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REVISTA BRASILEIRA DE

COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENSANO V Nº 06 JULHO 2018

REVISTA BRASILEIRA DEREVISTA BRASILEIRA DE ISSN: 2594-7451

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3REVISTA BRASILEIRA DE ENGENHARIA DE BARRAGENS :: ANO V Nº 06 JULHO 2018

Por Dimilson Pinto Coelho* - Diretor Técnico do CBDB

O Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB)

realizou, nos dias 21 a 23 de maio de 2018, em

São Paulo (SP), o XI Simpósio sobre Pequenas

e Médias Centrais Hidrelétricas e o II Simpósio

sobre Usinas Reversíveis e II Encontro Técnico sobre Incidentes e Acidentes

em Barragens - Lições Aprendidas, nas dependências do Bourbon

Convention Ibirapuera.

Durante o evento foi elaborada a carta de São Paulo, que conclama

a sociedade civil para análise de situação, planejamento de soluções

baseado em fatores reais e análise de risco hídrico existente. O Comitê

insiste na avaliação sem preconceito da matriz energética e pede uma

especial atenção à manutenção da tecnologia dominada pelo País

e que esforços para a manutenção adequada do parque hidráulico

existente sejam redobrados.

A união de todos os atores nacionais na discussão corajosa da

situação é necessária, e o CBDB se coloca como entidade sem fins

lucrativos e neutra para ajudar no diálogo. A vantagem competitiva

brasileira, com recursos hídricos abundantes, não pode ser limitada

por falta de organização e gestão, e deve ser utilizada para melhorar a

qualidade de vida de todos os brasileiros, preservando seus recursos

naturais e caminhando em direção a uma economia sustentável.

Nesta mesma linha, a Revista continua perseguindo o ideal de

manter periodicidade constante, se possível semestral; porém, para

isso, precisa contar com o apoio dos parceiros, professores, alunos

e profissionais com a elaboração dos artigos de alto nível. Além de

contar com os anunciantes que, por outro lado, encontram na Revista

do CBDB o meio certo e eficiente para atingir o público alvo. Esta

edição, com artigos sobre as áreas de tecnologia e segurança de

barragens, aborda os esforços e dificuldades dos empreendimentos

de energia com respeito ao meio ambiente.

Esperamos, desta maneira, contribuir para o bom cumprimento

da missão do CBDB.

EDITORIAL

COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS – CBDBREPRESENTANTE DA COMISSÃO INTERNACIONAL DE GRANDES BARRAGENS (ICOLD-CIGB) NO BRASIL

DIRETORIA

PRESIDENTE - CARLOS HENRIQUE MEDEIROS

VICE-PRESIDENTE - JOSÉ MARQUES FILHO

DIRETOR-SECRETÁRIO - CELSO JOSÉ PIRES FILHO

DIRETOR DE COMUNICAÇÕES - RICARDO AGUIAR MAGALHÃES

DIRETOR TÉCNICO - DIMILSON PINTO COELHO

SUPERINTENDENTE PEDRO PAULO SAYÃO BARRETO

NÚCLEOS REGIONAIS - DIRETORES

BA – LÚCIO LANDIM FONSECA

CE – VANDA TEREZA MALVEIRA

GO/DF – HABIB SALLUM

MG – CLEBER JOSÉ DE CARVALHO

PR – ÉTORE FUNCHAL DE FARIA

PE – JOSÉ AQUINO DE SOUZA

RJ – GERALDO MAGELA PEREIRA

RS – LÚCIA WILHELM VÉRAS DE MIRANDA

SC – SÉRGIO CORRÊA PIMENTA

SP – PAULO VICTOR CASTELLO BRANCO BRAUM

COMISSÕES TÉCNICAS NACIONAIS - COORDENADORES

BARRAGENS DE CONCRETO

JOSÉ MARQUES FILHO

BARRAGENS DE ENROCAMENTO COM FACE DE CONCRETO

BAYARDO MATERÓN

BARRAGENS DE REJEITOS

JOAQUIM PIMENTA DE ÁVILA

BARRAGENS DE TERRA E ENROCAMENTO

LEONARDO DE OLIVEIRA GUERRA DEOTTI

CONDICIONANTES REGULATÓRIOS À REALIZAÇÃO DE

BARRAGENS E RESERVATÓRIOS

RAYMUNDO JOSÉ SANTOS GARRIDO

FORMAS DE CONTRATAÇÃO DE SERVIÇOS DE ENGENHARIA

E CONSTRUÇÃO

RICARDO ANDRZEJEWSKI

HIDRÁULICA EM BARRAGENS

DIEGO DAVID BAPTISTA DE SOUZA

IMPACTO AMBIENTAL DE BARRAGENS E RESERVATÓRIOS

SANDRA ELISA FAVORITO RAIMO

OBRAS DE PROTEÇÃO E CONTENÇÃO DE FLUXO DE DETRITOS

DIMITRY ZNAMENSKY

PESQUISA, DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO TÉCNICA

RICARDO AGUIAR MAGALHÃES

REGISTRO DE BARRAGENS

ÉTORE FUNCHAL DE FARIA

SEGURANÇA DE BARRAGENS

CARLOS HENRIQUE MEDEIROS

USOS MÚLTIPLOS DE RESERVATÓRIOS

FÁBIO DE GENNARO CASTRO

CBDB - Comitê Brasileiro de BarragensRua Real Grandeza, 219 - Bloco C - Sala1007Bairro Botafogo - Rio de Janeiro/RJ - Brasil CEP 22281-900 FAX 055 21 2528 5959 TELEFONES 055 21 2528 5320 | 055 21 2528 5283 E-MAIL [email protected] WEB www.cbdb.org.br

* Dimilson Pinto Coelho é formado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) e mestre em Desenvolvimento de Tecnologia pelo Instituto LACTEC. Trabalhou por dez anos na Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR). Em 2009 passou a integrar a Divisão de Engenharia Civil e Arquitetura da Usina Hidrelétrica de Itaipu atuando como engenheiro e coordenador, por Itaipu, do Centro de Estudos Avançados em Segurança de Barragens (CEASB). O órgão conta com mais de 21 pesquisas voltadas ao desenvolvimento de novas soluções estratégicas em segurança de barragens aplicadas em Itaipu.

4 WWW.CBDB.ORG.BR

ARTIGOS

SUMÁRIOSUMÁRIO

A Usina Hidrelétrica de Marimbondo, construída entre 1971

e 1977, pertence a Furnas Centrais Elétricas. Localizada

no rio Grande, entre os municípios de Icém e Fronteira, é

a segunda maior usina da empresa, com oito unidades

geradoras fornecendo um total de 1.440 megawatts.

CAPA

ANÁLISE PROBABILÍSTICA DA ESTABILIDADE DA BARRAGEM DE SANTA BRANCATema: Segurança de Barragens | País / Edição: Brasil / 2018

Autores: Mariana Araujo, Alberto Sayão

06

ANÁLISE BACTERIOLÓGICA DE AMOSTRAS DE ÁGUA NO SISTEMA DE DRENAGEM DA USINA HIDRELÉTRICA CASTRO ALVES – CERAN - RS

Tema: Segurança de Barragens | País / Edição: Brasil / 2018

Autores: João Francisco Alves Silveira, Luiz Fernando Melegari,

Arthur Couto Mantese

13

DESEMPENHO DE UMA SEÇÃO DE BARRAGEM DE TERRA ANTES E APÓS A EXECUÇÃO DE UM DRENO NO PISO DE PÉ DE TALUDE

Tema: Barragens de Terra e Enrocamento | País / Edição: Brasil / 2018

Autoras: Adriana Lobo, Catia Graeff

18

STRUCTURAL BEHAVIOUR OF ROCKFILL DAMS

Tema: Barragens de Terra e Enrocamento | País / Edição: Portugal / 2018

Autores: António Veiga Pinto, Rita Afonso

28

PREVENIR A PROLIFERAÇÃO DA ESPÉCIE EXÓTICA INVASORA LIMNOPERNA FORTUNEI (MEXILHÃO DOURADO) EM RESERVATÓRIOS DE BARRAGENS E APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS

Tema: Meio Ambiente | País / Edição: Brasil / 2018

Autores: Ruben José Ramos Cardia e Rafael Real de Sousa

35

COMITÊ EXECUTIVO

CARLOS HENRIQUE MEDEIROS

DIMILSON PINTO COELHO


GERÊNCIA DE PUBLICAÇÕES

PEDRO PAULO SAYÃO BARRETO

COORDENAÇÃO EDITORIAL


JORNALISTA RESPONSÁVEL

CLÁUDIA RODRIGUES BARBOSA

PROJETO GRÁFICO

E DIAGRAMAÇÃO

URSULA FUERSTENAU

FOTOLITO / IMPRESSSÃO

GRÁFICA PALLOTTI

TIRAGEM

800 EXEMPLARES

Publicação de responsabilidade do CBDBCOMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS

A Revista Brasileira de Engenharia de Barragens (RBEB) é uma publicação técnica aperiódica do Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB), distribuída em todo o território nacional e direcionada aos profissionais que atuam na Engenharia de Barragens em geral e em obras associadas. Os artigos assinados são de expressa responsabilidade de seus autores e não refletem, necessariamente, a opinião do CBDB. Todos os direitos reservados ao CBDB. Nenhuma parte de seus conteúdos pode ser reproduzida por qualquer meio sem a autorização, por escrito, dos editores.

A Revista Brasileira de Engenharia de Barragens (RBEB) tem por objetivo a

publicação de artigos científicos e de relatos técnicos inerentes à Engenharia de

Barragens em geral, de modo a explicitar os conhecimentos técnicos atualizados,

que sejam úteis tanto para a operação das empresas que projetam, constroem ou

operam barragens, como para os centros de pesquisa e as universidades que se

dedicam ao desenvolvimento da Engenharia de Barragens.

O Conselho Editorial, abaixo nominado, é o órgão responsável pela definição

da linha editorial e pela qualidade técnica dos trabalhos. Está composto por

membros selecionados entre os sócios do Comitê Brasileiro de Barragens

(CBDB) com comprovada experiência profissional ou acadêmica em cada um

dos 16 temas a seguir relacionados.

TEMAS E COMPOSIÇÃO DO CONSELHO EDITORIAL

HIDRÁULICA E VERTEDORESMARCELO GIULIAN MARQUES, NELSON LUIZ DE SOUZA PINTOGEOTECNIA E FUNDAÇÕES ALBERTO DE SAMPAIO FERRAZ JARDIM SAYÃO, MILTON ASSIS KANJIGEOLOGIA DE ENGENHARIARICARDO ANTÔNIO ABRAHÃOHIDROLOGIAHEINZ DIETER OSKAR AUGUST FILL, MÁRIO CICARELI PINHEIROENERGIAFLAVIO MIGUEZ DE MELLO, JERSON KELMAN, FRANCISCO LUIZ SIBUT GOMIDECONCRETO, TECNOLOGIA E MATERIAISSELMO CHAPIRA KUPERMAN, WALTON PACELLI DE ANDRADE, JOSÉ MARQUES FILHOEQUIPAMENTOS HIDROMECÂNICOSPAULO CEZAR FERREIRA ERBISTI, JOÃO CARLOS MATHEUSBARRAGENS DE TERRA E DE ENROCAMENTO CIRO HUMES, PAULO TEIXEIRA DA CRUZ, CASSIO BAUMGRATZ VIOTTIBARRAGENS DE FACE DE CONCRETO E DE NÚCLEO ASFÁLTICO BAYARDO MATERÓN, CIRO HUMESINSTRUMENTAÇÃO ARSENIO NEGRO JR., JOÃO FRANCISCO ALVES SILVEIRA, RUBEN JOSÉ RAMOS CARDIABARRAGENS DE CONCRETO COMPACTADO A ROLO (CCR)FRANCISCO RODRIGUES ANDRIOLO, WALTON PACELLI DE ANDRADEMEIO AMBIENTE MARÍLIA PIRONI SCOMBATTI, SÍLVIA HELENE MENEZES PIRESSEGURANÇA DE BARRAGENSCARLOS HENRIQUE DE A. C. MEDEIROS, TERESA CRISTINA FUSAROTÚNEISTARCÍSIO BARRETO CELESTINORECURSOS HÍDRICOSBENEDITO PINTO FERREIRA BRAGA JÚNIORMUDANÇAS CLIMÁTICASMARIA ASSUNÇÃO FAUS DA SILVA DIAS


PROJETOS ESTRUTURANTES PARA A INFRAESTRUTURA BRASILEIRAFlávio Almeida da Silva

O Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB), a Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental (ABGE) e a Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica (ABMS) promoveram o workshop “Projetos Estruturantes para a Infraestrutura Brasileira”, em São Paulo, no dia 22 de novembro de 2017. O evento faz parte de um movimento nacional que tem como objetivo promover debates sobre as necessidades da infraestrutura brasileira. Além das três entidades organizadoras, o movimento conta com o apoio de diversas associações

técnico-científicas, bem como sindicatos, institutos de engenharia, entre outros. Esse grupo considera que o atual momento político é uma grande oportunidade para boas práticas e mudanças na forma de atuação da Engenharia Consultiva, de Projeto, Acompanhamento e Construção no País.

A crise política e a estagnação econômica trouxeram consequências nefastas para grande parte da nossa população, como desemprego e perda de conquistas sociais e econômicas. Segundo dados do Fórum Econômico Mundial (WEF-2015-2016), a infraestrutura brasileira (transporte, comunicação, energia e saneamento), em uma escala de 7,0 (extensiva e eficiente) a 1,0 (extremamente subdesenvolvida), possui um índice de 2,9, ocupando a desonrosa 123º posição no ranking planetário. Hoje, países com infraestrutura mais avançada que a nossa planejam e realizam investimentos para garantir sua competitividade no contexto global.

Nossa situação precisa ser revertida urgentemente. As prioridades nacionais necessitam ser identificadas de forma contínua! Da mesma maneira, são imprescindíveis ações planejadas para o rápido atendimento das demandas em médio e longo prazo. Não podemos mais conviver com improvisação de regras e descontinuidade executiva - estabelecidas pelas agendas e embates políticos.

Em um futuro próximo, a retomada do crescimento econômico trará, mais uma vez, a conhecida crise de atendimento em razão do encolhimento que o setor de Engenharia Consultiva, de Projeto, Acompanhamento e Construção sofreu. Por mais agilidade e capacidade de resposta que o setor apresente, a recomposição das equipes, a formação e a capacitação da mão de obra especializada, ou mesmo a substituição dos profissionais que abandonaram a atividade, nunca será imediata, como atestam outros momentos similares da nossa história recente.

Importante citar que planejamento com identificação das necessidades e prioridades dos estudos de viabilidade técnico-econômica e ambiental, assim como projetos básicos e executivos representam algo entre 3% e 6% do custo total dos empreendimentos. Sendo assim, é fundamental que sejam priorizados e desenvolvidos dentro de um ambiente técnico. E mais: devem ser guiados pelos mais autênticos interesses nacionais. A definição dessas prioridades e o amadurecimento das propostas e ideias garantirão segurança em termos de atendimentos de prazos, de custos e, principalmente, na adequação dos empreendimentos.

Um ajuste legal também precisa ser consolidado e deve ter a participação das categorias que compõem a Engenharia Consultiva, de Projeto, Acompanhamento e Construção Brasileira. Nesse sentido, podemos citar o Projeto de Lei 6.814/17, atualmente em tramitação no Congresso Nacional, que trata da substituição e revogação da Lei 8.666/1993 e da Lei 10.520/2002.

Finalmente, o objetivo de nossa empreitada é diagnosticar os gargalos da infraestrutura nacional, contribuindo com ações que erradiquem os fatores limitantes do desenvolvimento do País. A infraestrutura brasileira – empreendimentos energéticos, estradas, ferrovias, portos, aeroportos, obras de saneamento, abastecimento, urbanização, habitação - precisa ser pensada e repensada, planejada, projetada e executada com eficiência e eficácia. Caso contrário, o preço a ser pago pela improvisação continuará sendo muito alto. Nessa missão, a Engenharia Brasileira, em especial a Consultiva, de Projeto, Acompanhamento e Construção, sempre terá muito a contribuir.

HOLOFOTE

Flávio Almeida da Silva é Geólogo de Engenharia formado pelo Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (IGc-USP). Possui mestrado em Geotecnia pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC- USP) e doutorado pelo IGc-USP na área de Investigação Geológico-Geotécnica. Trabalha há 30 anos com projeto, consultoria e acompanhamento de obras civis para infraestrutura e mineração. É sócio-proprietário da Geosolução - Geotecnia e Geologia de Engenharia e também ministra aulas universitárias em escolas de Engenharia Civil.

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ANÁLISE PROBABILÍSTICA DA ESTABILIDADE DA BARRAGEM DE SANTA BRANCA

ARAUJO, Mariana B. | Eng. Civil – M.Sc., Pontifícia Universidade Católica do RJ (PUC-Rio)

SAYÃO, A. S.F. J. | Professor – Pontifícia Universidade Católica do RJ (PUC-Rio)

A avaliação da segurança de projetos de engenharia geotécnica é tradicionalmente abordada de forma determinística, onde propriedades do material, geometria do problema e forças externas são valores conhecidos. Sabe-se, porém, que a obtenção de tais parâmetros envolve incertezas e, por esse motivo, é corrente a adoção de Fatores de Segurança (FS), caracterizados como a razão entre ações resistentes e solicitantes. O valor de FS é, portanto, sujeito à variabilidade dos parâmetros e erros de amostragem, e não deveria ser tido como a única forma de avaliação da segurança. Nesse sentido, os métodos probabilísticos vêm tendo uso crescente na avaliação do risco de instabilidade de taludes, com os parâmetros variáveis representados por características estatísticas (média e variância), definidos na investigação geotécnica. Os estudos probabilísticos de estabilidade conduzem aos resultados apresentados por um valor de Probabilidade de Ruptura (PR). O trabalho apresenta uma avaliação dos métodos probabilísticos mais utilizados na prática geotécnica, com aplicação ao caso da Barragem de Santa Branca.

