Barragem - Dam

Uma barragem é uma barreira que interrompe ou restringe o fluxo de água superficial ou córregos subterrâneos. Os reservatórios criados por barragens não apenas suprimem as enchentes, mas também fornecem água para atividades como irrigação , consumo humano , uso industrial , aquicultura e navegabilidade . A energia hidrelétrica é freqüentemente usada em conjunto com barragens para gerar eletricidade. Uma barragem também pode ser usada para coletar ou armazenar água, que pode ser distribuída uniformemente entre os locais. As barragens geralmente têm o objetivo principal de reter água, enquanto outras estruturas, como comportas ou diques (também conhecidas como diques ), são usadas para gerenciar ou impedir o fluxo de água em regiões de terra específicas. A primeira barragem conhecida é a Barragem Jawa, na Jordânia , datada de 3.000 aC.

A palavra dam pode ser rastreada até o inglês médio e, antes disso, do holandês médio , como pode ser visto nos nomes de muitas cidades antigas, como Amsterdã e Rotterdam .

História

Represas antigas

A construção de uma barragem inicial ocorreu na Mesopotâmia e no Oriente Médio . Represas eram usadas para controlar os níveis de água, pois o clima da Mesopotâmia afetava os rios Tigre e Eufrates .

A primeira barragem conhecida é a barragem de Jawa, na Jordânia , 100 quilômetros (62 milhas) a nordeste da capital Amã . Esta barragem de gravidade apresentava originalmente uma parede de pedra de 9 metros de altura (30 pés) e 1 m de largura (3,3 pés), apoiada por uma muralha de terra de 50 m de largura (160 pés). A estrutura é datada de 3000 aC.

A Represa Sadd-el-Kafara do Antigo Egito em Wadi Al-Garawi, cerca de 25 km (16 milhas) ao sul do Cairo , tinha 102 m (335 pés) de comprimento em sua base e 87 m (285 pés) de largura. A estrutura foi construída por volta de 2.800 ou 2.600 aC como barragem de desvio para controle de enchentes, mas foi destruída por fortes chuvas durante a construção ou logo depois. Durante a décima segunda dinastia no século 19 aC, os faraós Senosert III, Amenemhat III e Amenemhat IV cavaram um canal de 16 km (9,9 milhas) de comprimento ligando a Depressão de Fayum ao Nilo no Egito Médio. Duas barragens chamadas Ha-Uar, que funcionam de leste a oeste, foram construídas para reter água durante a enchente anual e depois liberá-la para as terras vizinhas. O lago chamado Mer-wer ou Lago Moeris cobriu 1.700 km ² (660 sq mi) e é conhecido hoje como Birket Qarun.

Em meados do terceiro milênio aC, um intrincado sistema de gerenciamento de água em Dholavira, na Índia moderna, foi construído. O sistema incluía 16 reservatórios, represas e diversos canais de captação e armazenamento de água.

Uma das maravilhas da engenharia do mundo antigo foi a Grande Represa de Marib, no Iêmen . Iniciado em algum momento entre 1750 e 1700 aC, era feito de terra compactada - triangular em seção transversal, 580 m (1.900 pés) de comprimento e originalmente 4 m (13 pés) de altura - correndo entre dois grupos de rochas em cada lado, para que estava ligado por uma alvenaria substancial. Os reparos foram realizados durante vários períodos, o mais importante por volta de 750 aC, e 250 anos depois, a altura da barragem foi aumentada para 7 m (23 pés). Após o fim do Reino de Saba , a barragem ficou sob o controle dos Ḥimyarites (c. 115 aC) que realizaram melhorias adicionais, criando uma estrutura de 14 m (46 pés) de altura, com cinco vertedouros, duas eclusas reforçadas com alvenaria, uma lagoa de decantação e um canal de 1.000 m (3.300 pés) para um tanque de distribuição. Essas obras não foram concluídas até 325 DC, quando a barragem permitiu a irrigação de 25.000 acres (100 km ² ).

Eflatun Pınar é uma barragem hitita e um templo de primavera perto de Konya , na Turquia. Pensa-se que data do império hitita entre os séculos 15 e 13 AC.

O Kallanai é construído com pedra bruta, com mais de 300 m (980 pés) de comprimento, 4,5 m (15 pés) de altura e 20 m (66 pés) de largura, do outro lado do rio Kaveri em Tamil Nadu , sul da Índia . A estrutura básica data do século II dC e é considerada uma das mais antigas estruturas de desvio de água ou reguladoras de água ainda em uso. O objetivo da barragem era desviar as águas do Kaveri através da região fértil do delta para irrigação por meio de canais.

Du Jiang Yan é o sistema de irrigação mais antigo sobrevivente na China, que incluía uma barragem que direcionava o fluxo de água. Foi concluído em 251 AC. Uma grande barragem de terra, feita por Sunshu Ao , o primeiro-ministro de Chu (estado) , inundou um vale na atual província de Anhui do norte que criou um enorme reservatório de irrigação (100 km (62 mi) de circunferência), um reservatório que é ainda presente hoje.

Engenharia romana

A construção da barragem romana foi caracterizada pela "habilidade dos romanos em planejar e organizar a construção de engenharia em grande escala." Os planejadores romanos introduziram o então novo conceito de grandes represas de reservatório que poderiam garantir um abastecimento permanente de água para assentamentos urbanos durante a estação seca. Seu uso pioneiro de argamassa hidráulica à prova d'água e, particularmente, concreto romano permitiu estruturas de barragens muito maiores do que as construídas anteriormente, como a Barragem do Lago Homs , possivelmente a maior barreira de água até aquela data, e a Barragem Harbaqa , ambas na Síria Romana . A barragem romana mais alta foi a Barragem de Subiaco, perto de Roma ; sua altura recorde de 50 m (160 pés) permaneceu insuperável até sua destruição acidental em 1305.

Os engenheiros romanos faziam uso rotineiro de projetos padrão antigos, como barragens de aterro e barragens de gravidade em alvenaria. Além disso, eles mostraram um alto grau de inventividade, apresentando a maioria dos outros projetos básicos de barragens até então desconhecidos. Estes incluem barragens arco-gravidade , barragens abóbada , contraforte barragens e várias barragens contraforte arco , todos os quais foram conhecidos e empregados pelo 2o século dC (ver Lista de barragens romanas ). A força de trabalho romana também foi a primeira a construir pontes para barragens, como a Ponte de Valeriana, no Irã.

No Irã , represas como a Band-e Kaisar foram usadas para fornecer energia hidrelétrica por meio de rodas d'água , que frequentemente acionavam mecanismos de levantamento de água. Uma das primeiras foi a ponte da barragem construída pelos romanos em Dezful , que poderia elevar a água em 50 côvados (cerca de 23 m) para abastecer a cidade. Também eram conhecidas represas de desvio . Foram introduzidas represas de moagem, que os engenheiros muçulmanos chamaram de Pul-i-Bulaiti . O primeiro foi construído em Shustar, no rio Karun , no Irã, e muitos deles foram posteriormente construídos em outras partes do mundo islâmico . A água era conduzida da parte de trás da barragem por meio de um grande cano para acionar uma roda d'água e um moinho d' água . No século 10, Al-Muqaddasi descreveu várias barragens na Pérsia. Ele relatou que um em Ahwaz tinha mais de 910 m (3.000 pés) de comprimento e que tinha muitas rodas d'água elevando a água em aquedutos através dos quais fluía para os reservatórios da cidade. Outra, a barragem Band-i-Amir, fornecia irrigação para 300 aldeias.

