INSTRUMENTAÇÃO DE UMA SEÇÃO DE
MONITORAMENTO HIDROSEDIMENTOLÓGICO EM
UMA BACIA HIDROGRÁFICA DO SEMIÁRIDO
BRASILEIRO1
E. A. R. Pinheiro2; J. W. B. Lopes2; J. R. de Araújo Neto2; J. V. de Figueiredo3
RESUMO: O Estado do Ceará depende fundamentalmente da água armazenada superficialmente e
o assoreamento é a principal causa de perda de garantia da vazão regularizável, fazendo-se
necessário a adoção de políticas que visem à conservação da qualidade da quantidade da água
acumulada. O monitoramento hidrosedimentológico tem por finalidade formar um banco de dados
que possa servir como instrumento de análise dentro da gestão dos recursos hídricos, assim como
também, permitir o entendimento das respostas hidrosedimentológicas associadas a uma
determinada bacia hidrográfica. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar a
instrumentação de uma seção hidrosedimentológica em uma bacia hidrográfica do semiárido. A
seção é composta por um sensor de turbidez (turbidímetro), um sensor de nível (linígrafo) e um
pluviógrafo. A seção foi instalada no segundo semestre de 2011 e o início do monitoramento será no
ano hidrológico de 2012. Serão realizadas campanhas ao local da seção com a finalidade de se
calibrar o sensor de turbidez e de se construir uma curva chave de vazão.
PALAVRAS CHAVE: Turbidímetro. Produção de sedimentos. Reservatório.
INSTRUMENTATION OF A MONITORING SECTION
HYDROSEDIMENTOLOGICAL IN A
CATCHMENT OF THE SEMIARID REGION
SUMMARY: The State of Ceará is crucially dependent of stored surface water and siltation is the
main cause of loss of flow regulable, making it necessary to adopt policies aimed at preserving the
quality of quantity of water accumulated. Monitoring hydrosedimentological aims to build a
database that can serve as an analytical tool in the management of water resources, as well as, help in
understanding the responses hydrosedimentological associated with a given catchment. This paper
aims to characterize the instrumentation of a section hydrosedimentological in a semiarid catchment.
The section is composed of a turbidity sensor (turbidity), a level sensor and a recording rain gauges.
The section was installed in the second half of 2011 and the beginning of the hydrological
1
Etapa do trabalho de dissertação (hidrologia e hidrosedimentologia) do primeiro autor.
Engenheiro Agrônomo, mestrando em Engenharia Agrícola, UFC, AV. Mister Hull, bloco 804, Campus do Pici.
CEP 60455-970, Fortaleza, CE. Fone (85) 33669757, e-mail: [email protected], [email protected],
[email protected]
3
Mestre em Engenharia Agrícola, Professor do IFCE, e-mail: [email protected]
2
E. A. R. Pinheiro et al.
monitoring will be the year of 2012. Campaigns will be the site of the section in order to calibrate the
turbidity sensor and to build a flow key .
KEYWORDS: Turbidity. Sediment yield. Reservoir.
INTRODUÇÃO
No Estado do Ceará, 93% da água ofertada vêm dos reservatórios superficiais, ao se
considerar a existência de uma densidade ótima de reservatórios, ponto a partir do qual não mais
é possível aumentar a oferta de água eficientemente com a construção de mais açudes (Malveira
et al, 2011), torna-se fundamental a conservação da qualidade da quantidade da água
acumulada. Araújo et al (2006) avaliaram o impacto do assoreamento na disponibilidade hídrica
do Ceará, concluindo que a vazão regularizável com 90% de garantia decai cerca de 380 L.s-1
anualmente somente por causa do assoreamento dos reservatórios.
A produção de sedimentos, ou quantidade de sedimentos que passa em uma seção transversal
por unidade de tempo, de um modo geral ainda não possui uma série longa de dados confiáveis,
muitas vezes não permitindo a criação de um banco de dados capaz de fornecer subsídio numa
das etapas mais importantes da modelagem hidrosedimentológica, a validação (Ferro e Porto,
2000). Farias (2008) mostra que há a necessidade de monitoramento das variáveis
sedimentológicas nas bacias hidrográficas do Ceará, de modo a formar um banco de dados que
contribua para uma melhor gestão dos recursos hídricos.
Para Verstraeten e Poesen (2001), medições de cargas de sedimentos podem ser feitas de
vários métodos, como por exemplo, monitorando cargas de sedimentos em suspensão e
descargas de água; utilizando curvas-chave; medindo a carga total de sedimentos erodidos e
depositados, no caso de microbacias; medindo a massa de sedimentos assoreados em
reservatórios e lagos. Devido às dificuldades de se obter as leituras manualmente da
concentração de sedimentos em suspensão (CSS), sua medida é efetuada de maneira esporádica
em poucos dias do ano, impossibilitando a aquisição de uma série confiável de medidas para
uma determinada vazão. Neste contexto, o uso conjunto do turbidímetro e de um sensor de nível
se faz bastante útil, permitindo melhorar a escala temporal das medidas, de modo a calcular
fluxos de sedimentos na mesma escala de tempo dos registros de vazão.
