56-Sobre Barragens e Reservatórios de uma CH :
56.18-Como se avalia a necessidade de uma regularização de um curso dágua para fins energéticos: para CH 's de regularização plurianual e para CH ‘s’ à fio d’água
Passo 1
O enunciado pede para mostrar como decidimos se é preciso reservar água (isto é, construir um reservatório) num curso d’água para gerar energia, distinguindo dois casos:
Usinas à fio d’água (praticamente sem reservatório, só “piscina de montante” para regularização diária ou horária).
Usinas de regularização plurianual (reservatório grande que armazena água de um ano para o outro).
O conteúdo envolve hidrologia (séries de vazão), dimensionamento de reservatório e índices de regulação.
Passo 2
Para usinas à fio d’água, avaliamos a variabilidade de curto prazo da vazão, por exemplo usando o quociente
C_v = \frac{\sigma_Q}{\overline{Q}}
onde \sigma_Q é o desvio‐padrão das vazões diárias (ou horárias) e \overline{Q} é a vazão média.
Se C_v for baixo (por exemplo C_v<0,3), a vazão pouco varia dia a dia e não se justifica reservatório além de uma pequena barragem de montante para regulagem de pico.
Se C_v for médio (digamos 0,3\le C_v\le0,6), pode-se usar um reservatório de manobra diária (pé‐d’água) para deslocar energia do vazio para o cheio dentro do mesmo dia.
Acima disso, a variação é grande e seria necessário reservatório maior (passa a caracterizar usina sazonal ou plurianual).
Passo 3
Para usinas de regularização plurianual, o foco é a variabilidade interanual. Trabalhamos com a série histórica anual de vazões \{Q_i\} e definimos uma vazão firme Q_f (por exemplo a Q95 anual).
Usamos o método do período crítico:
Escolhemos um horizonte de N anos (normalmente todo o comprimento da série).
Para cada subperíodo contíguo de k anos, somamos as vazões anuais e subtraímos k\,Q_f.
determina o volume mínimo de reservação V\approx D_{\max}\times A, onde A é a área de contribuição.
Esse volume cobre os anos mais secos, garantindo a vazão firme.
Passo 4
Uma forma resumida de decidir é usar o índice de regulação
I_r = \frac{V_r}{\overline{Q}_{\rm an}}
onde V_r é o volume ativo do reservatório e \overline{Q}_{\rm an} é a vazão média anual.
Se I_r<0,05: usina à fio d’água (quase sem reservatório).
Se 0,05\le I_r\le0,3: reservação sazonal (regulação intra‐anual, isto é, cobertura de períodos secos dentro do ano).
Se I_r>0,3: reservação plurianual (armazenamento de vários anos).
Passo 5
Portanto, a avaliação da necessidade de reservação para fins energéticos é assim:
Para usinas à fio d’água, medimos a variabilidade diária/horaria C_v e, se esta for pequena, usamos apenas a barragem de montante sem reservatório significativo.
Para usinas de regularização plurianual, analisamos a série anual de vazões, definimos uma vazão firme Q_f, aplicamos o método do período crítico para obter o déficit máximo D_{\max} e dimensionamos V_r, verificando o índice I_r.
Resposta
Em resumo:
(a) Usinas à fio d’água: avalia‐se a variabilidade de curto prazo pela razão \sigma_Q/\overline{Q}; se for baixa, não há reservatório senão para manobra diária.
(b) Usinas de regularização plurianual: adota‐se a vazão firme Q_f, aplica‐se o método do período crítico na série anual para obter o déficit máximo e dimensionar o volume V_r, checando o índice de regulação I_r=V_r/\overline{Q}_{\rm an}>0,3.