
50000
40000
30000
20000
10000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
80000
Tempo (h)
Figura 2.10 – Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Funil por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-27-
Figura 2.11 - Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Chapéu d’Uvas por Pipping
Figura 2.12 - Influência do Tempo de Formação da Brecha na ruptura da barragem de Chapéu d’Uvas por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-28-
Nos gráficos anteriores, observa-se que o tempo de formação da brecha tem uma influência
importante nos hidrogramas de ruptura a jusante da barragem; as vazões máximas apresentam
diferenças consideráveis em função do tempo de ruptura, com valores menores quanto maior é
o tempo de ruptura. Ademais, o incremento do tempo de ruptura também retarda o tempo de
geração da vazão máxima.
O comportamento é um pouco diferente no caso do reservatório de Funil, em que a vazão
máxima não é necessariamente gerada pelo menor tempo. Isso pode acontecer, em função de
uma restrição nas seções imediatamente a jusante do reservatório e de uma menor capacidade
hidráulica das mesmas.
Na primeira cidade a jusante, as vazões máximas ficam muito semelhantes, mas o tempo de
formação da brecha é importante para determinar o tempo de geração dos picos das vazões,
ficando os hidrogramas deslocados para frente, no tempo, quanto maior é o tempo de ruptura.
Assim, e numa postura conservadora, mostrou-se mais razoável utilizar tempos de ruptura
menores, pois, apesar deles não influenciarem os valores dos picos de vazão nas zonas
urbanas, interferem no tempo de chegada dos hidrogramas nessas zonas.
2.6.3
Cálculo da Largura da Brecha
A largura da brecha é o segundo parâmetro mais importante na obtenção dos hidrogramas de
ruptura. Quanto maior é a largura da brecha, maiores são os picos registrados. Com base no
Quadro 2.9 e nas equações apresentadas anteriormente, realizou-se uma primeira
aproximação dos valores do tempo de ruptura para cada uma das barragens, e uma posterior
análise de sensibilidade dos parâmetros obtidos nos quatro grandes reservatórios da bacia.
Para esse parâmetro é importante ter em conta a forma da barragem, pois as larguras de brecha
podem ser diferentes, no caso de Piping ou de overtopping. Isso ocorre no caso das barragens
de terra de Paraibuna-Paraitinga, Santa Branca e Jaguari, pois nos três casos, as barragens são
formadas por dois barramentos muito próximos, separados por uma zona de terreno natural.
Isto conduziu a considerar as seguintes hipóteses:
 Dam Break por Piping. Na ruptura por Piping, só se considerou a ruptura em uma das
estruturas de barramento, porque a ruptura simultânea de ambas se basearia no fato de que
são fenômenos dependentes, quando na realidade, não são.
 Dam Break por overtopping. Na ruptura por overtopping, considerou-se o rompimento
simultâneo das duas estruturas, uma vez que o galgamento deverá ocorrer ao longo de todo
o comprimento da barragem.
Para os cinco grandes reservatórios, utilizando-se as equações de Fread e Harbaugh, chegou-se
a uma largura de brecha superior ao comprimento total da barragem; já pelo critério da
Eletrobras, a largura da brecha resultou menor que o comprimento da barragem. Optou-se,
assim, por adotar larguras médias da brecha iguais ao comprimento da barragem, resultando
em hidrogramas com picos maiores, responsáveis pela ruptura total das estruturas de
barramento, num cenário conservador.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-29-
No caso da barragem de rejeitos de Bom Jardim, a brecha média adotada também foi a
correspondente a uma ruptura total da barragem, visto que tanto pelas equações de Fread e
Harbaugh como pelo critério da Eletrobras, a largura da brecha resultou maior que o
comprimento da barragem.
No caso das barragens de rejeito de Pedra e dos Peixes, a brecha calculada pelo critério da
Eletrobras resultou inferior ao comprimento das barragens, tendo-se adotado, também num
cenário conservador, os valores obtidos pelas equações de Fread e Harbaugh, que se
mostraram maiores.
O Quadro 2.12 apresenta os valores das larguras de brechas utilizados.
QUADRO 2.12 – BRECHAS UTILIZADAS
Barragem
Comprimento
da Barragem
na Cota de
Coroamento
(m)
Brecha Média
Piping (Fread
e Harbaugh)
(m)
Brecha Média
Overtopping
(Fread e
Harbaugh) (m)
Brecha Média
(Eletrobras,2005)
(m)
Brecha Média
Adotada Piping (m)
Brecha Média
Adotada Overtopping
(m)
ParaibunaParaitinga
595,00
1.265,00
1807
312,00
530,00
1045,00
Santa Branca
365,00
575,00
821
144,00
335,00
405,00
Jaguari
416,00
831,00
1187
223,00
370,00
577,00
Funil
385,00
792,00
1131
385,00
385,00
385,00
Chapéu d’Uvas
330
547
547
120
305,00
305,00
Bom Jardim
65,76
123,00
176
69,00
51,00
51,00
Pedra
267,86
112,00
159
60,00
112,00
159,00
Peixes
261,00
100,00
142
65,00
100,00
142,00
Em relação à inclinação das laterais do trapézio formado pela brecha, consideraram-se as
declividades descritas no Quadro 2.9, com valor de 0,625, no caso das barragens de terra
(Paraibuna-Paraitinga, Santa Branca, Jaguari, Chapéu d’Uvas e barragens de rejeito) e com uma
ruptura totalmente vertical no caso de Funil (barragem de concreto). Em alguns casos, quando
ocorre ruptura total da barragem, a declividade foi adaptada para ficar coerente com a forma
da seção natural do terreno, que possui menor declividade.
Da mesma forma como feito para o tempo de ruptura, realizou-se uma análise de sensibilidade
deste parâmetro nos quatro grandes reservatórios, visando quantificar a influência do mesmo
nos hidrogramas gerados.
Nas Figuras 2.13 a 2.22 apresentam-se os resultados desta análise, a jusante da barragem e na
primeira cidade a jusante da mesma.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-30-
300000
Largura max da brecha 150 (m)
250000
Largura max da brecha 150 (m) (jusante)
Vazão (m³/s)
200000
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.13 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga por Piping
300000
250000
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
200000
Tempo (h)
Figura 2.14 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-31-
50000
45000
Vazão (m³/s)
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.15 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Santa Branca por Piping
50000
45000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
40000
Tempo (h)
Figura 2.16 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Santa Branca por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-32-
250000
200000
Vazão (m³/s)
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.17 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Jaguari por Piping
400000
350000
300000
200000
150000
100000
50000
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
0
1
Vazão (m³/s)
250000
Tempo (h)
Figura 2.18 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Jaguari por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-33-
120000
110000
100000
90000
Vazão (m³/s)
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.19 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Funil por Piping
120000
110000
100000
90000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
80000
Tempo (h)
Figura 2.20 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Funil por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-34-
Figura 2.21 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Chapéu d’Uvas por Piping
Figura 2.22 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Chapéu d’Uvas por Overtopping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-35-
Nos gráficos anteriores observa-se que a largura da brecha tem uma influência importante nos
hidrogramas de ruptura resultantes a jusante da barragem.
As vazões de pico apresentam diferenças consideráveis2 em função da largura da brecha, com
valores maiores para a vazão de pico quanto maior é a largura de brecha. Contudo, a largura
da brecha não influi no instante de ocorrência do pico de vazão.
Também a jusante, na primeira cidade, observa-se que a influência da largura da brechanas
vazões de pico vai decrescendo, com tendência à uniformização, embora tal uniformização
não seja tão grande como no caso da influência do parâmetro “tempo de formação da
brecha”, conforme antes exposto.
Assim, e num cenário conservador, mostrou-se mais razoável adotar larguras de brecha iguais
ao comprimento da crista da barragem, pois, apesar dessa largura não influenciar muito os
picos dos hidrogramas nas zonas urbanas, os hidrogramas gerados são um pouco maiores nesse
caso.
2.6.4
Cálculo da Cota de Início do “Piping”
No caso de ruptura por falha estrutural ou Piping, também é necessário definir a cota em que
se inicia a ruptura. Neste caso, a Eletrobras não fornece nenhuma recomendação; portanto,
realizou-se uma análise de sensibilidade desse parâmetro nos cinco grandes reservatórios para
estabelecer a sua influência, conforme apresentado nas Figuras 2.23 a 2.27.
300000
Cota Inicial Piping 680
250000
Cota Inicial Piping 680 (jusante)
Vazão (m³/s)
200000
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.23 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga por Piping
2
À exceção de Paraibuna-Paratinga, no caso de overtopping, e Funil, em que as diferenças são menores, devido à geometria das seções a
jusante e do volume do reservatório, que contribuem para reduzir o efeito da largura da brecha
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-36-
50000
45000
Vazão (m³/s)
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.24 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Santa Branca por Piping
250000
200000
150000
100000
50000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
Tempo (h)
Figura 2.25 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Jaguari por Piping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-37-
120000
110000
100000
90000
Vazão (m³/s)
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Tempo (h)
Figura 2.26 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Funil por Piping
50000
40000
Cota Inicial Piping 725.5
30000
Cota Inicial Piping 725.5 (jusante)
20000
10000
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Vazão (m³/s)
Tempo (h)
Figura 2.27 – Influência da largura de brecha na ruptura da barragem de Chapéu d’Uvas por Piping
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-38-
De forma geral, observa-se que a influência desse parâmetro é muito pequena e, quanto
menor for a cota de início do Piping, maiores são as vazões de pico geradas. Diante desse fato,
procurou-se situar essa cota no pé da barragem, porém, o procedimento não foi possível em
todos os casos, devido às instabilidades numéricas do modelo hidráulico.
Tais instabilidades constituem entraves aos modelos, que não encontram uma solução com os
dados de entrada. O esquema matemático de cálculo em regime variável dificulta as iterações
realizadas, e quando se produzem mudanças muito bruscas nas vazões, geometrias etc. o
modelo não se desenvolve normalmente, sendo necessário, às vezes, ajustar alguns parâmetros
(erros aceitáveis, parâmetros de ruptura, etc.) para minimizar as mudanças bruscas e facilitar a
operação do modelo.
2.7
HIPÓTESES DE FUNCIONAMENTO DOS ÓRGÃOS DE DESCARGA DOS RESERVATÓRIOS NO CASO DE
RUPTURA EM CASCATA
Como já foi explicado nos itens anteriores, foram estudados os seguintes casos de ruptura em
cascata: Paraibuna-Paraitinga, Santa Branca e Funil.
Estudaram-se também os seguintes casos, porém, sem a consideração da ruptura em cascata:
 Santa Branca e Funil; e
 Jaguari e Funil.
Conforme também já exposto, a ruptura em cascata ocorre quando rompe uma barragem a
montante e as barragens a jusante não retêm a totalidade do volume do hidrograma, através
dos vertedouros e outras estruturas de descarga, produzindo-se um incremento de nível até a
cota máxima da barragem e, finalmente, ocorrendo um galgamento que pode provocar a
ruptura.
