Check dams/pt

Regiões áridas e semiáridas são frequentemente caracterizadas por eventos pluviométricos curtos e intensos, que contribuem para inundações e erosão de curto prazo. Quando o escoamento superficial é alto, a chuva contribui pouco para o aquífero da bacia, e fluxos de alta intensidade transportam sedimentos em canais e leitos de escoamento para corpos d'água superficiais. Nesses casos, uma barragem de contenção pode ser usada como técnica de captação de água da chuva para a recarga do aquífero.

O que é uma barragem de retenção?

Uma barragem de contenção é uma barreira permeável colocada no caminho do fluxo de um curso d'água efêmero, como um canal, riacho, vala ou vertedouro (esses termos são usados indistintamente nesta página) para impedir o fluxo e causar acúmulo de água a montante. Esse acúmulo de água aumenta a infiltração da chuva nas águas subterrâneas e reduz os efeitos da erosão, ao mesmo tempo em que retém os sedimentos transportados e impede o transporte a jusante. As barragens de contenção demonstraram ser particularmente eficazes no represamento de sedimentos quando instaladas em ravinas em áreas com relevo acidentado. ^{[ 1 ]}

Barragens de contenção tradicionais de pequena escala são normalmente feitas de rocha natural, madeira ou concreto de sucata com 25 a 60 cm de diâmetro. Barragens de contenção temporárias também podem ser construídas com tecido, fardos de palha e arbustos. Outros tipos específicos de barragens de contenção incluem o gabião (barragem de contenção tradicional com revestimento de arame adicional para proporcionar maior estabilidade) e cercas de lodo comumente vistas em valas à beira de estradas e perto de canteiros de obras). Embora sejam ideais para aplicações efêmeras suscetíveis a fluxos repentinos em resposta a eventos de chuva, as barragens de contenção também foram implementadas com sucesso em áreas urbanas de águas pluviais, regiões de relevo topográfico severo e em terras planas como meio de desvio do escoamento para outros usos.

História

Algumas das primeiras barragens de retenção conhecidas estão localizadas no Norte da África e são consideradas pelos arqueólogos como datando da época romana ou pré-romana ^{[ 2 ]} . Essas barragens de retenção eram normalmente usadas para reduzir a velocidade e desviar a água para irrigação local. As barragens de retenção têm sido historicamente usadas e continuam a ser usadas em aplicações que respondem a eventos de chuva em vez de córregos e rios perenes. Elas foram implementadas com sucesso em regiões áridas e semiáridas, como o sudoeste dos Estados Unidos, a região de Gujarat na Índia e terras áridas no norte da África, bem como em outras regiões. A implementação de barragens de retenção está aumentando em ambientes urbanizados para fornecer regulação de fluxo em lagoas de coleta de águas pluviais devido ao custo e à facilidade de construção e à manutenção mínima necessária ^{[ 3 ]}

Teoria da Engenharia

Verifique a função das barragens reduzindo a vazão de água através de um canal, causando acúmulo de água imediatamente a montante. A vazão em um curso d'água é uma função da velocidade e da área da seção transversal da água no curso d'água e pode ser estimada conforme mostrado: ^{[ 4 ]}

Equação 1:P=você*UM

onde

• Q = Taxa de fluxo (m ³ /s)
  
• v = Velocidade média da água no canal (m/s)
  
• A = Área da seção transversal da água no canal (m ² )

A partir da Equação 1, pode-se observar que, dado que v permanece constante, Q diminui à medida que A diminui. A taxa de acumulação de água imediatamente a montante pode ser determinada a partir de um balanço de massa simples:

Equação 2:UMccvocêmvocêeuumteuon=Peun−Povocêt

onde

• Q _in = Vazão de água no vertedouro a montante da barragem de retenção (m ³ /s)
  
• Q _out = vazão de água através da barragem de retenção (m ³ /s)

