Postos fluviográficos
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NOÇÕES DE HIDROSSEDIMENTOLOGIA
APLICADA AO ESTUDO DE BACIAS
HIDROGRÁFICAS
AUTOR: JOÃO BATISTA PEREIRA CABRAL
Lic em Geografia - FIC
Dr. Geologia Ambiental – UFPR
Prof. Adj 3 – GEO/CAJ/UFG
Hidrossedimentologia
• Análises hidrossedimentológica
deve fazer parte das atividades
dos projetos que utilizam rios e
lagos, sendo indispensável uma
correta colocação dos órgãos de
tomada de água, para prevenir
eventuais dificuldades de
operação e desastres ambientais.
Sedimentação do Córrego da Onça -
Brasil
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Por que estudar os sedimentos?
• Qualidade de Água;
• Assoreamento de rios e reservatórios;
• Exploração mineral
• Compreender os processos erosivos da bacia
• Redução da qualidade do habitat
Sedimentologia X Engenharia
Evolução dos modelos hidrossedimentológicos
geração de
energia
navegaçãoportos
irrigação mecânica dos solos
agriculturahidrologia
geologia
construção de
estradas
meio ambiente
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Granulometria
Os sedimentos
são classificados
com base no
tamanho das
partículas.
Seixo Areia Silte Argila
Tipos de sedimentos: Granulometria
Classe diâmetro aprox. (mm)
Matacões >300
Cascalho / seixo 3 a 300
Areia grossa 0,5 a 3
Areia média 0,25 a 0,5
Areia fina 0,0625 a 0,25
Silte 0,0039 a 0,0625
Argila < 0,0039
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Mistura de sedimentos
Praias normalmente
tem sedimentos
bastante uniformes
Arredondamento ou fator de forma
Grau de arredondamento
Esferas: SF=1,0
Areia: SF=0,7
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Início do movimento - Hjulstrom
FORMAS DE TRANSPORTE DE
SEDIMENTOS
•Rolamento
•Arrasto
•Saltação
•Suspensão
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Visão geral do rio
Variação das
variáveis ao longo
do caminho desde a
cabeceira até a foz
Idealizado, porém
serve de base para
todos os casos.
Nível de base
•O rio ajusta seu
perfil, erodindo as
áreas continentais.
•Erosão é limitada
pelo nível de base.
•Nível de base geral é
o oceano.
•Nível do oceano pode
variar em escala
geológica.
•Níveis de base locais
podem ser rios, lagos
ou reservatório.
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PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS
DISTRIBUIÇÃO DE SEDIMENTOS NO CURSO D’ÁGUA
1- DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DE SEDIMENTOS
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ESTUDO PRELIMINAR DA DESCARGA DE SEDIMENTOS DO RIO BEBERIBE /
PERNAMBUCO
Distribuição de sedimentos na seção
transversal
Distribuição de sedimentos ao longo
do curso d’água
Monitora a vazão de alguns
rios não é simples
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A medida do nível do rio pode ser feita usando:
•Escalas graduadas, instaladas em estruturas como pontes,beiras de rio, etc.
•Sensores, instalados em estações hidrológicas automáticas.
Medição do nível do rio
Ref.: Porto et al. (2003)
Postos fluviométricos, fluviômetros ou limnímetros
Posto fluviométrico ou fluviômetro consiste em vários
lances de réguas (escalas) instaladas em uma seção de
um curso d´água, que permite a leitura dos seus níveis
d´água. Normalmente, dá-se ao posto o nome do
município ou cidade onde ele é instalado e identifica-se
por um prefixo.
A leitura do nível d´água é feita duas vezes ao dia, às 7 h e
17 h (ou 18 h), e seus valores são anotados em uma
caderneta.
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Escalas graduadas
Escalas graduadas, réguas ou limnímetros
Elementos verticais de 1m graduados em cm
Aço inoxidável ou madeira
O observador faz leitura das cotas diariamente
Ref.: Porto et al. (2003)
Postos fluviométricos
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Cadereneta de campo
Postos fluviográficos, fluviógrafos ou limnígrafos
Chama-se de posto fluviográfico o posto que registra
continuamente a variação do nível d´água.