Para a modelização de uma ruptura em cascata é necessário estabelecer hipóteses de
funcionamento das estruturas de descarga dos reservatórios situados a jusante; a hipótese mais
razoável é considerar que as barragens a jusante abrem ao máximo as suas comportas e outras
estruturas de descarga, a fim de evitara ruptura.
A seguir, descrevem-se as hipóteses consideradas no caso dos dois reservatórios que podem
romper em cascata, que são Santa Branca e Funil.
2.7.1
Santa Branca
No caso da barragem de Santa Branca, que se situa muito próximo da barragem de ParaibunaParaitinga, considerou-se razoável manter as estruturas de descarga fechadas, pois os
operadores da barragem não teriam tempo de abri-las no caso de uma ruptura da barragem de
montante.
Na realidade, considerar uma hipótese ou outra não muda os resultados, porque o volume de
Paraibuna-Paraitinga é muito grande em comparação ao volume de Santa Branca, ocorrendo a
ruptura de Santa Branca mesmo com as estruturas de descarga abertas.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-39-
2.7.2
Funil
O reservatório de Funil pode liberar volumes hídricos através das suas turbinas, das descargas
de fundo e dos vertedouros.
Considerou-se que as comportas dos vertedouros estivessem totalmente abertas, e também
uma descarga através das válvulas de fundo, das quais, se dispõe de informações detalhadas;
desconsiderou-se a descarga pelas turbinas, a favor da segurança.
O reservatório dispõe de um vertedouro com uma comporta na margem direita de 11,47 m de
largura e 16,53 m de altura, e outro vertedouro com duas comportas na margem esquerda, de
13,00 m de largura e 14,16 m de altura. Os Quadros 2.13,2.14 e 2.15 apresentam as curvas de
descarga dessas estruturas.
QUADRO 2.13 – BARRAGEM DE FUNIL - DESCARGA MÁXIMA DO VERTEDOURO DA MARGEM
DIREITA
Cota (m)
Vazão (m³/s). Abertura
máxima da comporta.
Cota (m)
máxima da comporta
450,5
0,00
459,0
545,13
450,6
0,47
459,5
596,98
451,0
6,05
460,0
650,56
451,5
18,17
460,5
705,83
452,0
34,61
461,0
762,76
452,5
54,66
461,5
821,31
453,0
77,93
462,0
881,45
453,5
104,12
462,5
943,15
454,0
133,03
463,0
1.006,39
454,5
164,48
463,5
1.071,14
455,0
198,35
464,0
1.137,37
455,5
234,51
464,5
1.205,07
456,0
272,87
465,0
1.274,20
456,5
313,35
465,5
1.344,76
457,0
355,87
466,0
1.416,72
457,5
400,36
466,5
1.490,07
458,0
446,77
467,0
1.563,14
458,5
495,04
Fonte: Furnas, 2011
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-40QUADRO 2.14 – BARRAGEM DE FUNIL - DESCARGA MÁXIMA DO VERTEDOURO DA MARGEM
ESQUERDA, COM UMA COMPORTA ABERTA
Cota (m)
máxima de uma comporta
453,5
453,6
454,0
454,5
455,0
455,5
456,0
456,5
457,0
457,5
458,0
458,5
459,0
459,5
460,0
0,00
0,67
8,17
24,06
45,26
70,88
100,38
133,39
169,64
208,91
251,04
295,88
343,29
393,19
445,48
Cota (m)
máxima de uma comporta
460,5
461,0
461,5
462,0
462,5
463,0
463,5
464,0
464,5
465,0
465,5
466,0
466,5
467,0
500,06
556,87
615,85
676,93
740,05
805,17
872,23
941,20
1.012,04
1.084,70
1.159,15
1.235,36
1.313,30
1.391,15
Fonte: Furnas,2011
QUADRO 2.15 – BARRAGEM DE FUNIL - DESCARGA MÁXIMA DA VÁLVULA DE FUNDO
Cota (m)
Vazão abertura máxima
válvula fundo (m³/s)
Cota (m)
Vazão abertura máxima
válvula fundo (m³/s)
415
85,79
442
163,77
416
89,92
443
165,95
417
93,88
444
168,09
418
97,66
445
170,21
420
104,82
446
172,30
421
108,22
447
174,36
422
111,51
448
176,40
423
114,70
450
180,41
424
117,81
451
182,38
425
120,84
452
184,33
426
123,79
453
186,26
427
126,66
454
188,16
428
129,48
455
190,05
430
134,93
456
191,92
431
137,57
457
193,77
432
140,16
458
195,61
433
142,70
460
199,22
434
145,19
461
201,00
435
147,65
462
202,77
436
150,06
463
204,52
437
152,43
464
206,25
438
154,77
465
207,97
440
159,34
466
209,68
441
161,57
467
211,37
Fonte: Furnas,2011
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-41-
2.8
INFLUÊNCIA
PARAIBUNA
DOS
PEQUENOS RESERVATÓRIOS SITUADOS
NA
CALHA
DO
RIO PARAÍBA
E
Existem pequenos reservatórios ao longo do rio Paraíba que, por seu pequeno volume, podem
ser desprezados no âmbito de um estudo de ruptura.
Contudo esses reservatórios podem provocar uma desaceleração na propagação da onda de
cheia, causando assim um remanso, agravando a situação a montante. Por isso pequenos
reservatórios, como por exemplo, Queluz, Lavrinhas, Santa Cecília, Anta e Itacocara, foram
considerados no inicio da simulação, em seu nível máximo normal.
Também foram considerados, no inicio da simulação, em seu nível máximo normal, os
pequenos reservatórios do rio Paraibuna.
2.9
ZONA AFETADA A JUSANTE DA RUPTURA
É importante limitar o trecho fluvial de jusante para realizar o estudo da inundação provocada
pelo rompimento das barragens; de acordo com o Termo de Referência, a modelagem de
ruptura de barragens foi realizada até os pontos julgados como vulneráveis.
Para a determinação da extensão desse trecho, existem diferentes critérios utilizados no
mundo:
 Foz do rio (ALMEIDA,2001);
 Confluência com outro rio (ALMEIDA,2001);
 Ponto onde os níveis d’água simulados sejam da mesma ordem de grandeza dos níveis
correspondentes a cheias de um determinado período de retorno, ou da maior cheia
conhecida (ALMEIDA,2001);
 Uma seção onde sejam verificados níveis d’água inferiores a um valor predeterminado (1m,
por exemplo) (ALMEIDA,2001);
 Uma seção a partir da qual seja considerado que a intensidade do evento é aceitável
(ALMEIDA,2001);
 Vazão máxima inferior à capacidade da calha, sem que se produzam inundações
significativas nem nas margens e nem a jusante (ESPANHA,2001);
 Até o seguinte reservatório (ESPANHA,2001);
Em função do volume do reservatório (Quadro 2.16):
QUADRO 2.16 – EXTENSÃO DO TRECHO DE CÁLCULO EM FUNÇÃO DO VOLUME DO
RESERVATÓRIO
Volume do reservatório
Distância
0,2 hm³< V < 2 hm³
Maior a 5 km
2 hm³< V < 20 hm³
Maior a 20 km
V > 20 hm³
Maior a 60 km
Fonte: NRM,2002
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-42-
 Valores de vazão inferiores à cheia de 100 anos de período de retorno. Mais recentemente,
reduziu-se a cheias inferiores a 10 anos de período de retorno (ALMEIDA,2003);
 Seção com uma vazão menor à da máxima cheia registrada (ALMEIDA,2003);
 Seção onde a vazão não estabelece riscos para a vida humana (ALMEIDA,2003);
 Seção com níveis d’água inferiores a 1 metro, medidos a partir do nível que se espera
atingir em cheias normais (ALMEIDA,2003);
 Até uma distância a mais de 3 horas da frente de cheia (ALMEIDA,2003);
 50 km a jusante da barragem (ALMEIDA,2003);
 30 km a jusante da barragem (GRAHAM,1999).
Analisando todos os critérios acima relacionados e comparando-os com os resultados obtidos
na modelagem hidráulica previamente realizada, verifica-se que alguns desses critérios não são
suficientes, como por exemplo, considerar apenas a análise num trecho de 30 km a jusante do
reservatório.
Considerou-se que o mais conveniente é realizar uma simulação com o modelo hidráulico até
o ponto em que os hidrogramas gerados não estejam transbordando para as planícies de
inundação, e os valores de vazão sejam inferiores às cheias máximas, porque nesse caso já
existe uma caracterização das manchas de inundação, realizada no relatório R05. Como
referência considerou-se que não é necessário estudar as zonas que têm uma vazão máxima
situada entre os 10 e 100 anos de período de retorno, como recomenda Almeida (2003).
Portanto, no caso dos reservatórios de Santa Branca e Jaguari, que não produzem uma ruptura
em cascata em Funil, o estudo foi realizado até o reservatório de Funil.
No caso do reservatório de Chapéu d’Uvas, que não produz ruptura em cascata, o estudo foi
realizado até a confluência do rio Paraibuna com o rio Paraíba do Sul.
No caso de Paraibuna-Paraitinga, que produz a ruptura em cascata de Santa Branca e Funil, o
trecho estudado se estendeu até a cidade de São Fidelis (foz da bacia), onde as vazões de pico
têm valores próximos às cheias entre 25 e 50 anos de período de retorno, tendo em vista que o
efeito do seu rompimento se propaga até esse trecho em níveis significativos; neste caso, foi
considerado o efeito da maré, e apresentadas as manchas de inundação até essa cidade.
No caso de Funil, o estudo se estendeu até a usina de Ilha dos Pombos, onde as vazões de pico
têm valores próximos à cheia de 10 anos de período de retorno.
No caso das barragens de rejeito, optou-se por estudar os trechos de rio em função de duas
hipóteses, uma para ruptura por falha estrutural, e outra para ruptura por galgamento.
 No caso de ruptura por falha estrutural optou-se por estudar o hidrograma gerado até que
as vazões de pico fossem iguais ou inferiores à vazão de 10 anos de período de retorno (em
alguns casos inclusive inferiores à vazão de 2 anos de período de retorno).
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-43-
 No caso de ruptura por galgamento optou-se por estudar o hidrograma de ruptura até que
as vazões de pico fossem menores que 15% da vazão correspondente a cada período de
retorno, porcentagem adotada com base na experiência da consultora em trabalhos
anteriores.
No caso da barragem de Bom Jardim foi suficiente estudar o hidrograma de ruptura até a
jusante da cidade de Muriaé, onde os efeitos da ruptura já são insignificantes.
Nos casos das barragens de Peixes e da Pedra, foi suficiente estudar até a jusante da cidade de
Juiz de Fora, onde os efeitos da ruptura também já se mostram insignificantes.
É importante ter em conta que, no caso das barragens de rejeito, por se situarem fora dos
cursos fluviais principais (objeto das modelagens hidrológica e hidráulica), o modelo hidráulico
foi ampliado; esse procedimento foi efetuado inserindo seções transversais no modelo,
elaboradas com base na cartografia disponível (escala 1:50.000) .
Devido ao pequeno nível de detalhamento das informações obtidas, devido à escala da
cartografia disponível, não se considerou conveniente gerar manchas de inundação logo a
jusante das barragens, fora dos cursos fluviais principais, pelas grandes imprecisões resultantes.