Para determinar Q _out , a quantidade de área da seção transversal reduzida pela barragem de controle deve primeiro ser determinada. Este valor pode ser estimado determinando a porosidade da barragem de controle. Porosidade (n), é definida como o volume de espaço de ar (vazios) em proporção ao volume total em uma amostra de solo de agregado, ^{[ 5 ]} e como a razão de volumes em uma determinada amostra é igual à razão de áreas, a porosidade pode ser escrita como

n=UMvocêoeuds/UMtotumeu

ou

Equação 3:UMvocêoeuds=UMtotumeu*n

Os _vazios A podem ser substituídos por A na equação 1 para aproximar Q _através de uma barragem de retenção. Os valores de porosidade para um agregado angular, como o usado em barragens de retenção, variam de 0,2 a 0,5, com um valor típico de aproximadamente 0,3 (24). Essas equações fornecerão uma estimativa razoável somente se a barragem de retenção não estiver submersa. Em muitos casos, pode ser desejável estimar o volume de água que uma barragem de retenção é capaz de armazenar temporariamente. Isso pode ser calculado usando a equação 4:

Equação 4:V=0.5*c*h*eu

onde

• V = Volume de água armazenada (m ³ )
• w = largura da água armazenada a montante da barragem de retenção (m)
• h = profundidade da coluna de água imediatamente a montante da barragem de retenção (m)
• l = comprimento do reservatório de água a montante da barragem de retenção (m)

Embora o nível de água a montante da barragem de retenção raramente permaneça constante devido a Q _out , a Equação 4 fornece uma boa estimativa do potencial de armazenamento temporário fornecido por uma configuração específica de barragem de retenção. Dada a profundidade da água imediatamente a montante da barragem de retenção, a infiltração pode ser estimada usando a Lei de Darcy ^W para fluxo através de um meio poroso. ^{[ 5 ]}

Design

A localização da barragem de contenção é a primeira consideração. O local deve estar em uma porção a montante da drenagem ou leito do rio, onde os volumes de fluxo sejam mais administráveis. As barragens de contenção não devem ser instaladas perto de curvas ou declives acentuados no curso d'água, pois isso facilita a erosão e o fluxo preferencial de água ao redor da barragem, em vez de através dela. Além disso, pode ser vantajoso instalar a barragem de contenção em uma área com abundância de materiais de construção (ou seja, rochas de tamanho apropriado), embora isso possa não ser possível em todos os casos.

As barragens de retenção são idealmente colocadas em série, iniciando no curso superior do curso d'água e estendendo-se a jusante. O espaçamento entre as barragens de retenção deve ser tal que a altura da barragem de retenção a jusante eleve o nível da água no vertedouro até a base da barragem de retenção imediatamente a montante, conforme ilustrado abaixo. As barragens de retenção orientadas dessa forma operam essencialmente como piscinas em degraus e podem ser modeladas como tal ^{[ 6 ]}

Os materiais devem ser obtidos antes do início da construção da barragem de retenção. O material da barragem de retenção, como pedras naturais, pedaços de concreto ou fardos de feno, deve ser coletado e transportado para o local da barragem de retenção proposta. Se rochas naturais ou concreto residual forem destinados a servir como material de construção, selecione rochas ou pedaços de concreto com pelo menos 30 a 60 centímetros de diâmetro ou pelo menos 9 quilos de peso. ^{[ 7 ]} Agregados desse tamanho são necessários para evitar o escoamento da barragem de retenção durante períodos de alto fluxo. Além disso, materiais como pás e picaretas podem ser desejáveis para partes da construção e devem ser coletados antes da construção da barragem de retenção.

A barragem de contenção deve ser orientada perpendicularmente ao fluxo do vertedouro, conforme mostrado na Figura 3. Comece, em condições de seca, cavando uma vala transversalmente ao canal, tanto no leito quanto nas margens. Comece cavando uma vala transversalmente ao canal e nas margens de cada lado. A configuração adequada do aterro é necessária para garantir a estabilidade da barragem de contenção durante vazões elevadas, particularmente no caso de gabiões. É ideal assentar pedras na camada inferior para direcionar o fluxo de água no fundo do canal para cima e sobre a camada inferior de pedras, em vez de sob ela.

