Rødkløver - Anbefaling om sortsgodkjenning

4. Anbefaling om sortsgodkjenning

4.3 Rødkløver

Com o intuito de verificar a sensibilidade das equações gerais estimativas de amortecimento (milenar e decamilenar) quanto à variação dos parâmetros do índice Φ, foram definidos quatro reservatórios fictícios, cujos valores dos parâmetros se encontram na Tabela 43.

Tabela 43 – Reservatórios fictícios utilizados na análise de sensibilidade das equações gerais

Parâmetros Reservatórios Fictícios (α Fixo)

Tipo 1 Tipo 2 α 15.000 30.000 CN 75 75 H (m) 15 15 L (m) 100 100 B (km2) 500 500 Tc (min) 525 525

Parâmetros Reservatórios Fictícios (Área da Bacia Fixa)

Tipo 3 Tipo 4 B (km2) 250 750 CN 75 75 H (m) 15 15 L (m) 100 100 α 20.500 20.500 Tc (min) 525 525

Os valores dos parâmetros destes reservatórios fictícios são valores médios, obtidos das respectivas faixas de variação de cada parâmetro, utilizadas nos cenários teóricos. Por exemplo, o valor de CN igual 75 é a média entre os valores extremos (60 e 90) da faixa de variação deste parâmetro. O valor de tempo de concentração igual a 525 minutos é a média entre 50 minutos e 1.000 minutos. E assim por diante.

Como observado anteriormente, há um comportamento do amortecimento para valores de α menores que 20.000 e outro para valores de α maiores que 20.000. Da mesma maneira, há comportamentos distintos do amortecimento quando a área da bacia hidrográfica é inferior a 500 km2 e quando ela é superior a 500 km2.

Assim, cada um dos quatros reservatórios fictícios contemplou uma destas situações. Nos reservatórios Tipo 1 e Tipo 2, os valores de α foram mantidos constantes, e os valores dos outros parâmetros sofreram variações segundo uma taxa de ±20%. Já para os reservatórios Tipo 3 e Tipo 4, os valores de área de bacia foram mantidos constantes enquanto os demais parâmetros foram variados também segundo a taxa de ±20%.

Para cada variação dos parâmetros, foram aplicadas as equações gerais e estimados os novos valores dos amortecimentos correspondentes. Em seguida, foi determinado o impacto destas variações no amortecimento através do cálculo da diferença percentual entre estes novos valores de amortecimento e os valores de amortecimento referentes a cada reservatório fictício, nas suas configurações originais. Estes resultados se encontram na Tabela 44.

Tabela 44 – Impactos no amortecimento devido às variações dos parâmetros

Variação Impactos no Reservatório Tipo 1 Impactos no Reservatório Tipo 2 Milenar (%) Decamilenar (%) Milenar (%) Decamilenar (%)

B +20% -1,99 -2,06 -1,06 -1,10 B -20% 2,40 2,49 1,24 1,28 CN +20% -12,30 -12,71 -7,04 -7,26 CN -20% 13,65 14,16 6,30 6,51 L +20% -3,61 -3,73 -1,95 -2,01 L -20% 4,29 4,45 2,17 2,25 H +20% 10,24 10,61 4,90 5,06 H -20% -13,58 -14,03 -7,83 -8,09 Tc +20% -6,47 -6,69 -3,56 -3,68 Tc -20% 7,52 7,80 3,70 3,82

Variação Impactos no Reservatório Tipo 3 Impactos no Reservatório Tipo 4 Milenar (%) Decamilenar (%) Milenar (%) Decamilenar (%)

α +20% 4,87 5,04 6,42 6,64 α -20% -6,89 -7,11 -8,61 -8,89 CN +20% -8,56 -8,84 -10,64 -10,99 CN -20% 8,35 8,63 11,25 11,66 L +20% -2,42 -2,50 -3,08 -3,18 L -20% 2,77 2,87 3,61 3,74 H +20% 6,40 6,62 8,51 8,81 H -20% -9,50 -9,81 -11,77 -12,16 Tc +20% -4,40 -4,54 -5,55 -5,73 Tc -20% 4,78 4,94 6,29 6,51

Como na análise de sensibilidade o que importa é o maior impacto (aumento) no amortecimento causado pela variação do parâmetro, selecionou-se, então, os maiores impactos para cada reservatório fictício. Estes valores de impacto encontram-se na Tabela 45.