Meia idade

Na Holanda , um país de baixa altitude, as barragens costumam ser construídas para bloquear rios, regular o nível da água e impedir que o mar entre nos pântanos. Essas represas geralmente marcavam o início de uma vila ou cidade porque era fácil cruzar o rio em tal lugar, e muitas vezes influenciavam os nomes de lugares holandeses. A atual capital holandesa, Amsterdã (antigo nome Amstelredam ), começou com uma barragem no rio Amstel no final do século 12, e Rotterdam começou com uma barragem no rio Rotte , um afluente menor do Nieuwe Maas . A praça central de Amsterdã, cobrindo o local original da barragem de 800 anos, ainda leva o nome de Praça Dam ou simplesmente 'a barragem'.

Revolução Industrial

Os romanos foram os primeiros a construir barragens em arco , onde as forças de reação do pilar estabilizam a estrutura da pressão hidrostática externa , mas foi apenas no século 19 que as habilidades de engenharia e materiais de construção disponíveis foram capazes de construir o primeiro grande escala de barragens em arco.

Três barragens de arco pioneiras foram construídas em torno do Império Britânico no início do século XIX. Henry Russel do Royal Engineers supervisionou a construção da barragem de Mir Alam em 1804 para fornecer água à cidade de Hyderabad (ainda está em uso hoje). Tinha uma altura de 12 m (39 pés) e consistia em 21 arcos de vão variável.

Nas décadas de 1820 e 30, o tenente-coronel John By supervisionou a construção do Canal Rideau no Canadá perto da atual Ottawa e construiu uma série de barragens curvas de alvenaria como parte do sistema hidroviário. Em particular, a Represa Jones Falls , construída por John Redpath , foi concluída em 1832 como a maior represa da América do Norte e uma maravilha da engenharia. Para manter o controle da água durante a construção, duas eclusas , canais artificiais de condução de água, foram mantidas abertas na barragem. O primeiro foi próximo à base da barragem em seu lado leste. Uma segunda eclusa foi colocada no lado oeste da barragem, cerca de 20 pés (6,1 m) acima da base. Para fazer a mudança da eclusa inferior para a superior, a saída de Sand Lake foi bloqueada.

Hunts Creek, próximo à cidade de Parramatta , Austrália , foi represado na década de 1850 para atender à demanda de água da crescente população da cidade. A parede da barragem em arco de alvenaria foi projetada pelo Tenente Percy Simpson, que foi influenciado pelos avanços nas técnicas de engenharia de barragens feitas pelos Engenheiros Reais na Índia . A barragem custou £ 17.000 e foi concluída em 1856 como a primeira barragem projetada construída na Austrália, e a segunda barragem em arco do mundo construída de acordo com especificações matemáticas.

A primeira dessas barragens foi inaugurada dois anos antes na França . Foi a primeira barragem em arco francês da era industrial e foi construída por François Zola no município de Aix-en-Provence para melhorar o abastecimento de água depois que o surto de cólera de 1832 devastou a área. Depois que a aprovação real foi concedida em 1844, a barragem foi construída na década seguinte. Sua construção foi realizada com base em resultados matemáticos de análises científicas de tensões.

A barragem de 75 milhas perto de Warwick , Austrália, foi possivelmente a primeira barragem em arco de concreto do mundo. Projetado por Henry Charles Stanley em 1880 com um vertedouro de transbordamento e uma saída de água especial, foi eventualmente elevado para 10 m (33 pés).

Na segunda metade do século XIX, avanços significativos na teoria científica do projeto de barragens de alvenaria foram feitos. Isso transformou o projeto de barragens de uma arte baseada em metodologia empírica em uma profissão baseada em uma estrutura teórica científica aplicada com rigor. Essa nova ênfase foi centrada em torno das faculdades de engenharia de universidades na França e no Reino Unido. William John Macquorn Rankine , da Universidade de Glasgow, foi o pioneiro na compreensão teórica das estruturas de barragens em seu artigo de 1857, On the Stability of Loose Earth . A teoria de Rankine forneceu uma boa compreensão dos princípios por trás do projeto de barragens. Na França, J. Augustin Tortene de Sazilly explicou a mecânica das barragens de gravidade em alvenaria de face vertical, e a barragem de Zola foi a primeira a ser construída com base nesses princípios.

Era moderna

A era das grandes barragens foi iniciada com a construção da Barragem de Aswan Low no Egito em 1902, uma barragem de apoio de alvenaria de gravidade no Rio Nilo . Após a invasão e ocupação do Egito em 1882 , os britânicos começaram a construção em 1898. O projeto foi desenhado por Sir William Willcocks e envolveu vários engenheiros eminentes da época, incluindo Sir Benjamin Baker e Sir John Aird , cuja empresa, John Aird & Co. , foi o contratante principal. O capital e o financiamento foram fornecidos por Ernest Cassel . Quando construído inicialmente entre 1899 e 1902, nada de sua escala jamais havia sido tentado; na conclusão, foi a maior barragem de alvenaria do mundo.

A Represa Hoover é uma enorme represa de concreto em arco de gravidade , construída no Black Canyon do Rio Colorado , na fronteira entre os estados americanos do Arizona e Nevada entre 1931 e 1936 durante a Grande Depressão . Em 1928, o Congresso autorizou o projeto de construção de uma barragem que controlaria inundações, forneceria água para irrigação e produziria energia hidrelétrica . A licitação vencedora para construir a barragem foi apresentada por um consórcio chamado Six Companies, Inc. Uma estrutura de concreto tão grande nunca havia sido construída antes, e algumas das técnicas não foram comprovadas. O clima tórrido do verão e a falta de instalações próximas ao local também representaram dificuldades. No entanto, Six Companies entregou a barragem ao governo federal em 1 de março de 1936, mais de dois anos antes do previsto.

Em 1997, havia cerca de 800.000 represas em todo o mundo, cerca de 40.000 delas com mais de 15 m (49 pés) de altura. Em 2014, acadêmicos da Universidade de Oxford publicaram um estudo do custo de grandes barragens - com base no maior conjunto de dados existente - documentando estouros significativos de custos para a maioria das barragens e questionando se os benefícios normalmente compensam os custos dessas barragens.

Tipos de barragens

As barragens podem ser formadas por ação humana, causas naturais ou mesmo pela intervenção de animais selvagens como castores . As barragens artificiais são normalmente classificadas de acordo com seu tamanho (altura), finalidade ou estrutura pretendida.

Por estrutura

Com base na estrutura e no material utilizado, as barragens são classificadas como facilmente construídas sem materiais, barragens de arco-gravidade , barragens de aterro ou barragens de alvenaria , com vários subtipos.

Barragens em arco

Na barragem em arco, a estabilidade é obtida por uma combinação de arco e ação da gravidade. Se a face a montante for vertical, todo o peso da barragem deve ser carregado para a fundação pela gravidade, enquanto a distribuição da pressão hidrostática normal entre o balanço vertical e a ação do arco dependerá da rigidez da barragem nas direções vertical e horizontal. Quando a face montante é inclinada, a distribuição é mais complicada. O componente normal do peso do anel do arco pode ser obtido pela ação do arco, enquanto a pressão hidrostática normal será distribuída conforme descrito acima. Para este tipo de barragem, apoios firmes e confiáveis ​​nos encontros ( contraforte ou parede lateral do desfiladeiro ) são mais importantes. O local mais desejável para uma barragem em arco é um desfiladeiro estreito com paredes laterais íngremes compostas por rocha sólida. A segurança de uma barragem em arco depende da resistência dos limites da parede lateral, portanto, não apenas o arco deve estar bem assentado nas paredes laterais, mas também o caráter da rocha deve ser inspecionado cuidadosamente.