Dessa forma, para a barragem de Bom Jardim, a mancha de inundação gerada se inicia a
montante da cidade de Miraí, enquanto nos casos das barragens da Pedra e dos Peixes, as
manchas de inundação geradas têm início no bairro de Benfica, na cidade de Juiz de Fora.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-44-
3.
RESULTADOS DA MODELAGEM DA RUPTURA DE BARRAGENS
Neste capítulo, apresentam-se os resultados obtidos pela modelagem de ruptura de barragens,
constituídos por quadros-resumo e pelos hidrogramas resultantes nas áreas urbanas afetadas.
Os mapas com as manchas de inundação e das profundidades estão apresentados no Tomo II e
III, respectivamente.
Com relação às manchas de inundação, é importante destacar que os modelos de dam break
trabalham em regime não permanente e com vazões maiores que aquelas consideradas na
modelagem hidráulica objeto da Atividade 302. Assim, os resultados obtidos podem ser
diferentes, embora as vazões máximas, em alguns casos, sejam semelhantes.
Da mesma forma, é importante considerar que as informações de partida (Imagens Aster) e a
própria concepção do modelo hidráulico (unidimensional) requerem interpretação das
manchas de inundação para uma maior coerência dos resultados.
Ainda, nos trechos fluviais secundários (caso das barragens de rejeito), não se dispõe de valores
de profundidade precisos; para contornar tal dificuldade, adotou-se o valor zero. O mesmo
procedimento foi adotado para o reservatório de Funil, para o qual também não se dispõe de
informação de profundidades, tomando-se também o valor 0.
Vale salientar também que, para a representação gráfica das manchas de inundação, optou-se
por eliminar dos mapas as zonas não inundáveis situadas dentro da calha principal dos cursos
d’água, representando-se unicamente uma envoltória de inundação, já que em alguns casos, as
“ilhas” não inundáveis interiores podem dificultar de forma considerável a representação
gráfica dos resultados.
No caso das barragens de rejeito, o estudo do efeito das cheias foi realizado para diferentes
períodos de retorno, resultando num total de seis casos de ruptura por galgamento e um caso
de ruptura por falha estrutural. Para a reapresentação gráfica das manchas de inundação,
optou-se por representar os dois cenários extremos entre os sete simulados: a ruptura por falha
estrutural, que provocará menor inundações ao estar a calha do rio com baixa vazão; e a
ruptura por galgamento associada à cheia de 500 anos de período de retorno, que provocará a
maior inundação, considerando que estará escoando pela calha do rio uma grande vazão).
3.1
GRANDES RESERVATÓRIOS DA BACIA DO RIO PARAÍBA DO SUL
3.1.1
Paraibuna-Paraitinga
A ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga produz vazões maiores no caso de overtopping
do que no caso de Piping, o que seria esperado, tendo em vista o volume hídrico adicional
necessário para a ruptura por overtopping. Entretanto, a diferença dos valores das vazões é
somente de 9%, sendo 270.000 m³/s no caso de overtopping, e 245.000 m³/s no caso de
Piping.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-45-
A ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga produz a ruptura em cascata da barragem de
Santa Branca. Observa-se que, como o volume de Santa Branca é muito pequeno em
comparação ao volume de Paraibuna-Paraitinga (da ordem de 10%), as vazões geradas a
jusante de Santa Branca não sofrem acréscimos expressivos em relação às vazões geradas a
montante do reservatório. Os valores são de 130.000 m³/s no caso de Piping em Santa Branca
e de 145.000 m³/s no caso de overtopping.
Em relação aos tempos de propagação dos hidrogramas a jusante de Santa Branca, são
praticamente os mesmos nos casos de Piping e overtopping, até a cidade de São José dos
Campos (8 horas). A jusante dessa cidade, as velocidades de propagação são menores,
chegando o hidrograma em Queluz depois de 49 horas no caso de Piping, e depois de 46
horas no caso de overtopping.
É importante observar que ocorre uma grande laminação do hidrograma nos primeiros 175 km
ao longo do rio Paraíba do Sul (altura da cidade de Caçapava). A partir desse ponto, as vazões
passam a ser da ordem de 50.000 m³/s ou 60.000 m³/s, nos casos de Piping e overtopping,
respectivamente, diminuindo progressivamente por causadas planícies existentes a montante
do reservatório de Funil, onde os valores de vazão são próximos a 10.000 m³/s no caso de
overtopping e 8.000 m³/s no caso de Piping. Esses valores ainda são maiores que as vazões
correspondentes a 500 anos de período de retorno.
A ruptura da barragem de Paraibuna-Paraitinga também produz a ruptura em cascata do
reservatório de Funil. As vazões de pico produzidas após a ruptura de Funil são de
210.000 m³/s no caso de Piping e no caso de overtopping. As chegadas dos hidrogramas num
caso e no outro ficam separadas de 13 horas.
Neste caso, diferentemente de Santa Branca, a ruptura da barragem de Funil produz picos de
vazão a jusante superiores aos que estão chegando a montante. Isso se explica porque o
hidrograma de ruptura de Paraibuna-Paraitinga e de Santa Branca chega a Funil já bastante
laminado.
Observa-se uma grande laminação do hidrograma gerado depois da ruptura de Funil nos
primeiros 50 km ao longo do rio Paraíba do Sul. A partir desse ponto, as vazões passam a ser
da ordem de 10.000 m³/s (tanto para Piping como para overtopping). Nos 360 km seguintes, a
laminação dos hidrogramas é muito pequena devido ao relevo ondulado da região, não
havendo grandes planícies de inundação. Assim, os hidrogramas mantêm a mesma forma, e só
ficam deslocados no tempo.
Ao final da região de estudo (797 km a jusante do reservatório de Paraibuna-Paraitinga), os
valores de vazão são próximos a 9.000 m³/s no caso de overtopping e 8.000 m³/s no caso de
Piping. Esses valores já são próximos às vazões correspondentes a 50 anos de período de
retorno.
Os Quadros 3.1 a 3.4 e as Figuras 3.1 a 3.14 apresentam os resultados das rupturas das
barragens simuladas.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-46QUADRO 3.1 – RUPTURA POR PIPING A DE PARAIBUNA-PARAITINGA A MONTANTE DO
RESERVATÓRIO DE FUNIL
Estaca (km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
707,79
892247
246.117
1
0
0
125
371
Entrada reservatório Santa
Branca
656,33
853053
131.397
5
2
39
141
380
Santa Branca (cidade)
638,79
848057
131.104
5
2
44
147
387
Guararema (cidade)
613,86
814995
109.331
7
4
77
165
489
Jacareí (cidade)
575,69
785386
104.540
10
6
107
165
489
montante (cidade)
572,07
764009
78.907
14
8
128
171
504
São José dos Campos jusante
(cidade)
570,78
757486
78.053
15
9
135
268
795
Trecho
Nível de
água (m)
Saída reservatório
Tempo
Distancia
chegada
Vazão TR 2
desde o inicio
hidrograma
anos (m³/s)
trecho (km)
(horas)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
Caçapava (cidade)
552,85
715921
47.297
23
15
176
284
899
Tremembé (cidade)
539,16
677287
39.042
32
23
215
301
1.018
Pindamonhangaba (cidade)
537,08
661748
36.734
35
25
230
301
1.018
Aparecida/Potim (cidade)
536,93
628987
15.037
37
28
263
291
1.027
Guaratinguetá (cidade)
536,86
620780
11.583
60
32
271
291
1.027
Lorena (cidade)
531,01
602472
10.193
60
35
290
334
1.193
Cachoeira Paulista (cidade)
530,95
584479
7.684
103
42
308
334
1.193
Cruzeiro/Lavrinha (cidade)
520,36
572822
7.676
106
45
319
361
1.279
Queluz (cidade)
489,03
547549
7.656
110
49
345
361
1.279
300000
250000
Saida reservatório Paraibuna/Paraitinga
200000
Entrada reservatório Santa Branca
150000
100000
50000
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
Figura 3.1 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Paraibuna-Paraitinga e Santa
Branca
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-47140000
120000
Guararema (cidade)
100000
Jacareí (cidade)
80000
60000
40000
20000
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Figura 3.2 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Santa Branca e Jacareí
90000
80000
Sao José dos Campos montante
(cidade)
70000
Sao José dos Campos jusante (cidade)
60000
Caçapava (cidade)
50000
Tremembé (cidade)
40000
30000
20000
10000
0
0
4
8
12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
Figura 3.3 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre São José dos Campos e
Pindamonhangaba
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-48-
16000
14000
12000
Lorena (cidade)
10000
8000
Queluz (cidade)
6000
Cruzeiro/Lavrinhas (cidade)
4000
2000
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450
Figura 3.4 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Aparecida e Queluz
QUADRO 3.2 – RUPTURA POR PIPING A DE PARAIBUNA-PARAITINGA A JUSANTE DO
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio
trecho
(km)
Vazão TR
2 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
Funil/Itatiaia (cidade)
468,01
511220
211.143
102
101
381
459
1.500
Resende (cidade)
414,58
498753
65.770
103
102
393
465
1.579
Quatis (cidade)
398,19
459087
10.152
118
111
433
524
1.868
Barra Mansa (cidade)
391,30
442599
8.094
136
118
450
524
1.867
Volta Redonda/Pinheiral
(cidade)
386,62
432208
8.071
139
120
460
531
1.899
Barra do Piraí/Santa Cecília
(elevatória)
364,88
387877
7.976
152
131
504
635
2.169
Barra do Piraí jusante
(cidade)
363,99
386043
7.975
152
131
506
636
2.269
Barão de Juparanã (cidade)
347,43
362208
7.963
156
134
530
695
2.560
Andrade Pinto (cidade)
298,30
312411
7.959
160
140
580
695
2.560
Paraíba do Sul (cidade)
282,24
295812
7.949
163
143
596
718
2.624
Três Rios (cidade)
275,96
287358
7.947
164
144
605
718
2.624
Anta (cidade)
246,09
251857
7.943
168
147
640
1.455
6.225
Sapucaia (cidade)
208,69
241637
7.942
169
148
651
1.455
6.225
Além-Paraíba (cidade)
150,06
214188
7.926
171
150
678
1.510
6.462
Itaocara (cidade)
64,69
139728
7.905
179
157
753
1.807
7.737
Três Irmãos (cidade)
50,62
127163
7.901
181
159
765
2.903
11.798
Cambuci (cidade)
42,01
117668
7.900
182
161
775
2.927
11.896
Pureza (cidade)
33,05
108637
7.897
184
163
784
2.927
11.896
São Fidelis (cidade)
23,09
95254
7.892
186
165
797
2.781
11.906
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-49-
250000
200000
150000
Saida reservatório Funil/Itatiaia (cidade)
Resende (cidade)
100000
50000
0
83
85
87
89
91
93
95
97
99
Figura 3.5 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Funil e Resende
12000
Quatis (cidade)
10000
Volta Redonda/Pinheiral (cidade)
8000
Barra do Piraí jusante (cidade)
6000
4000
2000
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
Figura 3.6 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Quatis e Barra do Pirai
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-5010000
Paraiba do Sul (cidade)
9000
Barão de Juparana (cidade)
8000
Tres Rios (cidade)
7000
Tres Rios (cidade)
6000
Sapucaia (cidade)
