Medicao De Descarga Liquida Em Grandes Rios

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Manual de Medição De Descarga Liquida Em Grandes Rios elaborado pela Agência Ncional de Água

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  • Foto: Paulo Gamaro/Banco de imagens ANA

    Foto: Solange/Banco de imagens ANA

    Foto: Maurcio/Banco de imagens ANA

    Foto: Douglas/Banco de imagens ANA

    Foto: Marcos/Banco de imagens ANA

    Foto: Ralph/Banco de imagens ANA

    Foto: Prado/Banco de imagens ANA

    Foto: Silvio/Banco de imagens ANA

    Foto: Bragana/Banco de imagens ANA

  • Agncia Nacional de guas

    Ministrio do Meio Ambiente

    Superintendncia de Gesto da Rede Hidrometeorolgica

    Braslia DF

    2014

    M A N U A L T C N I C O

    Medio deDESCARGA LQUIDAem Grandes Rios

    2a Edio

  • Setor Policial Sul, rea 5, Quadra 3, Blocos B, L, M e T CEP 70610-200, Braslia DFPABX: (61) 2109 5400 / (61) 2109 5252Endereo eletrnico: www.ana.gov.br

    Comit de editorao

    Joo Gilberto Lotufo ConejoDiretor

    Reginaldo Pereira MiguelRepresentante da Procuradoria Geral

    Srgio Rodrigues Ayrimoraes SoaresRicardo Medeiros de AndradeJoaquim Guedes Corra Gondim FilhoSuperintendentes

    Mayui Vieira Guimares ScafuraSecretria-Executiva

    Equipe editorial

    Coordenao Geral do Material Tcnico: Valdemar Santos Guimares

    Edio do Material Tcnico: ndr Luis Martinelli dos Santos, Celso Rosa de vila, Fabrcio Vieira Alves, Marcelo Wangler de vila, Mrcio de Oliveira Cndido, Matheus Marinho de Faria e Moacyr Carvalho de Aquino

    Reviso de Texto: Leny Simone Tavares Mendona

    Fotografias: Banco de Imagens ANA. As demais fotos foram tiradas na sesso de medio do Rio Solimes em Manacapuru/AM.As ilustraes, tabelas e quadros que no apresentam fonte foram elaboradas no mbito da SGH/ANA

    Capa: Rio Amazonas, AM Grard Moss / Banco de imagens ANA

    Todos os direitos reservados. permitida a reproduo de dados e informaes contidos nesta publicao, desde que citada a fonte.

    Catalogao na fonte: CEDOC / BIBLIOTECA

    A265m Agcia Nacional de guas (Brasil) Medio de descarga lquida em grandes

    rios: manual tcnico / Agncia Nacional de guas. -- 2. ed. -- Braslia: ANA, 2014.

    94p : il.

    ISBN 978-85-8210-026-4

    1. Recursos hdricos. 2. Fluviometria. 3. Medio de vazo.4. Manual tcnico grandes rios. I. Agncia Nacional de guas (Brasil). II. Superintendncia de Gesto da Rede Hidrometeorolgica. III. Ttulo.

    CDU556.18:556.08(035)

    2014, Agncia Nacional de guas (ANA).

  • 1 - Estaes fluviomtricas em operao no Brasil....................................................................................................................14

    2 - Estaes pluviomtricas em operao no Brasil ..................................................................................................................15

    3 - Rgua de alumnio anodizado e pintada sobre concreto ............................................................................................16

    4 - Seo de rgua sem escadaria e com escadaria ..................................................................................................................16

    5 - Lingrafo de bia (modelo stevens) e poo tranqilizador .........................................................................................17

    6 - Lingrafos de presso de bolhas e transdutor eletrnico .............................................................................................17

    7 - Lingrafo de boia digital ...........................................................................................................................................................................17

    8 - Referncia de nvel de concreto ........................................................................................................................................................17

    9 - Pluvimetros VilLe de Paris e modelo DNAEE e proveta .............................................................................................18

    10 - Pluvigrafos de bia, balana e cubas basculantes (PCD) ...........................................................................................19

    11 - Pluvigrafo digital (sensor de chuva com datalogger) ...................................................................................................19

    12 - Mtodo direto de posicionamento com cabo de ao graduado ...........................................................................22

    13 - Utilizao do sextante ...............................................................................................................................................................................23

    14 - Parmetros para clculo da posio da vertical B...............................................................................................................23

    15 - Utilizao do teodolito para posicionamento do barco e alvos de visada ....................................................24

    16 - Variveis envolvidas no posicionamento do barco ...........................................................................................................24

    17 - Utilizao DGPS na margem (base) e no barco (mvel) ................................................................................................25

    18 - Mtodos de batimetria: vau, guincho hidromtrico e ecobatmetro.............................................................26

    19 - Ecobatmetro com detalhe do transdutor ................................................................................................................................26

    20 - Grandezas necessrias para determinao da descarga lquida ............................................................................30

    21 - Partes do molinete (corpo e hlice) e o passo da hlice ...............................................................................................31

    22 - Relao entre a velocidade da gua e as rotaes medidas pelo molinete .................................................31

    23 - Estrutura do guincho (cabo de ao e medidor da profundidade do molinete) e do molinete

    e lastro (formato hidrodinmico) .....................................................................................................................................................32

    24 - Instalao do ecobatmetro na lateral do barco, contador digital de pulsos e registrador de dados do ecobatmetro ............................................................................................................................................................................32

    25 - Clculo da seo mdia - verificao das verticais e reas ..........................................................................................33

    26 - Clculo da meia seo - verificao das verticais e reas .............................................................................................34

    27 - Curva de descarga de controle nico ...........................................................................................................................................36

    28 - Curva de descarga com mudana de controle .....................................................................................................................37

    29 - Medies de descarga indicando curva de descarga em lao .................................................................................37

    30 - Seo de medio com o PI E PF e verticais de medio de velocidades.......................................................40

    31 - Procedimentos para ancoramento do barco ..........................................................................................................................41

    LISTA DE FIGURAS

  • 32 - Clculo das variveis D, X, Y com o barco jusante da seo transversal PI-PF .........................................41

    33 - Clculo das variveis D, X, Y com o barco montante da seo transversal PI-PF ...................................42

    34 - Perfil transversal da seo obtida pelo mtodo barco ancorado ..........................................................................46

    35 - Parmetros para clculo da vazo pelo mtodo dos grandes rios .......................................................................47

    36 - Posicionamento do barco durante a medio utilizando teodolitos .................................................................47

    37 - Ecobatmetro com contador de pulsos digital do molinete e utilizao do rdio comunicador para posicionamento do barco ..........................................................................................................................................................48

    38 - Triangulao em Manacapuru/AM e posicionamento dos teodolitos ..............................................................48

    39 - Perfil transversal da seo de medio pelo mtodo dos grandes rios ...........................................................55

    40 - Medio de vazo pelo mtodo Smoot ......................................................................................................................................56

    41 - Alvo prximo margem e contador de pulsos pelo mtodo barco em movimento ...........................56

    42 - Seo de medio com a utilizao do mtodo do barco em movimento...................................................57

    43 - Equipamentos para medio pelo mtodo Smoot a 1 metro de profundidade ......................................57

    44 - Eixo vertical fixado na proa do barco e medidor de ngulo ......................................................................................58

    45 - Perfil transversal da seo de medio pelo mtodo Smoot ....................................................................................61

    46 - Comparao da medio com ADCP com mtodo convencional (Molinetes) ..........................................61

    47 - Mapeamento da seo transversal pelo ADCP/ADP ........................................................................................................62

    48 - Tela do programa Winriver (RDI Instruments fabricante do ADCP) .................................................................62

    49 - Tela do programa River Surveyor (Sontek fabricante do ADP) ............................................................................63

    50 - Ondas A fonte estacionria e B fonte em movimento ...........................................................................................63

    51 - Medio de descarga lquida pelo mtyodo acstico em grandes rios ...........................................................65

    52 - Perfil de velocidade da seo medida com o ADCP no Rio Solimes, Manacapuru em 07/08/2002 (123.619m3/s) ......................................................................................................................................................................65

    53 - Vista dos 3 transdutores do ADP e dos 4 transdutores acsticos do ADCP utilizados para

    emitir e receber os pulsos sonoros ..................................................................................................................................................66

    54 - Modo como o ADCP mede vazo ....................................................................................................................................................67

    55 - reas medidas e calculadas (margens, fundo e topo) pelo ADCP ........................................................................67

    56 - Fontes de interferncia e forma do sinal emitido por cada transdutor do ADCP ....................................68

    57 - Extrapolao das reas no medidas (exponencial).........................................................................................................68

    58 - Tela de configurao inicial do programa Winriver (ADCP) ........................................................................................69

    59 - Principais comandos do WH Rio Grande ADCP (RDI) .......................................................................................................69

    60 - Configurao inicial do River Surveyor da Sontek .............................................................................................................69

    61 - Configuration Wizard ..................................................................................................................................................................................70

  • 62 - Ficha de medio de vazo com ADCP .......................................................................................................................................79

    63 - Estao fluviomtrica de Manacapuru (14.100.000) .....................................................................................................89

    64 - Estao pluviomtrica de Manacapuru (00360001) ......................................................................................................89

    65 - Estao telemtrica de Manacapuru (14.100.000) ..........................................................................................................90

    66 - Alvos da seo de medio de descarga lquida da estao Manacapuru ....................................................91

    67 - Curva-chave da estao Manacapuru/AM (14.100.000) ................................................................................................91

  • 1 - Grandezas Geomtricas da Seo ...................................................................................................................................................28

    2 - Grandezas do Escoamento na Seo ...........................................................................................................................................29

    3 - Frmulas para Clculo da Velocidade Mdia na Vertical ..............................................................................................30

    4 - Freqncias Mximas de Contagem Tericas e Prticas ..............................................................................................32