Estão em uso dois tipos de barragens de arco único, nomeadamente a barragem de ângulo constante e a barragem de raio constante. O tipo de raio constante emprega o mesmo raio de face em todas as elevações da barragem, o que significa que à medida que o canal se estreita em direção ao fundo da barragem, o ângulo central subtendido pela face da barragem torna-se menor. Jones Falls Dam , no Canadá, é uma barragem de raio constante. Em uma barragem de ângulo constante, também conhecida como barragem de raio variável, esse ângulo subtendido é mantido constante e a variação da distância entre os encontros em vários níveis é atendida pela variação dos raios. Barragens de raio constante são muito menos comuns do que barragens de ângulo constante. A Represa Parker no Rio Colorado é uma represa em arco de ângulo constante.

Um tipo semelhante é a barragem de dupla curvatura ou de casca fina. A represa Wildhorse perto de Mountain City, Nevada , nos Estados Unidos, é um exemplo desse tipo. Este método de construção minimiza a quantidade de concreto necessária para a construção, mas transmite grandes cargas para a fundação e pilares. A aparência é semelhante a uma barragem de arco único, mas com uma curvatura vertical distinta, também emprestando a aparência vaga de uma lente côncava vista a jusante.

A barragem de arco múltiplo consiste em várias barragens de arco único com contrafortes de concreto como pilares de apoio, como por exemplo a barragem de Daniel-Johnson , Québec, Canadá. A barragem de múltiplos arcos não requer tantos contrafortes quanto o tipo de gravidade oca, mas requer uma boa fundação de rocha porque as cargas de contrafortes são pesadas.

Barragens de gravidade

Em uma barragem de gravidade, a força que mantém a barragem no lugar contra o impulso da água é a gravidade da Terra puxando para baixo a massa da barragem. A água pressiona lateralmente (a jusante) na barragem, tendendo a virar a barragem ao girar em torno de seu dedo do pé (um ponto no lado inferior a jusante da barragem). O peso da barragem neutraliza essa força, tendendo a girar a barragem para o outro lado sobre o dedo do pé. O projetista garante que a barragem seja pesada o suficiente para que o peso da barragem ganhe o concurso. Em termos de engenharia, isso é verdade sempre que a resultante das forças da gravidade que atuam sobre a barragem e a pressão da água sobre a barragem atua em uma linha que passa a montante da ponta da barragem. O projetista tenta modelar a barragem de forma que, se alguém considerar a parte da barragem acima de qualquer altura particular como uma barragem inteira, essa barragem também seria mantida no lugar pela gravidade, ou seja, não há tensão na face a montante da barragem segurando o topo da barragem para baixo. O projetista faz isso porque geralmente é mais prático fazer uma barragem de material essencialmente empilhado do que fazer o material grudar contra a tensão vertical. O formato que evita a tensão na face a montante também elimina a tensão de compressão de equilíbrio na face a jusante, proporcionando economia adicional.

Para este tipo de barragem, é essencial ter uma base impermeável com alta resistência ao rolamento. Fundações permeáveis ​​têm maior probabilidade de gerar pressões de elevação sob a barragem. As pressões de elevação são pressões hidrostáticas causadas pela pressão da água do reservatório empurrando contra o fundo da barragem. Se forem geradas pressões de elevação grandes o suficiente, há o risco de desestabilizar a barragem de gravidade de concreto.

Em um local adequado, uma barragem de gravidade pode provar ser uma alternativa melhor para outros tipos de barragens. Quando construída sobre uma base sólida, a barragem de gravidade provavelmente representa o exemplo mais desenvolvido de construção de barragem. Uma vez que o medo de enchentes é um forte motivador em muitas regiões, barragens de gravidade são construídas em alguns casos onde uma barragem em arco teria sido mais econômica.

As barragens de gravidade são classificadas como "sólidas" ou "ocas" e geralmente são feitas de concreto ou alvenaria. A forma sólida é a mais amplamente usada das duas, embora a barragem oca seja freqüentemente mais econômica de construir. Grand Coulee Dam é uma barragem de gravidade sólida e Braddock Locks & Dam é uma barragem de gravidade oca.

Barragens de arco gravitacional

Uma barragem de gravidade pode ser combinada com uma barragem em arco em uma barragem de gravidade em áreas com grandes quantidades de fluxo de água, mas menos material disponível para uma barragem de gravidade pura. A compressão interna da barragem pela água reduz a força lateral (horizontal) que atua na barragem. Assim, a força gravitacional exigida pela barragem é diminuída, ou seja, a barragem não precisa ser tão massiva. Isso permite barragens mais finas e economiza recursos.

Barragens

Uma barragem é um tipo especial de barragem que consiste em uma linha de grandes portões que podem ser abertos ou fechados para controlar a quantidade de água que passa pela barragem. Os portões são colocados entre pilares flanqueadores que são responsáveis ​​por suportar a carga de água e são freqüentemente usados ​​para controlar e estabilizar o fluxo de água para sistemas de irrigação. Um exemplo desse tipo de barragem é a agora desativada Red Bluff Diversion Dam no Rio Sacramento, perto de Red Bluff, Califórnia .

As barragens que são construídas na foz dos rios ou lagoas para evitar incursões das marés ou utilizar o fluxo das marés para energia das marés são conhecidas como barragens das marés .

Barragens de aterro

As barragens de aterro são feitas de terra compactada e são de dois tipos principais: "aterro" e "aterro". Como as represas de gravidade de concreto, as represas de aterro dependem de seu peso para conter a força da água.

Barragens de aterro de preenchimento de rocha

Rocha barragens -Preenchimento são taludes de terra compactada granular de drenagem livre, com uma zona impermeável. A terra usada geralmente contém uma alta porcentagem de partículas grandes, daí o termo "enchimento de rochas". A zona impermeável pode estar na face a montante e ser feita de alvenaria , concreto , membrana plástica, estacas-pranchas de aço, madeira ou outro material. A zona impermeável também pode estar dentro do aterro, caso em que é chamada de "núcleo". Nos casos em que a argila é usada como material impermeável, a barragem é chamada de barragem "composta". Para evitar a erosão interna da argila no aterro devido às forças de infiltração, o núcleo é separado por meio de um filtro. Os filtros são solos classificados especificamente projetados para evitar a migração de partículas de solo de grãos finos. Quando o material de construção adequado está disponível, o transporte é minimizado, levando a economia de custos durante a construção. Barragens de preenchimento de rochas são resistentes a danos causados ​​por terremotos . No entanto, o controle de qualidade inadequado durante a construção pode levar a uma compactação pobre e areia no aterro, o que pode levar à liquefação do aterro durante um terremoto. O potencial de liquefação pode ser reduzido evitando que o material suscetível seja saturado e fornecendo compactação adequada durante a construção. Um exemplo de barragem de preenchimento de rocha é a barragem de New Melones na Califórnia ou a barragem de Fierza na Albânia .

Um núcleo que está crescendo em popularidade é o concreto asfáltico . A maioria dessas barragens é construída com rocha e / ou cascalho como o aterro primário. Quase 100 barragens com este projeto já foram construídas em todo o mundo desde que a primeira dessas barragens foi concluída em 1962. Todas as barragens de concreto de asfalto construídas até agora têm um excelente recorde de desempenho. O tipo de asfalto utilizado é um viscoelástico - material plástico que se adapta aos movimentos e deformações impostos ao aterro como um todo e ao recalque da fundação. As propriedades flexíveis do asfalto tornam essas barragens especialmente adequadas para regiões sísmicas .