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
Figura 3.7 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Paraíba do Sul e Barão do
Juparanã
9000
Alem Paraiba (cidade)
8000
Tres Irmãos (cidade)
Pureza (cidade)
7000
Itaocara (cidade)
6000
São Fidelis
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
Figura 3.8 – Hidrogramas resultantes da ruptura por Piping de Paraibuna-Paraitinga entre Além do Paraíba e São Fidelis
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-51QUADRO 3.3 – RUPTURA POR OVERTOPPING DE PARAIBUNA-PARAITINGA A MONTANTE DO
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão TR
2 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
713,90
892247
269.410
1
0
0
125
371
Entrada reservatório Santa
Branca
662,83
853053
143.940
5
0
39
141
380
643,90
848057
143.610
5
1
44
147
387
Guararema (cidade)
617,67
814995
123.027
8
3
77
165
489
Trecho
Nível de
água
(m)
Jacareí (cidade)
577,57
785386
118.895
10
5
107
165
489
montante (cidade)
574,42
764009
95.763
14
7
128
171
504
jusante (cidade)
572,37
757486
94.220
15
8
135
268
795
Caçapava (cidade)
555,15
715921
59.725
23
14
176
284
899
Tremembé (cidade)
540,99
677287
50.393
31
21
215
301
1.018
539,07
661748
47.452
33
23
230
301
1.018
538,82
628987
19.417
35
27
263
291
1.027
538,70
620780
14.764
55
28
271
291
1.027
Lorena (cidade)
532,74
602472
12.849
55
33
290
334
1.193
532,71
584479
9.913
99
39
308
334
1.193
522,18
572822
9.931
99
42
319
361
1.279
Queluz (cidade)
489,68
547549
9.887
102
46
345
361
1.279
300000
250000
Saida reservatório Paraibuna/Paraitinga
200000
Entrada reservatório Santa Branca
150000
100000
50000
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
Figura 3.9 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Paraibuna-Paraitinga e
Santa Branca
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-52160000
140000
Guararema (cidade)
120000
Jacareí (cidade)
100000
80000
60000
40000
20000
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Figura 3.10 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Santa Branca e Jacareí
120000
(cidade)
100000
80000
Caçapava (cidade)
60000
Tremembé (cidade)
40000
20000
0
0
4
8
12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
Figura 3.11 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre São José dos Campos e
Pindamonhangaba
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-53-
25000
20000
15000
Lorena (cidade)
10000
Queluz (cidade)
5000
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450
Figura 3.12 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Aparecida e Queluz
QUADRO 3.4 – RUPTURA POR OVERTOPPING DE PARAIBUNA-PARAITINGA A JUSANTE DO
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão TR
2 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
468,02
511220
211.346
88
88
381
459
1.500
Resende (cidade)
414,60
498753
66.267
90
88
393
465
1.579
Quatis (cidade)
399,12
459087
10.470
105
98
433
524
1.867
392,13
442599
8.969
137
104
450
524
1.867
(cidade)
387,29
432208
8.984
133
107
460
531
1.899
(elevatória)
365,87
387877
8.928
151
117
504
635
2.169
(cidade)
365,06
386043
8.927
151
117
506
636
2.269
348,12
362208
8.919
156
121
530
695
2.560
298,64
312411
8.915
159
126
580
695
2.560
285,51
295812
8.868
169
129
596
718
2.624
Três Rios (cidade)
283,73
287358
8.889
171
130
605
718
2.624
Anta (cidade)
246,96
251857
8.912
175
134
640
1.455
6.225
Sapucaia (cidade)
209,54
241637
8.911
176
134
651
1.455
6.225
151,43
214188
8.896
178
136
678
1.510
6.462
Trecho
Nível de
água
(m)
Itaocara (cidade)
65,25
139728
8.878
185
144
753
1.807
7.737
Três Irmãos (cidade)
51,30
127163
8.875
187
146
765
2.903
11.798
Cambuci (cidade)
42,48
117668
8.874
188
147
775
2.927
11.896
Pureza (cidade)
33,59
108637
8.871
190
149
784
2.927
11.896
São Fidelis (cidade)
23,66
95254
8.867
192
151
797
2.781
11.906
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-54-
250000
200000
150000
Saida reservatório Funil/Itatiaia (cidade)
Resende (cidade)
100000
50000
0
83
85
87
89
91
93
95
97
99
Figura 3.13 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Funil e Resende
12000
Quatis (cidade)
10000
8000
6000
4000
2000
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
Figura 3.14 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Quatis e Barra do Pirai
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-5510000
9000
Barão de Juparana (cidade)
8000
Tres Rios (cidade)
7000
Tres Rios (cidade)
6000
Sapucaia (cidade)
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
Figura 3.15 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Paraíba do Sul e Barão
do Juparanã
10000
9000
Tres Irmãos (cidade)
8000
Pureza (cidade)
Itaocara (cidade)
7000
São Fidelis (Cidade)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
Figura 3.16 – Hidrogramas resultantes da ruptura por overtoping de Paraibuna-Paraitinga entre Além do Paraíba e São
Fidelis
3.1.2
Santa Branca
A ruptura do reservatório de Santa Branca não produz a ruptura em cascata do reservatório de
Funil; dessa forma, a análise da ruptura de Santa Branca se estende somente até o reservatório
de Funil.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-56-
Dos resultados obtidos, observa-se que as vazões de ruptura por overtopping são maiores em
relação às geradas pela ruptura por Piping, o que já seria esperado, por conta do volume de
água extra, necessário para provocar a ruptura por overtopping. Entretanto, a diferença não é
muito grande (23%), sendo os valores das vazões de 65.000 m³/s no caso de overtopping, e de
50.000 m³/s no caso de Piping. Observam-se algumas diferenças nos tempos de trânsito dos
hidrogramas a jusante de Jacareí, sendo o hidrograma gerado por Piping incrementado em até
11 horas quando chega a Queluz.
Observa-se uma grande laminação do hidrograma nos primeiros 100 km ao longo do rio
Paraíba do Sul. A partir desse ponto, as vazões passam a ser da ordem de 2.000 m³/s, e
diminuem até as zonas próximas ao reservatório de Funil a valores de 400 m³/s (300 km a
jusante de Santa Branca). Esses valores são semelhantes aos das vazões correspondentes a 2
anos de período de retorno.
Os Quadros 3.5 e 3.6 e as Figuras 3.17 a 3.22 apresentam os resultados da ruptura da
barragem de Santa Branca.
QUADRO 3.5 – RUPTURA DE SANTA BRANCA POR PIPING
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distância
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
618,81
852608
48.007
1
0
0
147
387
609,40
848057
35.654
1
0
5
147
387
Guararema (cidade)
585,62
814995
10.655
5
3
38
165
489
Jacareí (cidade)
566,59
785386
7.524
11
6
67
165
489
São José dos Campos montante (cidade)
556,62
764009
3.718
19
11
89
171
504
São José dos Campos jusante (cidade)
556,30
757486
2.436
29
13
95
268
795
Caçapava (cidade)
539,82
715921
1.485
55
25
137
284
899
Tremembé (cidade)
528,45
677287
1.343
81
44
175
301
1.018
525,36
661748
1.256
81
49
191
301
1.018
525,34
628987
574
117
56
224
291
1.027
525,29
620780
524
144
69
232
291
1.027
Lorena (cidade)
518,21
602472
488
150
75
250
334
1.193
518,18
584479
414
244
108
268
334
1.193
510,89
572822
409
257
113
280
361
1.279
Queluz (cidade)
485,94
547549
405
265
118
305
361
1.279
Trecho
Nível de
água
(m)
Saída reservatório Santa Branca
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-57-
60000
Guararema (cidade)
Jacareí (cidade)
50000
Saida reservatório Santa Branca
40000
30000
20000
10000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
Figura 3.17 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Santa Branca por Piping entre Santa Branca e Jacareí
4000
3500
(cidade)
3000
Sao José dos Campos jusante
(cidade)
Caçapava (cidade)
2500
Tremembé (cidade)
2000
1500
1000
500
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Figura 3.18 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Santa Branca por Piping entre São José dos Campos e
Pindamonhangaba
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-58-
700
Queluz (cidade)
600
500
Lorena (cidade)
400
300
200
100
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475
Figura 3.19 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Santa Branca por Piping entre Aparecida e Queluz
QUADRO 3.6 – RUPTURA DE SANTA BRANCA POR OVERTOPPING
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
622,27
852608
63.950
1
0
0
147
387
611,96
848057
43.577
1
0
5
147
387
Guararema (cidade)
587,14
814995
13.316
5
2
38
165
489
Jacareí (cidade)
567,42
785386
9.731
10
6
67
165
489
montante (cidade)
557,29
764009
4.751
17
10
89
171
504
São José dos Campos jusante
(cidade)
556,98
757486
3.178
26
11
95
268
795
Caçapava (cidade)
540,55
715921
1.811
51
23
137
284
899
Tremembé (cidade)
528,81
677287
1.650
74
41
175
301
1.018
525,84
661748
1.572
77
46
191
301
1.018
525,81
628987
681
113
52
224
291
1.027
525,75
620780
622
139
63
232
291
1.027
Lorena (cidade)
518,63
602472
555
150
69
250
334
1.193
518,61
584479
464
244
98
268
334
1.193
511,13
572822
455
255
103
280
361
1.279
Queluz (cidade)
485,99
547549
452
261
107
305
361
1.279
Trecho
Nível de
água
(m)
Saída reservatório Santa
Branca
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-59-
60000
Guararema (cidade)
Jacareí (cidade)
50000
Saida reservatório Santa Branca
40000
30000
20000
10000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
Figura 3.20 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Santa Branca por overtopping entre Santa Branca e Jacareí
4000
3500
(cidade)
3000
Sao José dos Campos jusante
(cidade)
Caçapava (cidade)
2500
Tremembé (cidade)
2000
1500
1000
500
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Figura 3.21 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Santa Branca por overtopping entre São José dos Campos e
Pindamonhangaba
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-60-
700
Queluz (cidade)
600
500
Lorena (cidade)
400
300
200
100
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475
Figura 3.22 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Santa Branca por overtopping entre Aparecida e Queluz.
3.1.3
Jaguari
A ruptura da barragem de Jaguari não produz a ruptura em cascata do reservatório de Funil,
sendo a análise realizada, portanto, até o reservatório de Funil.
Observa-se que, tal como ocorre para as demais barragens, as vazões geradas pela ruptura por
overtopping são maiores dos que as geradas pela ruptura por Piping. A diferença, porém, neste
caso, é importante (31%), passando de valores de 320.000 m³/s no caso de overtopping a
valores de 220.000 m³/s no caso de Piping.
Existem diferenças entre o tempo de trânsito dos hidrogramas gerados pela ruptura por
overtopping e por Piping a jusante de São José dos Campos, sendo esse último incrementado
em 8 horas até a cidade de Queluz em relação ao hidrograma gerado por overtopping.