Tabela 45 – Maiores impactos no amortecimento devido às variações dos parâmetros

Variação Maior Impacto no Reservatório Tipo 1 Maior Impacto no Reservatório Tipo 2 Milenar (%) Decamilenar (%) Milenar (%) Decamilenar (%)

CN -20% 13,65 14,16 6,30 6,51

H +20% 10,24 10,61 4,90 5,06

Tc -20% 7,52 7,80 3,70 3,82

L -20% 4,29 4,45 2,17 2,25

B -20% 2,40 2,49 1,24 1,28

Variação Maior Impacto no Reservatório Tipo 3 Maior Impacto no Reservatório Tipo 4 Milenar (%) Decamilenar (%) Milenar (%) Decamilenar (%)

CN -20% 8,35 8,63 11,25 11,66

H +20% 6,40 6,62 8,51 8,81

α +20% 4,87 5,04 6,42 6,64

Tc -20% 4,78 4,94 6,29 6,51

L -20% 2,77 2,87 3,61 3,74

Observa-se, através do reservatório Tipo 1 (casos em que o valor de α é inferior a 20.000) e do reservatório Tipo 2 (casos em que o valor de α é superior a 20.000), que as equações estimativas são mais sensíveis às seguintes variações, dadas na ordem decrescente: redução de CN, elevação da altura do vertedouro, redução do tempo de concentração, redução da largura do vertedouro e redução da área da bacia.

Nota-se, ainda, que, quando o fator de forma é pequeno – correspondente a reservatório mais “fechado” (reservatório Tipo 1), o amortecimento é mais sensível às variações dos demais parâmetros (na ordem citada) – o aumento em 20% no CN, aumenta em 13% a capacidade de amortecimento do reservatório. Entretanto, quando o reservatório é mais “aberto” (reservatório Tipo 2), embora o impacto dos parâmetros siga a mesma sequência, os efeitos no aumento do amortecimento foram reduzidos praticamente à metade. Ou seja, à medida que o fator de forma vai aumentando, este tende a prevalecer sobre os demais no aumento do amortecimento.

No caso dos reservatórios Tipo 3 (casos de área da bacia inferior a 500 km2) e Tipo 4 (casos de área da bacia superior a 500 km2), tem-se que as equações estimativas são mais sensíveis às seguintes variações, dada na ordem decrescente: redução de CN, elevação da altura do vertedouro, elevação do fator de forma do reservatório, redução do tempo de concentração e redução da largura do vertedouro.

Percebe-se que, conforme o valor da área da bacia aumenta, aumenta a sensibilidade da capacidade de amortecimento às variações dos outros parâmetros, o que pode ser observado pelo aumento do impacto das variações.

5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

O estudo do amortecimento de cheias em reservatórios foi o principal objetivo deste trabalho. Utilizou-se como estudo de caso o Açude João Guerra, localizado no semiárido cearense. A validade do estudo, no entanto, não se restringe unicamente ao local citado, uma vez que se procurou estudar o comportamento do processo de amortecimento sob diferentes cenários, os quais envolveram diversos valores de área de bacia hidrográfica, fator de forma, CN, tempo de concentração, altura e largura do vertedouro. Além das considerações sobre a precipitação (magnitude e duração).

As principais conclusões desta pesquisa são as que se seguem.

