Vertedouro

Um transbordamento ou inundação de vertedouro é uma estrutura construída para desviar ou remover a água retida atrás de uma barragem de joeiramento ou fixa, a altura excederia um certo limite (por exemplo, a crista da estrutura).

História

O uso de açudes provavelmente remonta pelo menos aos primeiros grandes desenvolvimentos hidráulicos na antiguidade. Na Idade Média , o uso crescente de moinhos d'água , complementando os moinhos de vento ( bomba de vento ), implicava no controle do fluxo , por meio do uso de escoamento, de soleiras e açudes para absorver e disseminar possíveis enchentes brutais.

Em 1715 , o físico italiano Giovanni Poleni será convidado pelo Senado de Veneza para estudar os problemas hidráulicos ligados à irrigação da Baixa Lombardia e se tornará um dos especialistas mais solicitados na área. Seu nome permaneceu no campo da hidráulica ( fórmula de Poleni ), no que diz respeito ao cálculo da vazão de um açude ( coeficiente de descarga (de) ).

Princípio

Um açude desempenha várias funções:

Envia um “transbordamento” de água para um “braço de descarga”, para espalhar uma inundação quando a vazão a montante provoca uma subida de água incompatível com a capacidade de absorção das válvulas ou moinhos que recebem essa água.
Manter uma altura mínima de água a montante de um trecho (os trechos também serviam como reserva de água e peixes alimentados com resíduos da moagem e minhocas sob os moinhos de água de trigo ou outra farinha). A manutenção de uma altura significativa de água no rio a montante do vertedouro também possibilitou a utilização de pedras de gelo (mais baratas e mais fáceis de cortar) para as jangadas, fundações e parte inferior e submersa da alvenaria da margem.
permitir um vazamento, desviando o rio quando tiver que ser bloqueado temporariamente para secá-lo a jusante, por exemplo para a realização de trabalhos (reparação de uma jangada, uma válvula, uma parede ou um suporte de roda de pás .
alguns açudes podem ser projetados como uma passagem para peixes .

O vertedouro deve encontrar um compromisso entre a capacidade de armazenamento do reservatório e a capacidade de evacuação, esta última muitas vezes ligada à segurança da estrutura. Dependendo do caso, os açudes das barragens podem ser livres ou peneirados. No caso de uma barragem livre, as características de descarga serão determinadas por suas dimensões e seu coeficiente de fluxo. O coeficiente de fluxo de um açude pode ser variado modificando a seção do açude (procurando, por exemplo, se aproximar de uma seção do tipo Creager), modificando as condições de abordagem da água (limpeza com a montante), ou modificando o geometria do reservatório (labirinto). No caso de um açude de válvula, é a lei de funcionamento da válvula que regerá o funcionamento do açude.

A função de controle do açude também pode ser realizada por meio do sistema de elevação fusível. Os fusegates (chamados Fusegate em inglês), inventados e patenteados por François Lempérière para a Hydroplus , uma subsidiária da GTM Entrepose, são elementos autônomos colocados na crista do açude e que operam de forma totalmente autônoma. Permitem aumentar o nível de armazenamento a montante do açude sem alterar as condições de segurança da estrutura perante inundações. Eles são projetados de forma a evacuar as enchentes de corrente acima de sua crista, ao mesmo tempo em que limitam o nível da água a montante, graças ao seu formato de labirinto. No caso de uma inundação muito forte, o nível da água atingirá um nível crítico que permitirá o abastecimento de uma estrutura de abastecimento de água limpa a cada subida que irá desestabilizar o elemento e provocar a sua evacuação. Cada aumento de fusível possui um nível de gatilho diferente, o que permite o apagamento gradual da cortina do riser e possibilita atenuar a enchente a jusante.

A barragem de Tucuruí , localizada próximo à cidade de Tucuruí, no Brasil , foi, quando da sua inauguração, a quarta maior hidrelétrica do mundo com 7.960 megawatts (MW) e seu vertedouro, do tipo “ salto de esqui ” (de para quebrar parte da energia do fluxo), é a maior do mundo com uma vazão máxima de projeto de 110.000 m 3 / s . Todo o projeto hidráulico foi realizado no Brasil na empresa brasileira ENGEVIX, no Rio de Janeiro , sob a responsabilidade de André Balança e Jorge Rios (engenheiros hidráulicos) que estudaram em Toulouse e Grenoble , respectivamente.

Classificação de açudes

Um açude pode ser classificado de acordo com diferentes características. Os principais critérios que influenciam o fluxo de água são:

A geometria do açude na direção do fluxo: parede fina, parede espessa, geometria da crista do derramamento.
A geometria da seção: retangular, semicírculo, presença de obstáculo etc.
A orientação do açude em relação à direção da corrente no corpo de água ou no curso de água a montante.
O tipo de fluxo: inundado, desidratado ou aderente.

Cálculo de fluxo

Para o cálculo da vazão descarregada, geralmente usamos a fórmula de Kindsvater-Carter, também chamada de fórmula padrão do açude ou fórmula de Poleni. Tem o seguinte formato:

${\ displaystyle Q = C \ vezes L \ vezes H ^ {3/2}}$

ou :

$Q$ corresponde ao fluxo (m³ / s)
$VS$ é um coeficiente específico para o limiar com valores típicos variando de 2,6 a 4,1 de acordo com os critérios listados no parágrafo anterior.
$eu$ é a largura da crista do açude.
$H$ corresponde à carga a montante do cume.

Fotos

Vertedouro do poço em Llyn Celyn (en) .
Vertedouro no canal Marne-Reno .
Estrutura projetada para quebrar mantos de gelo (poço vertedouro).
Vertedouro gigante do aproveitamento hidrelétrico Robert-Bourassa .
Scrivener Dam em Canberra , Austrália , projetada para inundações de 5.000 anos.
Barragem de Kamuzu em Lilongwe, Malawi , açude equipado com ligações fusíveis.

Notas e referências

(em) " Patentes pelo inventor Francois LEMPERIERE " em patents.justia.com
Laboratório de Construções Hidráulicas, Hidráulica de estruturas: Vertedouros , Lausanne, Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) , 26 p. ( leia online [PDF] ) , p. 6
" Medição e cálculo de fluxos líquidos "
(in) Hydrologic Engineering Center, HEC-RAS River Analysis System: Hydraulic Reference Manual Version 5.0 , US Army Corps of Engineers ,2016, 547 p. ( leia online ) , p. 253
(de) Gerhard Bollrich , Technische Hydromechanik : Grundlagen: Gerhard Bollrich , Beuth,1 ° de janeiro de 2000, 456 p. ( ISBN 978-3-345-00744-6 , leia online )

Veja também

Bibliografia

Revue Moulins de France, revista da Federação Francesa de Associações para a Proteção de Moulins (FFAM), vários artigos, ver índice.

links externos

Acesso a mais de 100 artigos de pesquisa sobre represas e tópicos relacionados pelo Professor Hubert Chanson, Departamento de Engenharia Civil, University of Queensland] (fr)
Barragem da micro-hidrelétrica em Chappes (10260) Aube, Champagne-Ardenne.
Sistema de extensão de fusível