Deve-se prestar atenção à altura da barragem. A construção da barragem de retenção deve conter um ponto baixo no centro, com metade da profundidade do canal e aproximadamente 1/3 da largura do canal. Essa parte pode ser retangular ou em forma de V e atua como um "caminho de fluxo" para a água quando a altura do reservatório se torna maior que a altura da barragem de retenção.

Trechos da barragem de contenção próximos às margens do rio devem ter altura ligeiramente inferior à do aterro. Se não for utilizado revestimento de arame, a barragem de contenção deve ter uma relação altura/profundidade não superior a 1,5:1 para manter a estabilidade durante eventos de alta vazão. Rochas adicionais ou outras estruturas de enrocamento podem ser colocadas na base da barragem para fornecer resistência à erosão e ao momento. Ao implementar barragens de contenção em série, comece pela barragem mais alta e construa novas barragens de contenção trabalhando gradualmente a jusante.

Operação e Manutenção

Uma barragem de retenção construída corretamente não requer nenhuma entrada operacional e manutenção mínima. As barragens de retenção devem ser inspecionadas periodicamente após a instalação e após eventos de chuvas severas. Uma barragem de retenção colocada muito baixa em uma drenagem ou vertedouro sem amortecimento adequado a montante (de barragens de retenção adicionais ou de outra forma) pode ser suscetível à erosão logo a jusante da base da barragem, e uma barragem de retenção construída sem um caminho de fluxo adequado através do centro da barragem pode ser suscetível à falha. A erosão total pode ser estimada como a soma da degradação, erosão de contração e erosão do pilar; ^{[ 8 ]} uma discussão detalhada da erosão é fornecida em Sturm . A foto à direita mostra uma barragem de retenção sem um caminho de fluxo através do centro; o resultado disso foi a erosão ao redor da borda externa da barragem. Embora a barragem de retenção ainda acumule água durante um evento de chuva, ela não está mais impedindo o transporte de sedimentos para porções mais baixas da bacia hidrográfica. Em casos como esses, a manutenção é necessária. Como a estabilidade da margem foi comprometida, a barragem de retenção deve ser estendida para cobrir a área recentemente erodida, e o formato da seção transversal da barragem deve ser ajustado para facilitar o fluxo de água pelo centro, em vez de ao redor da barragem.

A manutenção também depende do material da barragem de contenção. Projetos de construção que utilizam materiais robustos, como rocha ou concreto, exigem menos manutenção do que barragens de contenção compostas por pano, mato ou fardos de feno. A robustez do projeto reduz a necessidade de reparos na barragem após chuvas intensas, e a construção de um gabião pode ser desejável em cursos d'água que suportam altos volumes de escoamento devido à integridade estrutural obtida por meio do revestimento de arame. Após eventos de precipitação ou durante fluxos de primavera, as barragens de contenção de pano podem precisar ser reestaqueadas ou substituídas, e os fardos de mato ou feno devem ser reposicionados conforme necessário para manter a eficácia da barragem.

Avaliação

O desempenho da barragem de retenção pode ser analisado com base em vários critérios. Um possível propósito pretendido da implementação da barragem de retenção é o aumento da contribuição da precipitação para as águas subterrâneas. A eficácia de uma barragem de retenção pode ser determinada medindo a infiltração do reservatório temporário criado por uma barragem de retenção em resposta a uma precipitação de acordo com a Lei de Darcy [1] . Outro propósito da implementação da barragem de retenção é a redução do transporte de sedimentos através de um canal de escoamento. Os depósitos de sedimentos podem ser medidos mais facilmente ao longo do tempo registrando a profundidade do sedimento imediatamente a montante de uma barragem de retenção durante os períodos de seca. Um método adicional para avaliar mudanças no transporte de sedimentos inclui a comparação da turbidez a jusante.