The safety evaluation of geotechnical engineering projects is traditionally approached in a deterministic way, where the properties of the material, geometry of the problem and external forces are known values. However, the definition of such parameters involves uncertainties and acceptable safety factors must be prescribed. As the factor of safety is a function of terms subject to parameter variability and sampling errors, this should not be taken as the only form of safety assessment. Probabilistic methods have been used for assessing the risk of slope instability, where the parameters are represented by the probability density function assigned to them based on the geotechnical investigation data. Probabilistic stability studies lead to results presented in the form of probability of failure (PR). This work presents an evaluation of the most used probabilistic methods in determining the probability of slope failure, with application of such methods to the case of Santa Branca Dam.

RESUMO ABSTRACT


1. INTRODUÇÃO

Em projetos de engenharia, diversos requisitos técnicos que dizem respeito à estabilidade, funcionalidade e durabilidade devem ser atendidos. O conceito de Fator

de Segurança (FS) é bem conhecido e expressa o grau de estabilidade de uma estrutura, protegendo-a das incertezas que afetam o dimensionamento. O Fator de Segurança é definido pela razão entre forças resistentes e solicitantes.

A variabilidade espacial das propriedades do solo, a avaliação dos parâmetros a partir de ensaios, a estimativa das forças atuantes e as variações na geometria são fatores que tornam a abordagem determinística insuficiente para atestar a segurança da estrutura.

Com o objetivo de lidar com as incertezas inerentes ao dimensionamento geotécnico, a integração complementar de análises determinísticas e probabilísticas foi recomendada na década de 90 por Christian et al [1]. Na abordagem probabilística, o Fator de Segurança e os parâmetros geotécnicos deixam de ser representados por valores absolutos, e passam a exibir uma distribuição estatística. O resultado de uma análise probabilística pode também ser expresso pela Probabilidade de Ruptura (PR), que, juntamente com o valor de FS, oferecem um cenário mais completo das condições de estabilidade da estrutura, como sugerido por Duncan [2].

O presente trabalho apresenta as diretrizes da análise probabilística de estabilidade de taludes com base no estudo do caso da Barragem de Santa Branca.

2. CONCEITOS BÁSICOS PARA ANÁLISE PROBABILÍSTICA

2.1. MOMENTOS ESTATÍSTICOS

O principal conceito considerado em estudos probabilísticos é que os parâmetros geotécnicos deixam de ser representados por um valor único, como nas análises determinísticas, e passam a ser descritos por dois fatores, que representam a curva de distribuição de cada variável aleatória. Estes fatores, conhecidos como momentos estatísticos, são a média e o desvio padrão, ou variância.

A média indica o valor em torno do qual os dados variam. Na abordagem determinística a média é geralmente considerada como o valor real do parâmetro e é também conhecida como o valor esperado. O desvio padrão e a variância são índices que retratam a dispersão dos dados, ou seja, representam os erros referentes à obtenção dos dados e à variabilidade

dos parâmetros. Quanto maiores forem o desvio padrão e a variância, maior será a dispersão dos dados em relação à média. A Eq. 1 mostra como obter a variância de um parâmetro. Onde

[ Eq. 1]

Onde σ2 representa a variância, x é a média, e N é o número de dados da amostra. O desvio padrão (σ) é, por definição, igual à raiz quadrada da variância, como mostra a Eq. 2.

[Eq. 2]

[Eq. 3]

Outro índice estatístico importante é o coeficiente de variação, definido como a medida de dispersão dos dados em relação à média e expresso em porcentagem, conforme a Eq. 3. O coeficiente de variação pode ser utilizado para constatar se a dispersão de um determinado parâmetro está de acordo com o reportado na literatura, ou ainda, pode ser usado para se obter o desvio padrão, quando este é desconhecido.

A Tabela 1 a seguir apresenta valores de referência para o Coeficiente de Variação (CV), reportados por Sandroni e Sayão [3].

Tabela 1 - Valores típicos do Coeficiente de Variação [3].

É importante salientar que o uso dos Coeficientes de Variação da Tabela 1 para estimar o desvio padrão deve ser considerado apenas em estimativas preliminares, sendo necessária a realização de ensaios para o conhecimento das características do material.

2.2 DISTRIBUIÇÃO DE PROBABILIDADE

A probabilidade de ocorrência de uma variável é em geral representada por uma função matemática conhecida como função densidade de probabilidade. Ela define a forma da curva de distribuição da probabilidade, como descreve Dell’Avanzi [4].

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Figura 1 - Pontos de estimativa de distribuição simétrica para os casos de a) duas variáveis aleatórias e b) três variáveis aleatórias [5].

3. MÉTODOS PROBABILÍSTICOS

3.1. FOSM

O método FOSM (First Order, Second Moment) é um método simples e recebe este nome por usar uma aproximação de primeira ordem da série de Taylor para obtenção do segundo momento, ou seja, a variância do parâmetro em questão. O método foi apresentado por Christian et al [1].

Em suma, o método FOSM consiste no cálculo da variância do Fator de Segurança em função das derivadas parciais de FS e das variâncias dos parâmetros. A expressão que rege o método é apresentada na Eq. 4.

[Eq. 4]

[Eq. 5]

Nesta equação, o termo V[FS] representa a variância do Fator de Segurança, xi é uma determinada variável aleatória do problema e V[xi] é a variância dessa variável.

Para obter as derivadas parciais da função FS, pode-se usar a metodologia das diferenças divididas (para mais ou menos). O procedimento consiste em variar separadamente cada variável em questão, e observar a diferença correspondente no valor de FS. A derivada parcial de cada parâmetro é calculada pela razão entre a variação do Fator de Segurança e a variação imposta ao parâmetro, como indica a Eq. 5. Dell’Avanzi [4] recomenda que a variação de cada parâmetro seja de 10% do seu valor médio.

Com esta abordagem, o número necessário de análises de equilíbrio limite é igual a n+1, sendo n o número de variáveis aleatórias no problema.

Além da simplicidade de aplicação, outro benefício relacionado ao método FOSM é a determinação da influência de cada parâmetro na variância do Fator de Segurança, uma vez que as variáveis aleatórias são alteradas isoladamente. Sandroni e Sayão [3] resumem o procedimento para a aplicação do método a um caso de talude de mineração.

No método FOSM, a distribuição probabilística do Fator de Segurança, utilizada para obtenção da probabilidade de ruptura, é estimada a partir do Fator de Segurança determinístico obtido com os parâmetros médios, e a variância de FS é calculada pela aplicação do método.

3.2 MÉTODO DE ESTIMATIVAS PONTUAIS (EP)

O Método de Estimativas Pontuais (EP), desenvolvido por Rosenblueth [5], consiste em substituir a distribuição contínua da variável por valores discretos, conhecidos por estimativas pontuais.

Considerando x uma variável aleatória do problema, e fx(x) a função densidade de probabilidade da variável x, o método EP consiste em discretizar a função fx(x) , substituindo-a por suas Estimativas Pontuais P_ e P+, que representam a probabilidade de ocorrência de valores específicos de x_ e x+, respectivamente.

O procedimento que conduz às equações dos momentos de probabilidade pode ser generalizado para funções de n variáveis aleatórias, de tal forma que, para estimativas em dois pontos, a aplicação do método EP requer o emprego de 2n

repetições da avaliação determinística.A Figura 1 mostra uma representação gráfica dos pontos

de estimativas para os casos de duas e três variáveis aleatórias, ilustrando a relação entre os números de variáveis e de repetições do cálculo, de acordo com as combinações das variáveis.


[Eq. 6]

[Eq. 7]

[Eq. 8]

[Eq. 8]

No caso de duas variáveis aleatórias, ou seja, quatro pontos (x--, x-+, x+-, x++), conforme ilustra a Figura 1a, o desvio padrão, a variância e o valor esperado para o Fator de Segurança podem ser calculados de acordo com as equações 6 a 8, a seguir, quando ambas as variáveis apresentam distribuição simétrica (por ex., distribuição normal).

O método EP é simples e rápido para problemas com poucas variáveis aleatórias, porém torna-se trabalhoso e menos prático para aplicações com maior número de variáveis, pois o número de análises cresce de forma exponencial.

3.3 MÉTODO DE MONTE CARLO (MC)

O método de simulações Monte Carlo (MC) consiste na geração de números aleatórios para cada variável probabilística, conhecida sua distribuição. Para cada combinação de valores definidos aleatoriamente é realizada uma análise convencional (determinística) de estabilidade. A repetição de análises resulta em uma amostra de resultados, semelhante a uma amostra de observações experimentais, sendo possível obter a função de densidade de probabilidade do Fator de Segurança. Desta forma, o método MC consiste na simulação do processo de amostragem.

Para aplicação do método MC é preciso conhecer previamente: média, desvio padrão, limites inferiores e superiores de cada variável aleatória e tipo de distribuição de probabilidade dessas variáveis. Na falta destas é usual admitir uma distribuição normal, lognormal ou uniforme, como indicado por Farias e Assis [6].

Como o método é considerado uma técnica de amostragem, está sujeito a erros, sendo necessário grande número de repetições para obter resultados confiáveis. Isto revela a necessidade de se dispor de um programa computacional para processamento de dados e obtenção da curva de distribuição do Fator de Segurança, o que dificulta o uso corrente na prática da engenharia.

4. PROBABILIDADE DE RUPTURA E ÍNDICE DE CONFIABILIDADE

A Probabilidade de Ruptura (PR) pode ser entendida como a chance de uma estrutura entrar em colapso ou comportar-se de forma insatisfatória, como sugere Duncan [2]. O estudo probabilístico é a única forma de se estimar a Probabilidade de Ruptura (PR) de uma estrutura.

Como indica Dell’Avanzi [4], o valor de PR pode ser obtido pela área sob a curva da distribuição do Fator de Segurança com valores inferiores a 1,0 (correspondente à condição de ruptura).

O índice de confiabilidade (β) pode ser relacionado com a Probabilidade de Ruptura. Sayão et al [7] sugerem que o conhecimento do índice β permite uma avaliação mais completa da estabilidade quando é associada ao valor de FS. O índice de confiabilidade pode ser calculado pela Eq. 9, conhecendo-se o valor esperado do Fator de Segurança (E[FS]) e o desvio padrão do Fator de Segurança (σ[FS]).

Para melhor entendimento, o valor de PR é em geral apresentado para expressar a possibilidade de ruptura. Assim, quando se diz que a Probabilidade de Ruptura de um talude é 1:50, a probabilidade é de 0,02 (ou 1/50).

Valores típicos de β e PR para vários casos da prática geotécnica são apresentados por Sayão et al [7] e Whitman [8]. Em projetos de barragem de terra, o índice β apresenta valores entre 3,5 e 5,0. Para Probabilidade de Ruptura relativa é usual obter-se PR entre10-3 e10-5.

5. AVALIAÇÃO PROBABILÍSTICA DA BARRAGEM DE SANTA BRANCA

A Barragem de Santa Branca situa-se no estado de São Paulo e faz parte da hidrelétrica de mesmo nome, operada pela Light Energia, com capacidade instalada de 56 MW. A barragem de terra tem 320m de extensão de crista e 55m de altura máxima. A construção da barragem foi iniciada em agosto de 1957 e o enchimento do reservatório transcorreu de dezembro de 1959 a abril de 1960, quando o nível máximo foi atingido. Logo após o enchimento do reservatório ocorreram instabilidades sucessivas no talude de jusante da barragem, que se estenderam por cerca de 20 anos - apesar do esforço para remediação, causando apreensão quanto à estabilidade da barragem.

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Com as inúmeras tentativas frustradas de resolver o problema, e após a observação do aumento da saturação do talude de jusante, foi verificada a inoperância do sistema interno de drenagem. O nível d’água do reservatório foi rebaixado e em 1989 foi executado um reforço no maciço da barragem, cuja seção transversal é apresentada na Figura 2. Foram realizadas análises probabilísticas da estabilidade da barragem com o reforço concluído e considerando a inoperância do filtro de drenagem - situação que se verifica nos dias atuais. Na Figura 2, as linhas contínuas representam a situação original do talude de jusante, e as linhas tracejadas indicam o talude após o reforço. A Figura 3 apresenta uma foto recente da barragem.

Figura 3 – Vista aérea da Barragem de Santa Branca com reservatório cheio

Figura 2 - Seção típica da Barragem de Santa Branca após o reforço a jusante [9]

Os trabalhos de Pacheco [10] e Lima [11] referem-se à situação anterior ao reforço e consideraram como valores determinísticos os pesos específicos natural e saturado do solo compactado da barragem, sendo a coesão e o ângulo de atrito efetivos avaliados como variáveis.

Posteriormente, Dell’Avanzi [4] realizou um estudo utilizando os pesos específicos e o nível d’água também como parâmetros variáveis. Porém, a influência destes parâmetros foi insignificante na composição da variância do Fator de Segurança da Barragem de Santa Branca. Desta forma, foram mantidos os parâmetros probabilísticos definidos por Pacheco [10] e Lima [11], listados na Tabela 2. Foram utilizados os valores determinísticos dos pesos específicos natural e saturado do solo compactado, respectivamente iguais a18 kN/m³ e 20 kN/m³.

O método de Spencer foi utilizado como método de Equilíbrio Limite nas análises probabilísticas. A influência do método determinístico de estabilidade na análise probabilística da Barragem de Santa Branca foi reportada por Dell’Avanzi e Sayão [12] com os menores valores de PR obtidos nos métodos mais rigorosos, tais como Spencer e Morgenstern-Price. Observação similar foi reportada por Vecci e Sayão [13]. Esta conclusão é relevante, pois a preferência natural pelo uso de métodos rigorosos pode levar a resultados não conservadores. Este tema está ainda sujeito a estudos mais detalhados.

Tabela 2 - Resumo dos parâmetros probabilísticos utilizados

5.1. PARÂMETROS UTILIZADOS

A Barragem de Santa Branca foi objeto de estudos anteriores que serviram de base para a análise de confiabilidade aqui reportada.

O método de Spencer foi utilizado como método de Equilíbrio Limite nas análises probabilísticas. A influência do método determinístico de estabilidade na análise probabilística da Barragem de Santa Branca foi reportada por Dell’Avanzi e Sayão [12] com os menores valores de PR obtidos nos métodos mais rigorosos, tais



Tabela 4 - Cálculo de V[FS] pelo método EP

Tabela 3 - Cálculo de V[FS] pelo método FOSM

como Spencer e Morgenstern-Price. Observação similar foi reportada por Vecci e Sayão [13]. Esta conclusão é relevante, pois a preferência natural pelo uso de métodos rigorosos pode levar a resultados não conservadores. Este tema está ainda sujeito a estudos mais detalhados.

5.2 ANÁLISES POR FOSM

As análises realizadas pelo método FOSM adotaram a técnica das diferenças divididas, com variação de 10% dos parâmetros. Na análise determinística obteve-se E[FS]=2,204. A Tabela 3 resume os resultados encontrados.

A soma dos valores da última coluna fornece V[FS]=0,037 e σ[FS]=0,193.

Conhecendo os valores de E [FS] e σ [FS] obtêm-se β = 6,25 e PR = 2 x 10-10. A influência dos parâmetros na variância do Fator de Segurança indicada pelo método foi de 89% para a coesão efetiva e 11% para o ângulo de atrito efetivo. Este resultado poderia ser bastante útil na fase de projeto se a seção fosse considerada instável. Nesse caso seria ainda possível alterar as especificações do solo a ser compactado, de forma a se obter um maior valor de c’ e, portanto, um maior β e uma menor Probabilidade de Ruptura, garantindo a estabilidade do projeto.

5.3 ANÁLISE POR ESTIMATIVAS PONTUAIS (EP)

A Tabela 4 apresenta os resultados parciais encontrados com a aplicação do método de Estimativas Pontuais (EP). Com estes resultados e utilizando as Eqs. 6 a 8 obtêm-se E [FS] = 2,197 e σ [FS] = 0,187, chegando a β = 6,40 e PR = 8 x 10-11.

crítica. O resultado encontrado foi de E[FS] = 2,202, σ = 0,191, com valores de β = 6,293 e PR = 0,00%. Nadim [14] narra um exemplo recente do uso de análises de risco combinadas com simulações Monte Carlo para mostrar a eficiência das ações propostas para remediação de barragem na Noruega.

6. CONCLUSÃO

O artigo apresenta conceitos básicos da avaliação probabilística de taludes com aplicação dos principais métodos para o estudo da Barragem de Santa Branca. As análises aqui reportadas permitem concluir que a barragem apresenta condições adequadas de estabilidade com base nos valores de Fator de Segurança e Probabilidade de Ruptura obtidos por diferentes métodos. Os valores do índice β mostraram-se na faixa de 6,3 a 6,4, sem alteração expressiva nos três métodos considerados. Os resultados reportados mostram valores de Probabilidade de Ruptura também bastante próximos.

O método FOSM apresenta a vantagem de determinar a contribuição de cada parâmetro na variância do Fator de Segurança, podendo ser utilizado preliminarmente à adoção de outros métodos probabilísticos. Se o estudo for realizado ainda na fase de projeto, os resultados do método FOSM podem ser úteis caso seja necessária uma intervenção do projetista para garantir a estabilidade. O método de Monte Carlo é recomendado para obtenção da PR e b pela facilidade de aplicação em alguns programas de estabilidade e pelos bons resultados.

7. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem pelo apoio prestado pela Light e pela CAPES na realização da pesquisa, bem como às engenheiras A. Vecci e A.L. Rossini, da PUC-Rio, pelas sugestões ao longo deste trabalho.

8. PALAVRAS-CHAVES

Probabilidade de Ruptura, análise probabilística de estabilidade, taludes.

