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Barragem

Barragem , estrutura construída através de um riacho, rio ou estuário para reter água. Barragens são construídas para fornecer água para humanos consumo , para irrigar terras áridas e semiáridas, ou para uso em processos industriais. Eles são usados ​​para aumentar a quantidade de água disponível para a geração energia hidroelétrica , para reduzir o pico de descarga de água de inundação criada por grandes tempestades ou forte derretimento de neve, ou para aumentar a profundidade da água em um rio a fim de melhorar a navegação e permitir que barcaças e navios viajem com mais facilidade. As represas também podem fornecer um lago para atividades recreativas, como natação, canoagem e pesca. Muitas barragens são construídas para mais de um propósito; por exemplo, a água de um único reservatório pode ser usada para pesca, para gerar energia hidrelétrica e para apoiar um sistema de irrigação. As estruturas de controle de água deste tipo são freqüentemente designadas como barragens polivalentes.

Represa de Itaipu no Alto Rio Paraná, ao norte de Ciudad del Este, Paraguai. Vieira de Queiroz - TYBA / Agência Fotográfica

Auxiliar obras que podem ajudar o funcionamento adequado de uma barragem incluem vertedouros, portões móveis e válvulas que controlam o lançamento do excesso de água a jusante da barragem. As barragens também podem incluir estruturas de entrada que fornecem água para uma estação de energia ou para canais, túneis , ou oleodutos projetado para transportar a água armazenada pela barragem para locais distantes. Outros trabalhos auxiliares são sistemas de evacuação ou descarga de lodo que se acumula no reservatório, bloqueios para permitir a passagem de navios através ou ao redor do local da barragem e escadas de peixes (degraus graduados) e outros dispositivos para ajudar os peixes que procuram passar ou ao redor uma represa.

Uma barragem pode ser uma estrutura central em um esquema multifuncional projetado para conservar os recursos hídricos em uma base regional. Barragens multifuncionais podem ter importância especial nos países em desenvolvimento, onde uma única barragem pode trazer benefícios significativos relacionados à produção de energia hidrelétrica, desenvolvimento agrícola e crescimento industrial. No entanto, as represas se tornaram um foco de preocupação ambiental devido ao seu impacto sobre a migração de peixes e ecossistemas ribeirinhos. Além disso, grandes reservatórios podem inundar vastas extensões de terra que abrigam muitas pessoas, e isso fomentou a oposição aos projetos de barragens por parte de grupos que questionam se os benefícios dos projetos propostos compensam os custos.

Em termos de engenharia, as barragens enquadram-se em várias classes distintas definidas pelo tipo estrutural e pelo material de construção. A decisão sobre qual tipo de barragem construir depende em grande parte do Fundação as condições do vale, os materiais de construção disponíveis, a acessibilidade do local às redes de transporte e as experiências dos engenheiros, financiadores e promotores responsáveis ​​pelo projeto. Na moderna engenharia de barragens, a escolha dos materiais geralmente é entre concreto, aterro e enrocamento. Embora no passado várias barragens fossem construídas com alvenaria articulada, essa prática agora está obsoleta e foi suplantada pelo concreto. O concreto é usado para construir barragens de gravidade massivas, barragens em arco delgado e barragens de contraforte. O desenvolvimento do concreto compactado a rolo permitiu que concreto de alta qualidade fosse colocado com o tipo de equipamento originalmente desenvolvido para mover, distribuir e consolidar aterros. Barragens de aterro e enrocamento são geralmente agrupadas como barragens de aterro porque constituir enormes montes de terra e pedra que são montados em imponentes aterros feitos pelo homem.

