Hidrologia
Medição de Vazão
Carlos Ruberto Fragoso Jr.
Marllus Gustavo F. P. das Neves
CTEC - UFAL
Como se mede as vazões?
• Medição Volumétrica
– Conceito de que vazão = V/ t
– Marca-se o tempo para preencher um volume
conhecido
– Aplicável para pequenas vazões
– Aplicável onde a água pode ser recolhida
Medindo o escoamento
Vazão = velocidade x área
Molinete
Pequenos rios
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Vazão x velocidade
Rios maiores
Medição embarcada
Medição a partir de cabos
Medição a partir de pontes
Medindo o escoamento
Medindo velocidade
Medir vazão = equipamento
e pessoal = $
Molinetes
Molinetes
Medição com Molinete
• Medição à Vau
- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m)
- Para pequenas vazões
- molinete preso à uma haste
Molinete preso
à haste
( medição a vau)
Molinete preso à haste
(medição a vau)
Medição com Molinete
• Medição sobre Pontes
- Problemas da influências da estrutura
- Localização da ponte em boa seção para medição
Medição com Molinete
sobre Ponte
Medição com Molinete
• Medição com Barco Fixo
É a mais freqüente
• Barco fixado a um cabo de aço
• Cabo preso nas margens
• Posições das verticais medidas no cabo
Medição a vau (a) e sobre
Barco Fixo (b) e (c)
Guincho e Molinetes
Medindo o escoamento
- A curva chave -
Vazão x nível da água
Medindo o escoamento
Muitas medições de vazão
Medindo o escoamento
A curva chave
Medindo o escoamento
Duas vezes por dia (7:00 e 17:00
horas) verifica o nível na régua.
No escritório converte em vazão
usando a curva chave.
Observação contínua
Lance de réguas no
Rio Inhandava
Posto 74320000
- Rio Sargento -
Posto Porto Sucuri
- Rio Paraguai -
Posto Porto da Manga
- Rio Paraguai -
Posto Fluviométrico
Escalas Limnimétricas
Posto Fluviográfico
Limnígrafos
de Bóia
Limnígrafos
de Bóia
Limnígrafos
de Bóia
Limnígrafo
com
Tubulão
Instalado
na Margem
do Curso
D’Água
Limnígrafo
com
Tubulão
Instalado
no Curso
D’Água
Limnígrafo
com
Tubulão
Instalado
no Curso
D’Água
Limnígrafo com registro
em papel
Limnígrafos com Data Logger
Sensor de Nível
Posto de Medição de Vazão
• Requisitos para uma Boa Seção
− Lugar de fácil acesso
− Forma regular da seção
− Trecho retilíneo
− Margem e leito não erodíveis
− Velocidade entre 0.2 e 2 m/s
− Controle por regime uniforme ou crítico
Curva-Chave
• Relação biunívoca entre vazão e nível
d’água requer:
Regime permanente e uniforme
ou
Regime Crítico
Seção Transversal
Seção Transversal
Seção Transversal
Área molhada
Seção Transversal
Perímetro molhado
Seção Transversal
Raio Hidráulico = Área/Perímetro
Calhas e Vertedores
Calhas Parshall
Geometria da calha
condiciona o
escoamento
e cria uma
passagem por
regime
supercrítico, de
maneira que a
vazão pode
ser relacionada
diretamente
ao nível H0.
Calha Parshall x Vertedores
• Calha Parshall é mais cara e complexa, mas
permite medir uma ampla faixa de vazões.
• Vertedores criam obstáculos ao fluxo de
sedimentos, peixes, etc…
Calhas Parshall
Geometria da calha
condiciona o
escoamento
e cria uma
passagem por
regime
supercrítico, de
maneira que a
vazão pode
ser relacionada
diretamente
ao nível H0.
Medindo o escoamento
- A curva chave -
Quantas verticais?
Quantos pontos de medição por vertical?
Perfil de velocidade
Fundo do rio
1 - medindo na superfície (submergir a hélice)
Perfil de velocidade
P
2 - medindo a 20 % da profundidade total (0,2 x P)
Perfil de velocidade
P
3 - medindo a 40 % da profundidade total (0,4 x P)
Perfil de velocidade
P
4 - medindo a 60 % da profundidade total (0,6 x P)
Perfil de velocidade
P
5 - medindo a 80 % da profundidade total (0,8 x P)
Perfil de velocidade
média
Usar apenas 1 ponto pode significar superestimativa ou
Subestimativa.
Quantos Pontos por Vertical?