Observa-se uma grande laminação do hidrograma nos primeiros 60 km do rio. A jusante desse
ponto, as vazões passam para 15.000 m³/s e 20.000 m³/s (Piping e overtopping,
respectivamente); seguindo o rio para jusante, a vazão vai diminuindo progressivamente nas
planícies a montante do reservatório de Funil, onde os valores de vazão são da ordem de
1.600 m³/s no caso de overtopping e 1.200 m³/s no caso de Piping, num ponto situado233 km
a jusante do reservatório de Jaguari. Esses valores são próximos às vazões correspondentes a
500 anos de período de retorno.
Os Quadros 3.7 e 3.8 e as Figuras 3.23 a 3.28 apresentam os resultados da simulação da
ruptura de Jaguari.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-61QUADRO 3.7 – RUPTURA DE JAGUARI POR PIPING
Trecho
Nível
de água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
Jaguari (barragem)
623,18
780502
222.432
1
0
0
65
184
571,80
757486
87.894
2
1
23
268
795
Caçapava (cidade)
546,48
715921
13.330
11
6
65
284
899
Tremembé (cidade)
532,89
677287
8.786
24
15
103
301
1.018
528,98
661748
8.162
28
18
119
301
1.018
528,92
628987
2.822
34
22
152
291
1.027
528,88
620780
1.807
72
28
160
291
1.027
Lorena (cidade)
521,94
602472
1.703
75
32
178
334
1.193
521,89
584479
1.164
146
51
196
334
1.193
513,33
572822
1.163
149
54
208
361
1.279
Queluz (cidade)
486,48
547549
1.163
154
58
233
361
1.279
250000
200000
150000
Jaguarí (barargem)
100000
50000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Figura 3.23 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Jaguari por Piping entre Jaguari e São José dos Campos
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-62-
14000
Caçapava (cidade)
Tremembé (cidade)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0
4
8
12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
Figura 3.24 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Jaguari por Piping entre Caçapava e Pindamonhangaba
3000
2500
Lorena (cidade)
2000
Queluz (cidade)
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
Figura 3.25 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Jaguari por Piping entre Aparecida e Queluz
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-63QUADRO 3.8 – RUPTURA DE JAGUARI POR OVERTOPPING
Trecho
Nível
de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
Jaguari (barragem)
630,01
780502
326.022
1
0
0
65
184
575,66
757486
139.916
2
1
23
268
795
Caçapava (cidade)
548,51
715921
21.473
9
5
65
284
899
Tremembé (cidade)
534,42
677287
13.411
21
13
103
301
1.018
530,57
661748
12.489
24
16
119
301
1.018
530,43
628987
4.341
30
19
152
291
1.027
530,38
620780
2.716
61
24
160
291
1.027
Lorena (cidade)
523,61
602472
2.474
73
28
178
334
1.193
523,58
584479
1.699
126
42
196
334
1.193
514,76
572822
1.671
133
46
208
361
1.279
Queluz (cidade)
486,76
547549
1.663
137
50
233
361
1.279
350000
300000
250000
200000
Jaguarí (barargem)
150000
100000
50000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Figura 3.26 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Jaguari por overtopping entre Jaguari e São José dos Campos
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-64-
25000
Caçapava (cidade)
Tremembé (cidade)
20000
15000
10000
5000
0
0
4
8
12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
Figura 3.27 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Jaguari por overtopping entre Caçapava e Pindamonhangaba
5000
4500
4000
Lorena (cidade)
3500
3000
Queluz (cidade)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
Figura 3.28 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Jaguari por overtopping entre Aparecida e Queluz
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-65-
3.1.4
Funil
No caso de Funil, as vazões de ruptura por pipping são maiores que as de ruptura por
overtopping, ao contrário do que acontece com os reservatórios de Paraibuna, Santa Branca e
Jaguari. Quando ocorre a ruptura por overtopping, as seções a jusante não têm capacidade
suficiente para escoar as vazões, consistindo uma restrição hidráulica ao escoamento. As vazões
são de 255.000 m³/s no caso de Piping e de 210.000 m³/s no caso de overtopping.
Não há diferenças na translação dos hidrogramas, sendo os tempos iguais tanto para Piping
quanto para overtoping. Observa-se uma grande laminação do hidrograma nos primeiros 50
km do rio Paraíba do Sul;a partir desse ponto, as vazões passam a ser da ordem de 5.500 m³/s
(para Piping e overtopping). Nos seguintes 250 km, as vazões diminuem muito pouco, pois o
rio não tem planícies de inundação nessa região; os hidrogramas nesse trecho têm forma muito
semelhante, ocorrendo somente o seu deslocamento temporal.
A montante da Usina de Ilha dos Pombos,297 km a jusante do reservatório de Funil, os valores
de vazão são próximos a 3.800 m³/s no caso de pipping e 4.000 m³/s no caso de overtopping;
esses valores são próximos aos da cheia de 25 anos de período de retorno.
ruptura de Funil.
QUADRO 3.9 – RUPTURA DE FUNIL POR PIPING
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
Saída reservatório Funil/Itatiaia
(cidade)
466,50
511220
253.641
0
0
0
459
1.500
Resende (cidade)
412,38
498753
57.641
2
1
12
465
1.579
Quatis (cidade)
393,35
459087
5.253
20
8
52
524
1.867
386,34
442599
4.171
32
15
69
524
1.867
382,24
432208
4.089
36
17
79
531
1.899
(elevatória)
361,26
387877
3.892
49
27
123
635
2.169
360,44
386043
3.891
49
28
125
636
2.269
344,01
362208
3.873
52
32
149
695
2.560
293,93
312411
3.857
58
41
199
695
2.560
278,40
295812
3.826
61
44
215
718
2.624
Três Rios (cidade)
272,32
287358
3.822
62
45
224
718
2.624
Anta (cidade)
241,21
251857
3.803
66
51
259
1.455
6.225
Sapucaia (cidade)
204,14
241637
3.803
67
52
270
1.455
6.225
144,43
214188
3.790
69
54
297
1.510
6.462
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-66300000
Saida reservatório
Resende (cidade)
250000
Vazão (m3/s)
200000
150000
100000
50000
0
0
1
3
5
6
8
10
11
Tempo (horas)
Figura 3.29 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Piping, trecho entre Saída de Funil e Resende
6000
Quatis (cidade)
5000
(cidade)
Barra do Piraí/Santa
Cecilia(elevatória)
Vazão (m3/s)
4000
3000
2000
1000
0
0
20
40
60
80
100
120
140 160 180
Tempo (horas)
200
220
240
260
280
Figura 3.30 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Piping, trecho entre Quatis e Barra do Piraí
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-674500
Barão de Juparana
(cidade)
4000
3500
Vazão (m3/s)
3000
Tres Rios (cidade)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
Tempo (horas)
Figura 3.31 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Piping, trecho entre Barão de Juparana e Três Rios
4000
Anta (cidade)
3500
Sapucaia (cidade)
3000
Vazão (m3/s)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140 160 180
Tempo (horas)
200
220
240
260
280
Figura 3.32 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Piping, trecho entre Anta e Além Paraíba
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-68QUADRO 3.10 – RUPTURA DE FUNIL POR OVERTOPPING
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
Saída reservatório Funil/Itatiaia (cidade)
468,01
511220
208.293
0
0
0
459
1.500
Resende (cidade)
412,88
498753
60.722
2
1
12
465
1.579
Quatis (cidade)
393,70
459087
5.651
19
8
52
524
1.867
386,75
442599
4.415
31
14
69
524
1.867
382,59
432208
4.329
35
17
79
531
1.899
Barra do Piraí/Santa Cecília (elevatória)
361,49
387877
4.115
48
27
123
635
2.169
360,65
386043
4.114
48
27
125
636
2.269
344,23
362208
4.093
52
31
149
695
2.560
294,18
312411
4.076
57
40
199
695
2.560
278,66
295812
4.043
60
44
215
718
2.624
Três Rios (cidade)
272,55
287358
4.039
61
45
224
718
2.624
Anta (cidade)
241,56
251857
4.021
65
50
259
1.455
6.225
Sapucaia (cidade)
204,46
241637
4.021
66
51
270
1.455
6.225
144,71
214188
4.005
68
53
297
1.510
6.462
250000
Saida reservatório
Vazão (m3/s)
200000
Resende (cidade)
150000
100000
50000
0
0
1
3
5
6
Tempo (horas)
8
10
11
Figura 3.33 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Overtopping, trecho entre Funil e Resende
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-696000
Quatis (cidade)
5000
(cidade)
Barra do Piraí/Santa
Cecilia(elevatória)
(cidade)
Vazão (m3/s)
4000
3000
2000
1000
0
0
Tempo (horas)
Figura 3.34 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Overtopping, trecho entre Quatis e Barra do Piraí
4500
Barão de Juparana
(cidade)
4000
3500
Vazão (m3/s)
3000
Tres Rios (cidade)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
Tempo (horas)
Figura 3.35 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Overtopping, trecho entre Barão de Juparana e Três Rios
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-704500
Anta (cidade)
4000
Sapucaia (cidade)
3500
Vazão (m3/s)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140 160 180
Tempo (horas)
200
220
240
260
280
Figura 3.36 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Funil por Overtopping, trecho entre Anta e Além Paraíba
3.1.5
Chapéu d’Uvas
A ruptura da barragem de Chapéu d’Uvas não produz a ruptura em cascata, sendo a análise
realizada, portanto, até a confluência do rio Paraibuna com o rio Paraíba do Sul.
Observa-se que as vazões geradas pela ruptura por overtopping são maiores dos que as geradas
pela ruptura por Piping. A diferença, porém, neste caso, é importante (45%), passando de
valores de 56.000 m³/s no caso de overtopping a valores de 31.000 m³/s no caso de Piping.