Para a Usina Hidrelétrica de Moglicë, na Albânia, a empresa norueguesa de energia Statkraft construiu uma barragem de preenchimento de rocha com núcleo asfáltico. Após a conclusão em 2018, a barragem de 320 m de comprimento, 150 m de altura e 460 m de largura será a mais alta do mundo em seu tipo.

Barragens de preenchimento de rocha com face de concreto

Uma barragem de aterro de concreto (CFRD) é uma barragem de aterro com lajes de concreto em sua face a montante. Este projeto fornece a laje de concreto como uma parede impermeável para evitar vazamentos e também uma estrutura sem preocupação com a pressão de elevação. Além disso, o projeto CFRD é flexível para topografia, mais rápido de construir e menos caro do que barragens de aterramento. O conceito de CFRD originou-se durante a Corrida do Ouro na Califórnia na década de 1860, quando os mineiros construíram barragens de preenchimento de rocha para operações de eclusa . A madeira foi posteriormente substituída por concreto quando o projeto foi aplicado a sistemas de irrigação e energia. À medida que os projetos CFRD aumentaram em altura durante a década de 1960, o aterro foi compactado e as juntas horizontais e verticais da laje foram substituídas por juntas verticais melhoradas. Nas últimas décadas, o design tornou-se popular.

O CFRD mais alto do mundo é a Barragem Shuibuya de 233 m de altura (764 pés) na China , concluída em 2008.

Represas de terra

Barragens de preenchimento de terra, também chamadas de barragens de terra, barragens de terra rolada ou simplesmente barragens de terra, são construídas como um aterro simples de terra bem compactada. Uma barragem homogênea de terra rolada é inteiramente construída de um tipo de material, mas pode conter uma camada de drenagem para coletar a água infiltrada. Uma barragem de terra zoneada tem partes distintas ou zonas de material diferente, normalmente uma concha de material abundante localmente com um núcleo de argila impermeável . Os aterros modernos de terra zoneada empregam zonas de filtro e drenagem para coletar e remover a água infiltrada e preservar a integridade da zona de concha a jusante. Um método desatualizado de construção de barragem de terra zoneada usava um preenchimento hidráulico para produzir um núcleo estanque. Barragens de terra rolada também podem empregar uma face ou núcleo estanque à maneira de uma barragem de preenchimento de rocha. A barragem de núcleo congelado é uma barragem de terra temporária ocasionalmente usada em altas latitudes para a circulação de um refrigerante através de tubos dentro da barragem para manter uma região estanque de permafrost dentro dela.

Tarbela Dam é uma grande barragem no rio Indus, no Paquistão , cerca de 50 km (31 milhas) a noroeste de Islamabad . Sua altura de 485 pés (148 m) acima do leito do rio e reservatório de 95 milhas quadradas (250 km ² ) fazem dela a maior barragem de terra do mundo. O principal elemento do projeto é um aterro de 2.700 m (9.000 pés) de comprimento com uma altura máxima de 142 m (465 pés). A barragem usou aproximadamente 200 milhões de jardas cúbicas (152,8 milhões de metros cúbicos) de aterro, o que a torna uma das maiores estruturas feitas pelo homem no mundo.

Como as barragens de terra podem ser construídas com materiais locais, elas podem ser econômicas em regiões onde o custo de produção ou transporte de concreto seria proibitivo.

Barragens de crista fixa

Uma barragem de crista fixa é uma barreira de concreto cruzando um rio. As barragens de crista fixa são projetadas para manter a profundidade no canal para navegação. Eles representam riscos para os velejadores que podem passar por cima deles, pois são difíceis de localizar da água e criam correntes induzidas que são difíceis de escapar.

Por tamanho

Existe uma variabilidade, tanto em todo o mundo quanto dentro de cada país, como nos Estados Unidos, na forma como as barragens de diferentes tamanhos são categorizadas. O tamanho da barragem influencia os custos de construção, reparo e remoção e afeta o alcance potencial das barragens e a magnitude dos distúrbios ambientais.

Grandes barragens

A Comissão Internacional de Grandes Barragens (ICOLD) define uma "barragem grande" como "Uma barragem com uma altura de 15 m (49 pés) ou mais da fundação mais baixa à crista ou uma barragem entre 5 m (16 pés) metros e 15 metros apreendendo mais de 3 milhões de metros cúbicos (2.400  acres ) ". As "grandes barragens" têm mais de 150 m (490 pés) de altura. O Relatório da Comissão Mundial de Barragens também inclui na categoria "grandes" barragens que têm entre 5 e 15 m (16 e 49 pés) de altura, com uma capacidade de reservatório de mais de 3 milhões de metros cúbicos (2.400  acres ). As barragens hidrelétricas podem ser classificadas como "cabeceira alta" (mais de 30 m de altura) ou "cabeceira baixa" (menos de 30 m de altura).

Em 2021, o Registro Mundial de Barragens do ICOLD contém 58.700 registros de grandes barragens. A barragem mais alta do mundo é a barragem Jinping-I, com 305 m de altura (1.001 pés) , na China .

Pequenas barragens

Tal como acontece com as grandes barragens, as pequenas barragens têm múltiplos usos, tais como, mas não se limitando a, produção de energia hidrelétrica , proteção contra inundações e armazenamento de água. As pequenas barragens podem ser particularmente úteis em fazendas para capturar o escoamento para uso posterior, por exemplo, durante a estação seca. Barragens de pequena escala têm o potencial de gerar benefícios sem deslocar pessoas também, e pequenas barragens hidrelétricas descentralizadas podem ajudar o desenvolvimento rural nos países em desenvolvimento. Só nos Estados Unidos, existem aproximadamente 2.000.000 ou mais "pequenas" barragens que não estão incluídas no Inventário Nacional de Barragens do Corpo de Engenheiros do Exército . Os registros de pequenas barragens são mantidos por agências reguladoras estaduais e, portanto, as informações sobre pequenas barragens são dispersas e desiguais na cobertura geográfica.

Países em todo o mundo consideram as pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) importantes para suas estratégias de energia, e tem havido um aumento notável no interesse por PCHs. Couto e Olden (2018) realizaram um estudo global e encontraram 82.891 pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) em operação ou em construção. As definições técnicas das PCHs, como capacidade máxima de geração, altura da barragem, área do reservatório, etc., variam de acordo com o país.

Barragens não jurisdicionais

Uma barragem não é jurisdicional quando seu tamanho (geralmente "pequeno") a exclui de estar sujeita a certas regulamentações legais. Os critérios técnicos para categorizar uma barragem como "jurisdicional" ou "não jurisdicional" variam de acordo com a localização. Nos Estados Unidos, cada estado define o que constitui uma barragem não jurisdicional. No estado do Colorado, uma barragem não jurisdicional é definida como uma barragem que cria um reservatório com uma capacidade de 100 acres-pés ou menos e uma área de superfície de 20 acres ou menos e com uma altura medida conforme definido nas Regras 4.2.5.1. e 4.2.19 de 10 pés ou menos. Em contraste, o estado do Novo México define uma barragem jurisdicional como 25 pés ou mais de altura e armazenando mais de 15 acres-pés ou uma barragem que armazena 50 acres-pés ou mais e tem seis pés ou mais de altura (seção 72- 5-32 NMSA), sugerindo que as barragens que não atendem a esses requisitos não são jurisdicionais. A maioria das barragens dos Estados Unidos, 2,41 milhões de um total de 2,5 milhões de barragens, não estão sob a jurisdição de nenhum órgão público (ou seja, não são jurisdicionais), nem estão listadas no Inventário Nacional de Barragens (NID).