- Área da bacia hidrográfica – Considerando-se os demais parâmetros inalterados, observou-se que um aumento na área da bacia hidrográfica reduz drasticamente da capacidade de amortecimento do reservatório. Contudo, a partir de um valor de área igual a 500 km2, a redução do amortecimento ocorre de modo muito lento;

- Fator de forma (α) – Considerando-se os demais parâmetros inalterados, observou-se que um aumento no valor do fator de forma do reservatório aumenta rapidamente a capacidade de amortecimento, uma vez que a área de “espraiamento” da cheia cresce. Entretanto, a partir de um valor de α igual a 20.000, o amortecimento aumenta lentamente;

- CN – Considerando-se os demais parâmetros inalterados, observou-se que um aumento no valor do CN reduz o amortecimento;

- Largura do vertedouro – Considerando-se os demais parâmetros inalterados, tem-se que o aumento na largura do vertedouro, diminui a capacidade de amortecimento;

- Altura do vertedouro – Considerando-se os demais parâmetros inalterados, constatou-se que, para o caso da elevação da altura do vertedouro, um aumento do amortecimento;

- Tempo de concentração – Considerando-se os demais parâmetros inalterados, foi observado que à medida que o tempo de concentração da bacia aumenta, a capacidade de amortecimento do lago diminui.

Todas estas observações se aplicam tanto ao amortecimento da cheia milenar quanto ao amortecimento da cheia decamilenar.

Foram analisados também cenários envolvendo a variação conjunta (aos pares) dos parâmetros anteriormente citados. As conclusões obtidas através das análises destes cenários são as seguintes:

- Fator de Forma (α) versus Área da Bacia Hidrográfica – Observou-se que o

amortecimento do reservatório é influenciado fortemente pela área da bacia para valores de α até 20.000. A partir deste valor, o efeito da área da bacia é bastante reduzido, prevalecendo, então, a influência do fator de forma;

- Altura do vertedouro versus Área da Bacia Hidrográfica – Observou-se que

o efeito da altura do vertedouro é bem significativo em bacias pequenas. À medida que a área da bacia aumenta, há uma redução desta influência, prevalecendo o efeito isolado da área da bacia no amortecimento;

- Largura do vertedouro versus Área da Bacia Hidrográfica – Assim como

no caso anterior, à medida que a área da bacia aumenta, diminui o impacto da largura do vertedouro no amortecimento. A partir de um valor de área de bacia igual a 500 km2, o amortecimento é praticamente constante;

- Fator de Forma (α) versus CN – Observa-se que o efeito do CN no

amortecimento é mais significativo para valores de α até 20.000. A partir deste valor, o impacto do valor do CN no amortecimento se reduz bastante, prevalecendo, mais uma vez, a influência do fator de forma.

Foi observado, ainda, que, dentre as variações pertinentes à precipitação, a duração não causa impacto significativo na variação do amortecimento (milenar/decamilenar), sendo a magnitude a que tem considerável influência na atenuação de cheias.

Todas as observações feitas para os cenários conjuntos dizem respeito tanto ao amortecimento de cheias milenares quanto ao amortecimento de cheias decamilenares.

As análises de sensibilidade mostraram que, à medida que o fator de forma do reservatório se eleva, as equações estimativas do amortecimento ficam cada vez menos sensíveis à sequência de variações dos parâmetros dada na ordem decrescente: redução de CN, elevação da altura do vertedouro, redução do tempo de concentração, redução da largura do vertedouro e redução da área da bacia. Assim, há uma tendência de prevalecimento do impacto do fator de forma no aumento do amortecimento.

Por outro lado, conforme o valor da área da bacia aumenta, as equações estimativas ficam mais sensíveis à sequência de variações dos parâmetros, dada na ordem

decrescente: redução de CN, elevação da altura do vertedouro, elevação do fator de forma do reservatório, redução do tempo de concentração e redução da largura do vertedouro.