Observa-se uma grande laminação do hidrograma nos primeiros 25 km do rio. A jusante desse
ponto, as vazões passam para 3.600 m³/s e 8.000 m³/s (Piping e overtopping, respectivamente);
seguindo o rio para jusante, a vazão vai diminuindo progressivamente nas planícies a montante
da confluência com o rio Paraíba, onde os valores de vazão são da ordem de 3.600 m³/s no
caso de overtopping e 1.900 m³/s no caso de Piping.
ruptura de Chapéu d’Uvas.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-71QUADRO 3.11 – RUPTURA DE CHAPÉU D’UVAS POR PIPING
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
730,70
139044
30.877
1
0
0
16
86
721,48
136385
28.675
1
0
3
16
86
Benfica, Juiz de Fora (cidade)
montante
714,19
131196
17.146
1
1
8
61
279
jusante
690,63
114321
3.630
7
3
25
61
279
Juiz de Fora (cidade) montante
685,94
107717
3.075
7
3
31
61
279
Juiz de Fora (cidade) jusante
682,69
97612
2.127
10
5
41
85
347
Matias Barbosa (cidade)
481,24
70946
2.076
13
7
68
118
506
(cidade)
305,49
27834
1.936
18
12
111
666
3.165
Trecho
Nível de
água
(m)
Saída reservatório Chapéu d'Uvas
Chapeau d'Uvas (cidade)
35000
Saída reservatório Chapeu d'Uvas
30000
Vazão (m3/s)
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tempo (horas)
Figura 3.37 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Chapéu d’Uvas por Piping, trecho entre reservatório e Chapéu
d’Uvas
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-72-
20000
18000
Benfica, Juiz de Fora (cidade) montante
16000
Benfica, Juiz de Fora (cidade) jusante
Vazão (m3/s)
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Tempo (horas)
Figura 3.38 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Chapéu d’Uvas por Piping, trecho entre Benfica montante e Benfica
jusante
4000
3500
Vazão (m3/s)
3000
Comendador Levy Gasparian (cidade)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tempo (horas)
Figura 3.39 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Chapéu d’Uvas por Piping, trecho entre Juiz de Fora e Comendador
Levy Gasparian
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-73QUADRO 3.12 – RUPTURA DE CHAPÉU D’UVAS POR OVERTOPPING
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo chegada
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
737,12
139.044
56.768
1
0
0
16
86
728,71
136.385
50.959
1
0
3
16
86
montante
718,59
131.196
32.254
1
1
8
61
279
jusante
694,52
114.321
8.035
4
2
25
61
279
689,53
107.717
5.880
6
3
31
61
279
686,77
97.612
3.872
10
5
41
85
347
484,00
70.946
3.778
12
7
68
118
506
(cidade)
308,53
27.834
3.568
16
11
111
666
3.165
Trecho
Nível de
água
(m)
Saída reservatório Chapéu d'Uvas
60000
Saída reservatório Chapeu d'Uvas
50000
Vazão (m3/s)
40000
30000
20000
10000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tempo (horas)
Figura 3.40 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Chapéu d’Uvas por Overtopping, trecho entre reservatório e Chapéu
d’Uvas
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-74-
35000
Benfica, Juiz de Fora (cidade) montante
30000
Benfica, Juiz de Fora (cidade) jusante
Vazão (m3/s)
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Tempo (horas)
Figura 3.41 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Chapéu d’Uvas por Overtopping, trecho entre Benfica montante e
Benfica jusante
6000
5000
Vazão (m3/s)
4000
Comendador Levy Gasparian (cidade)
3000
2000
1000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tempo (horas)
Figura 3.42 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Chapéu d’Uvas por Overtopping, trecho entre Juiz de Fora e
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-75-
3.2
PEQUENAS BARRAGENS DE REJEITO
3.2.1
Barragem Bom Jardim
Como já mencionado, para as barragens de rejeito, e para o caso da ruptura por galgamento,
analisou-se o efeito combinado da ruptura da barragem com as cheias extremas (para períodos
de retorno de 2,10,25,50,100 e 500 anos). Este procedimento foi adotado porque os
hidrogramas gerados pela ruptura das barragens de rejeito são da mesma ordem de grandeza
dos hidrogramas das cheias extremas, podendo existir, portanto, uma influência importante das
vazões de cheia sobre o hidrograma de ruptura da barragem.
No caso de ruptura por falha estrutural (Piping) de Bom Jardim, utilizou-se a vazão de 20 m³/s,
circulando pelo rio, para estabilização do modelo. Essa vazão corresponde à metade da vazão
de 2 anos de período de retorno, na cabeceira do rio Carangola (55 m³/s para 2 anos de
período de retorno) e é muito menor que a vazão de 2 anos de período de retorno na foz do
rio Carangola (399 m³/s). Tal vazão representa condições sem chuva, caracterizando assim a
condição (Sunny Day).
A ruptura da barragem de Bom Jardim afeta principalmente a cidade de Miraí, inclusive no
caso menos desfavorável estudado (falha estrutural ou Piping); neste caso, a vazão que chega à
cidade é de 777 m³/s, sendo a vazão para 500 anos de período de retorno de 242 m³/s na
mesma cidade. No caso mais desfavorável (galgamento, provocado por uma cheia com período
de retorno de 500 anos), a vazão que passa por Miraí é de 1.374 m³/s.
No caso de ruptura de Bom Jardim por Piping, a cidade de Muriaé já não é afetada, pois as
vazões que chegam à cidade são inferiores a 2 anos de período de retorno.
No caso de overtopping, os hidrogramas de ruptura chegam à cidade de Muriaé (e às cidades
situadas a jusante) já muito laminados, mas a combinação com as cheias máximas pode
incrementar o efeito. Por exemplo, para overtopping de Bom Jardim combinado com uma
vazão de 500 anos, na cidade de Muriaé a vazão máxima seria de 534 m³/s, enquanto a cheia
de 500 anos de período de retorno nesse mesmo ponto é de 407 m³/s. Para esse mesmo
cenário de ruptura, a montante da foz do rio Carangola, a vazão máxima seria de 1.750 m³/s,
enquanto a cheia de 500 anos de período de retorno nesse ponto é de 1.702 m³/s.
Em relação aos tempos de trânsito do hidrograma de ruptura, a propagação até a cidade de
Miraí é de 30 a 55 minutos (overtopping e Piping, respectivamente);na cidade de Muriaé, os
tempos de trânsito variam entre 4 e 7 horas (overtopping e Piping, respectivamente).
Os Quadros 3.13 a 3.19 e as Figuras 3.43 a 3.56 apresentam os resultados da simulação da
ruptura de Bom Jardim.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-76QUADRO 3.13 – RUPTURA DA BARRAGEM DE BOM JARDIM POR PIPING
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão TR
2 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
Saída reservatório Bom Jardim
622,15
279780
1.998
0,4
0,1
0
55
242
Miraí (cidade)
303,74
264783
777
1,1
0,9
15
55
242
Muriaé montante confluência rio
Gloria (cidade)
197,12
219809
87
13
6
60
97
407
Muriaé jusante confluência rio
Gloria (cidade)
194,07
215890
85
13
7
64
178
796
171,30
189425
63
22
12
90
292
1.282
Laje do Muriaé
163,28
163438
49
30
17
116
321
1.404
Montante confluência Carangola
110,49
128530
47
39
22
151
399
1.702
2500
2000
Saida reservatório Bom Jardim
1500
Miraí (cidade)
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
-500
Figura 3.43 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Bom Jardim por Piping entre Bom Jardim e Mirai
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-77Muriaé montante confluência rio
Gloria (cidade)
Muriaé jusante confluência rio Gloria
(cidade)
Patrocinio do Muriaé
100
90
80
70
Laje do Muriaé
60
50
40
30
20
10
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
Figura 3.44 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Bom Jardim por Piping entre Muriaé e Confluência com o rio
Carangola
QUADRO 3.14 – RUPTURA DA BARRAGEM DE BOM JARDIM POR OVERTOPPING, COM A CHEIA
DE 500 ANOS
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho (km)
Vazão
TR 2
anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
623,10
279780
2.807
0,4
0,1
0
55
242
Miraí (cidade)
306,17
264783
1.374
0,9
0,6
15
55
242
Muriaé montante confluência
rio Gloria (cidade)
201,44
219809
534
9
4
60
97
407
Gloria (cidade)
199,40
215890
917
9
6
64
178
796
181,02
189425
1.347
15
9
90
292
1.282
Laje do Muriaé
172,25
163438
1.454
20
12
116
321
1.404
Montante confluência
Carangola
118,95
128530
1.750
24
15
151
399
1.702
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-78-
3000
2500
2000
Miraí (cidade)
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
Figura 3.45 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Bom Jardim por Overtopping (500 anos) entre Bom Jardim e Mirai.
2000
1800
1600
1400
1200
Gloria (cidade)
1000
(cidade)
800
600
Laje do Muriaé
400
200
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
Figura 3.46 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Bom Jardim por Overtopping (500 anos) entre Muriaé e Confluência
com o rio Carangola
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-79QUADRO 3.15 – RUPTURA DA BARRAGEM DE BOM JARDIM POR OVERTOPPING, COM A CHEIA
DE 100 ANOS
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distanci
a desde
o inicio
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR
100
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
623,09
279780
2.748
0,4
0,1
0
55
185
242
Miraí (cidade)
305,93
264783
1.339
0,9
0,6
15
55
185
242
Gloria (cidade)
200,88
219809
431
9
5
60
97
314
407
(cidade)
198,73
215890
708
11
7
64
178
608
796
179,81
189425
1.036
17
11
90
292
982
1.282
Laje do Muriaé
171,20
163438
1.117
23
15
116
321
1.076
1.404
118,01
128530
1.353
27
19
151
399
1.314
1.702
3000
2500
2000
Miraí (cidade)
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
Figura 3.47 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Bom Jardim por Overtopping (100 anos) entre Bom Jardim e Mirai
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-80-
1600
1400
1200
1000
Gloria (cidade)
800
(cidade)
600
400
Laje do Muriaé
200
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
com o rio Carangola
DE 50 ANOS
Tempo
Distancia
Hora
Vazão
Vazão
translação
desde o
vazão
TR 2
máxima
do
inicio do
máxima
anos
(m³/s)
hidrograma
trecho
(horas)
(m³/s)
(horas)
(km)
Vazão
TR 50
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
55
162
242
15
55
162
242
5
60
97
275
407
11
7
64
178
529
796
904
18
11
90
292
857
1.282
163438
970
23
15
116
321
934
1.404
128530
1.182
28
19
151
399
1.147
1.702
Nível
de
água
(m)
Estaca
(km)
623,09
279780
2.726
0,4
0,1
0
Miraí (cidade)
305,79
264783
1.321
0,9
0,6
Muriaé montante confluência rio Gloria (cidade)
200,59
219809
381
10
Muriaé jusante confluência rio Gloria (cidade)
198,35
215890
617
179,13
189425
Laje do Muriaé
170,68
117,51
Trecho
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-81-
3000
2500
2000
Miraí (cidade)
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
Figura 3.49 – Hidrogramas resultantes da ruptura de Bom Jardim por Overtopping (50 anos) entre Bom Jardim e Mirai.