    5 - Valores Medidos de Profundidade Total e ngulos dos Teodolitos para Vertical ....................................42

    6 - Clculo da Distncia (D) do Barco Margem Esquerda do Rio ...............................................................................43

    7 - Clculo das Coordenadas (X e Y) do Barco e Velocidade Medida pelo Molinete para a Vertical, Profundidade e VelocIdade Integrada.........................................................................................................................................44

    8 - Clculo das Velocidades Mdias, Largura (Mtodo Meia Seo), rea, Vazo em Vertical e Total ..45

    9 - Valores Medidos de Profundidade Total e ngulos Teodolitos para Vertical e Profundidade ......49

    10 - Clculo da Distncia (D) Percorrida pelo Barco para cada Vertical e Profundidade ..............................50

    11 - Clculo das Coordenadas (X e Y) do Barco e Velocidade Medida pelo Molinete para cada Vertical e Profundidade ...........................................................................................................................................................................52

    12 - Clculo das Velocidades (Molinete, Barco, Longitudinais, Rio), Largura (Mtodo Meia Seo), rea e Vazo para cada Vertical (Mtodo Grandes Rios) ..............................................................................................54

    13 - Coeficientes do Molinete Utilizado nas Travessias ............................................................................................................58

    14 - Clculo das Velocidades Mdias, Distncias Percorridas, reas Parciais e Vazes Parciais para cada Vertical e Vazo Total da Travessia .....................................................................................................................................59

    15 - Resumo das Medies em cada Travessia e Correo da Vazo em Funo da Distncia entre as Margens (Kl) ................................................................................................................................................................................................60

    16 - Valores Mnimos e Mximos para Equipamentos WH Rio Grande ADCP (RDI) ..........................................70

    17 - Distncias para o Blanking nos Equipamentos ADCP (RDI) .......................................................................................71

    LISTA DE TABELAS

  • Apresentao ................................................................................................................................................................................................................................................11

    1 Medio de Variveis Hidrolgicas ...............................................................................................................................................................................13

    1.1 Nvel de gua ................................................................................................................................................................................................................................. 151.2 Precipitao .................................................................................................................................................................................................................................... 18

    2 Levantamentos Topogrficos e Batimtricos ...................................................................................................................................................21

    2.1 Medidas de distncia e ngulo................................................................................................................................................................................... 222.1.1 Posicionamento com sextante .....................................................................................................................................................................232.1.2 Posicionamento com teodolito ....................................................................................................................................................................242.1.3 Posicionamento com distancimetro ....................................................................................................................................................252.1.4 Posicionamento com DGPS .............................................................................................................................................................................25

    2.2 Levantamento batimtrico ............................................................................................................................................................................................. 26

    3 Medio de Descarga Lquida .............................................................................................................................................................................................27

    3.1 Variveis da medio de descarga lquida ..................................................................................................................................................... 283.2 Mtodo convencional com molinete hidromtrico ............................................................................................................................. 293.3 Mtodos de clculo: seo mdia e meia seo ...................................................................................................................................... 33

    3.3.1 Seo mdia ..................................................................................................................................................................................................................333.3.2 Meia seo ....................................................................................................................................................................................................................... 33

    4 Curva de Descarga Lquida (ou Curva-chave) ..................................................................................................................................................35

    5 Tcnicas de Medio da Descarga Lquida em Grandes Rios ........................................................................................................39

    5.1 Mtodo do barco ancorado ........................................................................................................................................................................................... 405.2 Mtodo dos grandes rios (mtodo barco no-ancorado) ............................................................................................................. 465.3 Mtodo do barco em movimento (moving boat ou smoot) ...................................................................................................... 555.4 Mtodo acstico (efeito doppler) ............................................................................................................................................................................ 61

    5.4.1 Conceito do princpio doppler .......................................................................................................................................................................635.4.2 A tecnologia ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) .........................................................................................................635.4.3 Fundamentos da medio de vazo com adcp ............................................................................................................................665.4.4 Perspectivas ...................................................................................................................................................................................................................715.4.5 Quebra de paradigmas do princpio doppler ..................................................................................................................................715.4.6 Terminologia doppler ............................................................................................................................................................................................725.4.7 Ficha de medio com ADCP ..........................................................................................................................................................................725.4.8 Guia de procedimentos para medio com ADCP ......................................................................................................................72

    SUMRIO

  • 6 Estudo de Caso Estao Manacapuru ..............................................................................................................................................................81

    6.1 Fotos ....................................................................................................................................................................................................................................................... 896.1.1 Estao fluviomtrica............................................................................................................................................................................................896.1.2 Estao pluviomtrica ..........................................................................................................................................................................................896.1.3 Estao telemtrica .................................................................................................................................................................................................906.1.4 Seo de medio de descarga lquida .................................................................................................................................................90

    6.2 Curva-chave .................................................................................................................................................................................................................................... 91

    7 Referncias .................................................................................................................................................................................................................................................93

  • O Brasil possui uma disponibilidade hdrica superficial estimada em 8.160 km/ano, aproximadamente 18% do total disponvel no globo terrestre. Apenas o rio Amazonas, que possui uma vazo mdia de 209.000 m/s, lana no Oceano Atlntico aproximada-mente 6.590 km/ano.

    O crescimento populacional das ltimas dcadas e os correspondentes nveis de demanda de gua para satisfao dos seus diversos usos, consuntivos e no consuntivos, esto contribuindo para seu esgotamento em muitas partes do mundo, seja em termos dos volumes remanescentes, seja pela deteriorizao da sua qualidade, resultando da considerar a gua um recurso natural limitado, dotado de valor social, econmico e ambiental.

    A gesto da rede bsica de estaes hidromtricas em todo territrio brasileiro vem sendo realizada pela Superintendncia de Gesto da Rede Hidrometeorolgica SGH da Agncia Nacional de guas ANA, sendo as estaes operadas por diferentes em-presas e entidades parceiras.

    Atualmente, 28.230 estaes hidrometeorolgicas de diversas operadoras esto cadastradas no banco de dados hidrometeorolgicos da ANA, sendo 16.530 estaes pluviomtricas e 11.700 estaes fluviomtricas, das quais 912 so sedimentomtricas e 3.999 de qualidade da gua. Encontram-se efetivamente, em operao no pas, 9.440 estaes pluviomtricas e 7.008 fluviomtricas. Das estaes fluviomtricas, 3.999 tem monitoramento de qualidade de gua e 912 tem medies sedimentomtricas (Banco de Dados Hidro. Acesso em: novembr 2013).

    As informaes hidrolgicas obtidas com estas estaes esto sendo consideradas, cada vez mais, estratgicas para o gerenciamento dos recursos hdricos e desenvolvimento de projetos em vrios segmentos da economia como: agricultura, transporte, energia e meio ambiente. Destacam-se os esforos empreendidos para a produo de dados e informaes hidrolgicas, mediante o emprego de tecnologias modernas para seu processamento, tendo como objetivos a espacializao dos dados por meio do geoprocessamento e sua disponibilizao na Internet como forma de democratizar sua divulgao.

    A implementao da Poltica Nacional de Recursos Hdricos (PNRH) defronta-se com uma grande necessidade de conhecimentos cientficos e tecnolgicos, ao mesmo tempo em que depende de formao e treinamento de pessoal, em todos os nveis, para fazer face s tarefas que se impem com a Lei das guas.

    Diante da necessidade de padronizar as atividades desenvolvidas no campo da hidrometria e de orientar tcnicos, pesquisadores e demais profissionais da rea, a ANA pretende oferecer o presente Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios.

    APRESENTAO

  • MEDIO DE VARIVEIS

    HIDROLGICAS

    1

  • Agncia Nacional de guas14

    A gua existe em praticamente todo o planeta, na atmosfera, na superfcie dos continentes, nos mares, oceanos e no subsolo, em permanente circulao, pro-cesso denominado ciclo hidrolgico.

    A palavra hidrologia deriva das palavras gregas hydro (gua) e logos (cincia) designando, portanto, a cin-cia cujo objeto o estudo da gua sobre a terra, sua ocorrncia, distribuio e circulao, suas propriedades e seus efeitos sobre o meio ambiente e a vida. Entretanto, por causa da enorme amplitude dessa definio, numero-sas disciplinas se constituram em cincias especializadas (meteorologia, limnologia, oceanografia, ecologia), alm de estudos como a hidrometria (SANTOS et al., 2001).

    A execuo de estudos relacionados aos recursos hdri-cos depende diretamente das medidas e observaes coletadas em campo. Toda e qualquer modelagem a ser definida para o desenvolvimento de pesquisa em uma determinada bacia hidrogrfica depende diretamente da coleta dos dados bsicos de campo, de forma cont-nua e precisa. (SANTOS et al., 2001).

    A hidrometria um captulo da hidrologia que consiste na medio das grandezas que interessam ao estudo da gua na natureza, como vazes (lquidas e slidas) e n-veis dgua em rios, lagos e represas, ndices pluviomtri-cos (chuva) e outros parmetros. Pode ser aplicada tam-bm em medies de gua em estaes de tratamento de gua ou de esgotos (WIKIPEDIA, 2007).

    Essas grandezas podem ser medidas diretamente, como ocorre com a precipitao e com o nvel de gua; ou indi-retamente, como o caso da vazo lquida e slida e da evapotranspirao, quando se medem grandezas tpicas que guardam uma determinada relao funcional com a varivel em pauta.

    Pelo exposto, fica evidente a necessidade de medir no campo uma srie de variveis hidrolgicas e meteorolgi-cas, visando o conhecimento das caractersticas hidrolgi-cas e possibilitando a aplicao dos modelos matemticos na previso de nveis e/ou vazes, a estimativa da probabi-lidade associada a eventos raros e a quantificao as possi-bilidades do aproveitamento dos recursos hdricos.