O presente estudo procurou ainda elaborar um método gráfico, de fácil aplicação, para a realização de avaliações expeditas de amortecimento em reservatórios, tomando como base os parâmetros da bacia e do reservatório. Para tanto, agregou-se os parâmetros supracitados em um único índice, denominado Índice de Amortecimento (φ) e elaboraram-se equações gerais para estimativas de amortecimento (milenar e decamilenar) em função deste índice, para precipitações de diversas magnitudes.

Para a verificação das equações do Índice de Amortecimento (φ), simularam-se 20 reservatórios situados em dez das 12 regiões hidrográficas do Estado do Ceará, obtendo-se excelentes resultados, traduzidos pelas pequenas discrepâncias (de ±20%) observadas entre os valores simulados pelo software HEC-HMS, para o amortecimento e os valores de amortecimento obtidos pelas equações.

Para a sua faixa de aplicação razoavelmente ampla - α (de 1.000 a 40.000), Área da bacia (de 25 km2 a 1.000 km2) – considerando uma bacia única, sem subdivisões –, CN (de 60 a 90), Largura de vertedouro (de 50 m a 150 m), Altura de vertedouro (10,54 m a 20,54 m) e Tempo de concentração (de 50 min a 1.000 min), as equações reproduziram o valor do amortecimento obtido a partir das simulações dos reservatórios. Contudo, os casos de reservatórios cujas características se encontram fora dessas faixas também seguiram a tendência das equações estimativas.

Através das simulações dos reservatórios estudados quanto à magnitude das chuvas, observou-se que, a partir de um valor igual à metade da chuva padrão, o amortecimento milenar é aproximadamente igual ao amortecimento decamilenar da fração de chuva anterior.

A adoção da chuva uniforme (linear) tem impacto pouco significativo na redução do amortecimento em comparação com o hietograma de projeto. Dados os resultados de validação dos reservatórios, tem-se que o método proposto tem aplicação satisfatória na estimativa do amortecimento de ondas de cheias milenares e decamilenares. Porém, para valores de Φ inferiores a 0,13; há uma maior probabilidade de ocorrência de grandes erros.

Sendo assim, o método proposto, que é a representação gráfica do Índice de Amortecimento (φ) versus Amortecimento se constitui em uma ferramenta importante para os empreendedores de barragens, para estimar, de forma expedita e fácil, o amortecimento de

novas barragens (dentro do campo de validade das equações) e avaliar possíveis alterações na capacidade de amortecimento de reservatórios já existentes e que tenham sofrido processo de urbanização na sua bacia – o que provocaria uma elevação no valor de CN e/ou assoreamento do lago, o que alteraria o valor do fator de forma do reservatório. Consequentemente, este estudo contribui para atingir os objetivos da Lei de Barragens.

Para trabalhos futuros, sugere-se o estudo do impacto da cheia centenária, cujo período de retorno está mais próximo da realidade das barragens, no amortecimento de ondas de cheias. Em relação à drenagem urbana, nos estudos referentes a reservatórios destinados à contenção de enchentes, as precipitações envolvidas correspondem a períodos de retorno menores – por exemplo, 2, 5, 10 e 50 anos.

Além disso, propõe-se que seja definido um Índice de Risco de “Galgamento” da barragem quando o valor do amortecimento estimado for inferior a 10%. Levando em consideração o risco envolvido em cada um dos parâmetros.

Por fim, recomenda-se a realização de uma pesquisa que compare a cheia causada pela precipitação de projeto com a cheia que leve em consideração os últimos 30 anos de precipitação diária sobre a bacia hidrográfica.

REFERÊNCIAS

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Relatório de Segurança de barragens 2011. Brasília, ANA, 92 p. 2012.

AKAN, A. Osman. Detention Pond Sizing For Multiple Return Periods. Journal of Hydraulic Engineering, v. 115, n. 5, may. 1989.

AKAN, A. Osman. Single-Outlet Detention-Pond Analysis And Design. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, v. 116, n. 4, jul/aug. 1990.