História

Represas antigas

O Oriente Médio

A barragem mais antiga conhecida no mundo é um aterro de alvenaria e terra em Jawa, no Deserto Negro de Jordânia . A barragem de Jawa foi construída no 4º milêniobcepara conter as águas de um pequeno riacho e permitir o aumento da produção de irrigação em terras aráveis ​​a jusante. Existem evidências de outra barragem de terra com face de alvenaria construída por volta de 2700bceem Sadd el-Kafara, cerca de 30 km (19 milhas) ao sul do Cairo, Egito. O Sadd el-Kafara falhou logo após a conclusão quando, na ausência de um vertedouro que poderia resistir erosão , foi coberto por um inundar e lavado. A barragem mais antiga ainda em uso é um aterro de enrocamento de cerca de 6 metros (20 pés) de altura no rio Orontes, na Síria, construído por volta de 1300bcepara uso de irrigação local.

Os assírios, babilônios e persas construíram represas entre 700 e 250bcepara abastecimento de água e irrigação. Contemporânea a esses foi a barragem de barro Marib no sul Península Arábica , que tinha mais de 15 metros (50 pés) de altura e quase 600 metros (1.970 pés) de comprimento. Ladeada por vertedouros, esta barragem distribuiu água para um sistema de canais de irrigação por mais de 1.000 anos. Restos da barragem de Maʾrib ainda são evidentes na atual Maʾrib, no Iêmen. Outras barragens foram construídas neste período no Sri Lanka, Índia e China.

O Romanos

Apesar de sua habilidade como engenheiros civis, o papel dos romanos na evolução das barragens não é particularmente notável em termos de número de estruturas construídas ou avanços em altura. Sua habilidade reside no compreensivo captação e armazenamento de água e no seu transporte e distribuição por aquedutos . Pelo menos duas represas romanas no sudoeste Espanha , Proserpina e Cornalbo, ainda estão em uso, enquanto os reservatórios de outras foram preenchidos com lodo. A Barragem de Proserpina, com 12 metros (40 pés) de altura, apresenta uma parede central de concreto com face de alvenaria apoiada em terra que é reforçada por contrafortes que sustentam a face a jusante. A Barragem Cornalbo apresenta paredes de alvenaria que formam células; essas células são preenchidas com pedras ou argila e revestidas com argamassa. O mérito de curvar uma barragem rio acima foi apreciado por pelo menos alguns engenheiros romanos, e a precursora da barragem de gravidade curva moderna foi construída por bizantino engenheiros em 550estaem um local próximo à atual fronteira entre a Turquia e a Síria.

Primeiras represas do Leste Asiático

No Leste Asiático, a construção de barragens evoluiu de forma bastante independente das práticas do mundo mediterrâneo. Em 240bceum presépio de pedra foi construído do outro lado do rio Jing, no vale de Gukou, na China; esta estrutura tinha cerca de 30 metros (100 pés) de altura e cerca de 300 metros (1.000 pés) de comprimento. Muitas barragens de terra de altura moderada (em alguns casos de grande comprimento) foram construídas pelos cingaleses no Sri Lanka após o século Vbcepara formar reservatórios ou tanques para obras de irrigação extensas. O tanque de Kalabalala, que foi formado por uma barragem de terra de 24 metros (79 pés) de altura e quase 6 km (3,75 milhas) de comprimento, tinha um perímetro de 60 km (37 milhas) e ajudava a armazenar chuvas de monção para irrigar o país ao redor do antiga capital de Anuradhapura. Muitos desses tanques no Sri Lanka ainda estão em uso hoje.

No Japão, a Barragem Diamonike atingiu uma altura de 32 metros (105 pés) em 1128esta. Numerosas barragens também foram construídas na Índia e Paquistão . Na Índia, um projeto que emprega pedra talhada para enfrentar as encostas íngremes das barragens de terra evoluiu, atingindo o clímax na barragem de Veeranam, com 16 km (10 milhas) de comprimento, em Tamil Nadu , construído de 1011 a 1037esta.