Uma avaliação adicional das barragens de retenção pode ser feita com base na longevidade da barragem e na alteração do caminho do fluxo do canal. Conforme descrito na seção Construção acima, as barragens de retenção devem ser construídas para suportar fluxos de água tipicamente responsivos a um evento de chuva. Além disso, o caminho do fluxo do canal não deve ser alterado pela colocação de uma barragem de retenção. A erosão da margem do canal ao redor das bordas externas da barragem de retenção é indicativa de um caminho de fluxo preferencial ao redor, e não através da barragem de retenção. Isso pode ser remediado diminuindo a altura central da barragem de retenção ou alterando os materiais de construção usados para aumentar a passagem do fluxo pela área da barragem perpendicular ao fluxo do rio.

O desempenho de barragens de retenção em cenários reais varia de acordo com o projeto e a execução da construção. Barragens de retenção robustas em grandes aplicações e barragens de retenção de pequena escala colocadas em valas com eventos de fluxo de baixa intensidade estão documentadas há décadas; a barragem mais antiga conhecida construída sem argamassa é uma barragem de gravidade que se acredita ter funcionado por mais de 4.000 anos. ^{[ 9 ]} Barragens de retenção mal construídas podem falhar e falharam no primeiro evento de chuva de alta intensidade ao qual foram expostas.

Impactos

As barragens de retenção, quando implementadas corretamente, fornecem aporte adicional ao aquífero local; uma barragem de retenção de 1,5 a 2 m pode recarregar uma área de aproximadamente 10 hectares ^{[ 10 ]} . Além disso, elas podem servir como uma fonte temporária de água a ser desviada para irrigação, bem como reduzir a erosão e o transporte de sedimentos em canais de escoamento. Os sedimentos que, de outra forma, seriam carregados pelo curso d'água se acumulam imediatamente a montante da barragem de retenção e podem servir como meio de cultivo adequado para plantas locais capazes de tolerar exposição esporádica e intensa à água. Uma simples comparação hidrográfica pode ilustrar muitos dos impactos positivos que as barragens de retenção fornecem.

Conforme mostrado na Figura 4, um padrão hidrológico típico em cursos d'água sensíveis à chuva é um fluxo curto e intenso de água que se dissipa rapidamente. Esse 'tampão' instantâneo de água contribui para a erosão e inundações em um curso d'água. Quando implementadas em série, começando nos estágios superiores de uma bacia hidrográfica, as barragens de retenção reduzem a intensidade do pico hidrológico em um canal após um evento de chuva, aumentando o tempo em que a água é transportada pelo curso d'água. Também é notável que o momento de concentração chega mais tarde em um canal com barragens de retenção, ajustando o gradiente do fluxo ^{[ 11 ]} ; isso fornece flexibilidade adicional nas opções de coleta, se desejado. À medida que o sedimento se acumula atrás de uma barragem de retenção, ela pode se tornar adequada para o plantio de vegetação local. Em algumas áreas, as barragens de retenção podem ser usadas para dar suporte a árvores frutíferas e plantações de cereais. ^{[ 12 ]}

A implementação de barragens de retenção também pode contribuir para diversos pontos de potencial conflito. As barragens de retenção alteram as características do fluxo do curso d'água em que são instaladas; embora os impactos das barragens de retenção sejam amplamente positivos (como discutido acima), as características de fluxo moderado afetarão os usuários de água a jusante ao longo do canal. Dependendo do uso da água, a resposta moderada à precipitação pode ser indesejável ou problemática para os usuários a jusante. A implementação de barragens de retenção afeta não apenas os padrões hidrológicos, mas também o volume de água. O volume de água que as barragens de retenção contribuem para a recarga do aquífero é água que, de outra forma, teria continuado a jusante. Isso pode impactar negativamente os usuários a jusante com uma aplicação de alto uso de água. Essas implicações devem ser consideradas antes da construção, com especial atenção aos requisitos ou diretrizes regulatórias que podem ditar o uso da água na região. A gestão de bacias hidrográficas é amplamente afetada pela legislação ambiental; a Lei de Conservação de Peixes e Vida Selvagem de 1958 estabeleceu que os objetivos do projeto em uma bacia sejam coordenados com a conservação de peixes e vida selvagem. ^{[ 13 ]} Além disso, a Lei de Política Ambiental Nacional de 1970 [2] , as Emendas à Lei de Controle da Poluição da Água de 1972 [3] e as Emendas à Lei de Espécies Ameaçadas de 1978 e 1978 [4] fornecem diretrizes e restrições adicionais no âmbito da gestão de bacias.

