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PCH Paracambi Modelagem Hidrodinmica para desvio do Rio LIGHTGER 001/11 1/36

PCH PARACAMBI

MODELAGEM HIDRODINMICA PARA DESVIO DO RIO

Julho de 2011

LIGHTGER 001/11

Rev. Data Descrio da reviso Elaborado por Verificado por Autorizado por CE Rev. Data Elaborado por Verificado por Autorizado por CREA CE

0 01-07-11 PC JCM JCM 34.040-D AP

CE - Cdigos de emisso EP Estudo preliminar CO Para comentrios AP Para aprovao EF Emisso final

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PCH PARACAMBI

MODELAGEM HIDRODINMICA PARA DESVIO DO RIO

LIGHTGER 001/11

SUMRIO

1. INTRODUO

1.1. Objetivos 1.2. Apresentao Geral 1.3. Desvio do Rio

2. METODOLOGIA

2.1. Modelo Hidrodinmico 2.2. Dados Hidrolgicos Disponibilizados 2.3. Construo do Modelo

3. RESULTADOS

3.1. Caractersticas da Aplicao do Modelo ao Rio Guandu 3.2. Resultados da Calibrao 3.3. Resultados da Simulao de Desvio Fase 2 para 3 3.4. Avaliao do Desvio do Rio na Fase 2 para 3 Realizado em 03/06/2011 3.5. Resultados da Simulao de Desvio Fase 3 para 4

4. CONCLUSES

5. REFERNCIAS

Foto da Capa: Rio Guandu (Fonte: Vertente Engenharia Ltda., 2011a)

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LISTA DE QUADROS:

QUADRO 1 Disponibilidade Hdrica e Vazes Mdias no Rio Guandu (Fonte: Sondotcnica & ANA, 2006 Plano Estratgico de Recursos Hdricos das Bacias Hidrogrficas dos Rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim) QUADRO 2 Etapas Construtivas da PCH Paracambi QUADRO 3 Listagem das Sees Topobatimtricas Implementadas no Modelo Hidrodinmico para o Trecho Estudado desde a Captao da CEDAE at Jusante da UHE Pereira Passos QUADRO 4 Resumo das reas de Armazenamento Lateral Consideradas na Modelagem

LISTA DE FIGURAS:

FIGURA 1 Foto da Regio da Captao da ETA Guandu (Fonte: Sondotcnica & ANA, 2006 Plano Estratgico de Recursos Hdricos das Bacias Hidrogrficas dos Rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim) FIGURA 2 Localizao da Bacia do Rio Guandu (Fonte: Sondotcnica & ANA, 2006 Plano Estratgico de Recursos Hdricos das Bacias Hidrogrficas dos Rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim) FIGURA 3 Dados Disponibilizados: Nveis dgua FIGURA 4 Dados Disponibilizados: Precipitao e Vazes (09 a 19/01/2011) FIGURA 5 Estimativa Inicial Referente Determinao do Tempo de Viagem e das Contribuies Laterais Para o Perodo de Dados Disponveis para Calibrao do Modelo Hidrodinmico FIGURA 6 Localizao das Sees e Estruturas Como Pontes e Vertedouro Existentes ao Longo do Trecho Estudado e Implantadas no Modelo Hidrodinmico FIGURA 7 Seo Transversal no Eixo da Barragem da PCH Paracambi (Estaca: 33848m) no Modelo Hidrodinmico Representando as Estruturas de Desvio do Rio para a Fase 2-3 (Esquerda) e a Fase 3-4 (Direita) FIGURA 8 Localizao das reas de Armazenamento Lateral Consideradas na Modelagem FIGURA 9 Perfil de Calibrao em Regime Permanente para Vazo de 160m/s e Manning de 0,045 FIGURA 10 Perfil de Calibrao em Regime No-Permanente (Hidrodinmico) - Manning de 0,045 FIGURA 11 Correlao entre Nveis dgua Simulados e Observados para o Perodo de Calibrao em Regime No-Permanente (Hidrodinmico) com Manning de 0,045 FIGURA 12 Srie de Vazes Simuladas e Observadas para o Perodo de Calibrao em Regime No-Permanente (Hidrodinmico) na Estao Fluviomtrica BR-116 com Manning = 0,045 FIGURA 13 Simulao da Transio entre as Fases 2 e 3 Com Defluncia da UHE Pereira Passos Constante igual a 240 m/s

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FIGURA 14 Simulao da Transio entre as Fases 2 e 3 Com Defluncia da UHE Pereira Passos Constante igual a 160 m/s FIGURA 15 Simulao da Transio entre as Fases 2 e 3 Com Defluncia da UHE Pereira Passos varivel passando de 120m/s para 160m/s e Retornando a 120m/s aps 9 horas FIGURA 16 Comparao dos Hidrogramas na Seo a Montante da Captao da ETA Guandu Resultantes das Trs Condies Hidrolgicas Simuladas na Fase 2 para 3 FIGURA 17 Comparao dos Hidrogramas Observado e Simulado na Seo a Montante da Captao da ETA Guandu para a Operao de Desvio (Fases 2 para 3) Realizada no Dia 03/06/11 FIGURA 18 Curva de Operao da UHE Pereira Passos Ilustrando a Relao entre Tempo de Garantia (em Horas) e Vazo Defluente (Fonte: LIGHT) FIGURA 19 Simulao da Transio entre as Fases 3 e 4 Com Defluncia da UHE Pereira Passos Constante igual a 220 m/s FIGURA 20 Simulao da Transio entre as Fases 3 e 4 Com Defluncia da UHE Pereira Passos Constante igual a 160 m/s FIGURA 21 Simulao da Transio entre as Fases 3 e 4 Com Defluncia da UHE Pereira Passos Varivel Passando de 160m/s para 220 m/s e Retornando a 160m/s Aps 12 Horas FIGURA 22 Comparao dos Hidrogramas na Seo a Montante da Captao da ETA Guandu Resultantes das Trs Condies Hidrolgicas Simuladas na Fase 3 para 4 FIGURA 23 Resultados da Simulao de Nveis e Vazes em Diversas Sees de Interesse para a Operao Recomendada para a UHE Pereira Passos durante a Operao de Fechamento da Comporta entre as Fases 3 e 4