O aparelho utilizado para registrar o N.A. chama-se
limnígrafo ou fluviógrafo e o gráfico resultante é
denominado limnigrama ou fluviograma
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Limnígrafo
grava as variações de nível continuamente no tempo
Permite registrar eventos significativos, de curta duração,ocorrendo essencialmente em pequenas bacias
Limnígrafo de bóia
Ref.: Porto et al. (2003)
Posto fluviográfico ou limnígrafo
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Postos fluviográficos
Limnígrafo de bóia
Postos fluviográficos
Limnígrafo com
tubulão instalado
em curso d’água
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Postos fluviográficos
Eixo do registrador com
Rosca sem-fim
Limnígrafo com
registro em papel
Postos fluviográficos
Limnígrafo com data logger
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Sensor de Nível
A determinação de vazões é um processo demorado e oneroso,
principalmente em grandes rios
Toda medida de vazão é referida a um nível, altura ou uma cota de
referência. A vazão medida é função dessa cota.
Experimentalmente, determina-se a relação entre a altura e a vazão.
Essa relação denomina-se curva chave, que é específica de cada seção
do rio.
A curva chave se justifica porque é muito mais fácil medir o nível
do rio do que sua vazão
Curva chave
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Se conhecermos a variação de nível do rio ao logo do tempo, a curva chave nos permite obter a série de vazões.
40
45
50
55
60
65
70
ago-06 ago-06 ago-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 out-06 out-06
Alt
ura
(cm
)
Igarapé Ponta Verde - Seção Cabo Frio
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
ago-06 ago-06 ago-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 out-06 out-06
Vaz
ão (
m3
/se
g)
Igarapé Ponta Verde - Seção Cabo Frio
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Alt
ura
(cm
)
Vazão (m3s-1)
Stage-discharge curves forCabo Frio (secondary forest)
Curva-chave
A escolha do método depende:
•Do volume da vazão da água;
•Das condicões locais;
•Do custo (equipamentos);
•Da precisão
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Vazão ou descargaVolume de água quepassa através de umadeterminada seção emum dado intervalo detempo
As unidades maiscomuns são:
•Litros porsegundos (l.s-1),
•Metros cúbicos porsegundo (m3.s-1).
AvQ .
POR QUE MEDIR VAZÕES?
Criar séries históricas
Análise de vazões mínimas
Autodepuração de esgotos
Calado para navegação
Análise de vazões médias
Cálculo do volume de reservatórios
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Medição por método área-velocidades
A vazão é obtida aplicando-se a equação da continuidade:
Q = V.A
A área é determinada por batimetria, medindo-se várias
verticais e respectivas distâncias e profundidades.
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
− Controle por regime uniforme ou crítico
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Número de verticais de medição
Procura pela representatividade do perfil de velocidades
LarguraDo rio (m)
EspaçamentoMáx (m)
Até 3 0.30
3 a 6 0.50
6 a 15 1.00
15 a 30 2.00
30 a 50 3.00
50 a 80 4.00
80 a 150 6.00
150 a 250 8.00
250 a 400 12.00
Fonte : Anuário
Fluviométrico n. 2
Ministério da
Agricultura - DNPM -
1941
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
Recomendações
método detalhado
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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
Método Simplificado
Números Verticais
Largura do rio (m) Distância entre
verticais (m)
Número de
verticais
3 0,3 10
3 a 6 0,5 6 a 12
6 a 15 1 6 a 15
15 a 30 2 7 a 15
30 a 50 3 10 a 16
50 a 80 4 12 a 20
80 a 150 6 13 a 25
150 a 250 8 18 a 30
250 12 > 20
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Números Verticais
Largura do rio (m) Distância entre
verticais (m)
Número de
verticais
3 0,3 10
3 a 6 0,5 6 a 12
6 a 15 1 6 a 15
15 a 30 2 7 a 15
30 a 50 3 10 a 16
50 a 80 4 12 a 20
80 a 150 6 13 a 25
150 a 250 8 18 a 30
250 12 > 20
MÉTODO DO FLUTUADOR
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Utilizando um flutuador
Escolher um trecho retilíneo do rio que tenha seção
constante;
Marcar uma distância de no mínimo 10m;
Medir a área da seção do rio;
Lançar o flutuador e contar o tempo para percorrer a
distância demarcada.