AKAN, A. Osman.; AUTOUN, Edward N. Runoff Detention For Flood Volume Or

Erosion Control. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, v. 120, n. 1, jan/feb. 1994.

ALFIERI, Lorenzo.; LAIO, Francesco.; CLAPS, Pierluigi. A simulation experiment for

optimal design hyetograph selection. HYDROLOGICAL PROCESSES, 22, 813–820. 2008.

AQUAFLUXUS – Consultoria Ambiental em Recursos Hídricos. Disponível: <http://aquafluxus.com.br/?p=2054>. Acesso em: 23 abril 2014.

ARNAUD, Patrick.; LAVABRE, Jacques. Using a stochastic model for generating hourly

hyetographs to study extreme rainfalls. Hydrological Sciences-Journal, 44(3), June 1999.

ARNAUD, P.; FINE, J.A.; LAVABRE, J. An hourly rainfall generation model applicable

to all types of climate. Atmospheric Research, 85, p. 230–242, 2007.

BAPTISTA, Márcio Benedito; NASCIMENTO, Nilo de Oliveira; SPERLING, Eduardo von.

Inserção Ambiental de Bacias de Detenção Urbanas. In: XXVI Congreso Interamericano de Ingenieria Sanitaria y Ambiental, Lima, Peru, nov. 1998.

BARBOSA, Francisco de Assis dos Reis. Medidas de Proteção e Controle de Inundações

Urbanas na Bacia do Rio Mamanguape/PB. 2006. 114 f. Dissertação. (Mestrado em

Engenharia Urbana) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana, Centro de Tecnologia, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2006.

BARRETO, Pedro Henrique. História - Seca, fenômeno secular na vida dos nordestinos.

Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada. Disponível em:

<http://www.ipea.gov.br/desafios/index.php?option=com_content&view=article&id=1214:re portagens-materias&Itemid=39>. Acesso em: 17 maio 2013.

BASHA, H. A. Nonlinear Reservoir Routing: Particular Analytical Solution. Journal of Hydraulic Engineering, v. 120, n. 5, may. 1994.

BRASIL. Lei nº 12.334, de 20 de setembro de 2010. Estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens destinadas à acumulação de água para quaisquer usos, à disposição final ou temporária de rejeitos e à acumulação de resíduos industriais, cria o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens e altera a redação do art. 35 da Lei no 9.433, de 8 de janeiro de 1997, e do art. 4o da Lei no 9.984, de 17 de julho de 2000. Presidência da República. Casa Civil. Subchefia para Assuntos Jurídicos. Disponível em:

<http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2007-2010/2010/Lei/L12334.htm>. Acesso em: 13 nov. 2012.

BRASIL. Estudos Ambientais: Semiárido. Disponível:

<http://www.brasil.gov.br/sobre/ciencia-e-tecnologia/estudos-ambientais/semiarido>. Acesso em: 20 maio 2013.

BRASIL. Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997. Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Presidência da República. Casa Civil. Subchefia para Assuntos Jurídicos. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=370>. Acesso em: 23 maio 2013.

CAMPOS, José Nilson B. Lições em Modelos e Simulação Hidrológica. Fortaleza: ASTEF/EXPRESSÃO GRÁFICA, 2009. 166 p.

CAMPOS, José Nilson B.; STUDART, Ticiana Marinho de Carvalho. Secas no Nordeste do

Brasil: Origens, Causas e Soluções. [S.l.], [2001].

CÂNDIDO, Magno José Duarte.; ARAÚJO, Gherman Garcia Leal de.; CAVALCANTE, Maria Andréa Borges. Pastagens no Ecossistema Semi-Árido Brasileiro: Atualização e Perspectivas Futuras. Disponível em: <http://www.neef.ufc.br/pal05.pdf>. Acesso em: 20 maio 2013.

CERNESSON, Flavie.; LAVABRE, Jacques.; MASSON, Jean-Marrie. Stochastic model for

generating hourly hyetographs. Atmospheric Research 42, p. 149-161, 1996.

CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS (CPTEC). Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). El Niño. Disponível em: <http://enos.cptec.inpe.br/saiba/Oque_el-nino.shtml>. Acesso em: 21 maio 2013a.

CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS (CPTEC). Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). La Niña. Disponível em: <http://enos.cptec.inpe.br/saiba/Oque_la-nina.shtml>. Acesso em: 21 maio 2013b.

CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS (CPTEC). Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). El Niño e La Niña. Disponível em: < http://enos.cptec.inpe.br/>. Acesso em: 15 abril 2014.

COLLISCHONN, Walter.; TUCCI, Carlos E. M. Análise do Rompimento Hipotético da

Barragem de Ernestina. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 2, n. 2, p. 191-206,

jul./dez. 1997.

COMPANHIA DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS (COGERH). Relatório Anual

COMPANHIA DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS (COGERH). Disponível em: <http://portal.cogerh.com.br/eixos-de-atuacao/operacao-e-manutencao/seguranca-de-obras- 1>. Acesso em: 15 maio 2013a.

COMPANHIA DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS (COGERH). Caracterização

Hidrológica do Ceará. Disponível em:

<http://portal.cogerh.com.br/categoria2/A%20Gestao%20de%20Recursos%20Hidricos%20no %20Ceara.pdf>. Acesso em: 21 maio 2013b.

COMPANHIA DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS (COGERH). Decreto no 23.068,

de 11 de fevereiro de 1994. Disponível em:

<http://www.srh.ce.gov.br/index.php/component/content/article/13-legislacao/416-decreto- no-23068-de-11-de-fevereiro-de-1994>. Acesso em: 14 maio 2014.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE OBRAS CONTRA AS SECAS (DNOCS). História.

Disponível em:

<http://www.dnocs.gov.br/php/comunicacao/registros.php?f_registro=2&f_ope=registro>. Acesso em: 17 maio 2013.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE OBRAS CONTRA AS SECAS (DNOCS). Barragem

Orós. Disponível em: < http://www.dnocs.gov.br/barragens/oros/oros.htm>. Acesso em: 23 abril 2014.

EMERGENCY EVENTS DATABASE (EM-DAT). The International Disaster Database, Centre for Research on the Epidemiology of Disasters – CRED. Disponível em: <http://www.emdat.be/result-country-profile>. Acesso em: 29 maio 2013.

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA (EMBRAPA). Disponível em: <http://www.cnpf.embrapa.br/pesquisa/efb/clima.htm>. Acesso em: 20 maio 2013.

FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY (FEMA). Dam Safety. Disponível em: <http://www.fema.gov/dam-safety-0>. Acesso em: 23 abril 2014.

FERNANDEZ, Guilherme Borges.; MUEHE, Dieter. Algumas Considerações Sobre o

Efeito do Fenômeno El Niño Sobre Feições Costeiras ao Longo da Costa Brasileira.

GEOgrafia, ano 8, v.15, 2006.

FERREIRA, Antônio Geraldo.; MELLO, Namir Giovanni da Silva. Principais Sistemas

Atmosféricos Atuantes Sobre a Região Nordeste Do Brasil e A Influência Dos Oceanos Pacífico a Atlântico No Clima Da Região. Revista Brasileira de Climatologia, v.1, n.1,

2005.

FIGUEIREDO, Nelson Neiva.; CAMPOS, José Nilson Bezerra. O efeito do hietograma na

vazão de pico de cheias. In: XVII simpósio brasileiro de recursos hídricos, 2007, São Paulo. Anais. Porto Alegre: ABRH, 2007.

FROEHLICH, David C. Graphical Sizing Of Small Single-Outlet Detention Basins In The

Semiarid Southwest. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, v. 135, n. 6, p.779-790,

FROEHLICH, David C. Short-Duration Rainfall Intensity Equations for Urban Drainage

Design. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, v. 136, p.519-526, aug, 2010.