05-Fluviometria

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Fluviometria
Trata das diversas técnicas de medição de grandezas 
características do escoamento, como níveis d’água, velocidades 
e vazões. Permite quantificar o regime dos rios caracterizando suas 
grandezas básicas e os diversos parâmetros e curvas 
representativas.
As grandezas são observadas numa seção localizada no rio ou
canal chamada posto fluviométrico ou estação fluviométrica, ao
qual está associada uma bacia de contribuição. Além das
grandezas já mencionadas (nível d’água, velocidade e vazão) são
também observadas nos postos fluviométricos grandezas relativas à
qualidade das águas. Em geral, no Brasil, são associadas as
unidades de “cm” ou “m” para cotas; para velocidades “m/s” e;
“m3/s” ou “l/s” para as vazões.
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Fluviometria
Aplicações Principais
Projetos de obras de pontes
Projetos de obras hidráulicas
Panejamento/controle de enchentes
Questões ambientais: qualidade das águas 
Gerenciamento dos recursos hídricos
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Fluviometria
Escolha da localização do posto fluviométrico
Geralmente dois aspectos principais são levados em consideração 
na escolha da localização do posto fluviométrico: um está 
relacionado com as questões de acessibilidade, vigilância e apoio 
ao local e, o outro, está relacionado com as propriedades naturais 
do local, como características geométricas da seção e o regime 
de escoamento e, inter-relacionados, a estabilidade, controle e 
sensibilidades do trecho. 
As medições de vazão ou de descarga são de operação difícil e 
alto custo. Assim, a relação cota-descarga de uma estação 
hidrométrica deve ser o mais estável possível e procurar de forma 
sistemática, controles permanentes e se possível, completos.
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Fluviometria
Controle hidráulico
Quando as características geométricas são tais que o nível d’água é um 
parâmetro estável da descarga, ou, em um determinado trecho com 
geometria invariável, tem-se a mesma descarga para uma mesma cota, 
diz-se que o escoamento naquela seção está sob-controle. Esta definição 
implica em escoamento no regime permanente ou que a variação da 
descarga é muito pequena ao longo do tempo. 
A estabilidade da relação cota-descarga implica a escolha de um trecho de 
regime fluvial controlado a jusante para realização das medições 
fluviométricas. 
A seção de controle caracteriza-se por promover o regime crítico no curso 
d’água. O controle materializa-se por singularidades no curso d’água, como 
corredeiras, cachoeiras ou estreitamentos do leito.
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A escolha da seção do posto fluviométrico, para métodos de medição 
de vazão se baseia em critérios de áreas e velocidades de 
escoamento. O trecho do rio de seção longitudinal deve ser retilíneo, 
com filetes líquidos paralelos (regime laminar), seções transversais 
pouco variáveis, margens e fundos estáveis, e não devem ter em 
sua extensão ilhas ou bancos de sedimentos. 
A seção do posto deve ter forma regular, facilidade de acesso
durante a maior parte do ano, não se situar próximo a confluências de 
outros cursos d’água, leito definido, que concentre adequadamente as 
vazões de máxima estiagem e margens altas que contenham as 
enchentes (evitam o extravasamento do fluxo do rio), dando 
continuidade às observações nos períodos extremos do regime fluvial.
(Garcez, L.N. Hidrologia - ED. Blucher - São Paulo, 1996).
Localização de posto fluviométrico
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RN e escada de acesso
Posto Fluviométrico do Rio Morto em Water Planet –
UERJ - PROJETO HIDROCIDADES
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Fluviometria
Métodos de avaliação dos níveis d’água
Réguas linimétricas
Consistem em vários lances de réguas instalados ao longo da seção 
transversal. 
As réguas devem ser niveladas e o número de lances deve ser 
suficiente para abranger toda amplitude de variações de cotas.
São feitas em geral duas leituras diárias, uma pela manhã, às 7:00, e 
outra, à tarde, às 17:00.
Linígrafos
Instrumento registrador da variação dos níveis d´água no tempo. 
Funciona associado a um sistema de vasos comunicantes e bóia. Os 
mais comuns tem funcionamento basicamente mecânico e através de 
uma pena registram em papel a variação dos níveis.
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Fluviometria
Métodos de avaliação dos níveis d’água
Réguas 
linimétricas
Linígrafo
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Régua linimétrica (jan/2015)
[Parque Estadual da Pedra Branca]
Medição 
com uso de
Réguas linimétricas
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Fluviometria
Linímetro automático HIDROMEC
Posto Fluviométrico do Rio Morto em Water Planet –UERJ
PROJETO HIDROCIDADES
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Medição com 
uso 
de Linígrafos
de bóia ou 
automáticos 
(data-logger)
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Fluviometria
Cotagramas
Gráfico que representa no eixo vertical as cotas e no eixo 
horizontal o tempo, representando assim de forma contínua a 
variação das cotas ao longo do tempo.
