PUMPED STORAGE POWER PLANTS: CONSIDERATIONS ON SLOPE STABI-LITY UNDER RAPID DRAWDOWN

• Main Author: MARIA DE OLIVEIRA CRUZ MARIANO
• Other Authors: ALBERTO DE SAMPAIO FERRAZ JARDIM SAYAO
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2017
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=34195@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=34195@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA === A preocupação com a preservação ambiental e a sustentabilidade, cada vez mais presente em todos os aspectos da vida do mundo atual, conduz, mais e mais, à busca por fontes de energia limpa, renovável e minimamente agressivas ao meio ambiente. Dentro desse quadro, as usinas hidrelétricas reversíveis - UHRs - retornam mais uma vez como alternativa para matrizes de energia ao produzir energia incomparavelmente mais limpa e racional do que fontes tais como termoelétricas, muito utilizadas na regulação dos picos de consumo de energia. Entretanto, por sua operação peculiar, com ciclos curtos e frequentes de enchimento e rebaixamento do nível de água de seus lagos, o projeto para reservatórios das UHRs não está perfeitamente contemplado nos procedimentos normativos brasileiros usuais para o projeto de usinas hidrelétricas, carecendo de orientações adequadas para o tratamento das margens desses lagos, cuja instabilidade pode levar a problemas econômicos e ambientais bastante inconvenientes. Atento a este problema, este trabalho apresenta um resumo das principais metodologias de análise de estabilidade de taludes sujei-tos a rebaixamento rápido e identifica as potencialidades e limitações dos métodos de equilíbrio limite e numéricos usualmente utilizados, especialmente para o caso das UHRs. Foram apresentadas soluções de tratamento de taludes das margens de reservatórios para usinas reversíveis. O caso das rupturas às margens do reservatório da usina hidrelétrica de Santa Branca é apresentado para ilustrar a gravidade do problema e contribuiu para identificar as limitações para que os referidos métodos sejam efetivamente aplicados. A conclusão do trabalho é que estudos de viabilidade e de projeto de usinas hidrelétricas devem ser aprimorados para incluir as metodologias de estudo de estabilidade na condição de rebaixamento rápido mais atuais, especialmente para taludes marginais, cuja estabilidade condiciona a operação das UHRs, antevendo a possível introdução desta solução na matriz energética brasileira. Por fim, o presente trabalho apresenta recomendações para o aprimoramento dos estudos de viabilidade para a implantação de usinas hidrelétricas reversíveis, considerando o conteúdo dos manuais brasileiros. === Concern about environmental preservation and sustainability, which is increa-singly present in all aspects of life currently, leads to the growth of a search for sources of energy that are clean, renewable and minimally aggressive for the environment. Within this framework, pumped storage power plants - PSPP - return once again as an alternative to energy matrices by producing incomparably cleaner and more rational energy than sources such as thermoelectric, widely used in the regulation of energy consumption peaks. However, due to its peculiar operation, with short and frequent cycles of filling and lowering of the water level of its lakes, the designs of PSPP reservoirs are not entirely covered by the usual Brazilian guidelines for design of hydroelectric plants, lacking appropriate guidance for the treatment of the margins from such reservoirs, whose destabilization can lead to very inconvenient economic and environmental issues. Regardful of this problem, this study presents a summary of the main methods of analysis of stability of slopes subjected to rapid drawdown and identifies the potentialities and limitations of the limit equilibrium methods and numerical methods usually used, especially for the case of PSPP. Slope stabilizations solutions for reservoir banks subjected to rapid drawdowns were presented. The case of the ruptures along the Santa Branca hydroelectric power plant reservoir is presented to illustrate the severity of the problem and has helped to identify the limitations for the effective application of these methods. The conclusion of this study is that feasibility studies and hydropower plant design should be improved in order to include more up-to-date methods of analysis of slope stability under rapid drawdown condition, especially for marginal slopes, which stability conditions the operation of PSPPs, foreseeing the possible introduction of this solution in the Brazilian energy matrix. Finally, this work presents recommendations for the improvement of feasibility studies for the implementation of PSPPs, considering the content of Brazilian guidelines.