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Tipo: Dissertação
Título : Borda livre e segurança de barragens: da tradição metodológica ao desafio das mudanças climáticas
Título en inglés: Freeboard and dam safety: from methodological tradition to the challenge of climate change
Autor : Pereira, Rute Cavalcante
Tutor: Studart, Ticiana Marinho de Carvalho
Co-asesor: Porto, Victor Costa
Palabras clave en portugués brasileño: Regiões áridas - Brasil, Nordeste;Borda livre;Barragens;Barragens e açudes - Segurança;Mudanças climáticas;Dimensionamento de estruturas
Palabras clave en inglés: Arid regions - Brazil, Northeast;Freeboard;;Barrages;Dam safety;Climatic changes;Structural sizing
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
Fecha de publicación : 2025
Citación : PEREIRA, Rute Cavalcante. Borda livre e segurança de barragens: da tradição metodológica ao desafio das mudanças climáticas. 2025. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumen en portugués brasileño: Este estudo investigou as metodologias de dimensionamento da borda livre de barragens, desde suas origens até as práticas contemporâneas, e avaliou os impactos das mudanças climáticas sobre esses critérios de projeto, com aplicação específica às condições do semiárido nordestino brasileiro. Para tanto, realizou-se uma revisão sistemática da literatura, identificando a evolução das abordagens, os principais fatores de influência e as lacunas de conhecimento. Em seguida, desenvolveu-se e aplicou-se uma metodologia que integra cenários de mudanças climáticas ao dimensionamento da borda livre, utilizando como estudo de caso a Barragem Arrojado Lisboa (Açude Banabuiú), no estado do Ceará. Quantificaram-se os impactos das alterações climáticas sobre os parâmetros de projeto, contrastando os resultados obtidos das metodologias tradicionais (USACE, USBR e ANA) com aqueles derivados da consideração de cenários climáticos futuros. A análise de projeções futuras foi feita com os dados dos modelos climáticos do CMIP6 (Sexta Fase do Projeto de Intercomparação de Modelos Acoplados), considerando dois cenários de emissão de gases de efeito estufa (SSP2-4.5 e SSP5-8.5). Os resultados demonstraram que as metodologias tradicionais subestimam os requisitos de borda livre ao não considerarem adequadamente as alterações climáticas futuras. Para a Barragem Arrojado Lisboa, a borda livre atual de 3,5 metros mostrou-se insuficiente quando confrontada com cenários de mudanças climáticas, que indicaram a necessidade de valores entre 5,01 e 7,05 metros. Observou-se que as mudanças nos padrões de precipitação extrema, e não as alterações nos regimes de vento, são o fator predominante para o aumento do requisito de borda livre no semiárido brasileiro, demandando uma quantificação padronizada nas diretrizes vigentes. A análise comparativa revelou divergências fundamentais entre os métodos tradicionais, atribuídas principalmente às diferentes premissas quanto à definição da velocidade do vento de projeto e à suposição de baixa probabilidade de ocorrência simultânea de cheia máxima e vento extremo. Este trabalho contribui significativamente para a literatura ao integrar, pela primeira vez no contexto do semiárido brasileiro, os impactos das mudanças climáticas nas precipitações extremas e nos regimes de vento em uma abordagem metodológica unificada para o cálculo da borda livre. Os achados reforçam a necessidade de atualização das diretrizes regulatórias para o dimensionamento de barragens, incluindo explicitamente os efeitos das mudanças climáticas e a quantificação das incertezas.
Abstract: This study investigated dam freeboard dimensioning methodologies, from their origins to contemporary practices, and assessed the impacts of climate change on these design criteria, with specific application to the conditions of the Brazilian semi-arid Northeast. To this end, a systematic literature review was conducted, identifying the evolution of approaches, key influencing factors, and knowledge gaps. Subsequently, a methodology integrating climate change scenarios into freeboard dimensioning was developed and applied, using the Arrojado Lisboa Dam (Banabuiú Reservoir) in Ceará state as a case study. The impacts of climate change on design parameters were quantified by contrasting results obtained from traditional methodologies (USACE, USBR, and ANA) with those derived from considering future climate scenarios. Future projections were analyzed using data from CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) climate models, considering two greenhouse gas emission scenarios (SSP2-4.5 and SSP5-8.5). The results demonstrated that traditional methodologies underestimate freeboard requirements by not adequately considering future climate changes. For the Arrojado Lisboa Dam, the current freeboard of 3.5 meters proved insufficient when confronted with climate change scenarios, which indicated the need for values between 5.01 and 7.05 meters. It was observed that changes in extreme precipitation patterns, rather than alterations in wind regimes, are the predominant factor for the increased freeboard requirement in the Brazilian semi-arid region, demanding standardized quantification in current guidelines. The comparative analysis revealed fundamental divergences among traditional methods, primarily attributed to different assumptions regarding design wind velocity definition and the supposition of a low probability of simultaneous occurrence of maximum flood and extreme wind. This work contributes significantly to the literature by integrating, for the first time in the Brazilian semi-arid context, the impacts of climate change on extreme precipitation and wind regimes in a unified methodological approach for freeboard calculation. The findings reinforce the urgent need to update regulatory guidelines for dam dimensioning, explicitly including the effects of climate change and the quantification of uncertainties.
Descripción en portugués brasileño : Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82806
ORCID del autor: https://orcid.org/0009-0008-1073-9462
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/8212877959474577
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0001-9317-3645
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/9258665274716590
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/2597893860878477
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DEHA - Dissertações defendidas na UFC

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