Postos fluviográficos

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NOÇÕES DE HIDROSSEDIMENTOLOGIA

APLICADA AO ESTUDO DE BACIAS

HIDROGRÁFICAS

AUTOR: JOÃO BATISTA PEREIRA CABRAL

Lic em Geografia - FIC

Dr. Geologia Ambiental – UFPR

Prof. Adj 3 – GEO/CAJ/UFG

Hidrossedimentologia

• Análises hidrossedimentológica

deve fazer parte das atividades

dos projetos que utilizam rios e

lagos, sendo indispensável uma

correta colocação dos órgãos de

tomada de água, para prevenir

eventuais dificuldades de

operação e desastres ambientais.

Sedimentação do Córrego da Onça -

Brasil

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Por que estudar os sedimentos?

• Qualidade de Água;

• Assoreamento de rios e reservatórios;

• Exploração mineral

• Compreender os processos erosivos da bacia

• Redução da qualidade do habitat

Sedimentologia X Engenharia

Evolução dos modelos hidrossedimentológicos

geração de

energia

navegaçãoportos

irrigação mecânica dos solos

agriculturahidrologia

geologia

construção de

estradas

meio ambiente

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Granulometria

Os sedimentos

são classificados

com base no

tamanho das

partículas.

Seixo Areia Silte Argila

Tipos de sedimentos: Granulometria

Classe diâmetro aprox. (mm)

Matacões >300

Cascalho / seixo 3 a 300

Areia grossa 0,5 a 3

Areia média 0,25 a 0,5

Areia fina 0,0625 a 0,25

Silte 0,0039 a 0,0625

Argila < 0,0039

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Mistura de sedimentos

Praias normalmente

tem sedimentos

bastante uniformes

Arredondamento ou fator de forma

Grau de arredondamento

Esferas: SF=1,0

Areia: SF=0,7

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Início do movimento - Hjulstrom

FORMAS DE TRANSPORTE DE

SEDIMENTOS

•Rolamento

•Arrasto

•Saltação

•Suspensão

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Visão geral do rio

Variação das

variáveis ao longo

do caminho desde a

cabeceira até a foz

Idealizado, porém

serve de base para

todos os casos.

Nível de base

•O rio ajusta seu

perfil, erodindo as

áreas continentais.

•Erosão é limitada

pelo nível de base.

•Nível de base geral é

o oceano.

•Nível do oceano pode

variar em escala

geológica.

•Níveis de base locais

podem ser rios, lagos

ou reservatório.

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PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS

DISTRIBUIÇÃO DE SEDIMENTOS NO CURSO D’ÁGUA

1- DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DE SEDIMENTOS

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ESTUDO PRELIMINAR DA DESCARGA DE SEDIMENTOS DO RIO BEBERIBE /

PERNAMBUCO

Distribuição de sedimentos na seção

transversal

Distribuição de sedimentos ao longo

do curso d’água

Monitora a vazão de alguns

rios não é simples

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A medida do nível do rio pode ser feita usando:

•Escalas graduadas, instaladas em estruturas como pontes,beiras de rio, etc.

•Sensores, instalados em estações hidrológicas automáticas.

Medição do nível do rio

Ref.: Porto et al. (2003)

Postos fluviométricos, fluviômetros ou limnímetros

Posto fluviométrico ou fluviômetro consiste em vários

lances de réguas (escalas) instaladas em uma seção de

um curso d´água, que permite a leitura dos seus níveis

d´água. Normalmente, dá-se ao posto o nome do

município ou cidade onde ele é instalado e identifica-se

por um prefixo.

A leitura do nível d´água é feita duas vezes ao dia, às 7 h e

17 h (ou 18 h), e seus valores são anotados em uma

caderneta.

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Escalas graduadas

Escalas graduadas, réguas ou limnímetros

Elementos verticais de 1m graduados em cm

Aço inoxidável ou madeira

O observador faz leitura das cotas diariamente


Postos fluviométricos

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Cadereneta de campo

Postos fluviográficos, fluviógrafos ou limnígrafos

Chama-se de posto fluviográfico o posto que registra

continuamente a variação do nível d´água.

O aparelho utilizado para registrar o N.A. chama-se

limnígrafo ou fluviógrafo e o gráfico resultante é

denominado limnigrama ou fluviograma

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Limnígrafo

grava as variações de nível continuamente no tempo

Permite registrar eventos significativos, de curta duração,ocorrendo essencialmente em pequenas bacias

Limnígrafo de bóia


Posto fluviográfico ou limnígrafo

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Postos fluviográficos

Limnígrafo de bóia


Limnígrafo com

tubulão instalado

em curso d’água

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Eixo do registrador com

Rosca sem-fim

Limnígrafo com

registro em papel


Limnígrafo com data logger

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Sensor de Nível

A determinação de vazões é um processo demorado e oneroso,

principalmente em grandes rios

Toda medida de vazão é referida a um nível, altura ou uma cota de

referência. A vazão medida é função dessa cota.