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    Figura 1: Estaes fluviomtricas em operao no Brasil.

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 15

    Um local de observao chamado de posto ou estao. Por exemplo, um posto pluvio-fluviomtrico o local onde se medem precipitaes, nveis dgua e vazes. Como decorrncia da variao espacial conside-rvel dessas grandezas, necessita-se, para caracterizar uma bacia hidrogrfica, de vrias estaes distribudas sobre a sua superfcie, o que leva ao conceito de redes de monitoramento, ou seja, um conjunto de estaes pluviomtricas, fluviomtricas, sedimentomtricas, me-teorolgicas e de qualidade da gua distribudas sobre uma determinada regio.

    O Planejamento de uma rede de monitoramento hidrolgica depende diretamente de um bom pocisionamento de estaes para a produo de dados confiveis vislumbrando os multiplos usos dos recursos hdricos. Para uma boa distribuio dessas estaes torna-se indispensvel a verificao das cxaractersticas geogrficas, assim como, variaes socio-econmicas da bacia (SILVA e VILA, 2012).

    A Rede Hidrometeorolgica em operao no Brasil, sob responsabilidade da ANA e de outras entidades, est representada nas Figuras 1 e 2.

    1.1 Nvel de gua

    O estudo do regime hidrolgico de um curso dgua exige, evidentemente, o conhecimento da variao de seu nvel e vazo ao longo do tempo.

    Como a avaliao diria das vazes por um processo direto seria excessivamente onerosa e complicada, opta-se em geral pelo registro dirio, duas vezes ao dia (nas estaes da ANA s 7 horas e s 17 horas) ou contnuo no tempo, do nvel dgua e pela determinao da relao entre nvel de gua e vazo (curva ou tabela cota-vazo).

    Neste tpico ser descrito apenas a medio do nvel da gua (cota do rio), visto que a medio da vazo ser tratada posteriormente.

    Figura 2: Estaes pluviomtricas em operao no Brasil.

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  • Agncia Nacional de guas16

    Figura 3: Rgua de alumnio anodizado e pintada sobre concreto.

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    Figura 4: Seo de rgua sem escadaria com escadaria.

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    Mede-se o nvel de gua por meio de linmetros, mais comumente chamados de rguas limnimtricas e lin-grafos. Uma rgua limnimtrica uma escala graduada, de madeira, de metal (esmaltado ou no), ou mesmo pintada sobre uma superfcie vertical (Figuras 3 e 4).

    Evidentemente, as leituras de uma rgua limnimtri-ca esto sujeitas a uma srie de erros, entre os quais, alm de dificuldades naturais na leitura durante cheias, os chamados erros grosseiros (resultantes da impercia ou negligncia do observador), e os erros sistemticos que, em geral, provm de mudanas causais ou mal do-cumentadas do zero da rgua.

    A rgua pode no ser representativa da situao de

    mdia diria. perfeitamente possvel que tenha

    ocorrido um mximo (ou mnimo) no intervalo das

    leituras. Esse problema particularmente importante

    nas bacias hidrogrficas pequenas e/ou urbanas.

    Para contornar esse tipo de problema, costuma-se

    instalar em estaes fluviomtricas com variaes rpi-

    das de nvel, aparelhos registradores contnuos do nvel

    dgua, denominados lingrafos. Sob o ponto de vista

    funcional existem os lingrafos de bia, colocado em

    Poo Tranquilizador (Figura 5) e de presso (Figura 6).

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 17

    Figura 6: Lingrafos de presso: de bolhas e transdutor eletrnico.

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    Figura 5: Lingrafo de bia (modelo Stevens) e poo tranqilizador.

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    Figura 7 : eferncia de nvel de concreto.Fo

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    Figura 8: Lingrafo de boia digital.

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  • Agncia Nacional de guas18

    Um detalhe importante a necessidade de instalar junto rgua, duas ou mais referncias de nvel (RN), para permitir a reinstalao na mesma cota, na eventualidade de os lances serem destrudos por uma enchente ou atos de vandalismo, ou at mesmo para o nivelamento dos nveis de rgua durante a campanha de manuteno da estao. importante que as referncias de nvel sejam identificadas com um nmero sequencial e com cota em relao ao zero da rgua (Figura 7).

    Os lingrafos podem ser do tipo analgico com registra-dor grfico ou digital, armazenando a informao a ser coletada em um datalogger equipamento destinado a executar a aquisio e a gravao de dados duran-te um perodo de tempo, eliminando a necessidade da presena de um operador durante a coleta (Figura 8).

    Esses dados so coletados por meio da conexo entre o datalogger e um computador porttil ou mesmo serem transmitidos remotamente por sistema de telemetria (ver descrio dos pluvigrafos digitais no item 1.2 a seguir.

    1.2 Precipitao

    No Brasil, onde a absoluta maioria da precipitao (mais de 99%) est sob a forma de chuva, mede-se

    convencionalmente a precipitao por meio de aparelhos chamados pluvimetros e pluvigrafos.

    O pluvimetro um aparelho dotado de uma superfcie de captao horizontal delimitada por um anel metli-co e de um reservatrio para acumular a gua recolhida, ligado a essa rea e captao. Em funo dos detalhes construtivos, h vrios modelos de pluvimetros em uso no mundo, sendo no Brasil bastante difundido o tipo Ville de Paris (Figura 9).

    O pluvimetro Ville de Paris possui uma rea de captao de 400 cm2, de modo que um volume de 40 ml corres-ponde a 1 mm de precipitao. A gua acumulada no aparelho retirada por meio de uma torneira situada no fundo do aparelho em horrios pr-fixados (nas estaes da ANA s 7 horas) e medida por meio de uma proveta calibrada especificamente para o tipo de pluvimetro utilizado. Ainda existe, para evitar a entrada de sujeira e reduzir a evaporao da gua, uma peneira entre a rea de captao e o depsito de gua.

    O valor da precipitao anotado no dia da leitura para facilitar a ao dos observadores, embora a maior par-te do perodo transcorrido entre as observaes tenha ocorrido no dia anterior. Portanto, as observaes de

    Figura 9: Pluvimetros Ville de Paris e modelo DNAEE e proveta.

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  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 19

    chuva referem-se ao total acumulado nas ltimas 24 ho-ras, quando este for o intervalo entre as leituras.

    Para medio de chuvas de pequena durao ou quando se exige o conhecimento da chuva em intervalos menores (monitoramento de pequenas bacias), so utilizados os chamados pluvigrafos.

    Esses aparelhos so capazes de registrar continuamente, de forma analgica ou digital, a precipitao em deter-minado local. Nos aparelhos de registro analgico existe um mecanismo que registra graficamente a chuva acu-mulada.

    Entre os diferentes tipos de pluvigrafos em uso, h trs sistemas mais usuais: o de bia, balana e cubas bascu-lantes (Figura 10).

    A gerao atual de pluvigrafos utiliza tecnologia digi-tal, com o registro dos eventos armazenamentos em Da-talogger equipamento com capacidade de memria varivel, capaz de armazenar as informaes em inter-valos de tempo previamente determinados. Este avano tecnolgico permite eliminar a difcil tarefa de leitura de interpretao grfica, eliminando erros e reduzindo cus-tos.

    Figura 10: Pluvigrafos de bia, de balana e cubas basculantes (PCD).

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    Figura 11: Pluvigrafo digital (sensor de chuva com datalogger).

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  • Agncia Nacional de guas20

    O sensor de chuva pode ser o de cubas basculantes, emitindo pulsos que so recebidos pelo Datalogger acoplado ao sensor. Os dados armazenados so coletados com o uso de computadores portteis ou coletor de dados.

    Existem equipamentos em que o sensor de chuva e o Datalogger encontram-se numa nica unidade (pluvi-grafo digital) e outros onde o sensor funciona numa Pla-taforma de Coleta de Dados PCD, levando a informao ao Datalogger por meio de cabos prprios (Figura 11).

    Esses sensores digitais, quando inseridos a um sistema de telemetria, com modem e meio de comunicao (satlite, telefonia celular, telefonia convencional ou rdio), forne-cem a informao em tempo real, na central de controle, em intervalos de tempo previamente programados.

  • LEVANTAMENTOS TOPOGRFICOS

    E BATIMTRICOS

    2

  • Agncia Nacional de guas22

    2.1 Medidas de distncia e ngulo

    As medidas de distncia podem ser realizadas pelos processos direto e indireto.

    O processo direto consiste em se percorrer a distncia a ser medida, verificando o nmero de vezes que uma unidade de medida linear (metro) cabe dentro do espao a se medir. O instrumento mais utilizado na medida direta de distncia a trena, sendo que o cabo de ao graduado tambm usado com frequncia em hidrometria.

    O processo indireto utiliza equipamentos que consideram somente as extremidades da distncia a medir.

    Em hidrometria, a escolha do processo depende do tipo de levantamento e das caractersticas do local, alm do equipamento e equipe de hidrometristas disponveis.

    Os instrumentos de medida de distncias e ngulos so utilizados principalmente nas medies de vazo e nos levantamentos batimtricos das sees transversais, com o objetivo de determinar a largura do rio, a distncia entre o Ponto Inicial - PI e o Ponto Final - PF e o posicionamento das verticais.

    Muitas vezes torna-se necessrio utilizar a Lei dos Senos e dos Cossenos no clculo do posicionamento do barco e para obteno da triangulao da seo de medio de descarga, em funo do posicionamento dos alvos nas margens.

    Lei dos senos: ( ) ( ) ( )Csenc

    Bsenb

    Asena

    ==

    Lei dos cossenos: ( )Cbabac cos2222 +=

    a

    b

    cB

    C

    A

    Cabe recordar que:

    :se ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ABsenBAsenBAsen coscos +=+

    :ento ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )10180coscos180180 == CsenCsenCsenCsen ooo

    ( ) ( )CsenCsen o =180 :logo

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    Figura 12: Mtodo direto de posicionamento com cabo de ao graduado.