9. REFERÊNCIAS

[1] Christian, J.T., Ladd, C.C., Baecher, G. (1992) - Reliability and Probability in Stability Analisys. ASCE Specialty Conf. on Stability and Performance of Slopes and Embankments - II, Berkeley, U.S.A, pp. 01-40.[2] Duncan, M. (2000) - Factors of Safety and Reliability in Geotechnical Engineering. ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 126, No. 4, April, 2000.[3] Sandroni, S. S. e Sayão, A. S. F. J. (1992) - Avaliação Estatística do Coeficiente de Segurança de Taludes. 1a COBRAE, ABMS, Rio de Janeiro, Brasil, vol.2, pp.523 -535.[4] Dell’Avanzi, E. (1995) - Confiabilidade e Probabilidade em Análises de Estabilidade de Taludes. Dissertação de mestrado, PUC-Rio, Rio de Janeiro.

5.4 SIMULAÇÕES DE MONTE CARLO

Para aplicação do método de Monte Carlo (MC) foi utilizado o programa Slide, disponibilizado comercialmente pela Rocscience. O estudo foi feito considerando limites com valores de três vezes o desvio padrão e utilizando análise do tipo Global Minimum para obter a probabilidade de ruptura da superfície

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Mariana B. ARAUJOEngenheira Civil formada pelo Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Sukow da Fonseca (2015) e mestre em Engenharia Civil (Geotecnia) pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (2018). Possui experiência em projeto de barragens de rejeito de mineração. Atualmente é membro da Comissão Revisora de artigos do Geojovem 2018.

Alberto de Sampaio Ferraz Jardim SAYÃOGraduado em Engenharia Civil pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio/1976) e Doutor em Engenharia Geotécnica na University of British Columbia, no Canadá, em 1989. Professor associado da PUC-Rio e secretário geral da Academia Nacional de Engenharia

(ANE). Foi presidente da Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, de 2004 até 2008. Atua na área de Engenharia Geotécnica, especialmente em estabilização de encostas, geossintéticos, barragens e obras de terra e trabalhos experimentais no campo e em laboratório. Foi bolsista pesquisador 1B do CNPq até março de 2010, e em 2011 foi eleito membro titular da ANE. É membro do Conselho Deliberativo do CBDB e membro vitalício do Conselho Diretor da Associação Brasileira de Mecânica dos Solos.

[5] Rosenblueth, E. (1975) - Point Estimates for Probability Moments. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 72(10), p. 3812 – 3814.[6] Farias, M.M., e Assis, A. (1998) – Comparação entre Métodos Probabilísticos Aplicados à Estabilidade de Taludes. XI COBRAMSEG, Cong. Brasileiro de Mec. Solos e Eng. Geotécnica, ABMS, vol. II, Brasília, pp. 1305 - 1313.[7] Sayão, A. S.F.J., Sandroni, S. S., Fontoura, S.A.B., Ribeiro, R.C.H. (2012) – Considerations on the Probability of Failure of Mine Slopes. Soils and Rocks, ABMS, vol. 35(1), ABMS, pp. 31 - 37.[8] Whitman, R.V. (1984). Evaluating calculated risk in geotechnical engineering. ASCE Journal of Geotechnical Engineering Division, v. 110:2, pp. 145 - 188.[9] CRUZ, P. T. (1996) – 100 barragens brasileiras: casos históricos, materiais de contrução, projeto. São Paulo: Oficina de Textos.[10] Pacheco, M.P. (1990) - Conceitos de Probabilidade e Análise de Risco em Estudos e Projetos de Geotecnia Conferência especial sobre métodos probabilísticos em Geotecnia. IX COBRAMSEF, Salvador, Brasil, pp. 37 - 56.[11] Lima, L.S.A. (1991) - Uma Metodologia para Análise Probabilística da Estabilidade de Taludes. Dissertação de mestrado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.[12] Dell’Avanzi, E. e Sayão, A. S. F. J. (1998) – Avaliação da Probabilidade de Ruptura de Taludes. XI COBRAMSEG, Cong. Brasileiro de Mec. Solos e Eng. Geotécnica, ABMS, vol. II, Brasília, pp. 1289 - 1295.[13] Vecci, A. N. e Sayão, A. S. F. J. (2018) - Análise de Segurança de um Talude de Mineração. XVI CNG 2018, Congresso Nacional de Geotecnia, SPG, Ponta Delgada, Açores, 10p.[14] Nadim, F. (2017) – Reliability Analysis of Embankment Dams. ASCE Geotechnical Frontiers 2017, Orlando, Florida, March.




SILVEIRA, João Francisco Alves | Consultor em Instrumentação e Segurança de

Barragens - SBB Engenharia

MELEGARI, Luiz Fernando | Engenheiro Civil - CPFL/CERAN

MANTESE, Arthur Couto | Engenheiro Civil - SBB Engenharia

O presente trabalho apresenta os resultados da análise de um material de cor amarela e de aspecto filamentoso observado na galeria de drenagem da UHE Castro Alves da Cia Energética Rio das Antas (CERAN), nas proximidades de Nova Roma do Sul, no interior do Rio Grande do Sul, após cinco anos de operação. Este tipo de material filamentoso nunca havia sido observado pela SBB Engenharia em barragens similares localizadas em região de rochas basálticas. Isto justificou a realização de uma campanha de amostragem desse material, assim como em outros três pontos na galeria, para a realização de ensaios de laboratório, cujos resultados revelaram em essência a ação de ferro-bactérias na sua formação.

This paper presents the results of the analysis of a yellow and filamentous material, observed at the drainage gallery of the Castro Alves Power Plant, owned by CERAN - Cia Energy Rio das Antas, near Nova Roma do Sul, RS, five years after the reservoir impoundment. This type of filamentous material had never been observed by SBB Engineering in other similar Brazilian dams, located in basalt rocks region. This justified a sampling campaign of this material, as well as in three other points in the gallery, for the realization of laboratory tests, whose results revealed an action of iron-bacteria in its formation.

RESUMO ABSTRACT


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1. CONSIDERAÇÕES GERAIS

A geoquímica das águas naturais apresenta variada concentração de minerais na sua composição. Essa variação está associada à composição da rocha, através

da qual as águas percolam e são drenadas. Rochas basálticas são ricas em minerais de ferro, de alumínio e de manganês.

Como o ferro e o manganês apresentam dupla valência química, é muito frequente que sirvam de fonte de energia química para grupos de bactérias especializadas ou sofram oxidação na presença de moléculas de oxigênio livres (no caso da água, dissolvido). Diante da ocorrência de ambiente redutor no maciço rochoso, ou seja, um ambiente pobre em oxigênio, esses minerais se encontram na água subterrânea na forma química reduzida: com valência II, correspondente a Fe++ e Mn++. Em contato com o ar, ou mesmo com a água ricamente oxigenada, ocorre a oxidação desses íons (Fe++ + ½ O2 = Fe+++ e Mn++ + O2 = Mn4+), sendo formados os compostos óxidos e hidróxidos de ferro e manganês.

O processo de formação de óxidos e hidróxidos de ferro e manganês ocorre de forma espontânea, quando massas de água ricas nesses íons, em condições anaeróbicas, portanto redutoras, entram em contato com superfície rica em oxigênio. Esse é o fenômeno frequente que ocorre quando a água subterrânea aflora de vertentes - ou então quando é bombeada, originalmente transparente, e rapidamente passa à coloração avermelhada devido à oxidação do Fe++ (transparente e solúvel na água) para Fe+++ (vermelho e insolúvel na água). A cor vermelha se deve à formação de óxidos de ferro e hidróxidos de ferro.

Figura 1 – Material de aspecto filamentoso observado em agosto de 2012 na canaleta de drenagem (nunca antes observado pela SBB em outras barragens)

Figura 2 – Seção longitudinal da Barragem Principal da UHE Castro Alves

Desta forma, a ocorrência de água com presença de massas de aspecto gelatinoso e com gradiente de cores do laranja, passando pelo vermelho, marrom e até o preto, é forte indicação de compostos de ferro e manganês (seja o processo de formação mediado por bactérias ou simplesmente por oxidação química).

No caso da UHE Castro Alves, o aspecto dos materiais encontrados na galeria de drenagem, com coloração vermelha e marrom, conduz à hipótese de se tratar de intensa atividade metabólica com formação de compostos de ferro e manganês por


ação de bactérias autotróficas especialistas. O estado agregado dessas bactérias, normalmente orientadas no sentido do fluxo da água, formam aglomerados filamentosos, como observado na canaleta de drenagem, podendo provocar incrustações em tubos e bombas de água, conforme considerações do Dr. Albano Schwarzbold [1]. Ainda na galeria de drenagem foi observada a presença de material avermelhado em infiltrações em juntas e fissuras entre blocos da estrutura.

2. LOCAIS AMOSTRADOS

Os locais amostrados seguiram basicamente as recomendações do Parecer Técnico da SBB Engenharia. Foram coletadas tanto amostras da água, como dos sedimentos. Na Figura 2 apresenta-se a locação dos pontos de amostragem.Ponto 1 – Coleta de água em um dreno de fundação do lado esquerdo hidráulicoPonto 2 – Coleta de água e sedimentos em fissura com carbonatação e material avermelhado na parede de montante da galeriaPonto 3 – Coleta de água e de sedimentos da canaleta de drenagem, onde ocorria a presença do material mostrado na Figura 1Ponto 4 – Coleta de material gelatinoso presente no fundo da canaleta da galeria de drenagem

Figura 3 – Fissura sub-vertical com carbonatação e material avermelhado (Ponto 2) junto à parede de montante da galeria

Figura 4 – Detalhe do material onde se coletou a amostra no Ponto 2

Figura 5 – Detalhe do interior de um dreno da UHE Castro Alves material de aspecto coloidal

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3. RESULTADOS OBTIDOS

A Tabela 1 apresenta os resultados das análises da água e dos sedimentos nos diferentes locais amostrados na galeria de drenagem da UHE Castro Alves, assim como de alguns parâmetros que viessem para caracterizar melhor o tipo de ambiente no local.

locais de fluxo de água, nas canaletas e tubulações. A concentração medida na água é maior do que a normalmente encontrada em águas na região. Porém, ela é menor do que era de se esperar em função da maciça presença de bactérias autotróficas.

É no sedimento que se encontram as altas concentrações de manganês mangânico (Mn IV ou Mn4+), que na amostra da parede da barragem – Ponto 2 – soma 6,03%. Essa forma de manganês, assim como o Fe III, é insolúvel, fazendo parte também do sedimento e da biomassa das bactérias autotróficas.

A partir dessas considerações é possível inferir que nos períodos de circulação da água no reservatório – o que ocorre nos meses mais frios do ano – há disponibilidade de oxigênio até as camadas mais profundas da coluna da água, resultando nas formas de Fe+++ e Mn4+, portanto insolúveis e depositadas no fundo. Nesse período, esses metais não são fonte de energia química para as ferro-bactérias, o que acarreta pequena atividade de quimiossíntese.

Nos períodos de estratificação térmica também ocorre estratificação química (durante os meses mais quentes do ano) quando há um grande déficit de oxigênio no fundo do reservatório, resultando na forma de Fe++ e Mn++, solúveis e transportados pelo fluxo da água e disponíveis como fonte de energia química para as ferro-bactérias. É o período do ano em que ocorre a maior formação de massas de água com essas deposições.

Desse modo, sempre se tem dois períodos formando ciclos anuais, o dos meses mais quentes, com disponibilização de maiores quantidades de ferro e manganês nas formas reduzidas, e o dos meses mais frios, com menor disponibilização desses metais, predominantemente na forma oxidada.

4. CONCLUSÕES

Os resultados das análises aqui apresentados foram decorrentes da presença de um material de cor amarelo avermelhado e de aspecto filamentoso observado no fundo da canaleta de drenagem à esquerda da galeria da barragem gravidade em CCR de Castro Alves. Cabe ressaltar a confiabilidade dos resultados aqui apresentados tendo em vista que a coleta, recipientes de amostragem, testes feitos e análise dos resultados foram realizados por especialista em geoquímica de águas subterrâneas [1].

Os vários ensaios feitos vieram esclarecer que a origem dos materiais amostrados estava associada à presença de íons de ferro e manganês. Tal constatação explica a origem dos seguintes materiais, normalmente presentes em muitos dos drenos de fundação e em infiltrações através do concreto, devido à ação de bactérias que tem sua origem associada à presença de ferro ou manganês nas águas de percolação:

Parâmetro Amostra Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4

Oxigênio dissolvido (mg/L) água 1,97 x x x

pH água 7,9 7,5 6,9 x

Condutividade elétrica (µS/cm) água 187 307 203 x

Temperatura (°C) água 14 x x x

Sulfato (mg/L) água 0,312 0,406 0,415 x

Cálcio (mg/L) água 20,8 43,1 18,9 x

Ferro (mg/L) água 0,331 0,845 3,28 x

Manganês (mg/L) água 0,186 1,11 2,88 x

Cálcio (µg/g) sedimento X 34.767 13.774 5.528

Ferro (mg/L) sedimento X 112.721 93.540 309.108

Manganês (µg/g) sedimento X 60.267 18.925 8.106

Cálcio (%) sedimento X 3,48 1,38 0,53

Ferro (%) sedimento X 11,30 9,35 30,90

Manganês (%) sedimento X 6,03 1,89 0,81

Tabela 1 – Resultados das análises de água e sedimento na UHE Castro Alves (março de 2013)

Conforme se pode observar, a concentração de cálcio é maior no Ponto 2, tanto na água (43,1 mg/L) como na amostra de sedimento (34,8 mg/g ou 3,48%). Esses valores são sensivelmente mais elevados do que os encontrados em águas naturais da região. Disso se pode depreender que a principal fonte de cálcio seria a estrutura em concreto da barragem (Ponto 2), e da solubilização do carbonato de cálcio de outras fontes, o fundo do reservatório, por exemplo. A contribuição da cortina de injeção é irrelevante após alguns anos de operação, pois a quantidade de calda injetada atingiu nessas barragens em basalto baixas absorções de calda de cimento.

A análise da água, nos três pontos amostrados deste estudo, apresenta teores de ferro bem inferiores aos de cálcio. A explicação para essa condição é a de que as amostras de água não continham presença dos filamentos de ferro-bactérias. Sendo assim, o ferro encontrado era Fe II (ou Fe++), que é solúvel e que não teria sido metabolizado pelas bactérias. As grandes concentrações se encontram nos tecidos das bactérias, que foram analisadas fazendo parte dos sedimentos.

Assim como o ferro, o manganês é também fator de alteração das características da água e de formação de agregados e incrustações nos


Figura 6 – Detalhe de um bom terminal em “T” de um dreno de fundação

• Material coloidal de cor amarronzado e aspecto coloidal que aparece na saída dos drenos de fundação;

• Material coloidal de cor alaranjado que surgiu no fundo das canaletas de drenagem;

• Carbonatação avermelhada (ferro-bactérias) ou de cor cinza ou preta (mangano-bactérias) que se formam em algumas infiltrações através de juntas de contração entre blocos ou de fissuras nas paredes da galeria.

Esse tipo de ação biológica ocorre praticamente em todas as barragens localizadas sobre maciços de basalto, conforme se tem constatado no acompanhamento do desempenho do sistema de drenagem em algumas dezenas de barragens. O material com aspecto filamentoso, como o presente na canaleta de drenagem, não havia sido ainda observado em nenhuma delas. Pode-se conviver com as mesmas sem maiores problemas, mas convém ressaltar apenas a necessidade de realização de frequentes limpezas dos drenos, particularmente em sua extremidade superior, na tubulação que faz a conexão do dreno ao canalete lateral de drenagem, conforme mostrado na Figura 6.

João Francisco Alves SILVEIRAAtua na área de Instrumentação e Segurança de Barragens desde 1973, tendo participado do projeto e análise da instrumentação das Usinas Hidrelétricas de Itaipu, Água Vermelha, Marimbondo, Três Irmãos, Xingó, Itá, Itapebi, Dona Francisca, Jirau e Belo Monte, dentre outras. Autor de cerca de 120 trabalhos técnicos

e de dois livros dedicados à instrumentação e segurança de barragens. Presidiu a Comissão Internacional “Ad Hoc Committee on Small Dams” do ICOLD – International Commission on Large Dams, no período entre 2005 e 2011.

Luiz Fernando Pedroso MELEGARINatural de Lages/SC, Engenheiro Civil graduado pela Universidade Federal de Santa Catarina (1995). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Obras de Terra e Enrocamento. Coordenação da manutenção civil e auscultação das estruturas das usinas da empresa, incluindo 31 PCHs, 07

UHEs - UHE Barra Grande, UHE Campos Novos, UHE Foz do Chapecó, UHE Serra da Mesa e Complexo CERAN.

Arthur Couto MANTESE Engenheiro Civil formado pela Escola de Engenharia de São Carlos – EESC USP, tem atuado junto à SBB Engenharia nas áreas de Instrumentação e Segurança de Barragens desde 2010. Participou de inspeções e análise da instrumentação de cerca de 40 PCHs e 10 UHEs, dentre elas as usinas do Complexo CERAN,

Canoas I e II, Jurumirim, Chavantes e Jirau.

5. PALAVRAS-CHAVES

Barragem, ferro-bactérias, drenagem, colmatação, obstrução de drenos.

6. AGRADECIMENTOS

Os autores expressam seus agradecimentos à Cia Energética Rio das Antas (CERAN) pela oportunidade de realizar tais ensaios, assim como à autorização para sua divulgação na Revista Brasileira de Barragens, do CBDB. Nossos agradecimentos, também, ao Dr. Albano Scharzbold, especialista em geoquímica de águas subterrâneas, pela amostragem realizada, pelos ensaios e pelo relatório final (muito prático e conciso). Scharzbold é profundo conhecedor das regiões onde predominam as rochas basálticas da Bacia do Paraná, como foi o caso da UHE Castro Alves.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] – SCHARZBOLD, A. (2013) – “Análise da Ocorrência de Massas Bacterianas em

Estruturas da Barragem da Usina Hidrelétrica Castro Alves – RS”, Relatório Técnico

elaborado para a CERAN – Cia Energética Rio das Antas.

