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Obras Hidráulicas Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof.ª Me. Luciana Vasques Correia da Silva Revisão Textual: Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais • Características dos Canais Fluviais; • Obras de Melhoramento dos Cursos D´Água para Navegação; • Obras de Transposição de Desnível; • Proteção das Margens; • Canais Artificiais. • Abordar os principais componentes relacionados ao projeto e execução de obras hidráulicas fl uviais. OBJETIVO DE APRENDIZADO Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam- bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais Características dos Canais Fluviais Para que um curso d´água natural ou um canal possa ser considerado uma hi- drovia, isto é, que ele tenha condições de se tornar navegável, algumas caracterís- ticas devem ser observadas: • Tipo de leito e o padrão de drenagem; • Tipo de canal; • Regime de escoamento que podem ser efêmeros, intermitentes e perenes; • Abastecidos pela água da chuva e contribuição do lençol freático. Em 1980, foram elaborados projetos para o desenvolvimento da navegação fluvial no Brasil, mas somente dez anos depois começaram a trabalhar nestes projetos. O Brasil tem mais de 4.000km de costas navegáveis e milhares de quilômetros de rios, os trechos mais importan- tes estão no sul e no sudeste do país. Disponível em: http://bit.ly/2vppuAa Ex pl or O tipo de recarga do curso d´água ou canal também deve ser considerada, pois depende do tipo de rocha, da cobertura vegetal, da topografia, da precipitação e do tipo de ocupação do solo. Os impactos gerados pela atividade humana nos rios, em função das obras de engenharia tem como consequências a tendência do curso d´água retornar ao equi- líbrio. Essa tentativa de retomado do seu equilíbrio pode causar erosão das mar- gens, mudança na topografia do fundo do leito gerando sedimentação: • Impactos diretos gerados por atividades mineradoras, canalização, barramen- tos para controle de cheias, construção de pontes e diques artificiais; • Impactos Indiretos gerados pelo manejo inadequado dos solos urbano e rural, reti- rada das matas ciliares, urbanização, desmatamento e condições de saneamento. Os novos projetos de recuperação dos canais visam encontrar soluções de retor- no às condições anteriores aos distúrbios. Determinam à necessidade de interven- ção ou recuperação natural, se a melhoria será ecológica ou estética e a escala de recuperação total ou parcial. Conheça a História e Importância da Hidrovia Tietê Paraná. Disponível em: https://glo.bo/2u3bXxQEx pl or Glossário Geológico Ilustrado. Disponível em: http://bit.ly/2vzpON7 Ex pl or 8 9 Figura 1 – Hidrovia Tietê Paraná Fonte: cdn.cnt.org.br Obras de Melhoramento dos Cursos D Á́gua para Navegação Pesquisas mostram que o transporte hidroviário em relação a custo x capacidade de carga apresentam um comparativo de ser oito vezes mais barato do que o trans- porte rodoviário e três vezes mais barato do que o transporte ferroviário. As obras de melhoramento nas vias navegáveis além da regulagem do leito, re- gulagem da descarga, dragagem e derrocamento, também abrangem as obras de transposição de desnível. Alfredini (2009) defini a dragagem como a atividade de escavação e remoção de solo ou rocha desmontada submersos em qualquer profundidade, por meio de equipamentos mecânicos ou hidráulicos. Este serviço inclui, portanto, a retirada, o transporte e deposição dos sedimentos gerados pela dragagem. A dragagem é um de serviço de implantação e/ou manutenção dos leitos dos cursos d´água (fluvial), dos estuários e das áreas portuárias (marítima), seu objetivo é melhorar condições de navegabilidade e de escoamento. E o material gerado pela atividade de dragagem, as areias, pode ser aproveitado. Denomina-se dragagem de implantação, quando a atividade tem a função de estabelecer um gabarito geométrico (profundidade, largura e taludes). E a dragagem de manutenção é realizada de forma sistemática para manter o gabarito geométrico já existente. 