1400
1200
1000
800
Gloria (cidade)
600
(cidade)
400
Laje do Muriaé
200
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
com o rio Carangola
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
DE 25 ANOS
Tempo
Distancia
Hora
translação
desde o
vazão
do
início do
máxima
hidrograma
trecho
(horas)
(horas)
(km)
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
623,08
279780
2.701
0,4
0,1
Miraí (cidade)
305,68
264783
1.297
0,9
Gloria (cidade)
200,17
219809
344
Gloria (cidade)
197,91
215890
178,40
Laje do Muriaé
Trecho
Vazão TR
2 anos
(m³/s)s
Vazão TR
25 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)s
0
55
138
242
0,7
15
55
138
242
10
6
60
97
237
407
521
12
7
64
178
452
796
189425
780
19
11
90
292
734
1.282
170,15
163438
837
24
15
116
321
801
1.404
117,00
128530
1.016
29
20
151
399
981
1.702
3000
2500
2000
Miraí (cidade)
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-83-
1200
1000
800
Gloria (cidade)
600
(cidade)
400
Laje do Muriaé
200
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
com o rio Carangola
DE 10 ANOS
Tempo
Distancia
translação
desde o
do
início do
hidrograma
trecho
(horas)
(km)
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
623,08
279780
2.672
0,4
0,1
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão TR
10 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 ano
(m³/s)s
0
55
108
242
Miraí (cidade)
305,52
264783
1.267
0,9
0,7
15
55
108
242
Gloria (cidade)
199,71
219809
289
10
6
60
97
187
407
Gloria (cidade)
197,44
215890
437
12
8
64
178
353
796
177,46
189425
629
18
12
90
292
575
1.282
Laje do Muriaé
169,40
163438
669
24
16
116
321
629
1.404
116,20
128530
810
29
21
151
399
773
17.02
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-84-
3000
2500
2000
Miraí (cidade)
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
900
800
700
600
500
Gloria (cidade)
400
(cidade)
300
200
Laje do Muriaé
100
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
DE 2 ANOS
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrogram
a (horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão TR2
anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
623,07
279780
2.613
0,4
0,1
0
55
242
Miraí (cidade)
305,24
264783
1.208
0,9
0,7
15
55
242
Gloria (cidade)
198,72
219809
195
11
7
60
97
407
(cidade)
196,19
215890
263
13
8
64
178
796
175,17
189425
327
19
12
90
292
1.282
Laje do Muriaé
167,34
163438
348
24
16
116
321
1.404
114,12
128530
426
29
21
151
399
1.702
3000
2500
2000
Miraí (cidade)
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-86-
450
400
350
300
250
Gloria (cidade)
200
(cidade)
150
Laje do Muriaé
100
50
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
3.2.2
Barragem da Pedra
No caso de ruptura por Piping da barragem da Pedra, utilizou-se a vazão de 7,7 m³/s,
circulando pelo rio, para estabilização do modelo. Essa vazão corresponde a2 anos de período
de retorno na bacia do afluente ao rio Paraibuna em que se localiza a barragem, e é muito
menor que a vazão de 2 anos de período de retorno do rio Paraibuna na sua confluência com
o referido afluente (61,4 m³/s). Tal vazão representa condições sem chuva, caracterizando
assim a condição (Sunny Day).
Observa-seque a ruptura da barragem da Pedra afeta principalmente o bairro de Benfica,
situado ao norte da cidade de Juiz de Fora. Quando a vazão de ruptura chega ao rio
Paraibuna, o efeito já é bem menor, apesar de que, ao ser combinada com vazões de período
de retorno elevado, pode produzir inundações importantes.Por exemplo, no caso de
galgamento combinado com a vazão de 500 anos de período de retorno, a vazão é de
549 m³/s, quando a vazão de 500 anos é de 266 m³/s. Nesse mesmo ponto, no rio Paraibuna,
para ruptura por falha estrutural, a vazão fica reduzida a 275 m³/s.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-87-
Quando o hidrograma de ruptura chega ao centro da cidade de Juiz de Fora, no caso de
ruptura por Piping, a vazão (91 m³/s) é muito semelhante à de 2 anos de período de retorno
(85 m³/s).
No caso de overtopping, os hidrogramas de ruptura chegam ao centro da cidade de Juiz de
Fora muito laminados, e quando combinados com as cheias para diferentes períodos de
retorno, seus efeitos não são muito incrementados em relação aos que se produziriam sem a
ruptura da barragem. Por exemplo, para galgamento combinado com uma vazão de 500 anos,
a vazão seria de 352 m³/s, enquanto a cheia de 500 anos de período de retorno nesse mesmo
ponto seria de 347 m³/s.
Em relação ao tempo de translação do hidrograma de ruptura, a propagação é de 30 minutos
até o bairro de Benfica; até o centro da cidade Juiz de Fora, situada a aproximadamente 20 km
de distância da barragem, o tempo de propagação pode variar entre 1,5 a 2 horas em função
do cenário de ruptura considerado (mais rápido no caso de overtopping e vazões circulantes
pelo rio com período de retorno elevado).
Os Quadros 3.20 a 3.26 e as Figuras de 3.57 a 3.70 apresentam os resultados da simulação da
ruptura da barragem da Pedra.
QUADRO 3.20 – RUPTURA DA BARRAGEM DA PEDRA POR PIPING
Trecho
Nível
de água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR500
anos
(m³/s)
Saída reservatório Da Pedra
737,66
124064
2.887
0,3
0,1
0
8
33
Mineração dos Peixes
708,67
122562
2.482
0,3
0,2
2
8
33
Benfica montante (cidade)
684,33
116654
462
1,0
0,6
7
8
33
Montante confluência Paraibuna (cidade)
682,51
115526
284
1,5
0,9
9
8
33
Bairro Nova Era de Juiz de Fora (cidade)
681,60
114857
275
1,6
0,9
9
61
266
Juiz de Fora montante (cidade)
678,68
110678
149
2,9
1,3
13
61
279
Juiz de Fora centro (cidade)
674,94
101798
91
6
2,1
22
85
347
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-88-
3500
3000
Saida reservatório Da Pedra
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
Figura 3.57 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por Piping entre Barragem da Pedra e Mineração
dos Peixes
500
450
400
Montante confluência Paraibuna
(cidade)
350
300
250
Bairro Nova Era de Juiz de Fora
(cidade)
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Figura 3.58 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por Piping entre Bairro Benfica e Bairro Nova
Era
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-89QUADRO 3.21 – RUPTURA DA BARRAGEM DA PEDRA POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE
500ANOS
Trecho
Nível
de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
737,19
124064
2.545
0,3
0,1
0
8
33
709,36
122562
2.297
0,4
0,2
2
8
33
684,79
116654
590
1,0
0,6
7
8
33
684,08
115526
341
1,4
0,6
9
8
33
683,35
114857
549
1,6
0,6
9
61
266
681,32
110678
404
2,8
1,0
13
61
279
677,56
101798
352
6
1,5
22
85
347
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
Figura 3.59 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por overtopping (TR 500) entre Barragem da
Pedra e Mineração dos Peixes
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-90-
700
600
500
400
300
(cidade)
200
100
(cidade)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Figura 3.60 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por overtopping (TR 500) entre Bairro Benfica e
Bairro Nova Era
QUADRO 3.22 – RUPTURA POR OVERTOPPING NA BARRAGEM DAS PEDRAS, COM A CHEIA DE
100 ANOS
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho (km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 100
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
737,18
124064
2.538
0,3
0,1
0
8
26
33
709,30
122562
2.297
0,4
0,2
2
8
26
33
684,68
116654
575
1,0
0,6
7
8
26
33
683,70
115526
319
1,5
0,7
9
8
26
33
682,90
114857
469
1,6
0,8
9
61
197
266
680,88
110678
322
2,9
1,1
13
61
200
279
676,83
101798
293
6
1,7
22
85
267
347
Trecho
Nível de
água
(m)
Saída reservatório da
Pedra
Benfica montante
(cidade)
Paraibuna (cidade)
Bairro Nova Era de Juiz
de Fora (cidade)
Juiz de Fora montante
(cidade)
Juiz de Fora centro
(cidade)
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-91-
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
700
600
(cidade)
500
400
(cidade)
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Bairro Nova Era
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-92QUADRO 3.23 – RUPTURA DA BARRAGEM DA PEDRA POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 50
ANOS
Distancia
em
Vazão TR
relação ao
2 anos
inicio
(m³/s)
trecho
(km)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
737,18
124064
2.534
0,3
0,1
0
709,28
122562
2.295
0,4
0,2
684,64
116654
568
1,0
683,57
115526
310
682,74
114857
680,45
676,74
Trecho
Nível
de
água
(m)
Vazão
TR100
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
8
22
33
2
8
22
33
0,6
7
8
22
33
1,5
0,8
9
8
22
33
442
1,7
0,8
9
61
173
266
110678
301
2,9
1,2
13
61
173
279
101798
259
6
1,8
22
85
234
347
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-93-
600
(cidade)
500
400
300
(cidade)
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Bairro Nova Era
QUADRO 3.24 – RUPTURA DA BARRAGEM DA PEDRA POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 25
ANOS
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazã
o TR2
anos
(m³/s)
Vazã
o TR
100
anos
(m³/s)
Vazã
o TR
500
anos
(m³/s)
737,18
124064
2.531
0,3
0,1
0
8
19
33
709,25
122562
2.294
0,4
0,2
2
8
19
33
684,82
116654
562
1,0
0,6
7
8
19
33
(cidade)
683,44
115526
305
1,5
0,8
9
8
19
33
(cidade)
682,59
114857
409
1,7
0,8
9
61
149
266
680,28
110678
281
2,8
1,2
13
61
149
279
676,45
101798
234
6
1,8
22
85
202
347
Trecho
Nível
de água
(m)
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-94-
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
600
(cidade)
500
400
300
(cidade)
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Bairro Nova Era
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-95QUADRO 3.25 – RUPTURA DA BARRAGEM DA PEDRA POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 10
ANOS
Trecho
Nível
de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR
100
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
737,18
124064
2.528
0,3
0,1
0
8
15
33
709,23
122562
2.292
0,4
0,2
2
8
15
33
684,60
116654
558
1,0
0,6
7
8
15
33
(cidade)
683,30
115526
310
1,5
0,9
9
8
15
33
(cidade)
682,45
114857
383
1,6
0,9
9
61
117
266
680,12
110678
263
2,8
1,3
13
61
117
279
676,27
101798
214
6
2,0
22
85
160
347
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-96-
600
(cidade)
500
400
300
(cidade)
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Bairro Nova Era
QUADRO 3.26 – RUPTURA DA BARRAGEM DA PEDRA POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 2
ANOS
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
737,18
124064
2.520
0,3
0,1
0
8
33
709,21
122562
2.287
0,4
0,2
2
8
33
684,59
116654
553
1,0
0,6
7
8
33
683,08
115526
309
1,5
0,9
9
8
33
682,20
114857
351
1,7
0,9
9
61
266
679,53
110678
225
2,9
1,3
13
61
279
675,78
101798
165
6
2,0
22
85
347
Trecho
Nível
de
água
(m)
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-97-
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
Figura 3.69 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por overtopping (TR 2) entre Barragem da Pedra
e Mineração dos Peixes
600
(cidade)
500
400
300
(cidade)
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Bairro Nova Era
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-98-
3.2.3
Barragem dos Peixes
No caso de ruptura por Piping da barragem dos Peixes, utilizou-se a vazão de 7,7 m³/s,
circulando pelo rio, para estabilização do modelo. Essa vazão corresponde a2 anos de período
de retorno na bacia afluente ao rio Paraibuna em que se localiza a barragem, e é muito menor
que a vazão de 2 anos de período de retorno no ponto de confluência entre o rio Paraibuna e
esse afluente (61,4 m³/s). Tal vazão representa o escoamento de base, caracterizando a
condição sem chuva (Sunny Day).
Observa-se que a ruptura da barragem dos Peixes afeta principalmente o bairro de Benfica,
situado ao norte da cidade de Juiz de Fora. Quando a vazão de ruptura chega ao rio
Paraibuna, o efeito já é bem menor, apesar de que, ao ser combinada com vazões de período
de retorno elevado, pode produzir inundações importantes. Por exemplo, no caso de
galgamento combinado com a vazão de 500 anos de período de retorno, a vazão é de
453 m³/s, quando a vazão de 500 anos é de 266 m³/s. Nesse mesmo ponto, no rio Paraibuna,
para ruptura por falha estrutural, a vazão fica reduzida a 203 m³/s.