Portanto, este trabalho tem como objetivo: (i) mostrar a importância das seções automáticas
de monitoramento sedimentológicos na compreensão dos processos que regem as respostas
hidrosedimentológicas de uma bacia e (ii) descrever os instrumentos que compõem uma seção
automática de medidas hidrosedimentológicas.
MATERIAL E MÉTODOS
Localização da seção e aparelhos que a compõe
A localização da seção hidrosedimentológica fica no rio Umbuzeiro, afluente principal do
açude Benguê, município de Aiuaba-CE. Após a escolha do local da seção, procedeu-se a
delimitação da área monitorada pelo software ArcGIS 9.3. Com a delimitação, verificou-se que a
área monitorada será de 800 km², correspondendo a 86% da bacia do açude Benguê (Figura 1).
Os aparelhos de medida que compõem a seção de monitoramento são um turbidímetro
(Figura 2-A), um sensor de nível (Figura 2-B) e um pluviógrafo (Figura 2-C). Todos os
E. A. R. Pinheiro et al.
aparelhos estão conectados a uma memória externa, dataloger CR800 (Figura 2-D). Tanto o
turbidímetro como o sensor de nível estão programados para registrarem leituras em intervalos
de uma hora, a fim de que se tenha uma medida conjunta (mesma escala de tempo) das duas
variáveis, já o pluviógrafo está programado para registrar leituras a cada cinco minutos.
A seção foi montada no segundo semestre de 2011, visando monitorar o ano hidrológico de
2012. Durante o ano hidrológico de 2012 serão realizadas campanhas à área experimental com a
finalidade de se coletar amostras manuais de sedimentos em suspensão com o amostrador DH48 e determinação da vazão a partir do uso do micromolinete, a fim de se calibrar o turbidímetro
e se produzir uma curva chave de vazão para o rio em questão.
RESULTADOS
Instalação
Após se escolher o local mais adequado para instalação da seção, pode-se ver na Figura 3 a
disposição dos instrumentos em campo.
Calibração do sensor de turbidez
O turbidímetro registra as leituras em unidade Nefelométrica, ou seja, possui um detector
que registra a luz espalhada que incide sobre as partículas em suspensão, portanto, há a
necessidade de se produzir uma curva que correlacione a leitura do turbidímetro com a
concentração de sedimentos. Para Minella et al, 2009 o método mais adequado de calibração é
aquele feito no local onde o sensor se encontra instalado, metodologia a ser seguida por este
trabalho durante o ano hidrológico de 2012.
CONCLUSÃO
A instalação da seção automática de monitoramento hidrosedimentológico permitirá a
obtenção de dados durante todo o ano hidrológico de 2012 em uma resolução temporal capaz de
correlacionar todas as medidas de sedimentos com a vazão que a produz.
REFERÊNCIAS
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its impact on water availability in semiarid Brazil. Hydrological Sciences Journal-Journal des Sciences
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FARIAS, T.R.L. Produção de sedimentos em bacias hidrográficas sob diferentes contextos
geoambientais: medida e modelagem. Fortaleza, 2008. 110p. Dissertação (mestrado em recursos hídricos)
– Universidade Federal do Ceará, UFC.
FERRO, V.; PORTO, P. Sediment delivery distributed (SEDD) model. Journal Hydraulic Engineering. 5, 4, 2000.
MALVEIRA, V.T.C; ARAÚJO, J.C.; GÜNTNER, A. Hydrological impact of a high-density reservoir
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MINELLA, J.P.G., MERTEN, G.H., ROLLOF, O; ABREU, A.S. Turbidimetria e a estimativa da
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sociais e econômicos. Carlos Nobuyoshi Ide, Luiz Augusto Araujo do Val e Maria Lucia Ribeiro (Ed).
Campo Grande, M.S. Ed. Oeste, 95-112. 2009.
E. A. R. Pinheiro et al.
VERSTRAETEN, G.; POESEN, J. (2001). Factors controlling sediment yield from small intensively
cultivated catchments in a temperate humid climate. Geomorphology 40: 123 144.
Figura 1. Localização da seção de monitoramento e delimitação da área monitorada.
Figura 2. Aparelhos e componentes da seção de monitoramento
E. A. R. Pinheiro et al.
Figura 3. Visão geral da disposição dos aparelhos em campo (à esquerda); à direita: turbidímetro e sensor
de nível (A); dataloger (B); pluviógrafo (C) e colete de dados.