9 UNIDADE Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais A dragagem fluvial gera menor volume do que a dragagem marítima, já que as profundidades fluviais geralmente são inferiores a 5 m e os equipamentos podem ser locados em flutuantes ou escavação a partir das margens. A definição de obras de derrocamento consiste na desagregação e remoção de materiais submersos que afetam a navegação, que por causa da dureza do material, inviabilizam a remoção por dragagem. Os serviços relacionados as atividades de derrocamento são o desmonte, retira- da, transporte e deposição do material retirado. Portanto, os objetivos deste tipo de obra são melhorar as condições de navegabilidade e as condições de escoamento, aumentando a velocidade e a declividade no local. E os métodos de derrocamento mais conhecidos são os desmonte mecânicos e os desmonte com explosivos. O funcionamento do serviço de derrocamento inicia no reconhecimento dos materiais por sondagem com embarcação varredora, a partir dessa etapa ocorre o desmonte por ondas de choque, por meio do uso de explosivos (a fogo) ou por percussão direta (a frio). A retirada do material desagregado é realizada por dragas mecânicas especiais e o transporte do material é executado em batelões para área de despejo. As estruturas de transposição de desnível têm a função de auxiliar as embarca- ções a vencer um desnível que impossibilita sua navegação. STEVAUX, J.; LATRUBESSE, E. M. Geomorfologia fluvial. Publicação: 2017. Ex pl or Obras de Transposição de Desnível As estruturas de transposição de desnível têm a função de auxiliar as embarca- ções a vencer um desnível que impossibilita sua navegação. Alguns tipos de estruturas de transposição de desnível podem ser descritos como: • Eclusa: estrutura muito utilizadas no Brasil, entretanto possui a limitação de altura máxima de desnível de 25 m. Formada por uma câmara com duas por- tas, que enclausuram a embarcação e por meio de circuito hidráulico a câmara se enche ou esvazia para chegar ao nível mais elevado ou mais baixo entre montante e jusante da eclusa; • Elevador de Embarcações: possuium ascensor vertical e uma cuba para transporte da embarcação; 10 11 • Plano Inclinado: composto por ascensor em declive, com cuba para trans- porte das embarcações e a subida ou descida da transposição podem ser por movimento longitudinal ou transversal; • Rampa Líquida: formada por um canal inclinado onde a embarcação circula em um primas d’água por sistema pneumático. Figura 2 – Eclusa de Barra Bonita/SP Fonte: barrabonita.sp.gov.br Figura 3 – Elevador de Embarcações Fonte: Wikimedia Commons 11 UNIDADE Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais Figura 4 – Plano Inclinado – Saint-Louis-Arzville Fonte: Wikimedia Commons Rampa Líquida: http://bit.ly/2Oa8qon Ex pl or Tipologia de Canais Fluviais Urbanizados na Bacia Hidrográfica do Córrego Jaracatiá. Colider – Mato Grosso. Disponível em: http://bit.ly/2GvvPwkEx pl or Proteção das Margens Brighetti (2001) afirma que o propósito fundamental hidráulico das estruturas de proteção de margem é garantir que a seção do curso d’água fique estável. Respei- tando os limites estabelecidos para sua utilização, que inclui o uso para navegação, sistema de drenagem, aproveitamento hidrelétrico ou abastecimento de água, con- trole de cheia entre outros. Tabela 1 – Características Hidráulicas das Proteções de Margem Objetivos Principais Exemplos Específicos Evitar a erosão das margens com perda de material e danos aos terrenos adjacentes. Proteção de portos, ancoradouros e acesso à eclusas. Melhorar o alinhamento do fluxo, manter a forma da seção transversal. Proteção de pistas de tráfego junto às margens, pontes, encontros e acessos. Contribuir com a estabilidade geotécnica. Proteção de tomadas d’água e estruturas de descargas. Contribuir com a manutenção, aspectos visuais e paisagísticos, limpeza e etc. Proteção de propriedades às margens do curso d’água. Fonte: BRIGHETTI, 2001 12 13 Figura 5 – Tipo de Proteção de Margem – Contínua Fonte: Divulgação Figura 6 – Tipo de Proteção de Margem – Contínua Fonte: taquaritinga.sp.gov.br As estruturas de proteção de margem podem ser divididas em dois grupos, a proteção direta ou contínua e proteção indireta ou descontinua. Proteções contínuas ou diretas são aplicadas paralelamente à direção do esco- amento, ficando em contato direto com o material da margem. Já as proteções descontínuas ou indiretas são aplicadas perpendicularmente ao escoamento, para afastar as correntes fluviais das margens, criando condições para a formação de depósitos de sedimentos se necessário para aumentar a proteção com o tempo e reduzir necessidade manutenção. Os principais tipos de proteção contínua são os revestimentos flexíveis como os de enrocamento, colchões, vegetação e gabiões, e os do tipo rígidos como os de concreto, alguns tipos de enrocamento e cerca. 