Calcular a vazão com a fórmula.
Medição a vau
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MOLINETE
•São pás ou hélices que giram
impulsionadas pela velocidade de
escoamento;
•Estabelece-se uma proporcionalidade
entre o número de voltas por unidade de
tempo e velocidade de escoamento;
•É necessário a determinação da área da
seção de escoamento para a determinação
da vazão (Q = A.V);
•Podem ser utilizados em condutos
“livres” ou “forçados” ;
Molinetes
Aparelhos dotados basicamente de uma hélice e um “conta giros”,
medindo a velocidade de fluxo que passa por ele
Quando posicionados em diversos pontos da seção do rio,
determinam o perfil de velocidades desta seção
Cônicos (concha) de hélice
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Medição a vau
Cursos d água de pouca profundidade (< 1,20m)
O correntômetro é fixado a uma barra
Mantém-se uma distância mínima do leito (> 20 cm)
Velocidade
média em cada
seção
vi
Ai
viAiQ
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25
11:11
Molinetes
11:11
Molinete preso
à haste( medição a vau)
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Medição sobre ponteFacilita, em alguns casos, a medição da velocidade
Pilares apoiados no leito alteram a velocidade
Determinação da geometria da seção é complicada
Escolher uma seção menos influenciada
Medição com teleférico
Usado em rios não muito largos
Necessidade de fixação doscabos nas margens
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Medição com barco
Barco fixo nasmargens
Barco móvel – obarco se movimentacom velocidadeconstante de umamargem a outra
Medição com barco fixo
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Medição com equipamentos doppler
Efeito Doppler
Um fonte emissora tem freqüência constante f
f é percebida maior quando a fonte aproxima-se do observador
f é percebida menor quando a fonte afasta-se do observador
Medidores ultrasom Doppler
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Medidores ultrasom Doppler
ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)
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Método direto
Mede a velocidade de fluxo a partirda velocidade das partículas emsuspensão
Transmite ondas de som na água erecebe o reflexo (eco) proveniente dofundo e das partículas suspensas naágua (ecobatímetro)
Mede a velocidade da vertical de umasó vez (não é pontual como osmolinetes)
Efeito Doppler: mudança nafreqüência de uma onda sonoracausada pelo movimento relativoentre o aparelho transmissor de som(transdutor) e o material emsuspensão na água
ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)
Princípio ADCP
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11:11
perfiladores
não mede
muito próximo do aparelho
não mede
muito próximo ao fundo
11:11
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11:11
rio Amazonas em Manacapuru
1) Ecossonda 1) GPS e Transdutor
MENSURAÇÃO DO MATERIAL SEDIMENTADO
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Batimetria da UHE Cachoeira Dourada - Brasil
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
7951859,4
3
7951856,9
4
7951856,1
9
7951848,0
6
7951845,4
1
7951840,9
3
7951830,9
0
7951824,5
7
7951820,0
4
7951811,8
4
7951812,8
7
7951812,0
4
7951809,4
3
7951808,6
5
7951807,8
1
7951797,7
9
7951797,0
0
7951799,8
8
7951799,0
2
7951798,1
9
7951793,6
8
7951798,4
1
7951804,9
6
7951807,8
0
7951808,8
5
7951843,0
7
Latitude
co
tas Batimetria
cotas
AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO
DH-48
DH-59
Garrafa de van dorn
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EQUIPAMENTOS
Balança de Precisão Filtro
Forno de Mufla
Estufa de Secagem
EQUIPAMENTOS
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Sólidos suspenso no
período úmido
Sólidos suspenso no
período seco
Estudo da camada
superficial do
material
sedimentado
Draga de Peterson
AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS DE FUNDO
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EQUIPAMENTOS
Provetas - Pipetagem Peneiras - Peneiramento
Granulometria de fundo
no período úmido
Granulometria de fundo
no período seco
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Equipamento Piston Core
Estudo das camadas
material
sedimentado
Análise dos testemunhos
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Modelos deposicionais
Deposito de Leito
Deposito de corrente
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Deposito de delta
Croqui dos depósitos existente na UHE Cachoeira
Dourada - Brasil
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• Considere o trecho de rio do desenho
abaixo. Qual é o local mais aconselhável
para medir vazão?
Rápidos