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 23

    ( )( )Bsen

    CBsenba

    +=

    ( )[ ]( )Bsen

    CBsenba

    o +=

    180

    PI PF

    Alvo F1

    Ba

    b

    A

    c

    C

    b = base da triangulao;

    C = ngulo obtido com a triangulao;

    B = ngulo lido no sextante;

    a = distncia a ser calculada para determinar a

    posio da embarcao no eixo da seo

    de medio.

    Figura 14: Parmetros para o clculo da posio da vertical B.

    Nos rios de pequeno e mdio porte, normalmente so utilizados os mtodos diretos para posicionamento das verticais, trena e cabo de ao graduado, respectivamente.

    Nos rios com largura superior a 300 m ou rios menores que apresentam velocidade elevada, normalmente so utilizados os mtodos indiretos de distncia. Neste caso, de maneira geral, o posicionamento do barco feito por triangulao, com o equipamento denominado Sextante ou Teodolito1 ou por um processo eletrnico utilizando-se o distancimetro.2

    2.1.1 Posicionamento com sextante

    Sextante um instrumento tico destinado a medir um ngulo entre dois objetos (Figura 13), permitindo leituras com preciso de um minuto de ngulo. Em hidrometria, o sextante utilizado para medir, a partir do barco, o ngulo horizontal entre alvos instalados previamente nas margens, possibilitando determinar o posicionamento da embarcao.

    Na operao se segura com firmeza o instrumento posicionado na horizontal e visa-se o alvo principal atravs da luneta. As marcaes so feitas com o auxlio de um suplemento montado em cima da agulha, denominado alidade de marcao. Movendo a alidade, leva-se a imagem refletida do alvo secundrio a coincidir com a imagem do alvo visado diretamente. A alidade indica no limbo do sextante o valor do ngulo medido.

    A medio com sextante consiste em posicionar o barco na vertical escolhida, seguindo o alinhamento dado pelos alvos da margem esquerda ME e pelos alvos da MD (margem direita). Mede-se com o sextante, a partir do barco, o ngulo formado entre o alinhamento e os alvos localizados na mesma margem. Obtm-se, assim, um tringulo com uma distncia e dois ngulos conhecidos, conforme mostra a Figura 14, em que:

    1 O teodolito um instrumento ptico utilizado na topografia e na agrimensura para realizar medidas de ngulos verticais e horizon-tais, usado em redes de triangulao.

    2 Equipamento eletrnico usado em levantamentos topogrficos ou geodsicos para determinao de distncias.

    Figura 13: Utilizao do sextante.

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  • Agncia Nacional de guas24

    Para uma maior segurana, devem-se ler no mnimo dois ngulos para cada posicionamento do barco e utilizar a mdia destes valores no clculo da distncia.

    2.1.2 Posicionamento com teodolito

    Este processo pode ser aplicado para o posicionamento do barco ancorado ou em movimento e consiste na instalao de dois teodolitos na margem; e um teodolito (T2) deve estar posicionado na margem, no alinhamento da seo transversal e tem a funo de indicar o posicionamento da embarcao em relao ao eixo da seo de medio (montante ou jusante da seo).

    O segundo teodolito (T1) dever estar localizado na margem de tal maneira que possa visualizar toda a extenso da seo transversal e estar a uma distncia mnima de (T2) equivalente a um tero da distncia entre PI e PF. Esse teodolito medir o ngulo () formado, no momento do posicionamento, entre o alinhamento (T1 /embarcao) e o alinhamento (T1 /T2) (Figura 15).

    Figura 15: Utilizao do teodolito para posicionamento do barco e alvos de visada.

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    A distncia do barco ao PI (d) e das coordenadas x e y do barco so determinadas a partir dos seguintes valores (Figura 16):

    conhecidos pela triangulao da seo de medio: a base b (distncia T1-T2 sendo geralmente T2 localizado no PI) e dos ngulos O1 e O2;

    obtidos com os teodolitos durante a medio: ngulos e .

    Figura 16: Variveis envolvidas no posicionamento do barco.

    A distncia PI-PF (constante durante toda a medio) determinada a partir da base b e dos ngulos O1 e O2, a distncia d e as coordenadas x e y (variveis ao lon-go de todo a medio) podem ser calculados pelas seguinte expresses:

    ( )[ ] ( )

    ( ) ( )

    ( )( )21

    2

    221

    2121

    ,,180

    OOsenOsenbPFPI

    OsenPFPI

    OOsenb

    OOsenOOsen o

    +=

    =+

    +=+

    ( ) ( )[ ]( )( )

    ( )

    +=

    +=

    11180 Osensenbd

    Osenb

    send

    o

    ( )( )

    ==

    sendydx cos

    Cabe salientar que o valor das distncias d, x e y so

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 25

    calculados em funo dos ngulos e , de acordo com a orientao dos eixos cartesianos adotados.

    2.1.3 Posicionamento com distancimetro

    O distancimetro um equipamento eletrnico acoplado ao teodolito, e os mais comuns possuem um alcance de at 2 km. Na operao, h a necessidade de instalao do refletor (prisma) no ponto a ser medido. O distanci-metro deve ser instalado na margem, alinhado a seo transversal e preferencialmente junto ao PI. As distncias tomadas pelo distancimetro geralmente necessitam de correo do ngulo vertical, pois dificilmente o pris-ma colocado no barco est nivelado ao equipamento da margem, utilizando-se a expresso a seguir:

    ( )

    ===

    =inclinada distncia'

    zenite dopartir a ngulohorizontal na distncia

    que em ,'D

    DDsenD

    Esse processo pode ser aplicado para o posicionamen-to do barco ancorado ou em movimento. Nas medies com barco ancorado, o mesmo equipamento pode orientar o posicionamento e executar as tomadas de distncia. Para medies com o barco em movimento, h necessidade de um segundo teodolito, instalado

    preferencialmente na margem oposta, para orientar o alinhamento da embarcao.

    Esse tipo de levantamento necessita de rdio-transmissores como equipamento complementar, para a necessria comunicao entre o barco e o operador do distancimetro.

    2.1.4 Posicionamento com DGPS

    O posicionamento da embarcao tambm pode ser efetuado por um sistema de posicionamento via satlite. Em hidrometria, utilizado o Sistema de Posicionamento Global Diferencial Sistema DGPS que registra continuamente a posio da embarcao por meio de uma estao a bordo (mvel). Em terra, nos marcos de cada estao ou em pontos de coordenada conhecida ou arbitrada, instala-se a estao-base (Figura 17).

    A preciso varia com o tipo de receptor e com o nmero de satlites observados no momento da medio. Os receptores DGPS modernos proporcionam uma preciso milimtrica para o posicionamento horizontal, e a operao do sistema feita na prpria embarcao. Aps o ps-processamento dos dados obtidos pelas duas estaes (base e mvel), as coordenadas da embarcao durante a medio so conhecidas.

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    Figura 17: Utilizao DGPS na margem (base) e no barco (mvel).

  • Agncia Nacional de guas26

    Figura 18: Mtodos de batimetria: Vau, guincho hidromtrico e ecobatmetro.

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    Figura 19: Ecobatmetro com detalhes do transdutor.

    2.2 Levantamento batimtrico

    A batimetria da seo transversal consiste em um levantamento detalhado do relevo da seo molhada, parte submersa da seo transversal. Operacionalmente, o processo de levantamento depende das condies locais e pode ser feito Vau, com guincho hidromtrico e com ecobatmetro.

    O processo Vau aplicvel em rios pequenos, no muito largos e, principalmente, com profundidades inferiores a 1 m e velocidades abaixo de 1 m/s. O levantamento consiste do caminhamento na seo com uma mira ou rgua graduada, levantando a profundidade da vertical e a distncia da vertical at o PI.

    O guincho hidromtrico o processo mais utilizado no Brasil, necessitando de embarcao adequada, sendo o posicionamento nas verticais feito com cabo de ao graduado ou pelos mtodos indiretos (sextante, triangulao ou distancimetro). A profundidade mxima medida com guincho depende da velocidade da corrente, mas recomenda-se que seja de no mximo de 10 m. O peso do lastro varivel com a velocidade da corrente (quanto mais rpida a corrente, mais pesado deve ser o lastro), e os lastros com mais de 50 kg no devem ser manipulados por guinchos manuais.

    A ecobatimetria (Figura 18) o mtodo para medir a profundidade da gua pela medida do intervalo de tempo necessrio para que ondas sonoras emitidas pelo aparelho viagem, a uma velocidade conhecida, desde um ponto determinado (alguns centmetros abaixo do NA) at o leito do rio, onde so refletidas e voltam at o equipamento. Os limites de operao variam com o modelo do equipamento. Existem no mercado diversos modelos que apresentam facilidades como permitir a conexo com GPS em tempo real e a gravao dos dados em meio digital (Figura 19).

    A utilizao do ecobatmetro possui vantagens como: registro contnuo do leito do rio, utilizao em pratica-mente todas as situaes de velocidades, levantamento realizado com a embarcao em movimento que permite inferir sobre a formao do leito.

    16o

    INSTALAO DOTRANSDUTOR E NGULO DO FEIXE DE SINAIS

    Font

    e: Fi

    chas

    tcn

    icas

    DNA

    EE, 1

    984

  • MEDIO DE DESCARGA

    LQUIDA

    3

  • Agncia Nacional de guas28

    A medio de descarga lquida todo processo emprico conhecimento que provm, sob diversas perspectivas, da experincia , utilizado para determinar o volume de gua que passa por meio de uma seo transversal em determinada unidade de tempo (em geral um segundo).

    Os valores de vazo medidos em uma seo transversal so associados a uma cota limnimtrica h (cota da superfcie livre em relao a um plano de referncia arbitrrio). Para determinao de uma curva-chave em determinada seo necessrio conhecer certo nmero de pares da relao cotavazo medidos em condies reais.

