5 Cascatas de barragens com comportas

5.1 Por que estudar cascatas

Reservatórios em série ou em ramos convergentes podem distribuir o armazenamento e usar comportas para preservar volume de espera antes da cheia. A vantagem potencial é reduzir o porte de uma única obra e aumentar a flexibilidade. O risco é criar dependência entre reservatórios: uma decisão a montante pode transferir vazão e nível para a estrutura seguinte, especialmente quando há pouco tempo entre as ondas.

5.2 Rede imediata

O inventário preliminar identifica as seguintes sequências geométricas:

Ramo	Sequência
Principal 1	E01 → E11 → E12
Principal 2	E02 → E03 → E08 → E09 → E10 → E11 → E12
Principal 3	E04 → E05 → E06 → E07 → E08 → E09 → E10 → E11 → E12

O diagnóstico é de conectividade por posição dos eixos. Ainda é necessário confirmar, em levantamento topográfico e no HEC-RAS 1D, se há remanso, conexão hidráulica e tempo de trânsito compatíveis com a operação coordenada.

5.3 Cenários de triagem

Cenário	Eixos	Pico resultante (m³/s)	Redução	Saturados	Galgamentos
C01	E02 + E04	9.217	48,8%	0	0
C02	E02 + E04 + E12	6.650	63,1%	0	0
C03	E02 + E04 + E08	8.713	51,6%	0	0
C04	E09 + E10 + E11 + E12	14.753	18,0%	4	4
C05	E01 + E02 + E04 + E08 + E09 + E10 + E11 + E12	5.965	66,9%	1	1

Base: roteamento preliminar de cascatas. Os valores são uma triagem com hidrograma sintético, regra de comporta simplificada e parâmetros não calibrados. Não representam desempenho de projeto.

5.3.1 Resultado recalibrado das alternativas

O Claude executou uma rodada independente com pico de referência de 16.300 m³/s, séries ANA e regra de barragem seca. Os resultados calibrados são os que devem orientar a próxima etapa:

Alternativa	Eixos	Pico resultante (m³/s)	Redução	Saturação
ALT-A	E02 + E04	9.272	43,1%	não
ALT-D	E02 + E04 + E08	8.411	48,4%	não
ALT-E	E02 + E04 + E12	6.328	61,2%	não
ALT-J	carteira completa com E01, E02, E04, E05, E08 e E12	6.213	61,9%	sim, em pelo menos um eixo

Nenhuma combinação atingiu a meta preliminar de 4.000 m³/s. A redução de pico verificada não deve ser interpretada como lâmina final de inundação: a conversão de vazão em cota, profundidade e duração ainda depende do HEC-RAS 1D.

5.3.2 Inclusão de um tributário concentrado: Forqueta

O Forqueta deve ser tratado como ramo lateral da rede, e não como mais um reservatório em série no rio principal. Foram propostos FQ1 e FQ2, com áreas BHO a montante de 2.353,6 e 2.226,7 km², respectivamente. Como o tributário deságua a jusante do ponto de análise de 19.440 km², seus efeitos devem ser avaliados somente no trecho de Lajeado/Estrela.

A série observada do posto Passo do Coimbra (86745000) indica defasagem central de 0 dia em 13 eventos. Com a calibração em Estrela, o ganho sobre ALT-J foi de apenas 0,7 ponto percentual para FQ1 e 1,1 ponto percentual para FQ2. FQ1 e FQ2 são geometricamente mutuamente exclusivos: o NA preliminar de FQ1 a 30 m ultrapassa em 12,5 m a cota de FQ2.

Cenário a testar	Função
ALT-J + FQ1	opção condicionada à confirmação da defasagem no evento de projeto
ALT-J + FQ2	sensibilidade locacional, alternativa exclusiva
ALT-J + FQ1 + FQ2	somente teste de incompatibilidade geométrica; não é arranjo de projeto
FQ1 ou FQ2 isolado	controle do efeito marginal e do custo de oportunidade

Os cenários devem usar o hidrograma lateral observado e explicitar a incerteza da defasagem. A série tem uma lacuna em novembro de 2023, justamente no maior pico de Estrela. A área de 14,63% não deve ser convertida diretamente em uma parcela fixa do pico. A alternativa de referência permanece ALT-J sem Forqueta; FQ1 só deve ser reaberto após dados subdiários de Barra do Fão.

O Guaporé deve ser representado como tributário a montante em uma rodada futura. A estação Santa Lúcia (86580000) possui série diária de 1940–2024, área ANA de 2.470 km² e máximo observado de 5.077 m³/s. O GU1-PROPOSTO controla aproximadamente 1.993 km² na triagem BHO/D8, mas sua compatibilidade com as usinas Guaporé e Monte Cuco ainda não foi verificada.

Figura 5.1: Matriz de integração do Forqueta à carteira ALT-J.

5.4 Regra de operação preliminar

O script de triagem usa volume de espera inicial, uma regra simplificada de abertura e conservação de massa entre reservatórios. Essa escolha permite testar a lógica da rede, mas não representa uma curva de descarga de vertedouro, uma política de despacho ou um manual de operação.

O alvo de 4.000 m³/s usado no script é definido na seção de controle de Estrela. Para operar os reservatórios individualmente, a triagem aplica Q_alvo,i = Q_alvo × A_i/A_Estrela; essa partição proporcional não é uma vazão observada a montante e não substitui o acoplamento hidráulico. O volume de espera de cada eixo vem da sua própria CAV e da fração inicial adotada, não de uma divisão otimizada do V_req total. O resultado correto da comparação é o hidrograma roteado em Estrela, com saturação, galgamento, nível e volume utilizado por reservatório.

Para avançar, a regra deve ser substituída por:

CAV validada de cada reservatório;
curva cota–descarga de comportas e vertedouros;
limites de segurança e nível operacional;
previsão de afluência e horizonte de decisão;
falha de comunicação e operação local;
acoplamento com o HEC-RAS 1D.

Como os cenários entram no HEC-RAS 1D

C01 não é uma alternativa independente da ALT-A: ambos representam E02 + E04. C03 corresponde à ALT-D (E02 + E04 + E08) e C02 corresponde à ALT-E (E02 + E04 + E12). Por isso, a primeira rodada deve seguir a ordem HEC-00 sem obra → HEC-01/C01 → HEC-02/C03 → HEC-03/C02. C04 e C05 ficam para uma etapa posterior de sensibilidades de rede; C04 falha na triagem por saturação e galgamento, e C05 inclui E10, cujo balanço energético preliminar é negativo.

O Guaporé (GU1) e o Forqueta (FQ1/FQ2) não são nós da cascata E01–E12: entram como contribuições laterais em planos separados. O GU1 é a extensão estrutural prioritária; FQ1 e FQ2 são alternativas mutuamente exclusivas. O diagrama topológico da rede e dos planos HEC mostra essa separação. Nenhum desses cenários foi selecionado para implantação.