13 UNIDADE Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais A proteção descontínua tem como aplicação os diques e espigões e seus revesti- mentos podem ser flexíveis, por exemplo de enrocamento e os rígidos de concreto. Tipo de Proteção de Margem – Descontínua: http://bit.ly/2tOe7l7 Ex pl or Esses tipos de proteção apresentam características distintas, determinando van- tagens e desvantagens nos seus métodos construtivos (BRIGHETTI,2001): Tabela 2 – Características de Proteção de Margem Proteções Contínuas Descontínuas Método Apoiadas ou executadas diretamente no talude das margens. Obras construídas a uma certa distância da margem para desviar as correntes e provocar a decantação de material sólido transportado pela água. Principais obras Redução do ângulo de talude, revestimento das margens com pedregulhos, cascalhos, pedras britadas, vegetação, revestimento asfáltico, enrocamento com pedras lançadas, gabiões, cortinas continuas e muros. Diques e espigões. Vantagens Não há diminuição da área hidráulica do rio; Normalmente mais eficientes maior garantia da fixação definitiva das margens. Mais econômicas: custos da manutenção diminuem no tempo; Destruição em um trecho da obra não põe em perigo todo o resto; Podem ser construídas por etapas; A retenção de sedimentos proporciona uma proteção adicional. Desvantagens Construção mais complicada e precisa, encarecendo a obra; Necessidade de manutenção cuidadosa para não se colocar em perigo toda proteção. Menos eficazes e de menor garantia diminuem a área hidráulica; Aumentam a rugosidade das margens; Produzem perdas de carga adicionais. Fonte: BRIGHETTI, 2001 As principais causas da instabilidade nas margens são as ações fluviais em fun- ção do escoamento, devido as ondas e correntes que podem causar a erosão. Além das ações fluviais, a instabilidade geotécnica devido a saturação e infiltrações de água nas margens, que podem provocar o rompimento generalizado delas (piping). Canais Artificiais Os cursos d´água que sofreram alguma ação antrópica, isto é, passaram por alguma intervenção do homem, podem ser classificados como rios canalizados e canais artificias. A diferença é que os rios canalizados possuem ao longo de seu curso uma série de obras de transposição de desnível. Com a canalização desaparecem as limitações de vazão mínima e declividade. As restrições dos rios canalizados estão relacionadas as condições de escoamento no pé das barragens, eclusas ou outras obras de transposição. 14 15 No Brasil, a hidrovia Tietê–Paraná é um modelo de rio canalizado, com as bar- ragens e eclusas de Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava e Três Irmãos, no Rio Tietê; Os chamados canais artificiais podem ser utilizados como hidrovias, criadas por obras de engenharia, portanto completamente hidrovias artificiais. Possuem a se- ção transversal com talude (1H:3V até 3H:1V) dependendo do tipo do terreno e suas dimensões devem respeitar a condição de n > 5. Sendo n a relação entre a seção molhada do canal e a seção mestra da embarcação. O traçado e perfil longitudinal podem apresentar na condição de canal lateral, quando a construção é realizada na lateral fora da calha do rio (representa um menor custo para grandes desníveis) e na condição de canal de partilha, quando realiza a interligação entre hidrovias (Rio Pereira Barreto). Figura 7 – Canal Artifi cial para Navegação Fonte: saopaulo.sp.gov.br 15 UNIDADE Componentes de Obras Hidráulicas Fluviais Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros Escoamento em Canais Artificiais LOUSADA, S. A. N. Escoamento em Canais Artificiais. Letônia: Novas Edições Acadêmicas, 2018. Vídeos Hidráulica de Canais: Escoamento dos Canais - parte 1 http://bit.ly/37BSCmf Leitura Considerações sobre hidráulica de canais fluviais e de canais de maré http://bit.ly/36yYElZ Hidráulica e Equipamentos Hidráulicos Notas de Aula: Condutos Livres. http://bit.ly/2GAfuGB 16 17 Referências ALFREDINI, P.; ARASAKI, E. Obras e Gestão de Portos e Costas. 2.ed. São Paulo: Blucher, 2009. v. 1. BRIGHETTI, G., MARTINS J. R. S. Estabilização e Proteção de Margens. São Paulo: EDUSP, 2001. PORTO, R. M. Hidráulica Básica. 4.ed. São Paulo: EESC/USP, 2006. 17