Riscos de pequenas barragens não regulamentadas

As pequenas barragens incorrem em riscos semelhantes aos das grandes barragens. No entanto, a ausência de regulamentação (ao contrário de grandes barragens mais regulamentadas) e de um inventário de pequenas barragens (ou seja, aquelas que não são jurisdicionais) pode levar a riscos significativos para humanos e ecossistemas. Por exemplo, de acordo com o Serviço Nacional de Parques dos EUA (NPS), "Não jurisdicional - significa uma estrutura que não atende aos critérios mínimos, conforme listado nas Diretrizes Federais para Segurança de Barragens, para ser incluída em programas de segurança de barragens. - a estrutura jurisdicional não recebe uma classificação de perigo e não é considerada para quaisquer requisitos ou atividades adicionais no âmbito do programa de segurança de barragens NPS. " As pequenas barragens podem ser perigosas individualmente (ou seja, podem falhar), mas também coletivamente, pois uma agregação de pequenas barragens ao longo de um rio ou dentro de uma área geográfica pode multiplicar os riscos. O estudo de Graham de 1999 sobre rompimentos de barragens nos EUA resultando em fatalidades de 1960-1998 concluiu que o rompimento de barragens entre 6,1 e 15 m de altura (faixa de altura típica de barragens menores) causou 86% das mortes, e o rompimento de barragens com menos de 6,1 m alta causou 2% das mortes. Barragens não jurisdicionais podem representar riscos porque seu projeto, construção, manutenção e vigilância não são regulamentados. Os estudiosos notaram que mais pesquisas são necessárias para entender melhor o impacto ambiental de pequenas barragens (por exemplo, seu potencial para alterar o fluxo, a temperatura, os sedimentos e a diversidade vegetal e animal de um rio).

Por uso

Saddle dam

Uma barragem de sela é uma barragem auxiliar construída para confinar o reservatório criado por uma barragem primária para permitir uma elevação e armazenamento de água mais elevados ou para limitar a extensão de um reservatório para aumentar a eficiência. Uma barragem auxiliar é construída em um ponto baixo ou "sela" através da qual o reservatório poderia escapar. Ocasionalmente, um reservatório é contido por uma estrutura semelhante chamada de dique para evitar a inundação de terras próximas. Os diques são comumente usados ​​para recuperar terras aráveis ​​de um lago raso, semelhante a um dique , que é uma parede ou aterro construído ao longo de um rio ou riacho para proteger terras adjacentes de inundações.

Weir

Um açude (às vezes chamado de "barragem de transbordamento") é uma pequena barragem frequentemente usada em um canal de rio para criar um lago de represamento para fins de captação de água e que também pode ser usada para medição de vazão ou retardamento.

Verificar barragem

Uma barragem de retenção é uma pequena barragem projetada para reduzir a velocidade do fluxo e controlar a erosão do solo . Por outro lado, uma barragem alada é uma estrutura que restringe apenas parcialmente um curso de água, criando um canal mais rápido que resiste ao acúmulo de sedimentos.

Barragem seca

Uma barragem seca, também conhecida como estrutura de retardamento de enchentes, é projetada para controlar as enchentes. Normalmente não retém a água e permite que o canal flua livremente, exceto durante períodos de fluxo intenso que, de outra forma, causariam inundações a jusante.

Barragem diversionária

Uma barragem diversiva é projetada para desviar todo ou parte do fluxo de um rio de seu curso natural. A água pode ser redirecionada para um canal ou túnel para irrigação e / ou produção de energia hidrelétrica.

Barragem subterrânea

Barragens subterrâneas são usadas para reter a água subterrânea e armazenar toda ou a maior parte dela abaixo da superfície para uso prolongado em uma área localizada. Em alguns casos, eles também são construídos para evitar que a água salgada se intrometa em um aqüífero de água doce. Barragens subterrâneas são normalmente construídas em áreas onde os recursos hídricos são mínimos e precisam ser armazenados de forma eficiente, como em desertos e em ilhas como a Barragem de Fukuzato em Okinawa , Japão. Eles são mais comuns no nordeste da África e nas áreas áridas do Brasil, embora também sejam usados ​​no sudoeste dos Estados Unidos , México, Índia, Alemanha, Itália, Grécia, França e Japão.

Existem dois tipos de barragens subterrâneas: "subsuperfície" e "armazenamento de areia". Uma barragem subterrânea é construída através de um aqüífero ou rota de drenagem de uma camada impermeável (como uma rocha sólida) até logo abaixo da superfície. Eles podem ser construídos com uma variedade de materiais, incluindo tijolos, pedras, concreto, aço ou PVC. Depois de construída, a água armazenada atrás da barragem eleva o lençol freático e é extraída com poços. Uma barragem de armazenamento de areia é um açude construído em etapas ao longo de um riacho ou wadi . Deve ser forte, pois inundações irão inundar sua crista. Com o tempo, a areia se acumula em camadas atrás da barragem, o que ajuda a armazenar água e, o mais importante, a evitar a evaporação . A água armazenada pode ser extraída com poço, pelo corpo da barragem ou por meio de dreno.

Represa de rejeitos

Uma barragem de rejeitos é tipicamente uma barragem de aterro usada para armazenar rejeitos , que são produzidos durante as operações de mineração após separar a fração valiosa da fração não econômica de um minério . Barragens convencionais de retenção de água podem servir a esse propósito, mas devido ao custo, uma barragem de rejeitos é mais viável. Ao contrário das barragens de retenção de água, uma barragem de rejeitos é erguida em sucessão ao longo da vida da mina em particular. Normalmente, uma barragem de base ou inicial é construída e, à medida que se enche com uma mistura de rejeitos e água, ela é elevada. O material usado para elevar a barragem pode incluir os rejeitos (dependendo de seu tamanho) junto com o solo.

Existem três projetos de barragens de rejeitos elevados, a "montante", "a jusante" e a "linha central", denominadas de acordo com o movimento da crista durante a elevação. O projeto específico usado depende da topografia , geologia, clima, tipo de rejeito e custo. Uma barragem de rejeitos a montante consiste em aterros trapezoidais sendo construídos no topo, mas de ponta a ponta de outro, movendo a crista ainda mais a montante. Isso cria um lado relativamente plano a jusante e um lado irregular a montante que é suportado por lama de rejeitos no represamento. O projeto a jusante refere-se à elevação sucessiva do aterro que posiciona o aterro e a crista mais a jusante. Uma barragem de linha central tem barragens de aterro sequenciais construídas diretamente em cima de outra, enquanto o aterro é colocado no lado a jusante para suporte e a lama apóia o lado a montante.

Como as barragens de rejeitos geralmente armazenam produtos químicos tóxicos do processo de mineração, elas têm um revestimento impermeável para evitar a infiltração. Os níveis de água / lama na lagoa de rejeitos devem ser gerenciados para fins de estabilidade e ambientais também.

Por material

Barragens de aço

Uma barragem de aço é um tipo de barragem experimentada brevemente por volta do início do século 20, que usa chapas de aço (em ângulo) e vigas de suporte como estrutura. Pretendidas como estruturas permanentes, as barragens de aço foram um experimento (fracassado) para determinar se uma técnica de construção poderia ser concebida que fosse mais barata do que alvenaria, concreto ou terraplenagem, mas mais resistente do que barragens em berços de madeira.

Barragens de madeira

Barragens de madeira foram amplamente utilizadas no início da revolução industrial e em áreas de fronteira devido à facilidade e rapidez de construção. Raramente construídas nos tempos modernos devido à sua vida útil relativamente curta e à altura limitada para a qual podem ser construídas, as barragens de madeira devem ser mantidas constantemente molhadas para manter suas propriedades de retenção de água e limitar a deterioração por apodrecimento, semelhante a um barril. Os locais onde as barragens de madeira são mais econômicas de construir são aqueles onde a madeira é abundante, o cimento é caro ou difícil de transportar e ou uma barragem de baixo desvio é necessária ou a longevidade não é um problema. Barragens de madeira já foram numerosas, especialmente no oeste norte-americano , mas a maioria falhou, foi escondida sob aterros de terra ou substituída por estruturas inteiramente novas. Duas variações comuns de barragens de madeira foram o "berço" e a "prancha".