Quando o hidrograma de ruptura por Piping chega ao centro da cidade de Juiz de Fora, a
vazão (69 m³/s) é menor que a vazão de 2 anos de período de retorno (85 m³/s).
No caso de overtopping, tal como para a barragem da Pedra, os hidrogramas de ruptura
chegam ao centro da cidade de Juiz de Fora muito laminados, e o efeito combinado com as
cheias para diferentes períodos de retorno não incrementam os efeitos que se produziriam sem
a ruptura da barragem. Por exemplo, para galgamento combinado com uma vazão de 500
anos, a vazão seria de 368 m³/s, enquanto a cheia de 500 anos de período de retorno nesse
mesmo ponto seria de 347 m³/s.
Em relação ao tempo de translação do hidrograma de ruptura, a propagação é de 30 minutos
até o bairro de Benfica; até o centro da cidade Juiz de Fora, situada a aproximadamente 20 km
de distância da barragem, o tempo de propagação pode variar entre 1,6e 2,3 horas em função
do cenário de ruptura considerado (mais rápido no caso de overtopping e vazões circulantes
pelo rio com período de retorno elevado).
Os Quadros 3.27 a 3.33 e as Figuras 3.71 a 3.84 apresentam os resultados da simulação da
ruptura da barragem dos Peixes.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-99QUADRO 3.27 – RUPTURA DA BARRAGEM DOS PEIXES POR PIPING
Trecho
Nível de
água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
Saída reservatório Dos Peixes
711,92
122579
2.250
0,2
0,1
0
8
33
683,99
116654
364
0,8
0,4
7
8
33
(cidade)
681,81
115526
211
1,3
0,6
9
8
33
680,95
114857
203
1,4
0,7
9
61
266
677,70
110678
100
2,6
1,0
13
61
279
674,09
101798
69
5,1
2,3
22
85
347
2500
Saida reservatório Dos Peixes
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
Figura 3.71 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem dos Peixes por Piping entre Barragem dos Peixes e Bairro
Benfica
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-100-
250
(cidade)
200
150
(cidade)
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Figura 3.72 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por Piping entre Montante da Confluência com o
rio Paraibuna e Centro de Juiz de Fora
QUADRO 3.28 – RUPTURA DA BARRAGEM DOS PEIXES POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE
500ANOS
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrogram
a (horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR2 anos
(m³/s)
Vazão TR
500 anos
(m³/s)
711,05
122579
1.630
0,2
0,1
0
8
33
684,37
116654
438
0,8
0,4
7
8
33
(cidade)
683,75
115526
240
1,2
0,5
9
8
33
(cidade)
683,05
114857
453
1,3
0,5
9
61
266
680,96
110678
363
2,3
0,6
13
61
279
677,34
101798
368
4,9
1,6
22
85
347
Trecho
Nível de
água
(m)
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-101-
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
Figura 3.73 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem dos Peixes por overtopping (500 anos) entre Barragem dos
Peixes e Bairro Benfica
500
450
400
350
300
250
200
(cidade)
150
100
(cidade)
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Figura 3.74 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem da Pedra por overtopping (500 anos) entre Montante da
Confluência com o rio Paraibuna e Centro de Juiz de Fora
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-102QUADRO 3.29 – RUPTURA DA BARRAGEM DOS PEIXES POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 100
ANOS
Trecho
Nível
de água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxim
a
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
início do
trecho
(km)
Vazão
TR2 anos
(m³/s)
Vazão TR
100 anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
711,04
122579
1.615
0,2
0,1
0
8
26
33
684,22
116654
420
0,8
0,4
7
8
26
33
Paraibuna (cidade)
683,31
115526
218
1,3
0,6
9
8
26
33
Bairro Nova Era de Juiz de
Fora (cidade)
682,54
114857
376
1,4
0,6
9
61
197
266
(cidade)
680,29
110678
280
2,5
0,7
13
61
200
279
676,64
101798
276
4,9
1,8
22
85
267
347
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-103-
400
(cidade)
350
300
(cidade)
250
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
QUADRO 3.30 – RUPTURA DA BARRAGEM DOS PEIXES POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 50
ANOS
Tempo
Distância
Hora
translação
desde o
vazão
do
início do
máxima
hidrograma
trecho
(horas)
(horas)
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 50
anos
(m³/s)
Vazão
TR 500
anos
(m³/s)
0
8
22
33
0,5
7
8
22
33
1,3
0,6
9
8
22
33
343
1,4
0,6
9
61
173
266
110678
255
2,5
0,8
13
61
173
279
101798
246
5,2
1,6
22
85
234
347
Trecho
Nível
de água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
711,04
122579
1.612
0,2
0,1
684,18
116654
414
0,8
683,15
115526
210
682,35
114857
680,02
676,36
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-104-
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
Figura 3.77 – Hidrogramas resultantes da ruptura da barragem dos Peixes por overtopping (50anos) entre Barragem dos
400
(cidade)
350
300
(cidade)
250
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
ANOS
Trecho
Nível de
água (m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 25
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
711,04
122579
1.610
0,2
0,1
0
8
19
33
684,16
116654
410
0,8
0,5
7
8
19
33
Paraibuna (cidade)
683,00
115526
204
1,4
0,6
9
8
19
33
Bairro Nova Era de Juiz de
Fora (cidade)
682,18
114857
319
1,4
0,6
9
61
149
266
(cidade)
679,78
110678
235
2,5
0,8
13
61
149
279
676,17
101798
231
5,2
1,8
22
85
202
347
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-106-
350
(cidade)
300
250
(cidade)
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
QUADRO 3.32 – RUPTURA DA BARRAGEM DOS PEIXES POR OVERTOPPING, COM A CHEIA DE 10
ANOS
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR 10
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
Trecho
Nível de
água (m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
711,04
122579
1.606
0,2
0,1
0
8
15
33
684,00
116654
349
1,0
0,5
7
8
15
33
Paraibuna (cidade)
682,79
115526
199
1,5
0,7
9
8
15
33
(cidade)
681,96
114857
291
1,5
0,8
9
61
117
266
679,46
110678
210
2,6
0,9
13
61
117
279
675,89
101798
203
5,2
1,8
22
85
160
347
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-107-
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
350
(cidade)
300
250
(cidade)
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
ANOS
Trecho
Nível
de água
(m)
Estaca
(km)
Vazão
máxima
(m³/s)
Hora
vazão
máxima
(horas)
Tempo
translação
do
hidrograma
(horas)
Distancia
desde o
inicio do
trecho
(km)
Vazão
TR2
anos
(m³/s)
Vazão
TR
500
anos
(m³/s)
711,04
122579
1.598
0,2
0,1
0
8
33
683,97
116654
344
1,0
0,5
7
8
33
682,41
115526
208
1,5
0,8
9
8
33
681,52
114857
256
1,6
0,8
9
61
266
678,66
110678
162
2,6
1,1
13
61
279
675,06
101798
135
5,2
2,1
22
85
347
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-109-
300
(cidade)
250
200
150
(cidade)
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-110-
4.
RECOMENDAÇÕES PARA ESTUDOS FUTUROS
Os estudos apresentados nos capítulos anteriores deste relatório são de extrema relevância para
a indicação de trechos fluviais e áreas ribeirinhas da bacia do rio Paraíba do Sul sujeitos a
efeitos de eventuais rupturas dos barramentos simulados, contribuindo para aprofundar e
complementar as modelagens hidrológica e hidráulica que foram realizadas em etapas
anteriores, com resultados apresentados no relatório R05.
No entanto, os resultados aqui expostos poderiam apresentar um nível de detalhamento ainda
melhor, caso estivessem disponíveis “dados de entrada” tais como base cartográfica em escala
maior, como, por exemplo, levantamentos a laser com tamanho de pixel 1m x 1m ou 2mx2m.
Da mesma forma, um número maior de seções topobatimétricas poderia contribuir para
aumentar o nível de precisão da modelagem efetuada, sendo recomendável que elas sejam
levantadas em distâncias equivalentes a três vezes a largura do rio, salvo os casos que sejam
identificados controles hidráulicos, em que é necessário um espaçamento ainda menor.
Com levantamentos desse nível de precisão, é possível a utilização de modelos bidimensionais,
mais precisos, por considerarem que o escoamento também se dá na direção do eixo do rio
para as margens e vice-versa, direção muito observada no caso de grandes inundações
(características do dam break), em que a água não escoa somente na direção de jusante para
montante do rio.
Portanto, recomenda-se, para estudos futuros, que seja considerada, na medida do possível, a
disponibilização de base cartográfica em escalas mais precisas e um maior adensamento dos
levantamentos topobatimétricos necessários, o que contribuirá para a obtenção de resultados
da simulação da ruptura das barragens com um maior nível de detalhamento.
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
-111-
5.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALMEIDA, A. B. Emergência e gestão do risco. In: Curso de Exploração e Segurança de
Barragens. Capítulo 7. Lisboa: Instituto Nacional da Água (INAG),2001. 104p
ALMEIDA, A. B.; RAMOS, M. C.; SANTOS, M. A.; VISEU, T. Dam break Flood Risk
Management in Portugal.Lisboa: LNEC,2003. 265p.
CARDEAL DE SOUZA, V.L,2003. Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidroelétricas.
ELETROBRAS, outubro 2003.
DEPARTMENT OF NATURAL RESOURCES AND MINES - NRM.Guidelines for failure impact
assessment of water dams. Queensland, Australia,2002,43p
ESPANHA. Guia para la elaboración de los planes de emergencia de presas. Ministério de
Medio Ambiente, Madrid,2001.
ESPANHA. Reglamento Tecnico Sobre Seguridad de Presas y Embalses. Orden Ministerial Ref.
1996/07319, de 12 mar. 1996. Ministerio de Obras Publicas, Transportes y Medio
Ambiente, Madrid,30 mar. 1996.
GOVERNO DO BRASIL,2010. Lei 12.334 de Segurança de Barragens. DOU 21.09.2010 de 20
de setembro de 2010.
GRAHAM, W. J. A. Procedure for Estimating Loss of Life Caused by Dam Failure (DSO-99-06).
Denver: U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation,1999.
MINAS GERAIS,2002. Deliberação Normativa COPAM N° 62. DIÁRIO OFICIAL,17 de
dezembro de 2002.
MINAS GERAIS,2005. Deliberação Normativa COPAM N° 87. DIÁRIO OFICIAL,17 de junho
de 2005.
MINISTÉRIO DA INTEGRAÇAO NACIONAL – MI. Manual de Segurança e Inspeção de
Barragens. Brasília: Ministério,2002. 148 p.
US ARMY CORPS OF ENGINEERS,2010. Hydrologic Modelling
Manual.HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER,2010.
System
US ARMY CORPS OF ENGINEERS,2010. River
Analysis
System
Manual.HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER,2010.
HEC-HMS
HEC-RAS
Users
Users
ENGECORPS
1069-ANA-RPS-RT-019
Ministério do
Meio Ambiente

r06 - estudos de ruptura de barragens

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