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Medição de Vazão. Hidrologia. Carlos Ruberto Fragoso Jr. Marllus Gustavo F. P. das Neves CTEC - UFAL. 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. - PowerPoint PPT Presentation
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Medição de Vazão
Carlos Ruberto Fragoso Jr.
Marllus Gustavo F. P. das Neves
CTEC - UFAL
Hidrologia
• 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
Como se mede as vazões?
Vazão = velocidade x área
Medindo o escoamento
Molinete
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Medição embarcadaMedição a partir de cabosMedição a partir de pontes
Rios maiores
Medindo velocidade
Medindo o escoamento
Medir vazão = equipamento e pessoal = $
Molinetes
Molinetes
• Medição à Vau- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m)
- Para pequenas vazões
- molinete preso à uma haste
Medição com Molinete
Molinete preso à haste
( medição a vau)
Molinete preso à haste(medição a vau)
• Medição sobre Pontes
- Problemas da influências da estrutura
- Localização da ponte em boa seção para
medição
Medição com Molinete
Medição com Molinete sobre Ponte
• 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 com Molinete
Medição a vau (a) e sobre Barco Fixo (b) e (c)
Guincho e Molinetes
Vazão x nível da água
Medindo o escoamento- A curva chave -
Muitas medições de vazão
Medindo o escoamento
A curva chave
Medindo o escoamento
Observação contínua
Duas vezes por dia (7:00 e 17:00 horas) verifica o nível na régua.
No escritório converte em vazão usando a curva chave.
Medindo o escoamento
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
Geometria da calhacondiciona o escoamentoe cria uma passagem por regime supercrítico, de maneira que a vazão podeser relacionada diretamenteao nível H0.
Calhas Parshall
• Calha Parshall é mais cara e complexa, mas permite medir uma ampla faixa de vazões.
• Vertedores criam obstáculos ao fluxo de sedimentos, peixes, etc…
Calha Parshall x Vertedores
Geometria da calhacondiciona o escoamentoe cria uma passagem por regime supercrítico, de maneira que a vazão podeser relacionada diretamenteao nível H0.
Calhas Parshall
Quantas verticais?Quantos pontos de medição por vertical?
Medindo o escoamento- A curva chave -
Fundo do rio
1 - medindo na superfície (submergir a hélice)
Perfil de velocidade
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
Pontos Posição na vertical
Velocidade média Profundidade 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
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
• 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
Recomendações Hidrometria
• Medições de vazão usando um aparelho de medição de velocidade por efeito Doppler em ondas acústicas.
ADCP
Princípio ADCP
Rio Amazonas
ADCP fixo na margem de um canal
Problemas da curva chave
Problemas da curva chave
Poucos dados
Leito móvel
Poucos Dados
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) 0.5 1.5 3.5 5.5 7.5 9.5 10.5 11.5 TotalLargura da vertical (m) 1 1.5 2 2 2 1.5 1 1 12Profundidade (m) 0.5 1.2 2.3 3 3.1 2.8 2 0.5Área (m2) 0.5 1.8 4.6 6 6.2 4.2 2 0.5 25.8Velocidade a 0.2 m (m/s) 0.07 0.10 0.18 0.33 0.40 0.35 0.26 0.10Velocidade a 0.8 m (m/s) 0.02 0.06 0.10 0.19 0.23 0.19 0.09 0.07
Velocidade média na vertical (m/s) 0.05 0.08 0.14 0.26 0.32 0.27 0.18 0.09Vazão parcial (m3/s) 0.023 0.144 0.644 1.560 1.953 1.134 0.350 0.043 5.85
Vazão = 5,85 m3/s
ExercíciosFoi 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.
15 m
120 m
0,1 m/s
0,7 m/s
0,9 m/s 0,6 m/s
0,1 m/s
• 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?
• 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 = 4 m ?
Cota (m) Vazão (m3/s)1.98 3.111.28 0.371.33 0.632.41 6.122.82 6.281.55 0.935.21 42.183.23 15.581.60 1.081.42 1.004.10 22.803.32 10.321.54 1.101.32 0.381.22 0.222.45 6.604.99 32.912.07 2.631.91 3.401.39 0.871.32 0.411.70 2.164.43 30.775.56 34.311.30 0.452.87 6.201.87 2.332.09 3.462.20 2.851.40 0.841.81 2.87
• Considere o trecho de rio do desenho abaixo. Qual é o local mais aconselhável para medir vazão?
Rápidos
Rio
Prin
cipa
l
Q = 0.6536h2.8507
R2 = 0.9731
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00
Cota (m)
Vaz
ão (m
3/s)
.
Vazão (m3/s)
Um relatório técnico é apresentado a você com a seguinte curva chavedo rio das Lontras, no planalto do RS, num local em que a área dabacia é de 2500 km2. Critique a curva chave.
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