    As curvas-chaves ajustadas para as sees monitoradas nos rios so de grande importncia, pois fornecem informaes utilizadas constantemente na elaborao de estudos hidrolgicos que orientam diversos processos de tomada de deciso, entre eles, anlises de processos de outorga, definies sobre medidas estruturais e no estruturais sobre eventos crticos (cheias ou estiagens), projetos de abastecimento pblico e lanamento de efluentes domsticos e industriais etc.

    Destaca-se que quanto maior a preciso durante a medio de descarga lquida (vazo), melhor ser o processo de tomada de deciso na rea de recursos hdricos e saneamento ambiental.

    Os mtodos mais utilizados para medio de vazo em grandes rios so:

    medio e integrao da distribuio de velocidade (mtodo convencional);

    mtodo acstico.

    O mtodo acstico tem sido empregado, nos ltimos anos, com frequncia por entidades operadoras de redes de monitoramento hidrolgico, universidades, centros de pesquisa, empresas privadas, e esto sendo alcanados bons resultados. Entretanto, o mtodo convencional ainda o mais utilizado nas medies de descarga lquida em grandes rios.

    3.1 Variveis da medio de descarga lquida

    A medio de vazo envolve uma srie de grandezas ca-ractersticas do escoamento na seo e que podem ser agrupadas em duas grandes categorias:

    grandezas geomtricas da seo;

    grandezas referentes ao escoamento (velocidade e vazo).

    As principais grandezas de cada categoria, assim como os smbolos e as unidades mais utilizados em publicaes da rea de recursos hdricos, podem ser verificadas na Tabela 1 e Tabela 2.

    Tanto as grandezas geomtricas quanto as referentes ao escoamento so definidas em funo do nvel de gua na

    Tabela 1 Grandezas geomtricas da seo.

    Grandeza Smbolo Unidade Usual Clculo

    rea A m ---

    permetro molhado X m ---

    raio hidrulico R m R = A/X

    largura superficial L m ---

    profundidade mdia Pmd

    m P = A/L

    profundidade mxima Pmx

    m ---

    cota linimtrica h cm ---

    ponto inicial da seo transversal PI --- ---

    ponto final da seo transversal PF --- ---

    distncia entre PI e PF D m ---

    Continua

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 29

    Tabela 2 Grandezas do escoamento na seo.

    Grandeza Smbolo Unidade Usual Clculo

    velocidade mdia na seo V m/s Vm = Q/A

    vazo total na seo Q m/s ---

    vazo em um segmento da seo qi

    m/s ---

    velocidade em um ponto na vertical vi

    m/s ---

    velocidade na superfcie vs

    m/s ---

    velocidade no fundo vf

    m/s ---

    velocidade mdia na vertical _v m/s ---

    velocidade mdia superficial Vsup

    m/s ---

    vazo unitria q m/s ---

    seo analisada e, portanto, variam com ele. O plano de referncia para a cota do nvel da gua, habitualmente escolhido, o zero da rgua limnimtrica.

    Para o emprego do mtodo de medio convencional, necessria a determinao da velocidade em um nmero relativamente grande de pontos na seo transversal, podendo-se realizar a integrao das velocidades por dois processos:

    a) traando, com base nas velocidades medidas, as curvas de igual velocidade as istacas , calcula-se a rea entre istacas consecutivas e multiplica-se essa rea pelo valor mdio das istacas limtrofes. Somam-se esses resultados parciais para obter-se a vazo total;

    b) definindo-se na seo uma srie de verticais e medindo-se as velocidades em vrios pontos situados sobre essas verticais, para ento, com auxlio do respectivo perfil de velocidade, determinar a velocidade mdia na vertical. A velocidade mdia da vertical, multiplicada por uma rea de influncia igual ao produto da profundidade na vertical pela soma das

    semidistncias das verticais adjacentes, fornece a vazo parcial (vazo na rea de influncia da vertical analisada), cuja soma destas parcelas ser a Vazo Total na seo.

    O segundo mtodo o mais utilizado, pois permite o clculo da vazo por um processo passo a passo, na prpria caderneta de medio, eliminando o fator subjetivo do traado das istacas. Entretanto, no primeiro mtodo, os valores calculados so mais precisos, pois leva em conta mais adequadamente a variao espacial da velocidade nas duas dimenses da seo.

    3.2 Mtodo convencional com molinete hidromtrico

    A medio convencional utilizando o molinete hidrom-trico universalmente utilizada para a determinao da vazo em cursos de gua naturais e artificiais (canais) e consiste em determinar a rea da seo e a velocidade mdia do fluxo que passa na seo.

    A determinao da rea da seo realizada a partir da medio da abscissa, da profundidade do rio em

    Grandeza Smbolo Unidade Usual Clculo

    distncia entre duas verticais l m ---

    distncia da vertical ao PI d m ---

    profundidade de um ponto da vertical pi

    m ---

    profundidade total numa vertical p m ---

    rea entre duas verticais a --- ---

    Continuao

  • Agncia Nacional de guas30

    um nmero significativo de pontos ao longo da se-

    o. Estes pontos definidos ao longo da seo deter-

    minam as verticais que ligam a superfcie livre ao fun-

    do do rio, e nessas mesmas verticais so realizadas as

    medies de velocidade com o molinete hidromtrico

    em certo nmero de pontos variando em funo da

    profundidade.

    A velocidade mdia na vertical determinada geralmente por meio de mtodos analticos.

    A Tabela 3 apresenta as frmulas recomendadas em funo do nmero de medies de velocidade e da posio (p profundidade).

    O molinete ao ser adquirido deve vir acompanhado de um certificado de calibragem contendo a equao a ser

    Tabela3 Frmulas para clculo da velocidade mdia na vertical.

    n de pontos Posio na vertical (*) em relao a profundidade (p)Clculo da velocidade mdia (Vm)

    na vertical Profundidade (m)

    1 0,6 p Vm = V0,6

    0,15 0,6

    2 0,2 e 0,8 p Vm = (V0,2

    + V0,8

    )/2 0,6 1,2

    3 0,2; 0,6 e 0,8 p Vm = (V0,2

    + V0,6

    +V0,8

    )/4 1,2 2,0

    4 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 p Vm = (V0,2

    +V0,4

    +V0,6

    +V0,8

    )/6 2,0 4,0

    6 S; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 p e F Vm = [Vs+2(V0,2

    +V0,4

    +V0,6

    +V0,8

    )+Vf ]/10 > 4,0

    Font

    e: JA

    CCO

    N G.

    (198

    4)

    * Observao: VS velocidade mdia na superfcie e VF velocidade no fundo do rio.

    Figura 20: Grandezas necessrias para determinao da descarga lquida.

    H COTALINIMTRICA

    d = Distncia Horizontal = Largura

    p = Distncia Vertical = Profundidade

    LARGURA E PROFUNDIDADE SO OSTERMOS GEOMTRICOS DA VAZO

    AS VELOCIDADES SO OS TERMOS HIDRULICOS DA VAZO

    Vs = Velocidade Superfcie

    Vi = Velocidade no Ponto i

    Vf = Velocidade do Fundo

    Pi

    Pt V = Vel. mdia numa Vert.

    = que em ,

    ==

    =

    )(m molhada seo da rea

    (m/s) seo na gua da mdia velocidade

    /s)(m lquida descargaou vazo

    2

    3

    AVQ

    AVQ

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 31

    utilizada no clculo das velocidades a partir do nmero de rotaes por segundo. A relao bsica para o clculo da velocidade a partir da contagem do nmero de rotaes da hlice descrita a seguir:

    =

    =

    =

    =

    hlice da rotaes de nmero

    medio da duraomolinete) do hlice da funo

    - (constante hlice da inrcia molinete) do hlice da funo

    - (constante hlice da passo

    Nt

    b

    a

    +

    = que em ,btN

    aV

    As partes integrantes e o princpio de funcionamento do molinete podem ser visualizados na Figura 21.

    fluxo

    dgua1

    1

    2 2

    2 2

    2passo hlice corpo

    Figura 21: Partes do molinete (corpo e hlice) e o passo da hlice

    A velocidade do fluxo da gua linearmente proporcional ao nmero de rotaes da hlice (N), como pode ser verificado na Figura 22.

    V

    N/t

    b1b0

    a0

    a1

    ===

    medio da durao

    hlice da inrcia

    hlice da passo

    que em

    tba

    Figura 22: Relao entre a velocidade da gua e as rotaes medidas pelo molinete.

    Os passos tericos existentes so:

    0,125 m --------- 8 rotaes por segundo se V = 1 m/s

    0,25 m ---------- 4 rotaes por segundo se V = 1 m/s

    0,50 m ---------- 2 rotaes por segundo se V = 1 m/s

    1,00 m --------- 1 rotao por segundo se V = 1 m/s

    O passo real :

    Sempre diferente do passo terico, por exemplo, 0,2588 no lugar de 0,25 m;

    Determinado em um canal de aferio assim como a constante b;

    Pode ser duplo ou triplo para uma mesma hlice, por exemplo, 0,2488 para N/t menor ou igual a 1,10 e 0,2542 para N/t maior que 1,10.

    Normalmente, os molinetes so comercializados com vrias hlices, para diferentes faixas de velocidade. interessante aferir frequentemente o molinete visando detectar mudanas em suas caractersticas, a partir do efeito do atrito do molinete.

    Alm do molinete, o contador de rotaes um equipamento indispensvel nas medies de vazo. Atualmente, usam - se dois tipos de contador:

    a) contador acstico e cronmetro;

    b) contador digital de tempo pr-programado com parada automtica.