Barragens de berços de madeira foram erguidas de vigas pesadas ou toras trabalhadas na forma de uma casa de toras e o interior cheio de terra ou entulho. A pesada estrutura do berço suportou a face da barragem e o peso da água. As barragens de respingo eram barragens de berços de madeira usadas para ajudar a flutuar as toras rio abaixo no final do século 19 e início do século 20.

"Barragens de pranchas de madeira" eram estruturas mais elegantes que empregavam uma variedade de métodos de construção usando vigas pesadas para suportar um arranjo de pranchas de retenção de água.

Outros tipos

Cofferdams

Uma ensecadeira é uma barreira, geralmente temporária, construída para excluir a água de uma área que normalmente está submersa. Feita geralmente de madeira, de betão ou de aço folha bate-estacas , ensecadeiras são usados para permitir a construção da base de barragens permanentes, pontes, e estruturas semelhantes. Quando o projeto for concluído, a ensecadeira geralmente será demolida ou removida, a menos que a área requeira manutenção contínua. (Veja também calçada e muro de contenção .)

Os usos comuns para ensecadeiras incluem a construção e o reparo de plataformas de petróleo offshore. Nesses casos, a ensecadeira é fabricada em chapa de aço e soldada sob a água. O ar é bombeado para o espaço, deslocando a água e permitindo um ambiente de trabalho seco abaixo da superfície.

Barragens naturais

Barragens também podem ser criadas por forças geológicas naturais. As barragens de lava são formadas quando fluxos de lava, muitas vezes basálticos , interceptam o caminho de um riacho ou saída de lago, resultando na criação de um represamento natural. Um exemplo seriam as erupções do campo vulcânico Uinkaret cerca de 1,8 milhão a 10.000 anos atrás, que criaram represas de lava no rio Colorado, no norte do Arizona, nos Estados Unidos . O maior lago desse tipo cresceu para cerca de 800 km (500 mi) de comprimento antes do rompimento de sua barragem. A atividade glacial também pode formar represas naturais, como o represamento do Clark Fork em Montana pelo manto de gelo da Cordilheira , que formou o Lago Missoula Glacial de 7.780 km ² (3.000 sq mi) próximo ao final da última Idade do Gelo. Os depósitos de morainas deixados pelas geleiras também podem represar rios para formar lagos, como no Lago Flathead , também em Montana (veja lago represado por Moraine ).

Desastres naturais como terremotos e deslizamentos de terra freqüentemente criam barragens de deslizamento de terra em regiões montanhosas com geologia local instável. Exemplos históricos incluem a represa de Usoi no Tajiquistão , que bloqueia o rio Murghab para criar o lago Sarez . Com 560 m (1.840 pés) de altura, é a barragem mais alta do mundo, incluindo barragens naturais e artificiais. Um exemplo mais recente seria a criação de Attabad Lake por um deslizamento de terra no Paquistão 's Hunza rio .

As barragens naturais costumam representar riscos significativos para os assentamentos humanos e infraestrutura. Os lagos resultantes muitas vezes inundar áreas habitadas, enquanto uma falha catastrófica da barragem poderia causar danos ainda maiores, como a falha de ocidental Wyoming 's Gros Ventre deslizamento de terra em 1927, que destruiu a cidade de Kelly resultando na morte de seis pessoas .

Beaver represas

Os castores criam represas principalmente de lama e gravetos para inundar uma área habitável específica. Ao inundar uma parcela de terra, os castores podem navegar abaixo ou perto da superfície e permanecer relativamente bem escondidos ou protegidos de predadores. A região inundada também permite que os castores tenham acesso aos alimentos, principalmente no inverno.

Elementos de construção

Usina de geração de energia

Em 2005, a energia hidrelétrica, principalmente de barragens, fornece cerca de 19% da eletricidade mundial e mais de 63% da energia renovável . Muito disso é gerado por grandes barragens, embora a China use geração hidrelétrica de pequena escala em larga escala e seja responsável por cerca de 50% do uso mundial desse tipo de energia.

A maior parte da energia hidrelétrica vem da energia potencial da água represada que aciona uma turbina hidráulica e um gerador ; para aumentar a capacidade de geração de energia de uma barragem, a água pode passar por um grande tubo chamado comporta antes da turbina . Uma variante desse modelo simples usa hidroeletricidade de armazenamento bombeado para produzir eletricidade para corresponder a períodos de alta e baixa demanda, movendo a água entre reservatórios em diferentes elevações. Em épocas de baixa demanda elétrica, o excesso de capacidade de geração é usado para bombear água para o reservatório superior. Quando há maior demanda, a água é liberada de volta para o reservatório inferior por meio de uma turbina. (Por exemplo, consulte Dinorwig Power Station .)

Vertedouros

Um vertedouro é uma seção de uma barragem projetada para passar água do lado a montante de uma barragem para o lado a jusante. Muitos vertedouros têm comportas projetadas para controlar o fluxo através do vertedouro. Existem vários tipos de vertedouro. Um "vertedouro de serviço" ou "vertedouro primário" passa o fluxo normal. Um "vertedouro auxiliar" libera vazão que excede a capacidade do vertedouro de serviço. Um "vertedouro de emergência" é projetado para condições extremas, como um mau funcionamento grave do vertedouro de serviço. Um " vertedouro de plugue fusível " é um aterro baixo projetado para ser coberto e levado pela água no caso de uma grande inundação. Os elementos de um plugue fusível são blocos autônomos independentes, colocados lado a lado, que funcionam sem qualquer controle remoto. Eles permitem aumentar a piscina normal da barragem sem comprometer a segurança da barragem, pois são projetados para serem evacuados gradualmente para eventos excepcionais. Eles funcionam como açudes fixos às vezes, permitindo o transbordamento em inundações comuns.

Um vertedouro pode ser gradualmente corroído pelo fluxo de água, incluindo cavitação ou turbulência da água que flui sobre o vertedouro, levando ao seu colapso. Foi o projeto inadequado do vertedouro e a instalação de telas para peixes que levaram ao transbordamento da represa South Fork em Johnstown, Pensilvânia , em 1889 , resultando na inundação de Johnstown (a "grande enchente de 1889").

As taxas de erosão são frequentemente monitoradas e o risco normalmente é minimizado, moldando a face a jusante do vertedouro em uma curva que minimiza o fluxo turbulento, como uma curva ogiva .