• Método detalhado
– Muitos pontos em cada vertical
• Método simplificado
– Apenas dois pontos em cada vertical
Recomendações
método detalhado
Pontos
Posição na
vertical
Velocidade média
Profundidad
e do rio
1
0,6 P
Vm=V(0,6)
0,15 a 0,6 m
2
0,2 e 0,8 P
Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2
0,6 a 1,2 m
3
0,2; 0,6 e 0,8 P
Vm=[V(0,2)+2.V(0,6)+V(0,8)]/4
1,2 a 2,0 m
4
0,2; 0,4; 0,6 e
0,8 P
Vm=[V(0,2)+2.V(0,4)+2.V(0,6)+V(0,8)]/6
2,0 a 4,0 m
6
Sup; 0,2; 0,4;
0,6; 0,8 e
Fundo
Vm=[Vs+2(V(0,2)+V(0,4)+V(0,6)+V(0,8))+Vf]/10
> 4,0 m
Método Simplificado
Pontos
Posição na
vertical
Velocidade média
Profundidade
do rio
1
0,6 P
Vm=V(0,6)
< 0,6 m
2
0,2 e 0,8 P
Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2
> 0,6 m
Números Verticais
Largura do rio (m) Distância entre
verticais (m)
Número de
verticais
3
3a6
6 a 15
15 a 30
0,3
0,5
1
2
10
6 a 12
6 a 15
7 a 15
30 a 50
50 a 80
80 a 150
150 a 250
3
4
6
8
10 a 16
12 a 20
13 a 25
18 a 30
 250
12
> 20
Recomendações Hidrometria
• Livro Hidrometria Aplicada de Irani dos
Santos e outros; LACTEC e CEHPAR (Curitiba)
– a Associação Brasileira de Recursos Hídricos
tem para vender (http://www.abrh.org.br) • Ter um hidrotécnico na equipe
• Não basta medir uma vez
ADCP
• Medições de vazão
usando um aparelho de
medição de velocidade
por efeito Doppler em
ondas acústicas.
Princípio ADCP
Rio Amazonas
ADCP fixo na
margem de um canal
Problemas da curva chave
Problemas da curva chave
Poucos Dados
Poucos dados
Leito móvel
Trabalho
• Cada um de vocês deverá baixar, através do portal Hidroweb (no
mínimo 2 postos fluviométricos).
• O programa HIDRO (disponível para download na página da Hidroweb)
deverá ser utilizado para gerar a curva-chave dos postos fluviométricos.
• Série de vazões diárias, vazões médias mensais, vazão média anual,
curva-chave
Exercícios
• Uma medição de vazão em um pequeno rio apresentou os resultados de
hidrometria da tabela abaixo. A última vertical foi medida a 0,5 m da
margem (a largura total do rio é de 12 metros).
Distância da
margem (m)
0,5
1,5
3,5
5,5
7,5
9,5
10,5
11,5
Profundidade (m)
0,5
1,2
2,3
3,0
3,1
2,8
2,0
0,5
Velocidade a 0,2
m (m/s)
0,07
0,10
0,18
0,33
0,40
0,35
0,26
0,10
Velocidade a 0,8
m (m/s)
0,02
0,06
0,10
0,19
0,23
0,19
0,09
0,07
• Calcule a vazão
Exercícios
Distância da margem (m)
Largura da vertical (m)
Profundidade (m)
Área (m2)
Velocidade a 0.2 m (m/s)
Velocidade a 0.8 m (m/s)
Velocidade média na vertical (m/s)
Vazão parcial (m3/s)
0.5
1
0.5
0.5
0.07
0.02
1.5
1.5
1.2
1.8
0.10
0.06
3.5
2
2.3
4.6
0.18
0.10
5.5
2
3
6
0.33
0.19
7.5
2
3.1
6.2
0.40
0.23
9.5
1.5
2.8
4.2
0.35
0.19
10.5
1
2
2
0.26
0.09
11.5
1
0.5
0.5
0.10
0.07
0.05
0.08
0.14
0.26
0.32
0.27
0.18
0.09
0.023 0.144 0.644 1.560 1.953 1.134 0.350 0.043
Vazão = 5,85 m3/s
Total
12
25.8
5.85
Exercícios
Foi realizada a medição de vazão em um rio conforme o desenho
abaixo, onde cada quadrado tem 3 metros na horizontal e 1 metro na
vertical. Foi realizada apenas uma medição de velocidade por vertical com
os valores observados indicados no desenho.
0,1 m/s
0,1 m/s
15 m
0,7 m/s
0,9 m/s
0,6 m/s
120 m
• O método simplificado, com apenas 1 medição por vertical é adequado
para este rio?
• O número de verticais é suficiente de acordo com as recomendações?
• Qual é a vazão medida?
Cota (m)
1.98
1.28
1.33
2.41
2.82
1.55
5.21
3.23
1.60
1.42
4.10
3.32
1.54
1.32
1.22
2.45
4.99
2.07
1.91
1.39
1.32
1.70
4.43
5.56
1.30
2.87
1.87
2.09
2.20
1.40
1.81
Vazão (m3/s)
3.11
0.37
0.63
6.12
6.28
0.93
42.18
15.58
1.08
1.00
22.80
10.32
1.10
0.38
0.22
6.60
32.91
2.63
3.40
0.87
0.41
2.16
30.77
34.31
0.45
6.20
2.33
3.46
2.85
0.84
2.87
• Durante 3 anos foram realizadas
medições de vazão em um pequeno
arroio, com os resultados resumidos
na tabela abaixo. Defina uma curva
chave do tipo Q= a(h-h0)b ou do tipo
Q = a + bh + ch2 para estes dados.
• Qual é a vazão que corresponde a
h=4m?
• Considere o trecho de rio do desenho
abaixo. Qual é o local mais aconselhável
para medir vazão?
Rápidos
100.00
Q = 0.6536h2.8507
R2 = 0.9731
90.00
.
80.00
Vazão (m3/s)
70.00
60.00
50.00
Vazão (m3/s)
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
0.00
2.00
4.00
Cota (m)
6.00
8.00
Um relatório
técnico é
apresentado a
você com a
seguinte
curva chave
do rio das
Lontras, no
planalto do
RS, num local
em que a
área da
bacia é de
2500 km2.
Critique a
curva chave.