    O aparelho registra todas as rotaes do molinete, ajustado para emitir um impulso a cada revoluo. Es-ses impulsos acionam um contador (eletromecnicos ou eletrnicos) acoplado a um cronmetro de contagem regressiva. Ajusta-se o tempo desejado para a medio (em geral 40 segundos), posiciona-se o molinete (pro-fundidade a ser medida a velocidade) e, ao apertar um boto, o contador de impulsos e o cronmetro so acio-nados simultaneamente. Aps o tempo pr-programado, o cronmetro regressivo atinge o zero e o contador para, indicando o total de rotaes do molinete no perodo. As frequncias mximas de contagem terica e prtica podem ser verificadas na Tabela 4.

    Font

    e: Ja

    ccon

    , G. (

    1984

    )

  • Agncia Nacional de guas32

    Tabela 4 Frequncias mximas de contagem tericas e prticas.

    Tipo de contador Frequncia terica em impulsos por segundo Frequncia prtica em impulsos por segundo

    Sonoro 1 0,5

    Mecnico 10 5

    Eletrnico 20 10

    A seguir so apresentadas figuras com detalhes sobre a estrutura do Guincho, Molinete, Lastro Hidrodinmico, Contador

    Digital e Ecobatmetro.

    Figura 24: Instalao do Ecobatmetro na Lateral do Barco, Contador Digital de Pulsos e Registrador de Dados do Ecobatmetro.

    Figura 23: Estrutura do Guincho (Cabo de Ao e Medidor da Profundidade do Molinete) e do Molinete e Lastro (Formato Hidrodinmico)

    Foto

    : Fab

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    agen

    s ANA

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 33

    3.3 Mtodos de clculo: seo mdia e meia seo

    O processo numrico de clculo da medio convencional de descarga lquida com uso de molinete pode ser calculado em tempo real (caderneta de campo), permitindo uma verificao dos resultados da medio in loco.

    O processo numrico pode ser feito por meio de dois mtodos: Seo Mdia e Meia Seo.

    3.3.1 Seo mdia

    No mtodo da Seo Mdia as vazes parciais so calculadas para cada subseo entre verticais, a partir da largura, da mdia das profundidades e da mdia das velocidades entre as verticais envolvidas, conforme figura abaixo.

    d1

    PI1

    2 3 4 5

    N. A.

    a1 a2

    v

    a3

    d2

    Figura 25: Clculo da seo mdia - Verificao das verticais e reas.

    Procedimento para clculo da descarga lquida pelo Mtodo da Seo Mdia (mdia das velocidades mdias em verticais subseqentes):

    Clculo das velocidades mdias nas verticais, em funo do mtodo de medio utilizado (2 pontos, detalhada, etc.), observando as frmulas indicadas na Tabela 3.

    Clculo das Velocidades Mdias nos segmentos:

    2 2

    )( )2()1()1( vvv a += )( )3()2()2( vvv a +=

    Clculo das reas dos segmentos:

    [ ]2

    )(*)(12121ppdda +=

    [ ])(*)(23232

    ppdda +=2

    Clculo das Vazes nos segmentos:

    111 *avq aa = 222 *avq aa =

    Clculo da vazo total:

    = iqQClculo da rea Total:

    = iaAClculo da Velocidade Mdia:

    AQV =

    Clculo da Largura do rio:

    1ddL n =

    Clculo da Profundidade Mdia do rio:

    LAP =

    3.3.2 Meia seo

    O mtodo da Meia Seo o mais utilizado pelos tcnicos das entidades operadoras da Rede Hidrometeorolgica, pois consiste no clculo das vazes parciais, por meio da multiplicao da Velocidade Mdia na vertical pelo produto da profundidade mdia na vertical e pela soma das semidistncias s verticais adjacentes (vazo parcial determinada para cada regio de influncia de uma determinada vertical).

  • Agncia Nacional de guas34

    d1

    PI v1

    2 3 45

    a1

    d2

    a3

    Figura 26: Clculo da meia seo - Verificao das verticais e reas.

    Procedimento para clculo da descarga lquida pelo Mtodo da Meia Seo (mdia dos segmentos subseqentes):

    Clculo das velocidades mdias nas verticais, em funo do mtodo de medio utilizado (2 pontos, detalhada, etc.), observando as frmulas indicadas na Tabela 3.

    Clculo das Larguras dos segmentos:

    2)( 12

    2dd

    +l=

    2 ;)( 23 dd

    2)( 23

    3dd

    +l=

    2 ;)( 34 dd

    etc.

    2)( 132 ddl = )( 243 ddl =

    2; ; etc.

    Clculo das reas dos segmentos:

    222 * pla = 333 * pla =

    Clculo das Vazes nos segmentos:

    222 *avqa = 333 *avqa =

    Clculo da vazo total:

    = iqQClculo da rea Total:

    = iaAClculo da Velocidade Mdia:

    AQV =

    Clculo da Largura do rio:

    1ddL n =

    Clculo da Profundidade Mdia do rio:

    LAP =

  • 4CURVA DE

    DESCARGA LQUIDA (OU

    CURVA-CHAVE)

  • Agncia Nacional de guas36

    Um curso dgua natural constitui-se, do ponto de vista hidrulico, em um canal de seo transversal varivel, pelo qual a gua escoa contnua ou intermitentemente. Portanto, aplicam-se aos rios, as leis da hidrulica em canais, considerando o escoamento no uniforme e no permanente.

    Para o escoamento no permanente em canais, a relao entre o nvel de gua e a vazo nunca rigorosamente unvoca. Entretanto, no caso de rios de leito bem definido, com sees transversais constantes e declividade forte (declividade do fundo do canal maior do que 1%o), o afastamento dos pontos observados em relao curva de descarga em regime permanente muito pequeno, inferior mesmo preciso das medidas, o que permite considerar, para efeitos prticos, como biunvoca a relao entre o nvel de gua e a vazo.

    Denomina-se controle a seo do rio que determina o nvel dgua para cada vazo. No caso de rios naturais, constitu-da em geral por um salto, corredeira ou estrangulamento do rio, de modo que ocorra o escoamento em profundida-de crtica. O controle nico quando, para qualquer situa-o de vazo, a seo com escoamento crtico for sempre a mesma, isso ocorre em geral quando o controle um salto ou uma corredeira de desnvel grande (Figura 27).

    Se o controle for uma corredeira menor, ocorre frequentemente que, para vazes elevadas, esta fica afogada por outro controle mais a jusante e, nesse caso, diz-se que o controle no nico (Figura 28).

    No caso de estaes de controle varivel, a regio de transio entre os dois controles pode apresentar insta-bilidades, alm de propiciar grandes erros na extrapo-lao quando o trecho da curva, definido por medies diretas se situar totalmente sob a influncia do primei-ro controle. Por essa razo, sempre vantajoso, quando possvel, instalar as estaes fluviomtricas a montante de grandes saltos, garantindo a unicidade de controle.

    Deve-se frisar que nenhum processo de extrapolao pode substituir a realizao de medies diretas para vazes altas, pois esse o nico meio capaz de eliminar, de maneira definitiva, as dvidas sobre o traado da curva de descarga.

    Quando deixam de existir as condies para que uma relao cota-descarga possa ser considerada unvoca, isto , a declividade da superfcie da gua pode variar para um mesmo nvel de gua, os laos no plano H x Q se tornam bem ntidos, e o erro resultante da considera-o da curva em regime permanente no mais pode ser aceito (Figura 29).

    Figura 27: Curva de descarga de controle nico

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

    Qobs Qcalc.

    Seo transversal do RIO ITUI no local de medio de vazo (17/02/1995)

    Qcalc.= 13,20761*(H+0,464967)1,81563

    Seo 17/02/1995

    SERINGAL DO ITUI - 10800000

    Q (m/s)

    Cot

    a (m

    )

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 37

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    0 100 200 300 400 500 600 700

    Qobs Qcalc. Seo 29/8/2002

    Seo transversal do RIO BIA no local de medio de vazo (29/8/2002)

    Qcalc.= 0,00009*(H+0,54504)6,02147

    BARREIRA BRANCA (PCD-SIVAM) - 12230000

    Q(m/s)

    Cot

    a (m

    )

    Figura 28: Curva de descarga com mudana de controle.

    A variabilidade da declividade decorre de vrias causas, tais como:

    efeito da passagem de uma onda de cheia (regime no permanente) em rios de pequena declividade e controle de canal;

    efeito de lagos ou reservatrios a jusante com nveis variveis;

    remanso de afluentes a jusante ou da mar no local da rgua.

    Em geral, nesses casos, instalam-se duas rguas a certa distncia, ambas referidas a uma mesma cota,

    cuja leitura simultnea permite obter a declividade da superfcie da gua.

    Em ambas as situaes descritas, com curva de descarga unvoca ou no, supe-se que a mesma no se altere com o tempo. Quando, em funo de eventuais alteraes produzidas no leito do rio, seja por fenmenos naturais, seja pela ao do homem, a relao cota-descarga se modifica no tempo, a curva de descarga deve ser ajustada para cada perodo de validade. As alteraes produzidas naturalmente so, em geral, consequncias de enchentes e da retirada do material do leito do rio.

    Figura 29: Medies de descarga indicando curva de descarga em lao.

    0

    500

    1.000

    1.500

    2.000

    2.500

    3.000

    3.500

    4.000

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

    EIRUNEPE MONTANTE (PCD SIVAM) 12550000

    h (m)

    Qmed

    Q(m

    /s)

  • TCNICAS DE MEDIO DA

    DESCARGA LQUIDA EM

    GRANDES RIOS

    5

  • Agncia Nacional de guas40

    5.1 Mtodo do barco ancorado

    A medio utilizando o Mtodo do Barco Ancorado realizada de forma sucessiva, ou seja, a vrias distncias da margem, dividindo a seo transversal em trechos, dentro do alinhamento PI - PF (Ponto Inicial e Final) (Figura 30).