A valiosa experiência obtida no acompanhamento das estruturas de concreto da UHE Itaipu, durante cerca de 30 anos, com aproximadamente 3.000 km de extensão, veio indicar que a limpeza dos drenos de fundação por meio de operações detalhadas, envolvendo a determinação de suas profundidades, medição de vazão e limpeza, com eventual reperfuração do dreno, pode ser realizada a cada 10 anos. Anteriormente, na UHE Itaipu, essa operação estava sendo feita a cada cinco anos (ou seja, após 25 anos de experiência fica constatado que a inspeção e a limpeza de drenos podem ser feitas a cada 10 anos). Isso se aplica aos sistemas de drenagem das barragens localizadas sobre maciços basálticos, não devendo ser extrapolada para outros tipos de rocha, pois em maciços de granito-gnaisse ou em rochas metamórficas as operações de limpeza de drenos necessitam ser bem mais frequentes.

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DESEMPENHO DE UMA SEÇÃO DE BARRAGEM DE TERRA ANTES E APÓS A EXECUÇÃO DE UM DRENO NO PISO DE PÉ DE TALUDELOBO, A.V.L | Engenheira Civil - Doutoranda e Mestre em Engenharia de Construção Civil,

Especialista em Segurança de Barragens pelo Programa de Pós Graduação em Engenharia

da Construção Civil (UFPR/SANEPAR)

GRAEFF, C. | Engenheira Civil – Universidade Federal do Paraná (UFPR)

Este trabalho tem como objetivo apresentar a avaliação sobre o desempenho de uma seção de uma barragem de terra, através de inspeções e análise dos instrumentos, no período anterior e após a execução de um novo sistema de drenagem horizontal. Nesta seção da barragem não havia medidores de vazão e o sistema de drenagem estava obstruído. Foi executado um novo sistema de drenagem constituído por uma vala central e seis valas laterais de dreno francês para posterior instalação de tubos PEAD perfurados, de modo a coletar a água infiltrada no solo e conduzi-la em direção ao canal a jusante da barragem. A drenagem foi implantada, mesmo com a barragem apresentando pequenas variações de poropressão e significativa estabilidade, considerando que essa apresenta mais de 25 anos de operação, pelo motivo de relatos de surgência de água ao redor de um piezômetro de fundação, localizado em parte da região localizada no piso da ombreira esquerda até a galeria da descarga de fundo. O novo sistema indicou uma significativa melhora nas poropressões e subpressões. Um fato relevante foi que o piezômetro que apresentava artesianismo antes da implantação do dreno, reduziu significativamente seu nível piezométrico. Já a surgência anteriormente verificada, desapareceu - demonstrando a eficácia do novo sistema drenagem.

This work aims to demonstrate studies on the performance of a section of embankment dam, through inspections and analysis of the instruments installed in the same, in the previous period, during and after the execution of a new horizontal drainage system. In this section of the dam there were no flow meters and the drainage system was clogged. A new drainage system was implemented consisting of a central ditch and 6 french drain side ditches for later installation of perforated pipes in order to collect the infiltrated water in the soil and lead it towards the channel downstream of the dam. The drainage was implanted, even with the dam showing small variations of pore pressure and significant stability, considering that this one presents more than 25 years of operation, due to the reason of reports of upwelling of water around a foundation piezometer located in part of the region located on the floor of the left jamb to the bottom discharge gallery. The new system indicated a significant improvement in poropressiore and uplift. A relevant fact was that the piezometer that presented high poropressiore before the implantation of the drain, significantly reduced its piezometric level and the water surface previously verified disappeared, demonstrating the effectiveness of the new drainage system.

RESUMO ABSTRACT



1. INTRODUÇÃO

A Barragem Passaúna está localizada no município de Araucária, região metropolitana da cidade de Curitiba, no estado do Paraná (PR). Foi projetada em 1983 e

concluída em 1985. A construção da barragem foi viabilizada pelo extinto órgão federal DNOS e entregue em 1990 para a Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR), a qual iniciou a operação da barragem para fins de abastecimento público. As principais características da barragem estão listadas na Tabela 1 (ao lado). Em 2012, ela foi classificada pelo órgão fiscalizador estadual ÁGUASPARANÁ, de acordo com a metodologia descrita na Resolução CNRH nº 143, na categoria de risco médio e de dano potencial associado alto, classe A. O plano de instrumentação da barragem previu em seu projeto executivo o monitoramento através de medidores de recalque, com designações de MR e PR e piezômetros tipo tubo aberto ou standpipe com designações de PG, PM e PF.

No presente artigo são demonstradas ações realizadas antes, durante e após a construção da barragem de usos múltiplos, sendo o fim, predominantemente, para abastecimento público. Durante a operação, em inspeções regulares de segurança, foram verificados pontos de surgência de água no piso do pé de talude a jusante, denominado de piso 2, próximo da bacia de dissipação da descarga de fundo. Após estudos de análise de fluxo e estabilidade foi realizado um projeto para melhorar a drenagem deste piso, que consistiu em uma trincheira drenante.

Tabela 1 – Principais características da barragem

A área do barramento foi dividida já na fase de projeto em seis pisos: o piso 1 (estaca 69 à estaca 76) e o piso 2 (estaca 60+15m à estaca 69) - situados da ombreira esquerda até a tomada d’água; o piso 3 (estaca 43+10m à estaca 60+15m) e o piso 4 (estaca 39 à estaca 43+10m) - ocupam a área de baixada e vão da Galeria até o Vertedouro; o piso 5 (estaca 10 à estaca 34) e o piso 6 (estaca 0 à estaca 10) - correspondem a todo o trecho da ombreira direita. Na Figura 1 está apresentada a planta de projeto da barragem dividida em seus seis pisos.

Figura 1 - Planta da barragem

Principais características da barragem PassaúnaDenominação Oficial Barragem de Passaúna

Empreendedor Cia. de Saneamento do Paraná - Sanepar

Entidade fiscalizadora Instituto das Águas

Localização

Rio Rio Passaúna

Município Município de Araucária

Unidade de Federação Paraná

Coordenadas Norte e Leste N: 7.175.247m; L: 661.689m

Existência de barragens a montante e a jusante Sim

Barragem

Tipo Terra Homongênea

Altura máxima acima da fundação (m) 22,00

Cota do coroamento (m) 892,00

Comprimento do coroamento (m) 1325,00

Largura do coroamento (m) 8,00

Inclinação do paramento de montante (V:H) 1:3

Inclinação do paramento de jusante (V:H) 1:2,5

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Figura 2 - Seção de projeto do piso 1 e 2

O reservatório possui cota do Nível de Água Normal (NAN) situada em 887,20m, capacidade de armazenamento total de 58hm3 e área inundada de 14,6 km2.

2. HISTÓRICO CONSTRUTIVO

Em seu livro “100 barragens brasileiras”, o autor Paulo T. Cruz (ele participou da obra tendo prestado serviços de consultoria) relata a ocorrência de dois principais problemas geotécnicos. O solo da fundação não parecia exigir um sistema de rebaixamento por ser bem impermeável. Assim, as escavações foram iniciadas com bombeamentos localizados. Entretanto, ao atingir o solo residual da fundação, as esteiras de escavação começaram a amolgar o solo ao ponto de transformá-lo em “argila mole”. Foi necessário, então, retirar as escavadeiras da obra e substituí-las por mais leves. Também foi preciso “forrar” o solo com uma camada de areia e recomeçar o trabalho. As novas escavadeiras tiveram de ficar apoiadas no “forro” para não destruir o solo residual. Da mesma forma, para preservar o solo residual da fundação, foi realizada a execução de um detalhado sistema de drenagem em trincheiras e poços de bombeamento. Tal sistema só foi desativado quando o aterro da barragem atingiu entre 8 e 10m de altura. O segundo problema relatado diz respeito às áreas de empréstimo. A barragem de terra, embora homogênea, deveria ser constituída por um “pseudo-núcleo” de material mais argiloso e com umidade mais elevada do que a dos espaldares. Este material se encontrava apenas em uma mancha de solo vermelho localizado na margem esquerda da barragem. A fiscalização verificou que boa parte do solo argiloso vermelho já havia sido utilizada nas ensecadeiras de maneira desnecessária, gerando, assim, um problema crônico de busca de áreas que atendessem às especificações do “pseudo-núcleo”.

Em seu livro, Cruz comenta: “A minha experiência na construção de muitas barragens é de que, a menos que haja restrições específicas quanto ao uso de empréstimo de solo, materiais granulares e blocos de rocha, os melhores materiais de construção irão para as primeiras ensecadeiras de obra”.3

A barragem de terra foi construída sobre solo de alteração de rocha local, predominantemente gnaisses (em várias formas de ocorrência), que se caracterizam pela sequência de solos superficiais mais argilosos, passando para siltes argilosos e siltes arenosos, com ocorrência localizada de argilitos. A barragem no leito do rio deveria se apoiar num solo residual saturado de gnaisse, com SPT acima de 10 golpes. Analisando o levantamento planialtimétrico da barragem é possível verificar que o projeto original foi modificado, principalmente, no detalhamento do dreno de pé do talude de jusante. O enrocamento de pé foi substituído por um tapete drenante com elevação e, posteriormente, entulhado por uma berma de equilíbrio com altura variando entre 4 e 5m. O perfil da berma a jusante pode ser confirmado pelo levantamento topográfico realizado. A partir dele foram constatadas algumas mudanças na seção, como pode ser visto na Figura 3.

Mediante análise dos documentos disponíveis é viável concluir que o projeto original foi modificado durante a execução da obra, principalmente, no detalhamento do dreno de pé do talude de jusante. Neste aspecto observou-se que o enrocamento de pé foi substituído por um tapete drenante com elevação - posteriormente entulhado por uma berma de equilíbrio com altura variando entre 4 e 5m. O levantamento planialtimétrico realizado indicou que a inclinação da porção inferior do talude de jusante da barragem varia entre 1V:2H (na região do piso 3) e 1V:3H (na região do piso 1).

Figura 3 – Perfil topográfico comparativo


Em geral, a camada superior é mais argilosa, sendo seguida de uma fração de silte desenvolvida. Há na sua base um solo arenosiltoso com uma reduzida fração argilosa. Os materiais das áreas foram caracterizados da seguinte forma:

• Material da JS1 - caracterizado pela ocorrência de frações argilosas entre 8% e 30%, frações de areia e pedregulho entre 30 e 60% e umidade ótima variável entre 17 e 27%;

• Material JS1A - área de subdivisão da JS1 (por ser um material específico e de ocorrência restrita) com uma fração de argila menor que 2µ, entre 10 e 30%, umidade ótima variando entre 27 e 33% e necessidade de isolamento para o uso em áreas específicas da barragem;

• Material da JS2 - considerado mais siltoso, menos coesivo, mais permeável e de trabalhabilidade mais difícil por apresentar ocorrência de frações argilosas entre 5 e 30%, fração de areia entre 35 e 75% e umidade ótima variável entre 17 e 23%.

Na Figura 4 está apresentado o croqui do aterro proposto para os pisos 1 e 2. Segundo a orientação do consultor, deveriam ser utilizados materiais das jazidas JS-1 no aterro a montante e a jusante para os pisos 1 e 2.

Figura 4 - Croqui do aterro proposto

Durante a análise dos relatórios da supervisora de obra, verificou-se uma série de complicações construtivas, ocasionadas pela paralisação da obra, devido às condições climáticas. Dentre as principais complicações que afetaram o piso 2 podemos citar o registro de erosões no aterro de montante e jusante (sendo a região mais intensificada perto da galeria), deposição de material carreado pelas chuvas próximo da descarga de fundo, filtro vertical afetado (necessidade de remoção de uma camada de 0,20m), dreno de pé de enrocamento destruído entre as estacas 62+14,00m e 64+12,00m e contaminação do filtro fino de areia da trincheira com material carreado pelas chuvas (o filtro precisa ser substituído). Nos registros da supervisora nada foi relatado sobre a solução dos problemas executivos apresentados. Ela relatou a regularização e a modificação do dreno de pé, bem como a necessidade da execução de uma berma a jusante. Quanto ao material de compactação, o documento especifica utilização do material JS1 no núcleo argiloso e uso do

material JS2 no aterro a montante e a jusante (material mais siltoso, menos coesivo, mais permeável e de trabalhabilidade mais difícil).

Apesar de a barragem apresentar pequena variação de poropressão e significativa estabilidade, considerando que ela possui mais de 25 anos de operação, relatou-se, durante o primeiro semestre de 2015, a surgência de água em um piezômetro de fundação, denominado PF-36, no piso 2, situado entre a estaca 61 + 5m e a estaca 76m, em parte do vão da ombreira esquerda até a Galeria da Tomada de Água. Sugeriu-se, então, que o material do aterro a jusante fosse de permeabilidade relativamente alta, o que faria com que o filtro perdesse sua função de dreno, de disciplinar a vazão, forçando o fluxo para uma direção determinada e, com isso, aumentar o controle sobre a poropressão. Ao invés de seguir o caminho do filtro e ser conduzido para fora do aterro, o fluxo estaria percolando em parte do corpo da barragem. Analisando o levantamento planialtimétrico da barragem, pode-se verificar que o projeto original foi modificado, principalmente no detalhamento do dreno de pé do talude de jusante.

3. ANÁLISE DE FLUXO

A análise de fluxo e da estabilidade da barragem foi elaborada através da modelagem numérico computacional do problema no software GeoStudio, que, por sua vez, utiliza o método dos elementos finitos para resolução numérica de equações diferenciais parciais. Vale ressaltar que a divisão desses elementos para elaboração da malha deve seguir certas regras de tamanho e de conectividade entre os nós. Partiu-se do princípio de que a malha elaborada pelo software é suficientemente robusta e consistente para resolução do problema em questão. O fluxo na barragem foi resolvido por meio da equação que governa a Lei de Darcy. A estabilidade foi calculada por meio da equação estabelecida através do método de equilíbrio limite de Morgenstern-Price.

A definição correta das propriedades dos materiais é crucial para a obtenção de um modelo de predição coerente. Algumas hipóteses são intrínsecas aos modelos constitutivos que descrevem, de forma matemática, o comportamento do solo. Essas hipóteses devem ser consideradas levando em conta a questão: até que ponto as mesmas condizem com a realidade? Foram consideradas como propriedades de interesse do material do aterro o peso específico natural, a umidade de compactação, a condutividade hidráulica saturada e os parâmetros de resistência ao cisalhamento (ângulo de atrito interno e intercepto coesivo). O peso específico e a umidade de compactação foram obtidos a partir dos registros de obra. Já a condutividade hidráulica saturada e os parâmetros de resistência ao cisalhamento foram obtidos a partir dos ensaios de caracterização da jazida JS-2, realizados pela empresa projetista.

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A seção-tipo para o estudo foi elaborada de forma bidimensional, sendo a mesma composta pelo perfil teórico da barragem estabelecido em projeto, pela seção topográfica obtida através de um levantamento planialtimétrico a jusante da barragem em 2015, pelas camadas de solo de fundação obtidas por interpolação de dados através da análise da variação linear entre furos de sondagens realizados no período de projeto, bem como pela extrapolação de dados através da análise de tendência de continuidade da linha de interpolação. Os valores médios e característicos de parâmetros do aterro são apresentados na Tabela 2. A imagem foi produzida a partir de estudos dos dados disponíveis de ensaios registrados durante a execução da obra.

Tabela 2 - Parâmetros do aterro

A partir de estudos de análise de fluxo são apresentados, na Tabela 3, os valores médios da condutividade hidráulica saturada para cada material que constitui a barragem, sendo a região de cada material definida conforme geometria obtida na seção tipo.

Tabela 3 - Resumo da condutividade hidráulica saturada dos materiais

Como resultado da análise de fluxo através da modelagem numérica foram obtidos os padrões de variação de carga total (Figura 5) e de poropressão (Figura 6) ao longo do domínio de análise.

Nota-se que, como observado em campo, a linha freática (representada pela linha azul pontilhada) passa rente ao pé do talude de jusante, o que justifica a presença de água no mesmo. O resultado da modelagem mostra que o sistema de filtros da barragem funciona de forma afogada, bem como justifica a implantação de um sistema eficiente de drenagem no pé de talude de jusante.

4. ANÁLISE DE RUPTURA

Da mesma maneira foram obtidos os parâmetros do solo e definidos os materiais para cada região da seção-tipo. Na Tabela 4 são apresentados os valores médios de peso específico, ângulo de atrito e intercepto coesivo de cada material constituinte da barragem.

LEGENDA [m]

LEGENDA [kPa]Figuras 5 - Variação de carga total

Figura 6 - Variação de poropressão

Tabela 4 – Parâmetros de cisalhamento

A análise de ruptura através do estado limite foi realizada em associação com a análise de fluxo. Na Figura 7 é apresentado o Fator de Segurança obtido a partir dos parâmetros médios da barragem e sua respectiva superfície de ruptura.



Figura 7- Superfície de ruptura

A análise da Probabilidade de Ruptura possibilita uma avaliação mais abrangente que a do Fator de Segurança, pois define as chances de sucesso de um projeto, ou seja, a probabilidade do Fator de Segurança ser menor ou igual a 1.

5. NOVO SISTEMA DE DRENAGEM DO PISO 2

Diante dos fatos mencionados anteriormente e após uma sondagem nos pisos 1 e 2, verificou-se que não haviam trincheiras drenantes nem medidores de vazão. Para resolver

problemas de drenagem neste piso foi desenvolvido um projeto para execução de um sistema de drenagem da barragem constituído por uma vala central e seis valas laterais de dreno francês para posterior instalação de tubos PEAD perfuradas. O objetivo foi coletar a água infiltrada no solo e conduzi-la em direção ao canal. O sistema de drenagem da barragem consiste na construção de uma vala central e, na totalidade, seis valas laterais de dreno francês para posterior instalação de tubos PEAD perfurados, de modo a coletar a água infiltrada no solo e conduzi-la em direção ao canal. A saída da água captada é feita a partir da passagem pelo medidor de vazão, que a transborda em uma calha aberta direcionada ao canal

Figura 8 - Detalhe do projeto do novo sistema de drenagem

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Figura 9 - Detalhe do projeto do novo sistema de drenagem

Figura 10 - Detalhe da seção instrumentada do piso 2

6. ANÁLISE DA INSTRUMENTAÇÃO ANTES DA EXECUÇÃO DO DRENO

Esta seção da barragem é instrumentada conforme demonstrado nas Figuras 11 e 12, com piezômetros do tipo tubo aberto.