Métodos para avaliação das velocidades e das vazões
7.3.1 - Métodos Diretos
7.3.2 - Métodos Indiretos
7.3.2.1 - Traçadores
7.3.2.2 - Método das singularidades ou medidores de regime crítico
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Fluviometria
Estação Fluviométrica João 
Linhares SJU: Vertedouro 
UERJ
Dia da Calibração com apoio 
da CPRM (2005)
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Fluviometria 
CALHA PARSHALL
Vertedor de Seção Triangular
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É uma estrutura com 
geometria simples e bem 
definida. Mede vazões no 
máximo até 5 m3/s.
Utilizados para medir 
pequenas vazões. 
Podem ser retangular ou 
triangular.
Modelo Triangular (m3/s)
Modelo Retangular (m3/s)
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c/ contração lateral
s/ contração lateral
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CALHA PARSHALL
Q : vazão em m3/s
H0 : altura do nível de água no ponto 0 (m)
W : largura da garganta (m)
Fluviometria 
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Vertedouro de Seção Retangular
Posto Fluviométrico do Rio Sacarrão em Parque da Pedra Branca 
– UERJ
PROJETO HIDROCIDADES
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Fluviometria (continuação)
Métodos área-velocidade (Q=v.A)
velocidades: flutuadores, tubo pitot, método dos molinetes.
áreas: a vau (molinete preso a haste), barco, cabo aéreo ou teleférico, 
ponte, sonda batimétrica (rígida/flexível), ecobatímetro.
Uso do ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler): O ADCP 
funciona transmitindo ondas sonoras através da água, as 
partículas que são transportadas pela água refletem a onda sonora 
que retorna para o instrumento que através de sensores faz um 
comparativo entre a frequência de saída e a de chegada, a diferença 
de freqüência se dá pelo fato de haver velocidade relativa entre o 
aparelho sonar e as partículas em suspensão na água que possuem 
a mesma velocidade da água. Então o aparelho faz o 
reconhecimento das diferentes profundidades e as velocidades das 
linhas de corrente correspondentes, e a partir daí obtém-se a vazão.
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Princípio de funcionamento
 Cones azuis representam os 
pulsos de ultrasom
 As ondas amarelas são os 
pulsos emitidos
 As ondas vermelhas são os 
pulsos refletidos pelas partículas 
presente na água
 A diferença de frequência entre 
os pulsos permite calcular a 
vazão do rio
Medidor de vazão ultrassônico 
baseado no efeito Doppler
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Fluviometria
Método do 
molinete
Molinete
ADCP
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Métodos de Medição 
com uso de Molinetes
Molinetes
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Medição de Descarga ADV – Flow Tracker da SonTek
Posto Fluviométrico do Rio Morto em Water Planet – UERJ
PROJETO HIDROCIDADES
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Quantas verticais para leitura?
Quantos pontos de medição por vertical?
Medição da velocidade de escoamento
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Largura do Rio 
(m)
Espaçamento Máx (m)
< 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 12,00
Fonte : Anuário Fluviométrico n. 2 
Ministério da Agricultura - DNPM - 1941
Perfil para 
velocidade média
N. de Verticais por Seção
Representatividade do Perfil 
de Velocidades
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F
S
0,2.P
0,4.P
0,6.P
0,8.P
Fundo do Rio
Perfil para velocidade média
Pontos de medição por vertical
Vmédia
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M
é
to
d
o
 d
e
ta
lh
a
d
o
M
é
to
d
o
 s
im
p
li
fic
a
d
o
d0
di+1
di
di-1
pi-1 pi pi+1
(di - di-1)/2
pi(pi-1 + pi)/2
Área de influência
do perfil da velocidade 
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Ponto inicial
(instalação do teodolito
ou fixação da 
trena)
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Fluviometria
Curva-Chave
(também relação cota x descarga e curva de calibragem)
Equações mais comuns: forma de potência forma polinomial
Extrapolação das curvas-chave
Geração das séries temporais de vazões
Análise de Consistência e Homogeneidade de Dados Fluviométricos
Cotas
Vazões
Técnicas de Regionalização
HIDROWEB!!!!
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• Para reduzir custos, medem-se níveis d’água e a partir 
de uma função (curva-chave) se obtém as vazões 
correspondentes.
• Locais de medição de vazões e níveis:
– postos fluviométricos: os níveis são medidos 
diariamente, às 7 h e às 17 h.
– postos fluviográficos: os níveis são registrados 
continuamente, em papel ou meio magnético.