    A velocidade na vertical pode ser determinada de forma integrada (molinete medindo a velocidade de forma contnua) ou a partir de vrios pontos da seo (molinete medindo a velocidade em cada profundidade predeterminada velocidade mdia).

    As distncias horizontais (margens) so determinadas com teodolitos, a partir da margem ou com um sextante.

    As profundidades so determinadas no prprio barco durante a medio das velocidades nas verticais, podendo ser determinado pelo comprimento do cabo de ao em que se encontra afixado o molinete e o lastro hidrodinmico, alm disso, muito interessante o uso do ecobatmetro que detalha a seo do rio.

    Para aplicao desse mtodo, o nmero de verticais recomendadas da ordem de 10 a 25, dependendo da largura do rio, sendo que o fator principal de reparti-o a geometria da seo transversal como pode ser verificado na Figura 30.

    PI L/15 L/30 PF1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 14 15 16 1718 1920 21

    Figura 30: Seo de medio com o PI e PF e verticais de medio de velocidades.

    O nmero de pontos por vertical estabelecido em funo do tipo de medio (Tabela 3). Na medio detalhada, so medidos no mnimo seis pontos, igualmente distribudos na vertical, sendo, necessariamente, um ponto prximo

    superfcie livre e outro prximo ao fundo do rio; enquanto, no mtodo dos 3 pontos, as medidas so realizadas na vertical a 0,2; 0,6 e 0,8 da profundidade. Portanto, aps a ancoragem do barco na vertical, as velocidades comeam a ser medidas nas profundidades pr-definidas em funo da profundidade total na vertical e do tipo de medio (trs pontos, detalhada etc.).

    A medio integrada feita com um equipamento especial no guincho que permite regular a velocidade de deslocamento do molinete tanto na descida (freio) quanto na subida. A velocidade vertical do molinete deve ser constante e lenta em relao velocidade da gua: de 5 a 20 cm/s para um tempo total de medio necessariamente superior a 100 segundos.

    A maior dificuldade durante uma medio com barco ancorado justamente durante as manobras para ancorar o barco na vertical desejada, posicionamento do barco, controle dos equipamentos para ancoragem etc. Essas dificuldades so maiores ainda nas verticais com grandes profundidades e intensas correntezas.

    Quando a ancoragem do barco realizada, o tempo tem pouca importncia, haja vista a lenta variao da Cota Li-mnimtrica nos grandes rios. Em consequncia, aconse-lha-se fazer uma medio detalhada na descida do lastro e uma medio integrada na subida do lastro. A vazo pode ser calculada por mtodo grfico, usando o plan-metro para definio das reas entre as istacas ou pelo mtodo aritmtico. A rea da seo determinada com o auxlio do ecobatmetro.

    Durante a aplicao deste mtodo, indispensvel anotar o ngulo de arraste do cabo de ao pela correnteza para cada ponto de medio, procedimento necessrio para correo dos valores de profundidade medidos. Aconselha-se, tambm, verificar a profundidade total na vertical antes de puxar a ncora, podendo, dessa forma, comparar os valores do contador do guincho e do ecobatmetro.

    A medio pelo Mtodo do Barco Ancorado (Figura 31) permite obter resultados com boa preciso (erro relativo inferior a 10%), alm disso, pode ser verificado o regime do rio na seo de medio, e, geralmente, localizar e corrigir os erros acidentais.

    Font

    e: Ja

    ccon

    , G. (

    1984

    )

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 41

    Foto

    : Fab

    rcio

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    Figura 31: Procedimentos para ancoramento do barco (operao do guincho, detalhes do suporte e da ncora).

    O maior problema deste mtodo encontra-se na dificuldade ou na impossibilidade de ancorar o barco em rios muito profundos (profundidades > 30m) e no risco de acidentes de coliso com materiais flutuantes (vegetao, madeira etc.).

    Para o clculo da posio do barco durante a medio, necessria a triangulao da seo de medio em

    cada vertical, sendo as coordenadas determinada a partir dos ngulos medidos nos dois teodolitos. A fim de exemplificar o clculo da vazo pelo mtodo do barco ancorado, sero apresentadas, a seguir as Figuras 32 e 33 e as Tabelas 5, 6, 7 e 8 utilizadas para obteno da vazo lquida, bem como a Figura 34 que apresenta o perfil transversal da seo obtida pelo Mtodo do Barco Ancorado.

    = 79 49 10

    = 360 - OBS2 PF

    Rio Solimes OBS 1 = ngulo medido pelo observador 1OBS 2 = ngulo medido pelo observador 2 = 279 54 38

    PI

    x

    y

    x

    d y

    OBS 2

    b = 1131m

    = OBS1-

    OBS 1

    distncia PI - PF = 3243,3 m

    dsen ()

    bsen ()

    sen ()sen ()

    x = d . cos(y)y = d . sen(y)

    d = b . =

    Figura 32: Clculo das variveis d, x, y com o barco a jusante da seo transversal PI-PF.

  • Agncia Nacional de guas42

    Tabela 5 Valores medidos de profundidade total e ngulos dos teodolitos para vertical (mtodo do barco ancorado).

    Vertical

    Obs 2 Obs 1Profundidade Total

    (alinhado com PI e PF) (no-alinhado com PI e PF)

    grau min seg Decimal grau min seg Decimal (m)

    PI - - - - - - - - 12,25

    1 359 27 40 359,4611 287 30 40 287,5111 24,50

    2 359 55 10 359,9194 292 18 50 292,3139 24,70

    3 0 4 50 0,0806 304 27 30 304,4583 24,10

    4 0 5 20 0,0889 317 34 10 317,5694 23,30

    5 0 0 0 0,0000 327 0 0 327,0000 25,80

    Vertical

    Obs 2 Obs 1Profundidade Total

    (alinhado com PI e PF) (no-alinhado com PI e PF)

    grau min seg Decimal grau min seg Decimal (m)

    15 0 0 40 0,0111 354 10 0 354,1667 28,30

    16 359 58 50 359,9806 356 7 20 356,1222 19,70

    17 0 1 40 0,0278 357 0 20 357,0056 16,50

    18 0 1 0 0,0167 358 4 20 358,0722 12,60

    19 359 59 50 359,9972 358 40 0 358,6667 13,90

    PF - - - - - - - - 3,10

    Valor calculado Valor digitado Valor fixo

    y

    y x

    b=1131m

    x

    d

    Rio Solimes

    = Obs 1 -

    Obs 1

    x = d . cos ()y = d . sen ()

    dsen()

    sen()sen()

    _____ = _____ = d = b . ______bsen()

    Obs 2 = PI PF

    Figura 33: Clculo das variveis d, x, y com o barco a montante da seo transversal PI-PF.

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 43

    Tabela 6 Clculo da distncia (d) do barco margem esquerda do rio (mtodo do barco ancorado).

    Base (Const Obs 1) (Const Obs 2)

    (m) dec dec

    1.131,0 279,9106 79,8194

    VerticalObs 1 Obs 2 = (Const Obs 1) = Obs2 corrigido Distncia

    dec dec dec rad dec rad dec rad (m)

    1 287,5111 359,4611 7,6006 0,1327 0,5389 0,0094 92,0411 1,6064 149,6878

    2 292,3139 359,9194 12,4033 0,2165 0,0806 0,0014 87,6967 1,5306 243,1264

    3 304,4583 0,0806 24,5478 0,4284 0,0806 0,0014 75,7133 1,3214 484,8716

    4 317,5694 0,0889 37,6589 0,6573 0,0889 0,0016 62,6106 1,0928 778,2348

    5 327,0000 0,0000 47,0894 0,8219 0,0000 0,0000 53,0911 0,9266 1.035,9842

    6 332,6778 0,0000 52,7672 0,9210 0,0000 0,0000 47,7133 0,8275 1.223,0606

    7 337,6778 359,9278 57,7672 1,0082 0,0722 0,0013 42,3411 0,7390 1.420,3985

    8 340,9167 359,9806 61,0061 1,0648 0,0194 0,0003 39,1550 06834 1.556,7110

    9 342,0750 0,0111 62,1644 1,0850 0,0111 0,0002 28,0272 0,6637 1.623,4991

    10 345,0417 0,1000 65,1311 1,1368 0,1000 0,0017 25,1494 0,6135 1.782,3614

    11 348,3389 0,0306 68,4283 1,1943 0,0306 0,0005 31,7828 0,5547 1.996,9287

    12 349,7528 0,0167 69,8422 1,2190 0,0167 0,0003 30,3550 0,5298 2.100,9401

    13 352,2111 359,9944 72,3006 1,2619 0,0056 0,0001 27,8744 0,4865 2.304,5593

    14 352,7639 359,9222 72,8533 1,2715 0,0778 0,0014 27,2494 0,4756 2.360,3682

    15 354,1667 0,0111 74,2561 1,2960 0,0111 0,0002 25,9356 0,4527 2.488,9559

    16 356,1222 359,9806 76,2117 1,3301 0,0194 0,0003 23,9494 0,4180 2.705,9017

    17 357,0056 0,0278 77,0950 1,3456 0,0278 0,0005 23,1133 0,4034 2.808,3801

    18 358,0722 0,0167 78,1617 1,3642 0,0167 0,0003 22,0356 0,3846 2.950,4196

    19 358,6667 359,9972 78,7561 1,3746 0,0028 0,0000 21,4217 0,3739 3.037,2510

    20 359,5639 0,0556 79,6533 1,3902 0,0556 0,0010 20,5828 0,3592 3.164,7743

  • Agncia Nacional de guas44

    Tabela 7 - Clculo das Coordenadas (x e y) do Barco e Velocidade medida pelo Molinete para a Vertical, profundidade e velocidade integrada (mtodo do barco ancorado).