Experimentalmente, determina-se a relação entre a altura e a vazão.

Essa relação denomina-se curva chave, que é específica de cada seção

do rio.

A curva chave se justifica porque é muito mais fácil medir o nível

do rio do que sua vazão

Curva chave

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Se conhecermos a variação de nível do rio ao logo do tempo, a curva chave nos permite obter a série de vazões.

40

45

50

55

60

65

70

ago-06 ago-06 ago-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 out-06 out-06

Alt

ura

(cm

)

Igarapé Ponta Verde - Seção Cabo Frio

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

ago-06 ago-06 ago-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 set-06 out-06 out-06

Vaz

ão (

m3

/se

g)

Igarapé Ponta Verde - Seção Cabo Frio

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Alt

ura

(cm

)

Vazão (m3s-1)

Stage-discharge curves forCabo Frio (secondary forest)

Curva-chave

A escolha do método depende:

•Do volume da vazão da água;

•Das condicões locais;

•Do custo (equipamentos);

•Da precisão

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Vazão ou descargaVolume de água quepassa através de umadeterminada seção emum dado intervalo detempo

As unidades maiscomuns são:

•Litros porsegundos (l.s-1),

•Metros cúbicos porsegundo (m3.s-1).

AvQ .

POR QUE MEDIR VAZÕES?

Criar séries históricas

Análise de vazões mínimas

Autodepuração de esgotos

Calado para navegação

Análise de vazões médias

Cálculo do volume de reservatórios

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Medição por método área-velocidades

A vazão é obtida aplicando-se a equação da continuidade:

Q = V.A

A área é determinada por batimetria, medindo-se várias

verticais e respectivas distâncias e profundidades.

Posto de Medição de Vazão

• Requisitos para uma Boa Seção

− Lugar de fácil acesso

− Forma regular da seção

− Trecho retilíneo

− Margem e leito não erodíveis

− Controle por regime uniforme ou crítico

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Número de verticais de medição

Procura pela representatividade do perfil de velocidades

LarguraDo rio (m)

EspaçamentoMáx (m)

Até 3 0.30

3 a 6 0.50

6 a 15 1.00

15 a 30 2.00

30 a 50 3.00

50 a 80 4.00

80 a 150 6.00

150 a 250 8.00

250 a 400 12.00

Fonte : Anuário

Fluviométrico n. 2

Ministério da

Agricultura - DNPM -

1941

Pontos Posição na

vertical

Velocidade média Profundidad

e do rio

1 0,6 P Vm=V(0,6) 0,15 a 0,6 m

2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 0,6 a 1,2 m

3 0,2; 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,6)+V(0,8)]/4 1,2 a 2,0 m

4 0,2; 0,4; 0,6 e

0,8 P

Vm=[V(0,2)+2.V(0,4)+2.V(0,6)+V(0,8)]/6 2,0 a 4,0 m

6 Sup; 0,2; 0,4;

0,6; 0,8 e

Fundo

Vm=[Vs+2(V(0,2)+V(0,4)+V(0,6)+V(0,8))+Vf]/10 > 4,0 m

Recomendações

método detalhado

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Pontos Posição na

vertical

Velocidade média Profundidade

do rio

1 0,6 P Vm=V(0,6) < 0,6 m

2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 > 0,6 m

Método Simplificado

Números Verticais

Largura do rio (m) Distância entre

verticais (m)

Número de

verticais

3 0,3 10

3 a 6 0,5 6 a 12

6 a 15 1 6 a 15

15 a 30 2 7 a 15

30 a 50 3 10 a 16

50 a 80 4 12 a 20

80 a 150 6 13 a 25

150 a 250 8 18 a 30

250 12 > 20

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Números Verticais

Largura do rio (m) Distância entre

verticais (m)

Número de

verticais

3 0,3 10

3 a 6 0,5 6 a 12

6 a 15 1 6 a 15

15 a 30 2 7 a 15

30 a 50 3 10 a 16

50 a 80 4 12 a 20

80 a 150 6 13 a 25

150 a 250 8 18 a 30

250 12 > 20

MÉTODO DO FLUTUADOR

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Utilizando um flutuador

Escolher um trecho retilíneo do rio que tenha seção

constante;

Marcar uma distância de no mínimo 10m;

Medir a área da seção do rio;

Lançar o flutuador e contar o tempo para percorrer a

distância demarcada.