Criação de barragem

Propósitos comuns

Função	Exemplo
Geração de energia	A energia hidrelétrica é a principal fonte de eletricidade do mundo. Muitos países possuem rios com fluxo adequado de água, que podem ser represados ​​para fins de geração de energia. Por exemplo, a barragem de Itaipu no rio Paraná na América do Sul gera 14 GW e forneceu 93% da energia consumida pelo Paraguai e 20% daquela consumida pelo Brasil em 2005.
Abastecimento de água	Muitas áreas urbanas do mundo são abastecidas com água retirada de rios reprimidos atrás de pequenas represas ou açudes. Os exemplos incluem Londres , com água do rio Tamisa , e Chester , com água retirada do rio Dee . Outras fontes importantes incluem reservatórios de terras altas profundos contidos por barragens altas em vales profundos, como a série de barragens e reservatórios de Claerwen .
Estabilizar o fluxo de água / irrigação	As barragens são frequentemente usadas para controlar e estabilizar o fluxo de água, muitas vezes para fins agrícolas e irrigação . Outras, como a Barragem do Estreito de Berg , podem ajudar a estabilizar ou restaurar os níveis de água de lagos e mares interiores, neste caso, o Mar de Aral .
Prevenção de inundações	A Barragem Keenleyside no rio Columbia , Canadá, pode armazenar 8,76  km 3 (2,10  cu mi ) de água das enchentes, e a Delta Works protege a Holanda das inundações costeiras .
Recuperação de terras	Barragens (frequentemente chamadas de diques ou diques neste contexto) são utilizadas para evitar a entrada de água em uma área que de outra forma estaria submersa, permitindo sua recuperação para uso humano.
Desvio de água	Uma barragem tipicamente pequena usada para desviar água para irrigação, geração de energia ou outros usos, normalmente sem outra função. Ocasionalmente, eles são usados ​​para desviar a água para outra drenagem ou reservatório para aumentar o fluxo e melhorar o uso da água naquela área específica. Veja: barragem de desvio .
Navegação	As barragens criam reservatórios profundos e também podem variar o fluxo de água a jusante. Isso pode, por sua vez, afetar a navegação a montante e a jusante , alterando a profundidade do rio. A água mais profunda aumenta ou cria liberdade de movimento para os vasos de água. Grandes barragens podem servir a esse propósito, mas na maioria das vezes são usados açudes e eclusas .

Alguns desses propósitos são conflitantes e o operador da barragem precisa fazer compensações dinâmicas. Por exemplo, a geração de energia e o abastecimento de água manteriam o reservatório alto, enquanto a prevenção de enchentes o manteria baixo. Muitas barragens em áreas onde a precipitação flutua em um ciclo anual também verão o reservatório flutuar anualmente em uma tentativa de equilibrar esses diferentes propósitos. A gestão de barragens torna-se um exercício complexo entre as partes interessadas concorrentes.

Localização

Um dos melhores lugares para construir uma barragem é uma parte estreita de um vale de rio profundo; os lados do vale podem então atuar como paredes naturais. A principal função da estrutura da barragem é preencher a lacuna na linha natural do reservatório deixada pelo canal do riacho. Os sites são geralmente aqueles em que a lacuna se torna mínima para a capacidade de armazenamento necessária. O arranjo mais econômico geralmente é uma estrutura composta, como uma barragem de alvenaria flanqueada por aterros. O uso atual do terreno a ser inundado deve ser dispensável.

Outras considerações significativas de engenharia e geologia de engenharia ao construir uma barragem incluem:

• Permeabilidade da rocha ou solo circundante
• Falhas de terremoto
• Deslizamentos de terra e estabilidade de taludes
• Lençol freático
• Fluxos de pico de inundação
• Assoreamento do reservatório
• Impactos ambientais na pesca fluvial, florestas e vida selvagem (ver também escada de peixes )
• Impactos nas habitações humanas
• Compensação por terras sendo inundadas, bem como reassentamento da população
• Remoção de materiais tóxicos e edifícios da área proposta do reservatório

Avaliação impactante

O impacto é avaliado de várias maneiras: os benefícios para a sociedade humana decorrentes da barragem (agricultura, água, prevenção de danos e energia), danos ou benefícios para a natureza e a vida selvagem, impacto na geologia de uma área (seja a mudança no fluxo de água e níveis aumentarão ou diminuirão a estabilidade), e a interrupção de vidas humanas (relocação, perda de questões arqueológicas ou culturais subaquáticas).

Impacto ambiental

Reservatórios mantidos atrás de represas afetam muitos aspectos ecológicos de um rio. A topografia e a dinâmica dos rios dependem de uma ampla gama de fluxos, enquanto os rios abaixo das represas freqüentemente experimentam longos períodos de condições de fluxo muito estáveis ​​ou padrões de fluxo em dente de serra causados ​​por liberações seguidas por nenhuma liberação. As descargas de água de um reservatório, incluindo aquela que sai de uma turbina, geralmente contêm muito pouco sedimento em suspensão, e isso, por sua vez, pode levar à dilatação dos leitos dos rios e perda das margens dos rios; por exemplo, a variação do fluxo cíclico diário causada pela Represa Glen Canyon contribuiu para a erosão da barra de areia .

Barragens mais antigas costumam não ter uma escada para peixes , o que impede que muitos peixes se movam rio acima para seus criadouros naturais, causando falha nos ciclos de reprodução ou bloqueando os caminhos de migração. Mesmo as escadas de peixes não evitam que os peixes cheguem às áreas de desova rio acima. Em algumas áreas, os peixes jovens ("smolt") são transportados a jusante por barcaças durante algumas partes do ano. Projetos de turbinas e usinas de energia que têm um impacto menor sobre a vida aquática são uma área ativa de pesquisa.

Ao mesmo tempo, entretanto, algumas barragens particulares podem contribuir para o estabelecimento de melhores condições para alguns tipos de peixes e outros organismos aquáticos. Estudos demonstraram o papel fundamental desempenhado pelos afluentes na direção a jusante da represa do rio principal, o que influenciou as condições ambientais locais e os padrões de diversidade beta de cada grupo biológico. As diferenças de substituição e riqueza contribuíram para altos valores de diversidade beta total para peixes (média = 0,77) e fitoplâncton (média = 0,79), mas sua importância relativa foi mais associada ao componente de substituição para ambos os grupos biológicos (média = 0,45 e 0,52, respectivamente). Um estudo conduzido por de Almeida, RA, Steiner, MTA e outros constatou que, enquanto algumas espécies diminuíram em população em mais de 30% após a construção da barragem, outras aumentaram sua população em 28%. Tais mudanças podem ser explicadas pelo fato dos peixes obterem “hábitos alimentares diferentes, com quase todas as espécies sendo encontradas em mais de um grupo.

Uma grande barragem pode causar a perda de ecosferas inteiras , incluindo espécies ameaçadas e não descobertas na área, e a substituição do ambiente original por um novo lago interior.

Grandes reservatórios formados atrás de barragens têm sido indicados na contribuição da atividade sísmica , devido a mudanças na carga de água e / ou na altura do lençol freático.

As barragens também influenciam o aquecimento global . As mudanças nos níveis de água nos reservatórios são uma fonte de gases de efeito estufa como o metano . Embora as represas e a água por trás delas cubram apenas uma pequena parte da superfície da Terra, elas abrigam atividades biológicas que podem produzir grandes quantidades de gases de efeito estufa.

Impacto social humano

O impacto das barragens na sociedade humana é significativo. Nick Cullather argumenta em Hungry World: America's Cold War Against Poverty in Asia, que a construção de barragens exige que o estado desloque as pessoas em nome do bem comum , e que muitas vezes leva a abusos das massas por parte dos planejadores. Ele cita Morarji Desai , Ministro do Interior da Índia, em 1960 falando aos moradores chateados com a Represa Pong , que ameaçou "liberar as águas" e afogar os moradores se eles não cooperassem.

A Barragem das Três Gargantas no rio Yangtze, na China, tem mais de cinco vezes o tamanho da Barragem Hoover ( EUA ). Ele cria um reservatório de 600 km (370 mi) para ser usado para controle de enchentes e geração de energia hidrelétrica. Sua construção exigiu a perda de mais de um milhão de casas de pessoas e sua realocação em massa, a perda de muitos valiosos sítios arqueológicos e culturais, bem como mudanças ecológicas significativas. Durante as inundações de 2010 na China , a barragem conteve o que teria sido uma inundação desastrosa e o enorme reservatório aumentou 4 m (13 pés) durante a noite.