Na Pérsia (nos dias modernos Irã ) a Barragem de Kebar e a Barragem de Kurit representaram as primeiras barragens de arco fino de grande escala do mundo. As barragens de Kebar e Kurit foram construídas no início do século 14 pelos mongóis Il-Khanid; a barragem Kebar atingiu uma altura de 26 metros (85 pés), e a barragem Kurit, após sucessivas elevações ao longo dos séculos, estendeu-se 64 metros (210 pés) acima de sua fundação. Notavelmente, a barragem Kurit permaneceu como a barragem mais alta do mundo até o início do século 20. No final do século 20, seu reservatório estava quase completamente assoreado, fazendo com que as enchentes regularmente transbordassem da barragem e causassem uma erosão grave. Uma barragem nova e maior foi construída logo acima da antiga para criar um novo reservatório e redirecionar as águas da enchente para longe da estrutura antiga.

Precursores da barragem moderna

Do século 15 ao 18

Nos séculos XV e XVI, foi retomada a construção de barragens na Itália e, em maior escala, na Espanha, onde ainda se fazia sentir a influência romana e mourisca. Em particular, a barragem Tibi no rio Monnegre na Espanha, uma estrutura curva de gravidade de 42 metros (138 pés) de altura, não foi superada em altura na Europa ocidental até a construção da barragem Gouffre d'Enfer na França quase três séculos depois. Também na Espanha, a barragem de Elche, de 23 metros (75 pés) de altura, construída no início do século 17 para uso de irrigação, era uma estrutura inovadora de alvenaria de arco fino. No ilhas britânicas e norte da Europa, onde as chuvas são abundantes e bem distribuídas ao longo do ano, construção de barragens antes do Revolução Industrial prosseguia em apenas uma escala modesta em termos de altura. As barragens geralmente se limitavam a formar reservatórios de água para as cidades, abastecer moinhos de água e fornecer água para canais de navegação. Provavelmente, a mais notável dessas estruturas foi a barragem de terra de 35 metros (115 pés) de altura construída em 1675 em Saint-Ferréol, perto de Toulouse, França. Esta barragem fornecia água para o Canal Midi , e por mais de 150 anos foi a barragem de terra mais alta do mundo.

O século 19

Até meados do século 19, o projeto e a construção de barragens eram amplamente baseados na experiência e empírico conhecimento. Uma compreensão da teoria material e estrutural vinha se acumulando por 250 anos, com luminares científicos como Galileo , Isaac Newton , Gottfried Wilhelm Leibniz , Robert Hooke , Daniel Bernoulli , Leonhard Euler , Charles-Augustin de Coulomb e Claude-Louis Navier entre aqueles que fizeram contribuições significativas para esses avanços. Na década de 1850, William John Macquorn Rankine, professor de engenharia civil da Universidade de Glasgow, na Escócia, demonstrou com sucesso como a ciência aplicada pode ajudar o engenheiro prático. O trabalho de Rankine sobre a estabilidade de terra solta, por exemplo, forneceu uma melhor compreensão dos princípios de projeto de barragens e desempenho de estruturas. Na França de meados do século, J. Augustin Tortene de Sazilly liderou o desenvolvimento da análise matemática de barragens de gravidade em alvenaria de face vertical, e François Zola utilizou primeiro a análise matemática para projetar uma barragem de alvenaria de arco fino.

Desenvolvimento da teoria estrutural moderna

O projeto de barragens de alvenaria e concreto é baseado na teoria estrutural convencional. Nessa relação, duas fases podem ser reconhecidas. O primeiro, estendendo-se de 1853 até cerca de 1910 e representado pelas contribuições de vários engenheiros franceses e britânicos, estava ativamente preocupado com o perfil preciso das barragens de gravidade em que o impulso horizontal da água em um reservatório é resistido pelo peso do a própria barragem e a reação inclinada da fundação da barragem. A partir de 1910, no entanto, os engenheiros começaram a reconhecer que as barragens de concreto são monolítico estruturas tridimensionais em que a distribuição de estresse e as deflexões de pontos individuais dependem de tensões e deflexões de muitos outros pontos da estrutura. Os movimentos em um ponto devem ser compatíveis com os movimentos em todos os outros. Devido à complexidade do padrão de tensão, as técnicas de modelo foram gradualmente empregadas. Os modelos foram construídos em plasticina, borracha, gesso e concreto graduado. Utilizando modelos virtuais, computadores facilitar uso dos engenheiros da análise de elementos finitos, pela qual uma estrutura monolítica é matematicamente concebida como um conjunto de blocos separados e discretos. Estudo de modelos físicos esimulações de computadorpermite que as deflexões das fundações e da estrutura de uma barragem sejam analisadas. No entanto, embora os computadores sejam úteis na análise de projetos, eles não podem gerar (ou criar) os projetos de barragens propostos para locais específicos. Este último processo, muitas vezes referido como criação de formulários, continua a ser responsabilidade dos engenheiros humanos.