Medição de vazões e níveis
Alteração de perfil transversal
Leito do rio sob condições de erosão e deposição
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Curva-chave
Relação biunívoca (curva de correlação) entre vazão e nível d’água
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Curva-chave é a relação entre os níveis d ́água com as respectivas vazões
de um posto fluviométrico. Para o traçado da curva-chave em um 
determinado posto fluviométrico, é necessário que disponha de uma série de 
medição de vazão no local, ou seja, a leitura da régua e a correspondente 
vazão (dados de h e Q).
A determinação da curva-chave pode ser feita de duas formas: gráfica ou 
analiticamente. A experiência tem mostrado que o nível d ́água (h) e a 
vazão (Q) ajustam-se bem à curva do tipo potencial, que é dada por:
Q é vazão em m3/s;
h é o nível d ́água em m (leitura na régua);
a, b e h0 são constantes para o posto, a serem determinados; 
h0 corresponde ao valor de h para vazão Q = 0. 
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Método gráfico 
1)Lançar em papel milimetrado os pares de pontos (h, Q);
2)Traçar a curva média entre os pontos, utilizando apenas critério 
visual;
3)Prolongar essa curva até cortar o eixo das ordenadas (eixo dos 
níveis); a intersecção da curva com o eixo de h corresponde ao valor 
de h0 (Fig. A);
4)Montar uma tabela que contenha os valores de (h-h0) e as vazões 
correspondentes; 
5)Lançar em papel di-log os pares de pontos (h-h0, Q) (Fig. B);
6)Traçar a reta média, utilizando critério visual, e pode-se obter 
também a equação linearizada y = f(x); 
7)Determinar o coeficiente angular dessa reta, fazendo-se a medida 
direta com uma régua; o valor do coeficiente angular é a constante b
da equação da curva-chave;
8)Da intersecção da reta traçada com a reta vertical que corresponde a 
(h-h0) resulta o valor particular de Q, que será o valor da constante a da 
equação. 
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Fig. B: Relação cota-vazão em papel log-log:Fig A: Relação entre cota-vazão:
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Método analítico
Apesar do método analítico ser um processo matemático, não 
dispensa o auxílio do gráfico para determinação do parâmetro h0.
É válido também os 04 primeiros passos descritos no método 
gráfico.
Reescrever a eq. da curva-chave: Q=a.(h - h0)
b
Linearizar c/ aplicação logarítmica: LN (Q) = LN(a) + b . LN(h-h0)
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O valor de h0 é entendido como o valor de 
h (nível da água na régua) para o qual a 
vazão é igual a zero. Não existe uma forma 
ideal de encontrar o valor de h0. Uma 
primeira aproximação pode ser obtida 
encontrando o ponto mais baixo da seção 
transversal, porque se a seção transversal 
estiver completamente seca, a vazão no 
rio obviamente será zero. Depois disso, o 
valor de h0 pode ser alterado por pequenos 
incrementos e os valores de a e b são 
reajustados sucessivamente, até que se 
obtenha um mínimo no somatório de 
desvios ao quadrado, ou até que, numa 
análise visual do gráfico da curva-chave e 
dos dados, a equação encontrada seja 
considerada satisfatória. 
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Exercício 1) A bacia do Rio Maracanã possui medição de velocidade 
realizada em um afluente com uso de molinete a partir dos resultados 
apresentados na tabela adiante. A largura total do rio é de 23 m. Qual é a 
vazão total do rio e sua velocidade média? 
Vertical 1 2 3 4 5
Dista ̂ncia da margem (m) 2,00 5,00 8,00 17,00 22,00
Profundidade (m) 0,70 1,54 2,01 2,32 0,82
Velocidade a 0,2xP (m/s) 0,23 0,75 0,89 0,87 0,32
Velocidade a 0,8xP (m/s) 0,15 0,50 0,53 0,45 0,20
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Exercício 2) O Rio Jucuri possui um posto fluviométrico com a instalação 
de um conjunto de réguas para a medição de nível e com repetidas 
campanhas de medição de vazão. A tabela a seguir apresenta os dados 
de cota e vazão medidos. Ajuste uma curva-chave para estes dados 
com sua respectiva equação dada pela expressão Q=a.(h−h0)
b.
Mediçã
o Data H (cm) Q (m3/s)
1 22.11.08 40 7,31
2 01.12.08 21 2,37
3 17.01.09 46 8,63
4 24.02.09 11 1,23
5 13.03.09 15 1,60
6 10.04.09 7 0,46
7 11.05.09 5 0,31
8 30.06.09 30 4,27
9 09.08.09 41 6,70
10 10.09.09 43 7,38
11 27.10.09 49 9,22
12 11.11.09 108 41,42