Em 2008, estima-se que 40–80 milhões de pessoas em todo o mundo foram desalojadas de suas casas como resultado da construção de barragens.

Economia

A construção de uma usina hidrelétrica requer um longo tempo de espera para estudos de local, estudos hidrológicos e avaliações de impacto ambiental , e são projetos de grande escala em comparação com a geração de energia baseada em carbono. O número de locais que podem ser desenvolvidos economicamente para a produção hidrelétrica é limitado; novos locais tendem a ficar longe dos centros populacionais e geralmente requerem extensas linhas de transmissão de energia . A geração hidrelétrica pode ser vulnerável a grandes mudanças no clima , incluindo variações na precipitação , níveis de água subterrâneos e superficiais e derretimento glacial, causando gastos adicionais para a capacidade extra para garantir que energia suficiente esteja disponível em anos de pouca água.

Depois de concluída, se for bem projetada e mantida, uma fonte de energia hidrelétrica costuma ser comparativamente barata e confiável. Não tem combustível e tem baixo risco de fuga e, como fonte de energia limpa , é mais barata do que a nuclear e a eólica. É mais facilmente regulado para armazenar água conforme necessário e gerar altos níveis de energia sob demanda em comparação com a energia eólica .

Melhorias de reservatório e barragem

Apesar de alguns efeitos positivos, a construção de barragens afeta severamente os ecossistemas fluviais, levando a ecossistemas ribeirinhos degradados como parte da alteração hidrológica. Uma das principais maneiras de reduzir os impactos negativos de reservatórios e barragens é implementar o mais novo modelo de otimização de reservatórios baseado na natureza para resolver o conflito na demanda humana de água e proteção do ecossistema ribeirinho.

Remoção de barragem

Os fluxos de água e sedimentos podem ser restabelecidos removendo barragens de um rio. A remoção da barragem é considerada apropriada quando a barragem é antiga e os custos de manutenção excedem as despesas de sua remoção. Alguns efeitos da remoção da barragem incluem erosão de sedimentos no reservatório , aumento do suprimento de sedimentos a jusante, aumento da largura e trança do rio , restabelecimento das temperaturas naturais da água e recolonização de habitats que antes estavam indisponíveis devido às barragens.

A maior remoção de barragem do mundo ocorreu no rio Elwha, no estado americano de Washington (ver Restauração do rio Elwha ). Duas barragens, as barragens Elwha e Glynes Canyon , foram removidas entre 2011 e 2014 que juntas armazenaram aproximadamente 30 Mt de sedimentos. Como resultado, o fornecimento de sedimentos e madeira para o rio e delta a jusante foi restabelecido . Aproximadamente 65% dos sedimentos armazenados nos reservatórios sofreram erosão, dos quais ~ 10% foram depositados no leito do rio . Os restantes ~ 90% foram transportados para a costa . No total, a entrega renovada de sedimentos causou aproximadamente 60 ha de crescimento do delta e também resultou no aumento da trança do rio .

Falha de barragem

As falhas em barragens são geralmente catastróficas se a estrutura for rompida ou significativamente danificada. O monitoramento de deformação de rotina e o monitoramento de infiltração de drenos dentro e ao redor de barragens maiores são úteis para antecipar quaisquer problemas e permitir que ações corretivas sejam tomadas antes que a falha estrutural ocorra. A maioria das barragens incorpora mecanismos que permitem que o reservatório seja abaixado ou mesmo drenado no caso de tais problemas. Outra solução pode ser o rejuntamento de rocha  - bombeamento sob pressão de pasta de cimento Portland em rocha fraturada fraca.

Durante um conflito armado, uma barragem deve ser considerada como uma "instalação contendo forças perigosas" devido ao impacto maciço de uma possível destruição sobre a população civil e o meio ambiente. Como tal, é protegido pelas regras do Direito Internacional Humanitário (DIH) e não deve ser objeto de ataque se isso puder causar graves perdas à população civil. Para facilitar a identificação, um sinal de proteção composto por três círculos laranja brilhantes colocados no mesmo eixo é definido pelas regras do DIH.

As principais causas de rompimento da barragem incluem capacidade inadequada do vertedouro, tubulação através do aterro, fundação ou pilares, erro de projeto do vertedouro ( South Fork Dam ), instabilidade geológica causada por mudanças nos níveis de água durante o enchimento ou levantamento deficiente ( Vajont , Malpasset , barragens Testalinden Creek ), má manutenção, especialmente das tubulações de saída ( Lawn Lake Dam , colapso da Barragem Val di Stava ), chuvas extremas ( Shakidor Dam ), terremotos e erros humanos, de computador ou de projeto ( Buffalo Creek Flood , Dale Dike Reservoir , Taum Sauk planta ).

Um caso notável de rompimento deliberado de barragem (antes da decisão acima) foi o ataque 'Dambusters' da Força Aérea Real na Alemanha na Segunda Guerra Mundial (codinome " Operação Chastise "), no qual três barragens alemãs foram selecionadas para serem rompidas a fim de danificar a infraestrutura alemã e as capacidades de manufatura e energia provenientes dos rios Ruhr e Eder . Esse ataque mais tarde se tornou a base de vários filmes.

Desde 2007, a fundação holandesa IJkdijk está se desenvolvendo, com um modelo de inovação aberta e um sistema de alerta antecipado para falhas em diques / diques. Como parte do esforço de desenvolvimento, diques em grande escala são destruídos no laboratório de campo IJkdijk. O processo de destruição é monitorado por redes de sensores de um grupo internacional de empresas e instituições científicas.

Veja também

• Bunding
• Cortina de rejunte
• Barragem de gelo
• Barragem de borracha inflável
• Comissão Internacional de Grandes Barragens
• Lista de represas e reservatórios
• Lista das maiores barragens
• Lista das barragens mais altas
• Lista de barragens de maré
• Bloqueio (navegação aquática)  - Dispositivo para levantar e abaixar barcos ou navios
• Segurança do reservatório

Notas

Fontes

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• Schnitter, Niklaus (1987a). "Verzeichnis geschichtlicher Talsperren bis Ende des 17. Jahrhunderts". Em Garbrecht, Günther (ed.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. pp. 9–20. ISBN 978-3-87919-145-1.
• Schnitter, Niklaus (1987b). "Die Entwicklungsgeschichte der Pfeilerstaumauer". Em Garbrecht, Günther (ed.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. pp. 57–74. ISBN 978-3-87919-145-1.
• Schnitter, Niklaus (1987c). "Die Entwicklungsgeschichte der Bogenstaumauer". Em Garbrecht, Günther (ed.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. pp. 75–96. ISBN 978-3-87919-145-1.
• Smith, Norman (1970). "As Barragens Romanas de Subiaco". Tecnologia e cultura . 11 (1): 58–68. doi : 10.2307 / 3102810 . JSTOR  3102810 .
• Smith, Norman (1971). Uma história de barragens . Londres: Peter Davies. pp. 25–49. ISBN 978-0-432-15090-0.
• Vogel, Alexius (1987). "Die historische Entwicklung der Gewichtsmauer". Em Garbrecht, Günther (ed.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. pp. 47–56 (50). ISBN 978-3-87919-145-1.

Leitura adicional

• Khagram, Sanjeev. Barragens e desenvolvimento: lutas transnacionais por água e energia . Ithaca: Cornell University Press 2004.
• McCully, Patrick. Rios silenciados: a ecologia e a política das grandes barragens . Londres: Zed. 2001.

links externos

• Termos Básicos das Características da Barragem
• Análise de Barragem Gravitacional
• Structurae: Barragens e Estruturas de Contenção