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1. INTRODUO

1.1. Objetivos

Este documento tem por objetivo apresentar os resultados encontrados com os estudos de modelagem matemtica hidrodinmica, realizados para apoiar o processo de tomada de deciso no que se refere ao planejamento e operao das atividades de desvio do Ribeiro das Lajes para implantao da PCH PARACAMBI, visando atendimento das condies tcnicas, ambientais e regulatrias para este tipo de operao.

As atividades ligadas ao desvio do Ribeiro das Lajes para a construo da barragem do leito do rio da PCH Paracambi iro envolver reduo temporria das vazes liberadas para jusante da obra, mudanas que podem impactar negativamente a operao da Estao de Tratamento de gua da CEDAE, no rio Guandu, mais a jusante.

Como a operao da UHE Pereira Passos, sob responsabilidade da LIGHT, pode contribuir para minimizar estes impactos, controlando as vazes liberadas para jusante, foi elaborado um modelo matemtico hidrodinmico capaz de descrever o comportamento do estiro do Ribeiro das Lajes desde a UHE Pereira Passos at sua confluncia com o rio Santana, e do rio Guandu, desde esta confluncia at barragem de controle de nveis dgua da ETA Guandu.

O adequado planejamento e a integrada coordenao desta atividade devero minimizar os possveis impactos a jusante das obras de desvio, visando restaurar, no menor tempo possvel, a vazo defluente mnima de 120 m/s (conforme Resoluo ANA-0211/2003), ao longo da calha do Ribeiro das Lajes at a captao da CEDAE (ETA GUANDU).

No presente estudo foram investigadas diversas regras alternativas de defluncia da UHE Pereira Passos, visando atender ao objetivo de minimizar o desconforto da operao da ETA Guandu durante as duas principais operaes de desvio (transio das fases 2-3 e 3-4). Foram ainda caracterizadas as condies prvias necessrias para incio de cada operao, dadas pelos nveis dgua alcanados a montante da barragem.

Durante a transio das fases 3-4, quando o fluxo do Ribeiro das Lajes ser totalmente seccionado, j est programada uma paralisao para manuteno da Estao de Tratamento de gua (ETA) GUANDU, conforme entendimentos mantidos entre LIGHTGER e CEDAE. Os resultados encontrados na modelagem matemtica justificam a necessidade dessa paralisao, para minimizao de riscos, validam os tempos de paralisao e estimam a evoluo das vazes e nveis disponveis junto Captao da ETA, durante a realizao desses trabalhos.

Para alcanar os objetivos dos estudos propostos, o trabalho realizado cumpriu com diversas atividades, conforme listadas abaixo.

Anlise dos Dados e da Documentao disponibilizada.

Construo do Modelo Hidrodinmico de Hidrulica Fluvial para o Trecho de Interesse.

Calibrao e Validao dos Parmetros do Modelo.

Simulao de Diversas Alternativas.

Anlise e Compilao dos Resultados.

Elaborao de Apresentao e Nota Tcnica com os Principais Resultados Encontrados.

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A FIGURA 1 apresenta uma vista rea do local da regio de Captao da ETA Guandu, prxima a confluncia do rio Guandu e os seus afluentes Queimados e Ipiranga.

FIGURA 1 Foto da Regio da Captao da ETA Guandu (Fonte: Sondotcnica & ANA, 2006

Plano Estratgico de Recursos Hdricos das Bacias Hidrogrficas dos Rios Guandu, da Guarda e Guandu Mirim)

1.2. Apresentao Geral

A PCH Paracambi localiza-se no trecho inferior do Ribeiro das Lajes, um dos formadores do Rio Guandu, no Estado do Rio de Janeiro. Esse curso dgua tem suas nascentes no arco orogrfico formado pelas serras de So Brs, do Itagua e da Mazomba, em altitudes superiores a 1.200 m.

Em seu alto curso encontra-se localizada a Barragem de Lajes, que controla uma bacia hidrogrfica com rea de 305 km. O reservatrio, de propores avantajadas em comparao com a dimenso da bacia hidrogrfica, recebe alm da contribuio natural da sua bacia a montante, vazes transpostas do Rio Pira, atravs do Tnel de Tcos.

A jusante da Barragem de Lajes, o Ribeiro das Lajes recebe as guas utilizadas na gerao da Usina Nilo Peanha, transpostas do Rio Paraba do Sul atravs do sistema de bombeamento Santa Ceclia Vigrio, denominado Desvio Paraba Pira.

Imediatamente a jusante da restituio de Nilo Peanha acha-se localizada a UHE Pereira Passos, associada ao reservatrio de Ponte Coberta, que recebe a contribuio natural de uma rea de drenagem incremental de 17 km.

Finalmente, a PCH Paracambi controla uma rea intermediria da ordem de 161 km e acha-se distante da foz no Rio Guandu cerca de 33 km.

A regio a ser estudada