    Rio: Solimes Cota(NA)incio(m) 24/08: 15,51 m Cota(NA)incio(m) 25/08: 15,44 m Cota (NA)media (m): 15,4m

    Local: Maracapuru Cota (NA) final (m) 24/08: 15,46 m Cota (NA)final (m) 25/08: 15,4 m

    Data: 24 e 25/08/09 Eq. Molinete Para (N/T)

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 45

    Tabela 8 Clculo das velocidades mdias, largura (mtodo meia seo), rea, vazo em vertical e total(mtodo do barco ancorado).

    Vert

    ical

    AbscissaProfundidade

    totalProfundidadede medio Veloc.

    Veloc.mdia Largura rea Vazo

    Estimada Real

    (m) (m) (m) (m) (m/s) (m/s) (m) (m2) (m3/s)

    PI - 74,841 12,25 - -

    0,464

    70,5906 432,3674

    200,4622

    1,19459 516,5007

    1 90 149,681 24,50

    1 1,108

    0,927117,3131 2.874,1698

    2.665,1516

    5 1,150

    9 1,073

    13 0,971

    17 0,888

    21 0,721

    24,10 0,412

    Integrada 2,389 2,389 6.866,8947

    20 3.190 3164,773 6,20

    1 0,662

    0,53199,1245 614,5718

    326,12465 0,549

    5,80 0,364

    Integrada 0,452 0,452 277,8747

    PF - 3200,136 3.10 - -0,265

    35,3636 54,813614,5435

    0,226 12,3918

    Total 3.243,3000 78.924,9283

    Velocidade mdia Vazo total (m3/s) 87.889,164

    rea total(m2) 78.924,928

    Vmdia (m/s) 1,114

    Velocidade integrada Vazo total (m3/s) 88.708,423

    rea total(m2) 78.924,928

    Vmdia (m/s) 1,124

    Velocidade mdia na prof de 1m 1,2193

    Kv (Vmdia-total/Vmdia-1m) 0,9133

    Valor calculado Valor digitado Valor fixo

  • Agncia Nacional de guas46

    Figura 34 : Perfil transversal da seo obtida pelo Mtodo Barco Ancorado.

    5.2 Mtodo dos grandes rios (mtodo barco no ancorado)

    Adequado para rios de grande largura que possam apresentar dificuldades para ancorar o barco ou riscos operao.

    A medio realizada por verticais sucessivas, sem ancorar o barco para as tomadas de velocidades, sendo a velocidade mdia de cada vertical obtida usando-se dois pontos em cada vertical (20% e 80%) ou pelo processo detalhado.

    As tomadas de velocidades medidas pelo molinete correspondem velocidade do rio em relao ao barco. A velocidade do barco em relao terra calculada a partir da distncia percorrida pelo mesmo durante a tomada de velocidade. O posicionamento do barco

    determinado com dois teodolitos no incio e no fim de cada tomada de velocidade.

    As verticais e seu posicionamento so determinados previamente pelas distncias ao PI (d) e pelos ngulos formados com a base dos teodolitos instalados no PI () e Alvo 2 (). Com os ngulos predeterminados, os dois observadores dos teodolitos, usando rdio, procuram orientar o piloto da embarcao para que este posicione o barco no alinhamento PI - PF e nas proximidades da vertical escolhida, buscando manter o barco na mesma posio durante as tomadas de velocidade.

    Um contador digital de pulsos permite a pr-seleo de tempo (40 s), emitindo um sinal sonoro quando faltam 10 segundos para a contagem final do tempo, fazendo com que, nesse perodo de alerta, os observa-dores fiquem atentos ao sinal ou top final para leitura dos ngulos (Figura 37).

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    450 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

    Profundidade Total NA Abscissa (m) - ME do lado esquerdo e MD do lado direito

    Profun

    dida

    de (m

    )Perfil Transversal da Seo de Mediao de Descarga Lquida - Manacapuru - rio Solimes (AM)

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 47

    Font

    e: Ja

    ccon

    , G. (

    1984

    )

    ==

    ==

    +==

    =

    ==

    medida pelo molinete componente longitudinal da velocidade

    velocidade medida pelo molinetebarco do

    componente longitudinal da velocidade velocidade do barco

    )( velocidade do rioponto no velocidadesde tomada

    da final no barco do coordenadas,ponto no velocidadesde tomada

    da incio no barco do scoordenada, seo de medio ,

    Lm

    m

    Lb

    b

    LmLbii

    FF

    II

    VV

    VV

    VVVV

    YX

    YXPFPI

    Y

    x

    YF

    YI

    PI xIxF

    vi

    VLb

    VLm

    Fluxo da corrente

    Vb

    vm

    PF

    Figura 35: Parmetros para clculo da vazo pelo mtodo dos grandes rios.

    Deve-se evitar qualquer mudana de direo ou acelerao do barco durante as tomadas de velocidade.

    fundamental que as leituras nos teodolitos pelos observadores coincidam exatamente com o incio e o fim de cada tomada de velocidade, sendo o uso de rdios comunicadores indispensvel. A determinao da profundidade na vertical deve ser feita com cuidado, visto o permanente deslocamento do barco (Figura 36).

    As tomadas de velocidade devem ser feitas nas proximidades da seo transversal. Para isso, recomenda-se iniciar a medida o mais prximo possvel do alinhamen-to dessa seo, mantendo o barco contra a corrente, em acelerao que permita manter sua posio ao longo das tomadas de velocidade. O barco deve voltar posio inicial para a medida do ponto seguinte (ainda na mesma vertical). Aps a medio das velocidades na vertical es-colhida, repete-se o procedimento na prxima vertical e assim, sucessivamente, at o final da medio (Figura 35).

    Figura 36: Posicionamento do Barco durante a Medio utilizando Teodolitos.

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  • Agncia Nacional de guas48

    Esse mtodo de medio 3 a 4 vezes mais rpido em relao ao Mtodo com Barco Ancorado, mais seguro para os operadores e equipamentos (menor perigo de abalroamento por materiais hidrotransportados), permitindo a duplicao do nmero de verticais..

    Esta medio deve ser feita com maior ateno, pois as possibilidades de erros so grandes. A preciso do mtodo est no rigor de sua execuo, buscando-se minimizar os deslocamentos longitudinais e transversais durante a tomada de velocidade em um ponto e entre os pontos de uma mesma vertical.

    Os deslocamentos transversais e longitudinais superiores a 20 m e 10 m, respectivamente, influem decisivamen-te na preciso do mtodo, uma vez que podem ocorrer variaes bruscas de profundidade e, nesses casos, os pontos de tomada de velocidades a 20% e 80% da pro-fundidade total passam a ser indefinidos. O deslocamen-to do barco tem um peso muito grande na correo da velocidade medida.

    a partir desses deslocamentos, que determinada a velocidade longitudinal do barco (VLb), conforme descrito na Figura 35, pois se divide a decomposio longitudinal desse deslocamento (dy) pelo tempo da tomada de velocidade na vertical (t). Destaca-se que durante o processo de medio, caso o barco venha a subir o rio, a sua velocidade (VLb) deve ser substrada da velocidade longitudinal medida pelo molinete (VLm), e caso o barco vier a descer o rio, a sua velocidade tem que ser adicionada velocidade longitudinal medida pelo molinete.

    Ainda neste mtodo, considera-se como posio da vertical para o clculo da vazo a projeo sobre a seo de medio da mdia aritmtica entre as posies inicial e final do barco, ou seja:

    4

    %80,%80,%20,%20, fifi xxxxx+++

    =

    Para o clculo do posicionamento do barco, torna-se necessria a triangulao da seo de medio e, para cada vertical, as coordenadas iniciais e finais devem ser calculadas (a partir dos ngulos medidos nos dois teodolitos instalados na margem). A fim de exemplificar o clculo da vazo pelo mtodo dos grandes rios, sero apresentadas, a seguir a Figura 38 e as Tabelas 9, 10, 11, 12 utilizadas para obteno da vazo lquida, bem como a Figura 39 que apresenta o perfil transversal da seo obtida pelo Mtodo dos Grandes Rios.

    Figura 37: Ecobatmetro com contador de pulsos digital do molinete e utilizao do rdio comunicador para posicionamento do barco

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    Rio Solimes = 279o 54` 38"

    = 79o 49` 10"

    Obs 1

    PI = Obs 2

    1131m

    3243,3mPF

    (Observao 1 junto ao alvo 2 e observao 2 junto ao PI)

    Figura 38: Triangulao em Manacapuru/AM e posicionamento dos teodolitos

  • Manual Tcnico sobre Medio de Descarga Lquida em Grandes Rios 49

    Tabela 9 Valores medidos de profundidade total e ngulos dos teodolitos para vertical e profundidade (mtodo dos grandes rios).

    VerticalProfundidade

    total PosioObs 2 (alinhado com PI e PF)

    Incio Final(m) (%) Grau Min Seg Decimal Grau Min Seg Decimal

    1 23,1020% 359 51 0 359,8500 359 42 20 359,705680% 359 54 20 359,9056 0 16 40 0,2778

    2 25,4020% 359 49 40 359,8278 359 49 50 359,830680% 359 43 40 359,7278 359 50 20 359,8389

    3 25,7020% 359 37 20 359,6222 359 59 50 359,997280% 0 9 40 0,1611 0 11 40 0,1944

    4 25,4020% 359 48 30 359,8083 0 2 20 0,038980% 359 7 0 359,1167 359 47 0 389,7833

    5 24,9020% 359 52 20 359,8722 359 48 20 359,805680% 359 58 30 359,9750 359 55 0 359,9167

    27 20,9020% 359 59 40 359,9944 0 2 10 0,036180% 359 59 0 359,9633 0 0 40 0,0111

    28 17,5020% 0 0 40 0,0111 359 59 0 359,983380% 0 0 0 0,0000 359 59 20 359,9889

    29 15,6020% 359 58 40 359,9778 359 59 40 359,994480% 359 59 40 359,9944 359 59 20 359,9889

    30 9,2020% 359 59 20 359,9889 359 59 50 359,997280