Durante os 100 anos até o final da Segunda Guerra Mundial, a experiência em projeto e construção de barragens avançou em várias direções. Na primeira década do século 20, muitas grandes barragens foram construídas no Estados Unidos e Europa Ocidental. Nas décadas seguintes, especialmente durante os anos de guerra, muitas estruturas impressionantes foram construídas nos Estados Unidos por agências governamentais federais e empresas privadas de energia. represa Hoover , construída no rio Colorado na fronteira Arizona-Nevada entre 1931 e 1936, é um excelente exemplo de uma barragem curva de gravidade construída em um desfiladeiro estreito em um rio importante e que emprega princípios de design avançados. Tem uma altura de 221 metros (726 pés) de suas fundações, um comprimento de crista de 379 metros (1.244 pés) e uma capacidade de reservatório de 37 bilhões de metros cúbicos (48 bilhões de jardas cúbicas).

Vista aérea da represa Hoover na fronteira Arizona-Nevada. bparren / iStock.com

O desenho mostra como funciona a Represa Hoover concluída. A parede de Nevada do Black Canyon (à esquerda) é mostrada sólida, mas a parede do Arizona (à direita) mostra com linhas interrompidas como são as estruturas internas atrás da parede. Os cilindros canelados atrás da barragem são torres de entrada e os canos que saem delas são comportas. Estes transportam água para as turbinas na casa de força ao pé da barragem. Enquanto a barragem estava sendo construída, os quatro grandes túneis, dois de cada lado do rio, desviaram o rio ao redor do local da barragem. As extremidades a montante desses túneis foram obstruídas. Eles servem como condutos forçados e saídas de vertedouro. Encyclopædia Britannica, Inc.

Entre as barragens de terra, Fort Peck Dam, concluída em 1940 no rio Missouri em Montana , continha o maior volume de enchimento, 96 milhões de metros cúbicos (126 milhões de jardas cúbicas). Este volume não foi excedido até a conclusão em 1975 da Barragem Tarbela no Paquistão, com 145 milhões de metros cúbicos (190 milhões de jardas cúbicas) de enchimento.

A represa de Fort Peck no rio Missouri cria o lago Fort Peck, perto de Glasgow, nordeste de Montana. A construção começou em 1933 e foi concluída em 1940. Viagem Montana

A construção da enorme Barragem das Três Gargantas na China começou em 1994, com a maior parte da construção concluída em 2006. No entanto, o interesse no projeto remonta a várias décadas, e o engenheiro americano JL Savage, que desempenhou um papel importante na construção da Barragem Hoover, trabalhou em projetos preliminares para uma grande barragem no Rio Yangtze (Chang Jiang) em meados da década de 1940, antes que o Partido Comunista assumisse o controle da China continental em 1949. O planejamento da estrutura existente começou a sério na década de 1980, e a construção começou após a aprovação do Congresso Nacional do Povo em 1992. Construída como uma reta Com estrutura de concreto por gravidade, a Barragem das Três Gargantas foi construída usando um método de cavalete e guindaste para transportar e lançar concreto semelhante ao usado na década de 1930 para a barragem de Grand Coulee no rio Columbia, no noroeste dos Estados Unidos.

A Barragem das Três Gargantas tem 2.335 metros (7.660 pés) de comprimento e uma altura máxima de 185 metros (607 pés); incorpora 28 milhões de metros cúbicos (37 milhões de jardas cúbicas) de concreto e 463.000 toneladas métricas de aço em seu design. Quando se tornou totalmente operacional em 2012, a usina hidrelétrica da barragem tinha a maior capacidade de geração do mundo, 22.500 megawatts. O reservatório represado pela barragem estendeu-se de volta ao rio Yangtze por mais de 600 km (quase 400 milhas).