Verifica-se que esta seção da barragem apresenta um comportamento estável. Porém, necessita atenção devido ao artesianismo apresentado em 2014 no PF33-A, causado pela inexistência de dreno ou trincheira drenante a jusante a partir do pé do talude e por este ser um ponto mais baixo na topografia do terreno, coletando também as águas pluviais além das percolações da barragem. Tanto o PF33-A como o PF 36-A estão instalados no pé da barragem na saída do filtro horizontal e demonstram que o dreno de pé (que foi construído na época da construção da obra) não estava cumprindo a sua função. Para melhorar esta drenagem e diminuir o gradiente hidráulico, foi executada uma obra de reabilitação da drenagem nesta seção da barragem, com execução de trincheira drenante e instalação de medidores de vazão.

Verifica-se que esta seção da barragem apresenta um comportamento estável. O artesianismo apresentado em 2014 no PF33-A, causado pela inexistência de dreno ou trincheira drenante a jusante a partir do pé do talude, desapareceu. Tanto o PF33-A como PF 36-A estão instalados no pé da barragem na saída do filtro horizontal e demonstram que o dreno de pé (que foi construído) está cumprindo a sua função.


Figura 11 - Detalhe da seção instrumentada do piso 2

Instrumento Local de Instalação Cota célula/cota topo

Status Níveis de Controle

Comportamento verificado antes da execução do dreno

PF-03 Fundação (argila micácea) depois do filtro vertical

868,142889,817

Operante Atenção Variação nas leituras, verificar funcionamento instrumento

PF-04A Fundação (solo de alteração de rocha residual jovem)

867,557882,557

Operante Normal A leitura realizada demonstra coerência com sua localização

PF-21 Fundação (argila micácea) depois do dreno de pé

871,197876,202


PF-33A Fundação (solo de alteração de rocha residual jovem) depois do

dreno de pé

868,733876,033

OperanteAtenção

Artesianismo em 2014, alteado o tubo, e aumento nível piezométrico e

surgências

PF-36A Fundação (solo de alteração de rocha residual jovem) depois do

dreno de pé

870,073875,273

Operante Atenção A leitura realizada demonstra um nível alto - está na boca do piezômetro

PG-07A Na galeria 876,695890,195

Operante Normal Sempre seco - a leitura realizada demonstra coerência com sua

localização

PG-08 Imediatamente abaixo do piso da galeria de fundo

871,134885,782


PG-10A Na galeria 877,241882,441

Operante Normal Sempre seco - a leitura realizada demonstra coerência com sua

localização

PG-11A (novo PM)

Topo da galeria de fundo, entre filtro e galeria, bulbo na região de

contato terra- concreto

876,132891,732


PG-17 Lado da torre de descarga de fundo antes do filtro vertical

882,511891,803


Tabela 5 - Análise da seção instrumentada do piso 2 antes da execução do dreno

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Instrumento Local de Instalação Cota célula/cota topo Status Níveis de

Controle Comportamento

PF-03Fundação (argila micácea)

depois do filtro vertical868,142889,817

Operante NormalA leitura realizada demonstra coerência com

sua localização

PF-04ªFundação (solo de alteração de

rocha residual jovem)867,557882,557


sua localização

PF-21Fundação (argila micácea)

depois do dreno de pé871,197876,202


sua localização

PF-33ªFundação (solo de alteração de rocha residual jovem) depois do

dreno de pé

868,733876,033

Operante Normal Surgências desapareceram e diminuiu o nível piezométrico

PF-36ªFundação (solo de alteração de rocha residual jovem) depois do

dreno de pé

870,073875,273

Operante NormalSurgências desapareceram e diminuiu o

nível piezométrico

PG-07A Na galeria876,695890,195

Operante NormalSempre seco - a leitura realizada demonstra

coerência com sua localização

PG-08Imediatamente abaixo do piso

da galeria de fundo871,134885,782


sua localização

PG-10A Na galeria877,241882,441

Operante Normal A leitura realizada demonstra coerência

com sua localização

PG-11A (novo PM)

Topo da galeria de fundo, entre filtro e galeria, bulbo na região

de contato terra- concreto

876,132891,732


sua localização

PG-17Lado da torre de descarga de fundo antes do filtro vertical

882,511891,803


sua localização

Tabela 6 - Análise da seção instrumentada do piso 2 após a execução do dreno

Verifica-se que esta seção da barragem apresenta um comportamento estável. O artesianismo apresentado em 2014 no PF33-A, causado pela inexistência de dreno ou trincheira drenante a jusante a partir do pé do talude, desapareceu. Tanto o PF33-A como PF 36-A estão instalados no pé da barragem na saída do filtro horizontal e demonstram que o dreno de pé (que foi construído) está cumprindo a sua função.

7. CONCLUSÕES

Após a execução do novo sistema de drenagem, a seção da bar-ragem apresenta um comportamento estável. Pelo Relatório de Monitoramento de 2017, após a execução do dreno, observou-se que: (i) houve alívio da poropressão e da subpressão na fundação e (ii) a surgência no piso de jusante e o artesianismo no piezômetro desapareceram. Tais fatos demonstram que o novo dreno está cum-prindo a sua função.

A inspeção regular de barragens é de extrema importância, pois pode verificar potenciais problemas nas estruturas e propor melho-rias e manutenção, seja a manutenção preditiva, corretiva ou pre-ventiva. Em inspeções realizadas na barragem Passaúna verificou-se problemas de surgência no piso de pé do talude e artesianismo em piezômetros próximos a surgência. Após sondagens e estudos foi executado um projeto para um novo sistema de drenagem no pé do talude. Depois da execução deste dreno, observou-se o desapareci-mento da surgência e um alívio nas subpressões da fundação.

A gestão de segurança de barragens é importante porque pode evitar e/ou diminuir diretamente as consequências dos danos de um eventual acidente. A segurança da comunidade vizinha e a segurança hídrica para o abastecimento público são primordiais. Considerando a segurança hídrica em épocas de estiagem e secas, nas barragens de usos múltiplos, principalmente as de abastecimen-to público, torna-se primordial o acompanhamento dos níveis do reservatório em correspondência ao volume armazenado, dos va-lores medidos pela instrumentação, bem como das características


químicas da água. O mesmo vale para monitoramento de ocupação irregular no entorno e erosões e sedimentação do reservatório.

8. AGRADECIMENTOS

As autoras agradecem ao professor Eduardo Dellavanzi e à EGEL Engenharia pelo apoio no desenvolvimento dos estudos de estabilidade, pela análise de fluxo e pela solução adotada. Agradecimentos também ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Construção Civil da Universidade Federal do Paraná. Da mesma maneira, expressa gratidão para a SANEPAR pela disponibilização dos dados para este estudo.

9. PALAVRAS-CHAVES

Barragem de terra, reabilitação, dreno horizontal, drenagem, monitoramento.

10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] FUSARO,T.C. (2007).”Estabelecimento Estatístico de Valores de Controle para a Instrumentação de Barragens de Terra: Estudo de Caso das Barragens de Embor-cação e Piau. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Ouro Preto”.[2] FONSECA, A.R. (2003) “Auscultação por Instrumentação de Barragens de Terra e Enrocamento para Geração de Energia Elétrica – Estudo de Caso das Barragens da UHE São Simão. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Ouro Preto, pp. 6-47”. [3] CRUZ, Paulo Teixeira. (1996) “100 Barragens Brasileiras: Casos Históricos, Ma-teriais de Construção, Projeto. São Paulo: Oficina de Textos”.[4] SILVEIRA, J. F. A. (2006) “Instrumentação de barragens de terra e enrocamento. São Paulo: Editora Oficina de Textos”. [5] LOBO, A V.L. (2015) “Relatório Análise do Projeto e Levantamento dos Estudos anteriores”.[6] LOBO, A.V.L. (2017) “Relatório do monitoramento geotécnico para o diagnósti-co e monitoramento do comportamento de segurança da barragem do Passaúna ”.[7] BRASIL. Presidência da República, Casa Civil. Plano nacional de segurança de barragens. Lei Federal nº 12.334 (2010). http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2007-2010/2010/Lei/L12334.htm acessado em 27 de junho de 2017.[8] Egel Engenharia (2015). Relatório de análise e solução da situação de segurança da barragem do rio Passaúna. 0171-BAPA-REL-001-V03.[9] GeoSistema Ltda (2010). Relatório Final das Sondagens percussivas.[10] Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento LACTEC (2010). Relatório de Ensaios RE LAME. 100.2010-R1.[11] Magna Engenharia Ltda. Instrumentação – Seções geológicas transversais Est. 62, Est. 63+10, Est. 65. Desenho SP-17,03, controle 456.3.0003.1[12] Magna Engenharia Ltda. Instrumentação –Planta de Locação. Desenho SP-17,01, controle 456.3.0001.2

[13] Magna Engenharia Ltda. Seções Transversais – Detalhes dos drenos – Piso 02 – Est. 62 à 64. Desenho SP-11,04, controle 456.2.GEO.000.4.0[14] Magna Engenharia Ltda. e DNOS. Barragem do Passaúna – Relatório de Su-pervisão, 1982 a 1989.[15] Sondotécnica S.A. Barragem do Rio Passaúna - Barragem Trecho do Rio - Seções transversais típicas. Desenho BP-PE-17.[16] Sondotécnica S.A. Barragem do Rio Passaúna - Barragem Plantas. Desenho BP-PE-16.[17] Sondotécnica S.A. Barragem do Rio Passaúna - Barragem (trecho da sela) - Seções transversais e detalhes. Desenho BP-PE-23.[18] Sondotécnica S.A. Barragem do Rio Passaúna - Seções geológico-geotécnicas tranversais ao eixo barrável. Desenho BP-GEO-05[19] Sondotécnica S.A. Barragem do Rio Passaúna - Jazida JS-2 Ensaios de Carac-terização. Desenho BP-GEO-14.[20] Sondotécnica S.A. Barragem do Rio Passaúna - Jazida JS-2 Ensaios Especiais. Desenho BP-GEO-15.[21] GRAEFF, Cátia (2016) Estudo dos critérios de compactação e de estabilidade ao longo do piso 2 da barragem Passauna [22] LOBO, A V.L, GRAEFF, C., DELLAVANZI, E. (2017) – Estudo dos critérios de compactação e de estabilidade ao longo de uma seção tipo de uma barragem de terra – Seminário Nacional de Grandes Barragens - SNGB Belo Horizonte– MG, 15 a 18 de maio de 2017, T.4 – A.13.

Adriana Verchai de Lima LOBODoutoranda e Mestre em Engenharia da Construção Civil na área de Materiais pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), possui título de especialista em Segurança de Barragens pelo Instituto IDD. Engenheira Civil graduada pela UFPR, Tecnóloga

em Concreto pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Técnica em Edificações pela UTFPR. Atua como Engenheira Civil na Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) e na gestão de segurança de barragens e como responsável técnica pelo Plano de Segurança de Barragens, monitoramento e inspeções regulares de segurança de barragens; ministra aulas em cursos de pós-graduação. Membro de comitês técnicos e da Diretoria do Núcleo Regional do Paraná do CBDB, Membro do Comitê Organizador da Third International Dam World Conference 2018. Autora de artigos sobre concreto, instrumentação e barragem de terra e do capítulo do livro Gerenciamento de Obras, Qualidade e Desempenho da Construção (Cap.12). Boas Práticas para Execução de Estruturas de Concreto, Editora Ciência Moderna. Possui experiência nas áreas da Engenharia Civil, com ênfase em concreto, obras de saneamento, segurança de barragens, recursos hídricos, gestão de obras públicas, materiais, pavimentação.

Catia GRAEFFEngenheira Civil pela Universidade Federal do Paraná com participação em intercâmbio acadêmico pelo Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Aluna do programa de MBA de Gestão Estratégica de Empresas na FGV/ISAE, de

Curitiba. Atuou como pesquisadora na área de pavimentação asfáltica e participou de estudos relacionados à segurança da Barragem do Passaúna. Possui experiência com orçamento, planejamento e execução de obras, implementação de Sistema de Gestão de Qualidade, certificação SiAC:2017 (PBPQ-H), estudo de viabilidade de empreendimentos imobiliários e incorporação. Trabalha atualmente como Engenheira Civil na R3 Construção atendendo como responsável técnica da empresa.

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António VEIGA PINTO | Civil Engineer – Veiga Pinto Consulting

Rita AFONSO | Civil Engineer – Veiga Pinto Consulting

Construction of rockfill dams with vibratory rollers is still recent. Knowledge of the stress–strain behaviour of the rockfill materials is quite recent, as well.In this work some physical-mechanical properties of rockfills are discussed, namely the blocks breakage caused by the stress state, collapse and size of rock fragments. Behaviour of rockfill materials in laboratory and in prototypes (dams) is discussed. The main types of incidents in rockfill dams and their causes are analysed.

ABSTRACT



1. INTRODUCTION

Because of their height, embankment dams and in particular rockfill dams, belong to the most daring civil engineering structures in view of their size, cost, benefit,

and also of the potential risk of accidents.Rockfill Mechanics is a recent science under 60 years old.

In this paper, we aim to reflect on several issues related to the behaviour of rockfill dams of interest in the design, construction, and safety evaluation.

2. CHALLENGE, BACKGROUND, AND PURPOSE

The motivation to write this paper appeared when the authors took notice of 3 papers from China researchers on the interest to build super high rockfill dams [1], [2] and [3].

In Portugal, the construction of the Paradela Dam, in 1958, of dumped rockfill, 110 m height, was at the time of its construction the highest rockfill dam in the world with the upstream curtain (Concrete Face Rockfill Dam; CFRD),. In view of the large settlements occurred in the first filling, the upstream face concrete facing has suffered significant damages, leading to high water leakages that keep happening today [4].

In view of that incident, Paradela dam designers expressed the need to acquire better knowledge of the rheological behaviour of rockfills before new designs of this type of dams would be made. This was the challenge launched at LNEC to conduct studies on rockfill materials to improve the design tools of such structures. In a first study, modelling of rockfills, namely the scale effect of stress-strain behaviour between samples tested in the laboratory and in-situ was analysed [5]. In a subsequent study, the structural behaviour of a rockfill dam was modelled prior to construction. This study allowed the development of more reliable technologies to support the project of rockfill dams [6].

In the studies carried out at LNEC, the physico-mechanical characterization of rockfill materials was particularly taken into account. Beliche Dam, which served as a prototype in the prediction type A in the mentioned study, had evidenced higher than expected deformations, a fact that has raised the interest of the national and international community in such studies, leading, among other things, to the elaboration of 13 PhD theses around the world.

The lessons learnt from the study of rockfill materials and that led to the technological innovation of this type of structures showed that laboratory tests, behaviour observation in prototypes, construction techniques, and mathematical modelling are the key-issues for success.

3. DISCRETE MODELS IN ROCKFILS

3.1 INTRODUCTION

In an approach used with rockfill materials it is intended to reconcile micro-rheology, that is models of individualized particles, and the influence of external factors, with the macro-rheology that is treated as a continuous model.

3.2 FACTORS INFLUENCING STRESS-STRAIN BEHAVIOUR OF ROCKFILL MATERIALS

Several factors influence the stress-strain behaviour of rockfill materials, the most important being the state of stress and the strength of the blocks to breakage [7], although not all authors subscribe this paradigm [8].

3.2.1 STRESS STATE

The stress state is undoubtedly the most relevant factor in the stress-strain behaviour of rockfill dams.

This behaviour results from the sharp increase of contact force between rock blocks with increase in the stress state. The contact forces are directly proportional to the applied external pressures, and it has been verified in laboratory that, with the increase of the tension state, fracturing of blocks increases, which leads to the reduction of shear strength and modulus of deformability in the rockfill body. This fact has high relevance in the increase of installed stresses with increasing height of dams.8

3.2.2 BREAKAGE STRENGTH

Blocks breakage strength depends on several factors, and therefore it is essential to test representative rock fragments to estimate their strength and to predict its evolution in time, that is to say, their weatherability. In latu sensum, high weatherability may signify increased fragmentation and larger settlement in a long-term run. This subject is tackled in Chap. 6.

3.2.2.1 INDEX PROPERTIES

In micro-rheological terms, stress-strain characteristics of rockfill materials depend largely on the properties of the rock blocks. In this line, several tests, designated here as index-properties, have been carried out in Portugal on rock fragments

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extrapolation accuracy of the stress-strain characteristics from laboratory to the prototype. This problem with the techniques inherent to it is called modelling.

As mentioned in (3.2.1), fracturing of blocks is the most important factor in the stress-strain behaviour of rockfill bodies, which increases with the block size. In this line, a study was carried out at the LNEC where triaxial compression and one-dimensional compression tests were performed with specimens under similar conditions, except for different sizes of the rock fragments [6].

Following studies of Marsal [10], a large number of tests on rock fragments were carried out in which the contact forces of a particulate medium under an external pressure of 1 kgf/cm2 were proved to follow a normal law, in which the average rupture force, , of particles is proportional to the mean diameter, , of particles [5]. The correlation is given by Equation 1, where is expressed in gf and in mm:

of rockfill materials whose results have been used in the design of rockfill embankments for dams and expressways [9].

The tests allow to characterize texture, compressive strength, durability and sensitivity to water. Over 200 tests on samples of rock fragments from all rock types existing in Portugal have been carried out; carbonate rocks, granites, metagreywackes and basalts were studied. The results of these tests allowed to characterize, for example, whether the tested materials are of in a class of high or low strength [9].

