Regional envelope curves for the state of Ceará: a tool for verification of hydrological dam safety

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos Vol. 22
• Main Authors: Chaves, Lárdner Gadelha, Studart, Ticiana Marinho de Carvalho, Campos, José Nilson Bezerra, Souza Filho, Francisco Assis de
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Associação Brasileira de Recursos Hídricos 2017
• Subjects: castellarin; creager; dam safety; ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; envelope curves; francou-rodier; peak discharges; Peak discharges; Cheias máximas; Francou-Rodier; Envelope curves; Curvas envoltórias; Castellarin; Dam safety; Segurança de barragens; Creager
• ISSN: 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.021720160062

ABSTRACT Envelope curves are important tools for preliminary evaluation of design floods, for sizing hydraulic structures and for checking the design peak discharge in old dams, to verify their hydrological safety. These curves, associated with a mathematical equation, determine the upper line that involves the maximum values of the floods associated with the respective basin areas. Envelope curves can be global or regional; maybe relative to maximum recorded floods or certain return periods. This paper presents a review of the various envelope curves developed in the world and, in addition, applies them to the hydrological conditions of the watersheds in Ceará. Three envelope curves widely used in the literature were tested. Based on the estimation of new regional parameters for Ceará, envelope curves for floods with Tr equal to 1.000 and 10.000 years were constructed for the State. For developing the envelope curves, 43 hydrological dams’ projects, designed by hydrological techniques adopted by state water resources institutions, were investigated. RESUMO As curvas envoltórias constituem-se em ferramentas de grande importância para o dimensionamento expedito de cheias de projetos de estruturas hidráulicas, assim como parâmetro de checagem da cheia de projeto de vertedores de barragens já construídas, para a verificação de sua segurança hidrológica. As envoltórias são curvas, associadas a uma equação matemática, que determinam a linha superior que envolve os valores máximos das cheias associados às respectivas áreas das bacias hidrográficas. As envoltórias podem ser, quanto ao espaço, de âmbito mundial ou regional; e quanto a cheias, podem ser relativas aos máximos observados ou a determinados períodos de retorno. Este artigo apresenta uma revisão de diversas envoltórias desenvolvidas no mundo e, adicionalmente, aplica-as às condições hidrológicas de bacias hidrográficas do Ceará. Foram testadas três curvas envoltórias amplamente utilizadas na literatura. A partir da estimativa de novos parâmetros regionais para o Ceará, são construídas envoltórias de cheias milenares e decamilenares para o Estado. Para a construção das envoltórias foram pesquisados 43 projetos hidrológicos de barragens dimensionadas por modernas técnicas hidrológicas, adotadas pelas instituições de recursos hídricos estaduais.