Calcular a vazão com a fórmula.

Medição a vau

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MOLINETE

•São pás ou hélices que giram

impulsionadas pela velocidade de

escoamento;

•Estabelece-se uma proporcionalidade

entre o número de voltas por unidade de

tempo e velocidade de escoamento;

•É necessário a determinação da área da

seção de escoamento para a determinação

da vazão (Q = A.V);

•Podem ser utilizados em condutos

“livres” ou “forçados” ;

Molinetes

Aparelhos dotados basicamente de uma hélice e um “conta giros”,

medindo a velocidade de fluxo que passa por ele

Quando posicionados em diversos pontos da seção do rio,

determinam o perfil de velocidades desta seção

Cônicos (concha) de hélice

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Medição a vau

Cursos d água de pouca profundidade (< 1,20m)

O correntômetro é fixado a uma barra

Mantém-se uma distância mínima do leito (> 20 cm)

Velocidade

média em cada

seção

vi

Ai

viAiQ

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25

11:11

Molinetes

11:11

Molinete preso

à haste( medição a vau)

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Medição sobre ponteFacilita, em alguns casos, a medição da velocidade

Pilares apoiados no leito alteram a velocidade

Determinação da geometria da seção é complicada

Escolher uma seção menos influenciada

Medição com teleférico

Usado em rios não muito largos

Necessidade de fixação doscabos nas margens

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Medição com barco

Barco fixo nasmargens

Barco móvel – obarco se movimentacom velocidadeconstante de umamargem a outra

Medição com barco fixo

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Medição com equipamentos doppler

Efeito Doppler

Um fonte emissora tem freqüência constante f

f é percebida maior quando a fonte aproxima-se do observador

f é percebida menor quando a fonte afasta-se do observador

Medidores ultrasom Doppler

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Medidores ultrasom Doppler

ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)

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Método direto

Mede a velocidade de fluxo a partirda velocidade das partículas emsuspensão

Transmite ondas de som na água erecebe o reflexo (eco) proveniente dofundo e das partículas suspensas naágua (ecobatímetro)

Mede a velocidade da vertical de umasó vez (não é pontual como osmolinetes)

Efeito Doppler: mudança nafreqüência de uma onda sonoracausada pelo movimento relativoentre o aparelho transmissor de som(transdutor) e o material emsuspensão na água

ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)

Princípio ADCP

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11:11

perfiladores

não mede

muito próximo do aparelho

não mede

muito próximo ao fundo

11:11

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11:11

rio Amazonas em Manacapuru

1) Ecossonda 1) GPS e Transdutor

MENSURAÇÃO DO MATERIAL SEDIMENTADO

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Batimetria da UHE Cachoeira Dourada - Brasil

390

395

400

405

410

415

420

425

430

435

7951859,4

3

7951856,9

4

7951856,1

9

7951848,0

6

7951845,4

1

7951840,9

3

7951830,9

0

7951824,5

7

7951820,0

4

7951811,8

4

7951812,8

7

7951812,0

4

7951809,4

3

7951808,6

5

7951807,8

1

7951797,7

9

7951797,0

0

7951799,8

8

7951799,0

2

7951798,1

9

7951793,6

8

7951798,4

1

7951804,9

6

7951807,8

0

7951808,8

5

7951843,0

7

Latitude

co

tas Batimetria

cotas

AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO

DH-48

DH-59

Garrafa de van dorn

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EQUIPAMENTOS

Balança de Precisão Filtro

Forno de Mufla

Estufa de Secagem

EQUIPAMENTOS

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35

Sólidos suspenso no

período úmido

Sólidos suspenso no

período seco

Estudo da camada

superficial do

material

sedimentado

Draga de Peterson

AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS DE FUNDO

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36

EQUIPAMENTOS

Provetas - Pipetagem Peneiras - Peneiramento

Granulometria de fundo

no período úmido

Granulometria de fundo

no período seco

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37

Equipamento Piston Core

Estudo das camadas

material

sedimentado

Análise dos testemunhos

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Modelos deposicionais

Deposito de Leito

Deposito de corrente

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39

Deposito de delta

Croqui dos depósitos existente na UHE Cachoeira

Dourada - Brasil

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40

• Considere o trecho de rio do desenho

abaixo. Qual é o local mais aconselhável

para medir vazão?

Rápidos

Documents

Postos fluviográficos