4. CONTINUOUS MODELS IN ROCKFILLS

The continuous models correspond to the macro-rheology, that is to say, it is disregraded that the rock embankment is constituted of particles and accepts that their stress-strain behaviour is analysed as a continuous body.

In the laboratory the testing chambers have dimensions of the order of 0.50 m in diameter, which already allows extrapolation to prototype values, i.e., the real embankment, with reasonable accuracy.

Fracturing of rock elements has a preponderant action on the stress-strain behaviour of the rockfill embankment. For hard rockfill materials, this phenomenon leads to a marked curvature of the Mohr-Coulomb envelope.

Fracturing of the blocks by the effect of water is another important factor, as can be seen in one-dimensional compression tests with and without the presence of water (Figure 1) [6]. The tested material, a weathered metageywacke rock, was used in the upstream shoulder of Beliche Dam, where a high collapse supervened, as discussed in (6.3.2).

Another aspect to be taken into account, with influence on the structural behaviour of rockfill bodies, is the variability of the oedometrical modules of rockfills tested in the laboratory (LNEC), where variations between 24 and 110 MN/m2 have identified, which therefore can lead to highly different settlements.

From the analysis of laboratory tests, an inverse relation between the oedometric module and the K0 was verified [6].

5. ROCKFILL MODELLING

Due to the blocks size, rockfill embankments cannot be tested in the natural scale. It will be necessary to conduct tests with smaller rock fragments, which raises the question of the


Figure 1 – One-dimensional compression tests DU50. Relation stress-strain. Weathered rockfill material. Water effect [6]

[1]

[2]

On the other hand, through laboratory tests, it was verified that crushing strength of blocks of a particulate medium also obeys to a normal law, Equation 2, where is expressed in kgf and in cm [5]:

Figure 2 - Comparison of the decrease in shear strength and increase in deformability with increasing size of rock fragments

Figure 2 shows, on the left, the Gauss curves of contact forces and crushing strength values of laboratory tests. On the right, the corresponding values from samples of the prototype. Considering equations 1 and 2, with increasing particle size (D2 > D1), there is an increase in the overlaping zone (shaded area). Thus, there is a decrease in shear strength and increased deformability in the prototype samples compared to those tested both obtained in the laboratory.

6. BEHAVIOR OF ROCKFIL IN FIRST FILLING AND THE STRESS EFFECT. COLLAPSE AND CREEP

6.1 INTRODUCTION

Rockfill dams have generally exhibited satisfactory structural behaviour. There has been, however, incidents and the need for rehabilitation works. Such incidents are mainly associated to excessive displacement in dams, especially in the first filling stage.

Cracking of upstream reinforced concrete facing and the need to increase the height of clayey core dams to restore the freeboard to acceptable levels after excessive settlements are examples of typical incidents. Prediction of displacements when applying hydrostatic pressure is therefore an important requirement at the design stage of rockfill dams.

These displacements result from the rheological characteristics of the rockfill materials and are mainly associated to the effect of the stress state, collapse, and creep. The following sections describe how these factors can be characterized in the laboratory and how they have been evidenced in prototypes.

6.2 EFFECT OF STRESS STATUS

6.2.1 IN THE LABORATORY

In (4) the rheology of the rockfill was approached as a continuous body, and the increase of the stress state was considered that the factor of larger influence on the stress-strain behavior. In fact, with increasing stress state in the particulate media, fracture of blocks increases, leading to lower shear strength and deformability modulus.

6.2.2 IN DAMS

An anomalous effect occurred with CFRD, when height reached an appreciable value. An example is the case of Paradela dam, the highest (110 m) CFRD in the world, at the time of its construction (1958), which exhibited high settlements and cracking of the curtain and quite significant infiltrations [4].

In 2004, settlements at the upstream crest berm, still reached a rate of 4.8 mm/year, and the infiltration rate was of the order of 734 l/s [4].

At the time of construction of Paradela Dam, no laboratory testing equipment for rockfill samples was available, and fracturing due to the effect of the stress state and to the increase in the size of the blocks was not yet known. Although the dam was constructed with high strength granite blocks, fracturing should have been appreciable. In addition to the stress state, fracturing should have been influenced by the very high void ratios caused by the construction procedure, the dumped rockfill process. For this reason, a new construction technology of rockfill dams, with the introduction of compacting with

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vibrating cylinders was adopted, thus allowing to obtaining embankments with lower void ratios.

In 2005 and 2006, the effect of fracturing of blocks, due to the effect of the stress state, may also have been the reason for the decrease in the CFRD deformability modulus, when the dams reached a height record. As an example, the cracking of the reinforced concrete curtain upstream of Barra Grande (H = 185 m), Campos Novos (H = 202 m), and Mohale (H = 145 m) dams should be underlined.

From a posteriori analysis of the behavior observed in prototypes, it was concluded that the deformability modules of rockfills were very reduced, varying between 50 and 70 MPa. According to Pinto [11], one of the most effective corrective measures to reduce compression deformation in upstream concrete facings in super-high CFRD will be the increase in stiffness of the rockfill embankment.

These accidents have sometimes been associated to the use of low-strength rockfill materials [1]. However, another possible cause, as expressed in this work, can result from even high hard rockfills when subjected to high stresses, in increasing height dams, to be able to exhibit reduced deformability modules.

Therefore, it is considered that super high dams should be constructed with only high strength rock blocks and for the characterization of rock material, index-property tests should be carried out (see 3.2.2.1).

6.3 COLLAPSE AND CREEP

6.3.1 IN THE LABORATORY

Laboratory tests have shown that instantaneous volumetric deformations in rockfill samples occurs when a sudden increase in water content happens. This phenomenon is called collapse. It is considered to be due to increased breakage of blocks (Figure 1). The most plausible justification for the loss of resistance of these

blocks is the existence of physico-chemical reactions of water with the mineral components of the rockfill blocks.

In order to estimate the order of magnitude of the collapse of rockfill samples, index property tests such as insoluble residue, swelling strain, and compressive strength under dry and saturated conditions in representative rock samples should be performed.

Tests of this type have been performed in the laboratory, but the results have not allowed satisfactory extrapolations for predicting the behavior of prototypes [6].

6.3.2 IN DAMS

One case in which significant collapse settlements occurred in the Beliche Dam, built in Portugal, in 1985.

Figure 3 refers to the maximum cross-sectional profile of the dam. It is a rockfill dam with a central clayey core. Both stabilizers are rockfills. ECRD, near the core, is a low-resistance rockfill and the one located in the outer zone is a high-strength rockfill.

In Portugal, geodetic measurement systems in dams to measure settlements after construction have been used, which are not yet fully replaced by satellite observations. Figure 4 refers the system used in Beliche Dam [12].

During the construction phase, results of inclinometric tubes presented high settlements, especially in times of larger rainfall values. In this way, it was decided to carry out a large-scale test, by creating an excavation zone on the surface of the embankment where leveling plugs were placed. The test zone was abundantly saturated. The results led to settlements in the transition material (of low resistance rockfill), about 10 times higher than that of the rockfill of the outer stabilizer mass. For this reason, instructions were given for a more efficient compaction in the transition material, by placing abundant water during the spreading and compaction phases, by checking the number of cylinder passages and the height of layers and a

Figure 3 - Beliche Dam type profile



greater accuracy in the grain size, so as to avoid the placement of fine fraction material.

It was also decided to construct an upstream berm at a height of less than 9 m in relation to the crown, to place leveling marks in order to measure the displacements on the surface of the upstream surface, at the time of the first reservoir filling.

This decision was a pertinent one, because in the next winter, with the dam still under construction, a partial filling of the reservoir up to the quota 31.0 m (60% of NPA) occurred. During this period, between December 1984 and March 1985, a collapse of about 0.48 m in the mark of the upward bank of the central dam area (see Figure 5) occurred, resulting certainly from the collapse of the lower resistance rockfill material of the upstream stabilizer mass [12].

Figure 4 - System of Geodetic Measurements of the Beliche Dam

Figure 5 - Beliche Dam. Vertical displacement measured in the central upstream dam zone, by geometric leveling

The Ataturk dam in Turkey, 184 m high, was built in 1990. It is also an ECRD. The dam showed high settlements, which led to the need, in 2000, to carry out rehabilitation works to maintain the clearance of 7 m and to continue safely operating.

The high settlements of the Ataturk Dam should have resulted from a combination of unfavourable mechanical conditions, both in part of the clayey core material and due to the rockfill of the stabilizing mass [13].

The rockfill materials of the Ataturk Dam were submitted to index-property tests. Two rock varieties were used: a sound aphanitic and an altered vesicular basalt. The first material was found to have a tensile strength 10 times higher than the second. Vesicular basalts, because they contain montmorillonite and secondary calcite lenses filling voids, easily crumble and may have been the main cause of high collapse settlements.

Creep in rockfill dams has not led to excessive settlements. However, when collapse of rockfill occurs, the rate of deformation over time may be more relevant, and creep more pronounced. This is what happened at the Beliche Dam, where, at the end of the first fill, 5 years after construction, the monthly settlement rate at the crown level was still about 5 mm/month.

7. FINAL CONSIDERATIONS

The stress-deformation characteristics of rockfill materials depend mainly on the fracture of the individual rock blocks. This fracturing is increasing with the state of tension. Thus, with increasing dam height, rockfill materials should exhibit lower angles of internal friction and deformability modulus.

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Also the laboratory tests showed that with the increase of the blocks dimension, the mechanical properties are reduced, reason why the embankments, made of larger blocks, present smaller shear resistance and stiffness when compared to values measured in laboratory tests.

As mentioned before, physical and mechanical characteristics of the rock fragments may have a marked effect on the rheology of rockfill bodies. In this way, tests of index properties must be carried out to support the design of rockfill dams.

The collapse of rockfill materials, resulting from physico-chemical reactions in the mineral matrix in the presence of water, has been recorded in the laboratory. However, extrapolation for prototypes has not been sufficiently reliable. In fact, settlements, caused by the increase in water content in dam rockfills have led to greater displacements than those estimated from laboratory tests.

Creep in rockfill material is not relevant, but it can be enhanced by the effect of the collapse of rock blocks.

8. REFERENCES

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Dam Engineering, Casagrande Volume, Jonh Wiley & Sons Pub.

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Geodetic Positioning to Preventing Incidents in Fill Works and Mitigation of Their

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Turkey”, Engineering Geology, 57, May, 225-242.

António VEIGA PINTOResearcher in LNEC (http://www.lnec.pt/pt/) during 35 years. In 1983 his LNEC thesis was presented about a type A structural prediction of a rockfill dam. With this work, in 1985 was awarded with Gulbenkian Prize for contribution for economic progress in his country. The laboratory test results of the thesis were carried out 13th PhD thesis. 7 abroad.

He has been involved in studies for almost every rockfill dams built in Portugal. In the safety of existing 4 rockfill dams built before 1965 and in 10 rockfill dams built after his thesis. He was the coordination of the laboratory tests, quality control of the embankment and for the conception and placing of instrumentation. He has been consultant to United Nations to India (1984 and 1986) and UAE (1989). Invited consultant to PWRI, Japan (1994 and 1996). Consultant of CH2M (USA; 2014). Consultant of World Bank (since 2016).Presently he has CEO of Veiga Pinto Consulting (http://veigapintoconsulting.com/).

Rita Tavares AFONSORita Afonso concluded in 2011 the Integrated Master in Civil Engineering at the University of Aveiro.She has developed her professional activity, in national and Spanish companies, in the area of Geotechnics, namely applied to transportation networks.Rita Afonso has recently had an active participation as an advisor in support of the Technical Assistance to the in Pico da

Urze Dam Project, under construction in the Autonomous Region of Madeira.Amongst the aspects he has collaborated on are: the analysis and interpretation of the results of test rockfills, index properties of rock fragments, the analysis and interpretation of structural behavior of the embankment and excavations, as well as support for the elaboration of construction specifications and control of quality of rockfill materials and the installation of observation devices.



MEIO AMBIENTE

PREVENIR A PROLIFERAÇÃO DA ESPÉCIE EXÓTICA INVASORALimnoperna fortunei (MEXILHÃO DOURADO) EM RESERVATÓRIOS DE BARRAGENS E APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS

Ruben José Ramos CARDIA | Especialista em Segurança de Barragens – RJC Engenharia

& Fractal Engenharia

Rafael REAL de Sousa | Engenheiro Ambiental e Sanitarista

De origem asiática, o molusco bivalvulado Mexilhão Dourado ou Limnoperna fortunei – família Myltilidae, é uma das espécies exóticas invasoras. Além de desequilibrar o ecossistema (por falta de predador natural), gera impacto econômico negativo para empresas que utilizam a água em seus processos, principalmente para aproveitamentos hidrelétricos. São citadas algumas formas comuns de transporte e contaminação dos rios e reservatórios, bem como foram apresentadas algumas formas de controle e mitigação. A proliferação em larga escala desse molusco pode gerar incrustações no sistema de captação e tratamento de água, nos sistemas de resfriamento, grades e outras estruturas do aproveitamento hidráulico e/ou hidrelétrico. A gestão e o monitoramento ambiental devem garantir a prevenção.

From Asiatic origin this bivalve mollusk known as Golden Mussel (Limnoperna fortunei – Myltilidae family) is one out of exotic invader species. Besides unbalancing the ecosystem (for lack of a natural predator), their presence may be the cause for some problems (social, economic and environmental impact) that may arise in reservoirs impounded by dams, and for Hydroelectric Projects. There is a report about some of known means of transportation and contamination at reservoirs and rivers, as well, some of the tentative means for control and mitigation. Its proliferation may causes incrustation inside the intake and water equipment and in the tubes at refrigeration system and other structures at Reservoirs and Power Plants. Management with environmental monitoring shall facilitate preventive activities.

RESUMO ABSTRACT

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1. INTRODUÇÃO

A água, considerada o principal recurso natural presente em nosso planeta, é fundamental para o desenvolvimento global. Sendo o Brasil, rico em fontes renováveis, detentor de cerca de 12% das reservas de água doce do planeta, utiliza o seu principal recurso para geração de energia elétrica com aproveitamento hidráulico de um rio por meio do processo de transformação da energia potencial em energia cinética (BRASIL, 2006). Quando o assunto é água doce e potável, sendo oferta limitada de recurso natural, a gestão e o monitoramento ambiental devem estar presentes em todos os processos dessa atividade, uma vez que a ausência dessas ferramentas pode provocar sério impacto, direta ou indiretamente, no abastecimento de água potável e/ou na geração de energia elétrica.

Uma das principais ameaças ambientais em rios das regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste do Brasil são as espécies exóticas invasoras, que de forma rápida e intensa crescem descontroladamente, causando o desequilíbrio do ecossistema local. Uma das espécies preocupantes é o capim “Braquiária do Brejo”, também conhecido como “Braquiarão”, o qual já causou problemas às grades em uma Usina Hidrelétrica no rio Tietê (SALLES & COVRE, 1997). É uma das variações do conhecido “Capim Quicuio da Amazônia” ou “Braquiária Humidícula”, usado na proteção de taludes de Barragens de Terra.

Outra espécie é o bivalve invasor Mexilhão Dourado ou Limnoperna fortunei – família Myltilidae (DUNKER, 1857). Ele é originário do Sudeste asiático, tendo sido documentado como importante praga ao colonizar o sistema de abastecimento de água de Hong Kong, nos idos da década de 1960 (RICCIARDI, 1998). Os primeiros registros de seu surgimento na América do Sul são de 1991, na Argentina – rio da Prata. Esse molusco se instalou graças ao despejo das águas de lastro de navios mercantes (através de ovos e/ou larvas planctônicas) e eventualmente, por disseminação de alguns indivíduos adultos que possam ter sido transportados aderidos ao casco de navios. Com isso, o molusco começou a se alastrar por rios em vários países da porção Sul da América do Sul (PASTORINO et al., 1993). No Brasil, os estudos apontam a chegada do molusco em 1998, no delta do rio Jacuí, perto da cidade de Porto Alegre, no lago Guaíba (MANSUR et al., 2003).

O principal assunto desse trabalho é alertar sobre a gestão preventiva para um reservatório, seja para uso de abastecimento de cidades, seja para fins de geração hidrelétrica. Espera-se contribuir para o alerta da necessidade de providências antecipadas para ser evitada a grande proliferação do molusco. O impacto causado na biodiversidade do local também deve ser estudado e tratado, pois esse molusco está se tornando uma “grande ameaça” para aproveitamentos que usam as águas de rios e reservatórios. Convém ainda atribuir a causa de diversos impactos (sociais, econômicos e/ou ambientais) à

proliferação dessa espécie, tirando toda a responsabilidade antrópica da sociedade e, principalmente, das empresas empreendedoras em barragens.

Já em 2005, GIORDANI et al apresentavam comentários e recomendações para se procurar estabelecer métodos de controle, visando evitar que o molusco se alastrasse.

2. ÁGUAS NO BRASIL E ESPÉCIES INVASORAS

As espécies exóticas invasoras são organismos que introduzidos fora de sua área de distribuição natural, ameaçam ecossistemas, habitats ou outras espécies (BRASIL, 2006). Segundo VITULE e PRODOCIMO (2012), os seres humanos vêm modificando a distribuição das espécies no planeta em taxas crescentes. A introdução, acidental ou deliberada, de espécies invasoras, atualmente é uma das principais mudanças globais, resultando em impactos negativos indesejados sobre a biodiversidade, do nível genético ao de paisagem.

Conhecida espécie invasora aquática, o molusco Limnoperna fortunei - família Myltilidae, mais conhecido como Mexilhão Dourado (Figura 1), foi a base para este trabalho. Seu impacto, no Brasil, é semelhante ao causado pelos moluscos Dreissena polymorpha - denominado Mexilhão Zebra (Zebra Mussel) e Mexilhão Quagga (Quagga Mussel, Dreissena rostriformis “burgensis”) em rios, hidrovias e grandes lagos na América do Norte e na Europa.