Ascensão do de Meio Ambiente e preocupações econômicas

O efeito das barragens no natural meio Ambiente tornou-se uma questão de interesse público no final do século XX. Grande parte dessa preocupação foi estimulada pelo temor de que as barragens estivessem destruindo as populações de peixes em migração (ou desova), que estavam sendo bloqueadas ou impedidas pela construção de barragens em rios e cursos d'água. ( Veja abaixo Fish passa .) Em termos mais gerais, as represas eram freqüentemente percebidas - ou retratadas - como não apenas transformando o meio ambiente para atender aos desejos humanos, mas também obliterando o meio ambiente e causando a destruição da flora e da fauna e de paisagens pitorescas em grande escala. As barragens também foram responsabilizadas por inundar as terras culturais dos povos nativos, que foram forçados a se deslocar para fora das áreas de tomada do reservatório criadas por barragens de grande escala. Nenhuma dessas preocupações surgiu sem aviso e todas têm raízes que datam de muitas décadas.

Os problemas ambientais associados às barragens têm sido exacerbado à medida que as barragens aumentaram de altura. No entanto, mesmo barragens relativamente pequenas geraram oposição de pessoas que acreditam que seus interesses são adversamente afetados por uma estrutura específica. Por exemplo, na América colonial, a ação legal foi muitas vezes tomada por proprietários de terras rio acima que acreditavam que o lago apreendido por uma pequena barragem de moinho erguido rio abaixo estava inundando - e tornando inutilizável - terra que poderia de outra forma ser usada para cultivo ou como pasto para o gado . No final do século 18, quando muitas barragens de moinhos estavam começando a atingir alturas que não podiam ser facilmente puladas ou atravessou ao desovar peixes, algumas pessoas procuraram removê-los devido ao seu efeito na pesca. Em tais situações, a oposição às barragens não é motivada por uma preocupação abstrata com o meio ambiente ou a sobrevivência dos ecossistemas ribeirinhos; em vez disso, é impulsionado pela apreciação de que uma barragem em particular está transformando o meio ambiente de maneiras que atendem apenas a certos interesses especiais.

Na década de 1870, um dos primeiros esforços em grande escala para bloquear a construção de uma barragem por causa de dúvidas sobre seu efeito potencial sobre a paisagem veio no Lake District do noroeste da Inglaterra. O Lake District é reconhecido como uma das regiões mais pitorescas da Inglaterra por causa de suas montanhas e colinas. No entanto, essa mesma paisagem também ofereceu uma boa localização para um reservatório artificial que poderia fornecer água de alta qualidade para a crescente cidade industrial de Manchester, quase 160 km (100 milhas) ao sul. A Represa Thirlmere da cidade foi finalmente construída e geralmente aceita como um desenvolvimento positivo, mas não antes de despertar a oposição apaixonada entre os cidadãos de todo o país, que temiam que parte do patrimônio natural e cultural da Inglaterra pudesse ser contaminado pela criação de um tanque de água no meio do Lake District.

Nos Estados Unidos, uma batalha semelhante, mas ainda mais apaixonada, eclodiu no início do século 20 sobre os planos da cidade de São Francisco de construir um reservatório no Vale Hetch Hetchy. Localizado a mais de 900 metros (3.000 pés) acima do nível do mar, o local de Hetch Hetchy ofereceu um bom local de armazenamento no Serra Nevada para água que poderia ser entregue sem bombeamento para São Francisco por meio de um aqueduto quase 270 km (167 milhas) de comprimento. Hetch Hetchy, no entanto, também está localizada dentro dos limites ao norte do Parque Nacional de Yosemite. O renomado naturalista John Muir liderou a luta contra a barragem proposta e - com a ajuda dos membros do Sierra Club e outros cidadãos dos Estados Unidos preocupados com a perda de paisagens naturais para o desenvolvimento comercial e municipal - lutou pela preservação de Hetch Hetchy Valley é uma questão nacional. No final, os benefícios a serem fornecidos pela barragem - incluindo o desenvolvimento de pelo menos 200.000 quilowatts de energia hidrelétrica - superaram os custos a serem cobrados pela inundação do vale. Aprovada pelo Congresso dos Estados Unidos em 1913, a construção da barragem, conhecida hoje como Barragem O'Shaughnessy em homenagem ao engenheiro da cidade que supervisionou sua construção, foi uma derrota para o Sierra Club e os preservacionistas da paisagem, que continuaram a usá-la como um símbolo e grito de guerra pelas causas ambientais de meados do século XX.