Disseminação

A distribuição da metodologia de construção e outras informações está atualmente em andamento por meio de várias organizações:

Instituto de Pesquisa em Permacultura da América ^{[ 14 ]} O Instituto de Pesquisa em Permacultura da América (PRI EUA) [5] busca "trabalhar com comunidades em todo o mundo, para expandir o conhecimento e a prática da agricultura sustentável integrada usando a abordagem de sistemas completos do Design em Permacultura". O Instituto atua como um recurso e presta consultoria em projetos que abrangem o mundo todo.

Instituto de Permacultura da Austrália : ^{[ 15 ]} O Instituto de Permacultura da Austrália (PRI Austrália) [6] promove o projeto e a manutenção conscientes de ecossistemas agrícolas produtivos, incluindo o uso de barragens de contenção. Outros institutos de permacultura incluem o PRI Grécia e o PRI Turquia.

Coleta de Água Pluvial para Terras Secas e Além, Vols. 1-3, por Brad Lancaster [7] Esta série de livros informativos aborda diversas tecnologias de captação de água pluvial, com ênfase específica em barragens de contenção. Essas publicações oferecem discussões detalhadas sobre a localização de projetos, métodos e materiais de construção, bem como a manutenção de barragens de contenção e outras técnicas de captação de água pluvial.

Instituto de Cidades Sustentáveis O Instituto de Cidades Sustentáveis [8] ^{[ 16 ]} é uma plataforma de recursos de sustentabilidade e oportunidades de networking que visa auxiliar as cidades no desenvolvimento sustentável. O instituto fornece informações sobre aplicações urbanas de barragens de contenção e biovalas em um contexto de gestão de águas pluviais.

Alternativas de design

A weir is an alternative to a check dam that utilizes impervious material such as cast-in-place concrete or steel. Weirs typically have square- or V-shaped notches that that direct flow through the center of the channel. Weirs are typically used in both ephemeral and perennial channels, and provide both a means to create a reservoir within a stream or river and an opportune location to measure stream flow. Check dams can also be utilized in this fashion. Transmittance of water through the cross-sectional area of the check dam can be estimated, and the check dam can be construction so that the shape of the flow path is known. Given this information, relatively accurate measures of stream flow can be gathered based upon depth of water flowing through the flow path of the check dam.^[13] Another alternative to check dams is the placement of rip-rap over an extended length of the channel or stream. While rip-rap doesn't provide adequate protection against erosion of streambanks and may not provide the reservoir capacity of a check dam, use of rip-rap effectively dissipate kinetic energy in flowing water and reduce erosion in the center portion of the channel. Rip-rap may be more desirable than a check dam if high importance is placed on natural-looking aesthetics, such as a park or scenic waterway.

References

Bibliografia

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Contato

• Captação de água da chuva para terras áridas e além: http://www.harvestingrainwater.com/
• Instituto de Pesquisa em Permacultura dos EUA: http://www.permacultureusa.org/
• Instituto de Pesquisa em Permacultura da Austrália: http://www.permaculture.org.au/
• Instituto Cidades Sustentáveis: http://www.sustainablecitiesinstitute.org/view/page.home/home

Dados da página

Palavras-chave	barragem , água , água da chuva , represas , controle de enchentes , recarga de águas subterrâneas
ODS
Autores	Lucas Moilanen
Licença	CC-BY-SA-3.0
Portado de	https://practicalaction.org ( original )
Linguagem	Inglês (en)
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Criado	12 de abril de 2012 por Luke Moilanen
Última edição	4 de abril de 2025 por 190.150.218.102
Citar como	Luke Moilanen (2012–2025). “Verificar barragens” . Apropédia . Recuperado em 12 de julho de 2025 .
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