Esses tipos de molusco vêm causando problemas de incrustação massiva, obstruindo tubulações e filtros de água de estações de tratamento, indústrias e usinas hidrelétricas, comprometendo a redução da vazão de água – inclusive, podendo causar sérios riscos aos sistemas de resfriamento. A espécie pode afetar também estações

PREVENIR A PROLIFERAÇÃO DA ESPÉCIE EXÓTICA INVASORA Limnoperna fortunei (MEXILHÃO DOURADO) EM RESERVATÓRIOS DE BARRAGENS E APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS

Figura 1: Limnoperna fortunei: Mexilhão dourado / Golden Mussel

Fonte: PESTANA (2006)


de aquicultura, incrustando gaiolas e tanques redes, atividades de pesca devido à incrustação nos cascos dos barcos (causando perda de velocidade e aumentando o consumo de combustível), bem como obstrução do motor, causando prejuízos ainda maiores, e também provocando ferimentos em pessoas. Além disso, eles servem como transporte de larvas e meios de propagação.

Sua elevada capacidade reprodutiva e ausência de predadores no Brasil gera impacto ambiental devido ao rápido crescimento populacional com formação de colônias densas e homogêneas, reduzindo a biodiversidade dos animais que vivem na região limnética, além do desalojamento de plantas. Sua ocorrência no Brasil se dá nas bacias dos rios Paraná, Paraguai, Uruguai e no lago Guaíba, ou seja, nas regiões Sul, Sudeste e até mesmo Centro-Oeste. Já está sendo encontrado no lago de Sobradinho, no rio São Francisco (MORENO, 2015 / Fig 2c), e com riscos de se espalhar até para a Amazônia.

3. COMENTÁRIOS SOBRE A SITUAÇÃO OBSERVADA

No estado de São Paulo, as ocorrências mais intensas conhecidas estão no médio rio Tietê, com elevada quantidade de bioincrustação causada pelo bivalve invasor. Sabe-se que, quanto maior a temperatura e maior quantidade de nutrientes na água, como perto de tanques rede (de Estações de Aquicultura), sua atividade reprodutiva poderá se tornar constante e mais intensa. (PESTANA, 2006).

Sabe-se que o rápido desenvolvimento da espécie, que fica aderida à superfície submersa (metálica, madeira, concreto, etc), causa redução de espaço, principalmente, no interior de tubulações. O problema da evolução aderida em camadas tem sido denominado de “macro obstrução” (macrofouling). A liberação de subprodutos pelo molusco (e/ou a facilitação ao desenvolvimento de algas e bactérias – aeróbicas e/ou anaeróbicas) em sua aderência à superfície metálica deve estar contribuindo para a aceleração dos problemas com corrosão (CASSINO et al, 2014). Também há aumento de custos (prevenção, limpeza, tratamento e correção) e alteração no odor da água e ambiental ao ocorrer a morte de moluscos.

As chamadas ‘MPP’ (Manutenção Preventiva Programada) são realizadas nos equipamentos através de controle com o horímetro digital de autolimpeza, ou seja, com apoio da tecnologia implantada para facilitar a gestão. Porém, com a alta incrustação do Mexilhão Dourado em radiadores, trocadores de calor e filtros principais, há necessidade de se realizar a manutenção e limpeza manual mais frequente em todos esses equipamentos, gerando perda de horas (e, no caso de equipamentos hidrelétricos, de geração parada).

Quando a espécie invasora estava em seu ápice, foram realizadas pesquisas com aplicação do produto químico MXD-100 (licença

do IBAMA de acordo com o Decreto nº 4074/02, com indicação de uso apenas para controle do Mexilhão Dourado em sistemas de resfriamento de Usinas Hidrelétricas) nos trocadores de calor. Foram simuladas duas situações, sendo um compartimento com aplicação do produto e outro sem. O produto era aplicado sem prévia diluição, com uso de sistema de controle, conforme programação estabelecida, acoplado ao sistema de resfriamento das unidades geradoras. É considerado um produto altamente tóxico e altamente perigoso ao meio ambiente, de acordo com sua classificação, ao ser derramado em solos e corpos hídricos.

Após o uso desse produto foi comprovada, de forma prática, sua ineficiência para a gestão de atividades dos equipamentos atingidos pela infestação dos moluscos. A presença aderida da espécie era controlada eliminando grande parte de seu número. Porém, surgia uma espécie de resíduo, com aspecto de borracha, entupindo as placas de trocadores de calor, sendo mais difícil sua limpeza e manutenção, além do custo ser mais elevado. Outra tentativa do controle da espécie por meio químico foi a aplicação do agente dicloro isocianurato de sódio, também aprovado pelo IBAMA. O produto era tão eficaz quanto o MXD-100, porém, sua taxa de contaminação era maior, sendo, por isso, cancelado seu uso.

Histórico de problemas observados: manutenção em grande escala; aquecimento aumentado dos equipamentos; baixa resistência do sistema de resfriamento e necessidade do acionamento de terceiros - como equipe de mergulho para limpeza da soleira toda vez que ocorria o fechamento das unidades geradoras.

Para divulgação dos riscos de transporte e contaminação, algumas empresas têm promovido a distribuição de panfletos de alerta, além da realização de reuniões públicas para apresentação do problema mediante palestras. Várias empresas andaram buscando a troca de informações e experiências, bem como efetuaram ações de educação ambiental. Dentre as principais podem ser citadas: AES Tietê S A & CESP – Companhia Energética de São Paulo (resultando inclusive em folheto: “Mexilhão Dourado – Conhecer para não Disseminar” / Fig 2a); CEMIG – Companhia Energética de Minas Gerais; Gerdau S. A; além de Eletrobrás FURNAS, Itaipu e Eletronuclear (SAAD, FERNANDEZ & SILVA, 2009).

Na página do IBAMA se encontram informações públicas com orientações (além de diversos links) sobre o problema do Mexilhão Dourado, inclusive com alerta para que agricultores, pescadores, usuários de embarcações, etc evitem a proliferação. (http://www.ibama.gov.br/especies-exoticas-invasoras/mexilhao-dourado:“O mexilhão-dourado e você: saiba o que fazer para não dar carona a esse bicho”.)

Já em 2013 existia campanha de cientistas da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) arrecadando dinheiro para suportar os estudos na determinação do genoma (classificar o DNA) do Mexilhão Dourado (SAMPAIO, 2013).

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A gestão para o destino final da espécie depois de coletado, após a limpeza e desincrustação, normalmente, tem sido o de se descartar o resíduo gerado em um campo aberto dentro do canteiro do próprio aproveitamento. O resíduo é depositado em cavidade aberta no solo, sendo aplicado cal para acelerar a morte dos moluscos, amenizar o cheiro desagradável e, com o tempo, auxiliar no processo de decomposição. Esse protocolo fora preparado com base em estudo de BARBOSA (2009). O resíduo do Mexilhão Dourado serviria para correção de acidez em determinados solos. Mas, possíveis impactos ao meio ambiente, como a contaminação do solo e possível perda da biodiversidade, foram considerados.

Também existem estudos para melhor conhecimento sobre as velocidades de fluxo em tubulação que ajudariam a evitar a aderência, ou mais precisamente, promover o descolamento e arranque das unidades aderidas à superfície metálica. Foram usadas amostras de aço carbono tipo ASTM A-36, por seu constante uso em grades de hidrelétricas (CASTRO et al, 2012 e 2014). Em princípio, velocidades acima de 2 m/s dificultam a aderência e/ou facilitam o deslocamento e remoção.

Com estudo de laboratório (no Centro de Pesquisa Hidráulica da Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG) foi verificada a existência de três tipos de bactérias que contribuem para a ação corrosiva em metais, devido à macro obstrução provocada pelo Mexilhão Dourado (Limnoperna fortunei – família Myltilidae). São elas: Bactéria Redutora de Sulfato; Bactéria Redutora de Ferro, e Bactéria Anaeróbica Redutora de Fe3+. Também se deve ter em mente que existe o risco de contribuição para a corrosão, a aplicação de produtos químicos que tentem evitar a infestação e aderência no metal.

Diversas empresas proprietárias ou empreendedoras de barragens e hidrelétricas vêm efetuando estudos (com coordenação conjunta – Força Nacional) de avaliação de condições de aderência superficial e de proteções antiaderentes, em diversos tipos de materiais.

Convém salientar que os estudos, normalmente, eram feitos sobre amostras preparadas para aderência (mas, sem metalização), deixadas em águas de rios mais limpos (como no reservatório Itaipú) e/ou em águas de tanques do laboratório. Não houve confirmação dos resultados dos estudos (mesmo em outros laboratórios, de órgãos diversos) com amostras deixadas submersas em águas mais poluídas, como as obtidas nos rios Tietê e/ou Pinheiros (em São Paulo). Deve ser ampliado o conhecimento que já existe da ação agressiva de microorganismos aquáticos. Um dos casos seria o de bactérias redutoras que promovem deposição de óxido e hidróxido de ferro, resultando em corrosão. Em aproveitamento situado em rio da região Centro-Oeste, já foram registrados problemas com ataque em estruturas metálicas pela bactéria Galionela.

Existiam informações (CIÊNCIA, 2007) sobre estudos a respeito do desenvolvimento de adesivo (GECKEL) com base nos princípios de aderência de lagartixas e produtos excretados pelos moluscos.

Não há certeza se esse tipo de pesquisa poderia realmente resultar em algum produto positivo e se alguma nova informação para os procedimentos de prevenção e combate viria a ser divulgada.

Conforme ALBUQUERQUE et al, 2014, para a UHE Retiro Baixo, o Consórcio conseguiu idealizar um sistema semifechado para refrigeração englobando o sistema anti-incêndio. Foram instaladas ‘bioboxes’ para ajudar no monitoramento antecipado da ocorrência de larvas nas águas do novo reservatório. Também foi estabelecida campanha de educação ambiental e comunicação social.

Conforme BRITTON (2017), no Texas (Fig 2b), EUA, é considerada “Conduta Indevida” tipo ‘C’ a posse e/ou o transporte de Mexilhão Zebra. A ação é sujeita a multa de até US $ 500,00 na primeira ofensa. Havendo reincidência, a classificação passa para ‘B’, com multa de até US $ 2.000,00, e/ou prisão por até 180 dias.

O US Fish and Wildlife Service já se preocupava com riscos de contaminação pelo Mexilhão Dourado em regiões como Flórida e, depois, nos estados vizinhos, uma vez que o Mexilhão Dourado é mais tolerante que o Mexilhão Zebra, a: Aumento de salinidade; Redução de pH e Aumento de temperatura na água.

4. SOBRE OS RISCOS: CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

4.1. MACEDO (2004) apresentou revisão bibliográfica recomendando o uso de produtos clorados de origem orgânica na desinfecção de água de lastro para prevenir a transmissão de espécies invasivas. CALAZANS et al (2013) recomendam o uso de produtos microencapsulados no combate aos moluscos tendo em vista o risco de sua propagação para a Amazônia. Concluiu-se que os produtos tradicionais à base de cloro não têm surtido muito efeito, aparentemente, pela capacidade do bivalve se fechar ao pressentir toxidade na água.

4.2. Recomenda-se aprimorar os procedimentos de gestão ambiental aplicados pelas empresas com monitoramento e coleta de parâmetros quantitativos do solo e da água, e de locais onde o resíduo é descartado. Mesmo com a registrada queda atual da incidência do molusco, conclui-se que pode ocorrer retorno de alta ocorrência, nos próximos anos, se as condições do meio ambiente o favorecerem.

4.3. Recomenda-se a continuidade dos estudos e intercâmbios de informações para que seja possível um progresso mais facilitado do que o obtido em tentativas independentes e particulares. Eventualmente, a busca de informações com resultados de estudos e ações internacionais no combate ao Mexilhão Zebra e ao Mexilhão Quagga (US BoR, 2017; BRITTON, 2017) possa resultar em algum tipo de apoio também no combate ao Mexilhão Dourado.

4.4. Desde a descoberta dos dois tipos de moluscos, em 1980 nos EUA e, principalmente, do Mexilhão Quagga (Dreissena Rostriformis


“bugensis”), no lago Mead em 2007, o US Bureau of Reclamation (BoR), dos EUA, busca meios de detecção antecipada da existência de espécies invasoras, especialmente moluscos (Mexilhões Quagga e Zebra). Tem sido buscada a confirmação por meio de ensaios laboratoriais em amostras de água, através de microscopia e verificação por eDNA (DNA Ambiental em lugar do tradicional DNA) no Laboratório de Detecção de Espécies Exóticas do Bureau of Reclamation (RDLES). No final de 2017, o US Bureau of Reclamation lançou (a primeira das três etapas de) um concurso para tentar encontrar novos métodos de prevenir e/ou erradicar a infestação de espécies invasoras em reservatórios e lagos.

Recomenda-se a divulgação dos riscos de transporte e contaminação para o público em geral para se reduzir um fator a mais (não considerado e/ou com aumento de dificuldade) nos procedimentos de prevenção e combate. Roupas, calçados, cascos e assessórios de embarcações (mesmo botes), carretas, rodas e parte inferior de chassis de veículos de reboque (os quais chegam a entrar parcialmente nas águas), e até mesmo roupas e equipamentos de pesca e de mergulhadores, podem ser contaminados e se tornarem meios de transporte e contaminantes. Então, após saírem das águas, devem receber limpeza com aplicação (no mínimo) de hipoclorito de sódio.

4.5. PUCHERELLI et al apresentaram (2015) a situação (então existente) a respeito dos estudos e análises com apoio de microssatélites para verificar o comportamento de populações de moluscos. Havia preocupação que a fácil adaptação e a possível alteração genética nos moluscos apresentasse dificuldade de controle e combate.

4.6. Conforme Boletim de iagua (https://www.iagua.es/noticias/confederacion-hidrografica-segura/cumbre-especies-invasoras-rios?utm) foi realizado, na Espanha, em 14 e 15 de março de 2018, um seminário internacional sobre as espécies exóticas invasoras riparianas (flora e fauna). O foco foi a demonstração da recuperação na bacia do rio Segura e a aplicação do Projeto Ripisilvanatura.

5. PALAVRAS-CHAVE

Mexilhão Dourado, Contaminação, Controle, Mitigação.

6. REFERÊNCIAS

5.1. ALBUQUERQUE, D. M. C. F., TORQUATO, G. V., TORQUATO, T. V. & CESÁRIO, A. A., “Ações Preventivas de Mitigação de uma Possível Infestação pelo Limnoperna Fortunei – o Caso do Consórcio Construtor da UHE Retiro Baixo”, Hidro & Hydro – PCH Notícias & SPP News, Ano 16 Revista v. 61 n. 01 ABR/MAIO/JUN 2014, pág. 15-19, CERPCH, Itajubá, MG, 2014;5.2. BRASIL, Caderno Setorial de Recursos Hídricos: Geração de energia hidrelétrica, MMA, Brasília, DF, 2006;5.3. BERGMANN, C. P. et al, “Seleção de Materiais e Revestimentos para o Controle de Incrustações do Mexilhão Dourado na UHE Ibitinga (SP, Brasil)”, Revista Matéria, v. 15 n. 01, pág. 21-30, SCIELO-COPPE, Rio de Janeiro, RJ, 2010;5.4. BRITTON, D., “Invasive Freshwater Mussels in Texas”, Texas Freshhwater Mussel Conservation and Stakeholder Summitt, US F&WS, Austin, TX, USA, NOV 15th, 2017;5.5. BUREAU OF RECLAMATION, “Environmental DNA (eDNA) and Monitoring for Invasive Species”, US DoI, Denver, CO, USA, [s.d.];5.6. ______, “Invasive Mussel Detection and Monitoring Program for Reclamation Reservoirs”, US DoI, Denver, CO, USA, [s.d.];5.7. ______, “Erradication of Invasive Mussels in Open Water – Stage 1”, US DoI, Denver, CO, USA, [s.d.];5.8. ______, “Boaters Can Help Protect NM Reservoirs from Invasive Mussels ”, US DoI, Denver, CO, USA, MAR, 24th, 2011;5.9. ______, “Molecular Methods for the Reclamation Detection Laboratory for Exotic Species (RDLES)”, US DoI, Denver, CO, USA, APR, 04th, 2017;5.10. ______, “Bureau of Reclamation Launches Prize Competition Looking to Eradicate Invasive Quagga and Zebra Mussels”, US DoI, Denver, CO, USA, DEC, 14th, 2017;5.11. CALAZANS, S. H. C; AMÉRICO, J. A; FERNANDES, F. da C; ALDRIDGE, D. C. & REBELO, M. de F., “Assessment of Toxicity of Dissolved and Microencapsulated Biocides for Control of the Golden Mussel Limnoperna fortunei”, Short Communication, Marine Environmental Research n. 91 (2013) 104-108, ELSEVIER, 2013;5.12. CASSINO, F. S. L., MAGALHÃES, P. H. V., TRINDADE, V. B. & ANANIAS, J., “The Corrosive Power of Goldem Mussel (Limnoperna fortunei) Macrofouling on Steel Structures”, Hidro & Hydro – PCH Notícias & SPP News, Ano 16 Revista v. 60 n. 01 JAN/FEV/MAR 2014, pág. 13-18, CERPCH, Itajubá, MG, 2014;5.13. CASTRO, A. L. P. de; SIMEÃO, C. M. G; DINIZ, D. M. de A; MARTINEZ, C. B., “Estudo de Número de Reynolds para o Descolamento dos Mexilhões Dourados

Figura 2: Alerta Mexilhão Dourado e Zebra / Fig. 2: Alert – Golden and Ze-bra Mussels. Fontes: a) AES [s.d]; b) BRITTON (2017); c) MORENO (2015).