Após a Segunda Guerra Mundial, os planos foram feitos pelo Bureau of Reclamation dos EUA para construir uma barragem de energia hidrelétrica no Green River em Echo Park Canyon dentro dos limites do Monumento Nacional dos Dinossauros, no leste de Utah. Muitas das mesmas questões levantadas em Hetch Hetchy foram novamente debatidas, mas, neste caso, oponentes como o Sierra Club conseguiram bloquear a construção da barragem por meio de um esforço conjunto para fazer lobby no Congresso e ganhar o apoio do público americano em geral. No entanto, em seu esforço para salvar o Echo Park, o Sierra Club abandonou a oposição à proposta Represa Glen Canyon no rio Colorado, perto da fronteira Arizona-Utah, e esta barragem em arco de concreto de 216 metros (710 pés) de altura, construída entre 1956 e 1966, acabou sendo visto pelos ambientalistas como o responsável pela destruição de uma bela paisagem intocada abrangente milhares de quilômetros quadrados. A raiva sobre a barragem de Glen Canyon energizou o Sierra Club para montar uma grande campanha contra barragens adicionais propostas para construção ao longo do rio Colorado perto das fronteiras deParque Nacional do Grand Canyon. No final dos anos 1960, os planos para estes propuseram Grand Canyon represas estavam politicamente mortas. Embora as razões para seus morte foram em grande parte o resultado de conflitos regionais de água entre estados no noroeste do Pacífico e estados no sudoeste americano, o movimento ambientalista recebeu o crédito por salvar a América da profanação de um tesouro nacional.

Represa de Glen Canyon A construção da represa de Glen Canyon no Rio Colorado formou o Lago Powell no Arizona. Tom Grundy / Shutterstock.com

Em partes em desenvolvimento do mundo, as barragens ainda são vistas como uma importante fonte de energia hidrelétrica e água de irrigação. Mesmo assim, os custos ambientais associados às barragens têm chamado a atenção. Na Índia, a realocação de centenas de milhares de pessoas de áreas de reservatórios gerou intensa oposição política a alguns projetos de barragens.

Desfiladeiro de Xiling Desfiladeiro de Xiling, na seção das Três Gargantas do Rio Yangtze (Chang Jiang), como aparecia antes da conclusão da Represa das Três Gargantas, província de Hubei, China. Wolfgang Kaehler

Na China, a Barragem das Três Gargantas (construída de 1994 a 2006) gerou oposição significativa dentro da China e no mercado internacional comunidade . Milhões de pessoas foram deslocadas por, e tesouros culturais e naturais foram perdidos abaixo, o reservatório que foi criado após a construção do muro de concreto de 185 metros (607 pés) de altura, cerca de 2.300 metros (7.500 pés) de comprimento, através do Rio Yangtze . A barragem é capaz de produzir 22.500 megawatts de eletricidade (o que pode reduzir o uso de carvão em milhões de toneladas por ano), tornando-se um dos maiores produtores hidrelétricos do mundo.

As barragens ainda têm, sem dúvida, um papel importante a desempenhar na estrutura social, política e econômica mundial. Mas, no futuro próximo, o caráter específico dessa função e a forma como as barragens se relacionarão com o meio ambiente provavelmente permanecerão um assunto de contencioso debate.

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