(Limnoperna fortunei)”, in, Anais, Simpósio Sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas, VIII, T20-A05, CBDB, Porto Alegre, RS, 2012;5.14. CASTRO, A. L. P. de; MARTINEZ, C. B.; VIANA, E. M. F. & FARIA, M. T. C., “Evaluation of Maximum, Average and Minimum Detachment Speeds for the Limnoperna fortunei Encrusted at Steel Substrate”, Hidro & Hydro – PCH Notícias & SPP News, Ano 16 Revista v. 61 n. 01 ABR/MAIO/JUN 2014, pág. 20-23, CERPCH, Itajubá, MG, 2014;5.15. CIÊNCIA, “Lagartixas e Mexilhões Inspiram Criação de ‘Adesivo Infinito”, disponível em www.ambientebrasil.com.br, Acessado em 19JUL07;5.16. DiVITTORIO, J., GRODOWITS, M. & SNOW, J., ‘Inspection and Cleaning Manual for Equipment and Vehicles to Prevent the Spread of Invasive Species’, Technical Memorandum nr. 86-68220-07-05, US BoR, Denver, CO, USA, 2012;5.16. GRUPO DE TRABAJO DEL MEJILLÓN CEBRA, ‘Estratagia Nacional para el Control del Mejillón Cebra (Dreisena polymorpha) em España’, MAPAMA, Madri, ES, 06SET07;5.17. GIORDANI, S., NEVES, P. S. & ANDREOLI, C. V., “VI-168 Limnoperma fortunei ou Mexilhão Dourado: Impactos Causados, Métodos de Controle Passíveis de Serem Utilizados e a Importância do Controle de sua Disseminação”, in, Anais, Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 23º, ABES, Campo Grande, MS, 18-

23SET05;5.18. HOSLER, D. M. [Team Leader], Improving Accuracy in the Detection of Dreissenid Mussel Larvae, Technical Memorandum n. 86-68220-13-10, Bureau of Reclamation - BoR, Denver, CO, USA, August 2013;5.19. MACEDO, J. A. P. de; “O Uso de Derivados Clorados Orgânicos – Uma Solução para o Processo de Desinfecção da Água de Lastro”, in, Anais, Seminário Brasileiro Sobre Água de Lastro, III, Arraial do Cabo, RJ, Instituto de Estudo do Mar Alm. Paulo Moreira, Rio de Janeiro, RJ, 17-19NOV04;5.20. MANSUR, M. C. D. et al, “Primeiros dados quali-quantitativos do mexilhão-dourado, Limnoperna fortunei (Dunker), no delta do Jacuí, no Lago Guaíba e na Laguna dos Patos, Rio Grande do Sul, Brasil e alguns aspectos de sua invasão no novo ambiente”. Rev. Bras. Zool., v.20, n.1, p.75-84, Curitiba, PR, 2003;5.21. MORENO, B., “Originário da Ásia, Mexilhão Dourado Ameaça Sistema de Energia em Minas”, Hoje em Dia, 31AGO15; Acesso em 12MAR18;5.22. PASTORINO, G., DARRIGAN, G., MARTIN, S. L., “Limnoperna fortunei (Dunker, 1857) (Myltilidae) nuevo bivalvo invasor em aguas del Rio de la Plata”, Neotropica, v.39, p.101-102, 1993;5.23. PESTANA, D. da S., Aspectos Bioecológicos do Mexilhão Dourado Limnoperna fortunei (BIVALVIA, MYTILIDAE), Tese (Pós-Graduação em Engenharia Florestal) –

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Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, 2006;5.24. PUCCHERELLI, S. F; KEELE, J. & HOSLER, D., “Using Microsatellite Analysis to Track Genetic Changes in Quagga Mussel Populations in the Western United States”, Final Report ST-2015-5173-01, Bureau of Reclamation - BoR, Denver, CO, USA, SEP15;5.25. RICCIARDI, A., “Global Range Expansion of the Asian Mussel Limnoperma Fortunei (Mytilidae): Another Fouling Threat to Freshwater Systems Recuperação”, Biofouling, vol. 13(2), pág.97-106, OPA N. V, Singapore, 1998;5.26. SALLES, F. M. & COVRE, M. H. L., “Efeitos da Vegetação Aquática Sobre Peças da UHE Barra Bonita. Danos Provocados e os Serviços para Recuperação”, in, Anais, Seminário Nacional de Grandes Barragens, XXII, São Paulo, SP, pág.343-353, CBDB, Rio de Janeiro, RJ, ABR97;5.27. SAMPAIO, R., “Cientistas Arrecadam Dinheiro para Decifrar DNA de Mexilhão Invasor”, G1, SP, 26ABR13; Acesso em 10MAR18;5.28. SOUZA, R. R. de; ‘Proliferação da Espécie Exótica Invasora Limnoperna Fortunei (Mexilhão Dourado) e Impactos em Hidrelétricas, TCC (Graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária), USC, Bauru, SP, 2016;5.29. VITULE, J. R. S. & PRODOCIMO, V., “Introdução de espécies não nativas e invasões biológicas”, Estud. Biol. Ambiente Divers, JUL/DEZ, v.34, n. 83, pág. 225-237, 2012;

NORMAS EDITORIAIS

1. INTRODUÇÃO Os trabalhos a serem apresentados ao Conselho Editorial da Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB deverão ser inéditos, não tendo sido antes publicados por quaisquer meios. Apenas profissionais qualificados deverão ser aceitos como autores. Profissionais recém-formados ou estagiários poderão ser aceitos, desde que participem como colaboradores.

2. EXTENSÃO DO TRABALHO Os trabalhos, para serem aceitos para divulgação, deverão ter no máximo dez páginas, incluindo as ilustrações, esquemas e o sumário em português e inglês. Os trabalhos que excederem este número de páginas serão devolvidos aos autores para sua eventual redução.

3. TIPO DE ARQUIVO MAGNÉTICO Os trabalhos a serem recebidos pelo Conselho Editorial da Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB deverão estar em formato Word 97 for Windows ou superior. Não serão recebidos arquivos em separado, isto é, com o texto e as ilustrações em arquivos diferentes. As ilustrações deverão ser agrupadas no corpo dos trabalhos em formato JPEG.

4. NÚMERO DE AUTORES E COAUTORES Os autores e coautores estão limitados a um número máximo de quatro, ou seja, um autor e até três coautores. Os trabalhos com mais de quatro participantes serão devolvidos aos autores para atendimento a esta diretriz. Caso haja mais colaboradores no trabalho, os mesmos poderão ser citados em Agradecimentos (ver item 10).

5. CONFIGURAÇÃO DE PÁGINA A configuração de página deve obedecer a seguinte formatação: Margens: - Superior: 2,5 cm; - Inferior : 2,0 cm; - Esquerda: 2,5 cm; - Direita: 2,5 cm; - Medianiz: 0 cm. A partir da margem: - Cabeçalho: 1,27 cm; - Rodapé: 1,27 cm. Tamanho do Papel: - A4 (21 x 29,7 cm); - Largura: 21 cm; - Altura: 29,7 cm; - Orientação: retrato em todo o trabalho.

6. PADRÃO DE LETRAS E ESPAÇAMENTO Os trabalhos deverão ser digitados em arquivo Word 97 for Windows ou superior, com as seguintes formatações de fonte: Fonte: - Arial; - Tamanho 12 em todo o trabalho. Parágrafo: - Espaçamento entre linhas: simples; - Alinhamento: justificado; - Marcadores como o desta linha (traço) poderão ser utilizados sempre que necessário.

7. PÁGINA DE ROSTO Apenas na primeira página deverá constar o Cabeçalho (ver item 7.1). O título do trabalho deverá ser escrito a 60 mm do topo (configurar apenas esta página com margem superior de 6 cm), em letra maiúscula, em negrito e centralizado na página. Na sequência deverão ser apresentados os nomes dos autores, com os respectivos títulos profissionais e instituição (ver item 7.3). Em seguida, o Resumo e o Abstract (ver item 7.4). A página de rosto deve ser limitada a uma única página, ou seja, todas

as informações necessárias devem estar nela contidas (título, nome e cargo dos autores, Resumo e Abstract). 7.1 - Cabeçalho O Cabeçalho, a ser apresentado apenas na página de rosto, está indicado no exemplo a seguir. A fonte é Arial 10, iniciais em maiúscula ou versalete (conforme a versão do Word 97 for Windows ou superior). Na primeira linha deve ser digitado: Comitê Brasileiro de Barragens. Na segunda linha: Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB. Na terceira linha: a data; exemplo: 11 de abril de 2013. 7.2 – Título do trabalho O título do trabalho deve ser digitado em letra maiúscula, negrito e alinhamento centralizado. Este é o único item do trabalho que recebe negrito. 7.3 – Autores e coautores Os nomes dos autores deverão ser apresentados com apenas um dos sobrenomes todo em letras maiúsculas. Abaixo do nome de cada um dos autores deverá ser indicado, com letras maiúsculas iniciais, o título profissional (Consultor, Título Universitário, Diretor Técnico, Coordenador Geral, etc) e ao lado, separado por um traço, a empresa ou instituição do autor (ver também item 4). 7.4 – Resumo / Abstract (item sem numeração) Cada trabalho deverá ser iniciado por um resumo em português, não excedendo dez linhas, seguido de um resumo (também de no máximo dez linhas) em inglês (Abstract), para permitir seu cadastramento por organismos internacionais. Para auxiliar na versão dos resumos para o inglês, consultar os dicionários técnicos do CBDB/ICOLD disponíveis no site www.cbdb.org.br. Serão devolvidos os trabalhos que não apresentarem adequadamente o Resumo e o respectivo Abstract. Quando houver necessidade, o Resumo e o Abstract poderão ter mais que dez linhas, desde que caibam na página de rosto e não haja discordância com os demais itens desta diretriz.

8. ITEMIZAÇÃO GERAL Os itens principais do trabalho deverão ser numerados sequencialmente, com a Introdução recebendo o N° 1 e as Referências Bibliográficas recebendo o número final. Estes deverão ser digitados com letra maiúscula e centralizados na linha, com recuo esquerdo de 0,50 cm. Exemplo: 1. INTRODUÇÃO Os itens secundários serão alinhados sempre à esquerda, com a designação sequencial, por exemplo: 2.1, 2.2, 2.3, etc., em minúsculo com apenas a primeira letra em maiúsculo, usando a formatação em maiúscula ou versalete, conforme a versão do Word 97 for Windows ou superiror. Caso haja a necessidade de nova itemização, a mesma deverá ser, por exemplo: 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3, etc., em itálico, com as letras minúsculas e somente a primeira letra maiúscula. Exemplo: 2.1 Item Secundário 2.1.1 Item Terciário O primeiro parágrafo, após cada item ou subitem, deverá ser iniciado uma linha após o título do item (ou subitem), com alinhamento justificado. A primeira palavra deverá começar junto à margem esquerda. Entre um parágrafo e outro deverá sempre ser deixada uma linha de espaçamento, sendo que entre a última linha do último parágrafo e o item seguinte deverão ser deixadas duas linhas.

9. CONCLUSÕES Neste item o(s) autor(es) deverá(ão) apresentar de forma bem sucinta as principais conclusões ou recomendações que resultaram de sua pesquisa, trabalho ou relato de um determinado evento técnico. (Adaptado das “Diretrizes para apresentação de trabalhos para seminários, simpósios e workshops organizados pelo CBDB” do XXIX Seminário Nacional de Grandes Barragens (SNGB), Porto de Galinhas, PE, 2013). Trabalhos sem uma conclusão final serão devolvidos aos autores para as devidas complementações.


10. AGRADECIMENTOS (item opcional) A critério do autor, poderão ser apresentados agradecimentos às empresas e/ou pessoas que contribuíram para a elaboração do trabalho, sempre após o item Conclusões.

11. PALAVRAS-CHAVE Após os Agradecimentos, deverá ser apresentada uma relação de no mínimo três e no máximo cinco palavras-chave, para possibilitar a localização do trabalho em função das mesmas na versão eletrônica dos anais (CD). Caso não haja Agradecimentos, o item Palavras-Chave deverá ser apresentado após o item Conclusões.

12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS O item Referências Bibliográficas é o último. Ele encerra o trabalho. Deverá estar posicionado após o item Palavras-chave. O padrão para a apresentação das referências bibliográficas é o mesmo da Comissão Internacional das Grandes Barragens (ICOLD), conforme diretrizes a seguir, com exemplo ilustrativo: Todas as referências bibliográficas deverão ser indicadas no texto com a numeração respectiva; Todas as referências apresentadas deverão ser numeradas sequencialmente (na ordem em que aparecem no texto) mostrando o número em destaque e entre colchetes após a citação; O nome do(s) autor(es) deverá(ão) ser apresentado(s) em letras maiúsculas, com o sobrenome por extenso, seguido das iniciais do primeiro nome e dos nomes intermediários, separadas por ponto; Na sequência, deverá ser indicado, entre parênteses, o ano de publicação dos anais ou do livro consultado, com hífen ao final; Na sequência, indicar entre aspas o título do trabalho ou do livro consultado, com apenas a primeira letra maiúscula e com vírgula ao final; Indicar na sequência os anais em que o trabalho foi apresentado, seguido do tema, volume dos anais e país ou cidade em que o mesmo foi realizado. Exemplo: O texto deverá estar com alinhamento justificado e recuo especial com deslocamento de 1,00 cm (Formatar Parágrafo). Exemplo: [1] DUNNICLIFF, J. (1989) – “Geotechnical Instrumentation for Field Performance”, livro editado pela John Wiley & Sons, Inc., New York; [2] HOWLEY, I., McGRATH, S. e STEAWRT, D. (2000) – “A Business Risk Approach to PrioritizingDam Safety Upgrading Decisions”, Anais Congresso Internacional ICOLD, Beijing, Q.76 – R.17; [3] SILVEIRA, J.F.A. (2003) – “A Medição do Coeficiente de Poisson em uma de Nossas Barragens”, Anais XXV Seminário Nacional de Grandes Barragens – CBDB, Salvador, BA.

13. ILUSTRAÇÕES As eventuais ilustrações dos trabalhos técnicos, sejam elas figuras, gráficos, desenhos ou fotos, deverão estar sempre incorporadas ao texto, não devendo ser apresentadas em separado. Ao formatar a figura, o layout deve ter a disposição do texto alinhada e o texto deve estar com o alinhamento centralizado. Todas as referidas ilustrações deverão ser identificadas pela palavra “FIGURA” e numeradas sequencialmente. A palavra “FIGURA”, sua numeração e título deverão ser apresentados imediatamente abaixo das respectivas ilustrações, também com o alinhamento centralizado. O título de cada figura deverá ser escrito com a primeira letra em maiúsculo. A referência a elas no texto do trabalho deve ser em minúsculo, apenas com a inicial em maiúscula. As fotos ou outras ilustrações quaisquer poderão ser apresentadas em cores, sempre que necessário. Caso sejam utilizadas cores para representar desenhos e figuras, deverá haver convenções de representação que permitam identificações independentes da cor. As ilustrações poderão ser apresentadas com a orientação retrato ou paisagem, ou seja, poderão ser giradas na página de forma a mudar

a sua orientação. A configuração da página deve permanecer sempre orientada como retrato para garantir a posição do rodapé uniforme em todo o documento (ver item 5). Desta forma, o título da ilustração também permanecerá com a orientação retrato. Não serão aceitos trabalhos com as ilustrações em separado ou em outro programa que não seja o Word 97 for Windows ou superior.

14. TABELAS As tabelas deverão ser incorporadas ao texto, não devendo ser apresentadas em separado. A tabela deverá ter alinhamento centralizado. O tamanho da fonte pode ser inferior ao especificado para todo o trabalho (Arial 12), desde que o conteúdo permaneça legível e a fonte não seja inferior a Arial 7. Todas as referidas tabelas deverão ser identificadas pela palavra “TABELA” e numeradas sequencialmente. A palavra “TABELA”, sua numeração e título deverão ser apresentados abaixo da mesma e também centralizados. O título das tabelas deverá ser escrito com a primeira letra em maiúsculo. A referência a elas no texto do trabalho deve ser em minúsculo, apenas com a inicial em maiúscula. As tabelas poderão ser apresentadas com a orientação retrato ou paisagem, ou seja, poderão ser giradas na página de forma a mudar a sua orientação. A configuração da página deve permanecer sempre orientada como retrato, para garantir a posição do rodapé uniforme em todo o documento (ver item 5). Desta forma, o título da tabela também permanecerá com a orientação retrato.

15. SIMBOLOGIA E FÓRMULAS Todas as grandezas físicas deverão ser expressas em unidades do Sistema Métrico Internacional. As equações e fórmulas devem ser localizadas à esquerda e numeradas, entre parênteses, junto ao limite direito na mesma linha, deixando uma linha em branco entre as equações/fórmulas e o texto. Todos os parâmetros das equações e fórmulas deverão ser indicados com suas respectivas unidades. A referência a elas no texto do trabalho deve ser com a palavra “Equação” ou “Fórmula” e o respectivo número ao lado, ou seja, em minúsculo, apenas com a inicial em maiúscula.

16. TEMÁRIO / CONTRIBUIÇÕES O tema deverá ser indicado pelo autor, quando do encaminhamento do trabalho ao Conselho Editorial da Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB. Caso o Conselho Editorial não concorde com o assunto selecionado pelo autor, este poderá ser eventualmente deslocado para outro tópico. Se o trabalho não se encaixar em nenhum dos temas selecionados para o evento mas apresentar bom nível ténico, poderá ser publicado como Contribuição Técnica.

17. LÍNGUA Todos os trabalhos a serem publicados na Revista Brasileira de Engenharia de Barragens do CBDB deverão ser elaborados em língua portuguesa, assim como todas as ilustrações que o acompanham deverão conter legenda também em português. Apenas os trabalhos citados como referências bibliográficas deverão estar na língua original em que os mesmos foram elaborados. Os trabalhos eventualmente recebidos pelo Conselho Editorial em outro idioma (que não seja o acima mencionado) serão encaminhados de volta aos autores para sua tradução para o português.

18. LICENÇA PARA PUBLICAÇÃO DOS TRABALHOS Para que o trabalho seja aceito é necessário que um dos autores envie autorização devidamente preenchida e assinada.

19. FOTO E CURRÍCULO DOS AUTORESDeverão ser enviados, anexos aos artigos, uma foto 3x4 em alta resolução e um mini currículo, com até 400 caracteres, de cada um dos autores.

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