Aula 9b

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HIDROMETRIA
Prof. Dr. Marcelo Gonçalves Resende
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Conceitos
Hidrometria – é a parte da hidrologia ligada à medida das variáveis hidrológicas e tem como objetivo obter dados básicos, tais como:
Precipitações
Níveis de água
Vazões
e sua variação no tempo e no espaço.
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Rede de Monitoramento
Rede criada para medições em campo de variáveis hidrológicas para:
(a) Possibilitar a aplicação de modelos matemáticos que permitam prever chuvas e/ou vazões;
(b) estimar a probabilidade de ocorrência de eventos raros;
(c) quantificar as possibilidades do aproveitamento dos recursos hídricos.
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POSTO/ESTAÇÃO
Ponto de observação. Ex: Posto Pluvio-fluviométrico, Estação Meteorológica, Estação Sedimentométrica.
São estrategicamente instaladas conforme:
Características físicas da bacia;
Distância entre os postos para obter dados hidrológicos matematicamente confiáveis;
Condições orçamentárias.
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POSTO/ESTAÇÃO
Configuração da rede – amostragem adequada conforme a característica hidrológica;
Densidade vai variar de região para região.
Tipo de equipamentos devem ser adequados aos propósitos da amostragem.
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Rede de Monitoramento
Formas de operação:
Redes Manuais
Leitura manual por operadores
Redes Automáticas
Registro dos dados em aparelhos.
Registro contínuo
Redes Telemétricas
Registro transmitido eletronicamente a um centro de operações em horários fixos ou continuamente.
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Medição por aparelhos:
(a) Pluviômetro
(b) Pluviógrafo
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Pluviômetro:
Aparelho com uma superfície de captação horizontal delimitada por um anel metálico + um reservatório para acumular a água.
Há vários modelos no Brasil e no mundo.
Mais usado – Pluviômetro “Ville de Paris” com área de 400cm2 (V = 40 ml = 1 mm de ppt).
Precipitações acumuladas em 24 horas e observadas antes do meio dia deve ser atribuída ao dia anterior.
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Pluviógrafo:
Aparelhos capazes de registrar as chuvas de forma contínua.
São aparelhos analógicos ou digitais.
Existe um mecanismo que registra graficamente:
Ordenadas – Chuva acumulada
Abcissas – Tempo de chuva
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Tipos de Pluviógrafos:
Pluviógrafo de Bóia
Pluviógrafo de Balança
Pluviógrafo de Cubas Basculantes
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Pluviógrafo de Bóia:
Possui área de captação de 200cm2.
Ligado a um reservatório, dentro do qual existe um bóia ligada a um braço com pena que registra os movimentos verticais sobre um cilindro munido de papel que gira uma rotação completa no dia.
Um sifão esvazia totalmente ao final de 24 horas, retornando a pena ao bordo inferior do papel, recomeçando o ciclo.
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Pluviógrafo de Balança
Possui área de captação de 200cm2.
Acumula a água coletada em uma cuba ligada a um braço de balança.
Com o aumento do peso, a cuba desce e transmite este movimento a um braço com pena que registra o movimento em um gráfico.
Quando a pena atinge a marca dos 10 mm, a água contida na cuba é despejada e volta-se à posição original.
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MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Pluviógrafo das Cubas Basculantes:
Possui área de captação entre 400 e 2.000cm2.
A água recolhida é levada a um conjunto de duas cubas suspensas por um eixo.
Quando uma das cubas atinge um determinado peso (20g), o conjunto bascula e a outra cuba entra por baixo do tubo vindo da superfície coletora, até que esteja cheio.
Aí ocorre um segundo basculamento e assim por diante.
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INSTALAÇÃO DE ESTAÇÕES PLUVIOMÉRICAS
Local de instalação:
Terreno plano
Protegido e livre de obstáculos como árvores, residências, muros, etc
Recomenda-se uma distância mínima do obstáculo igual ao dobro da altura da estação.
O pluviômetro é fixado em um suporte vertical de madeira ou concreto com dimensões (2,00 x 0,07 x 0,07 m) por meio de braçadeiras de ferro. O pluviômetro fica a uma altura de 1,5 metros do solo.
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Medição de Níveis de Água
Em geral é feito duas vezes ao dia ou contínuo no tempo.
Aparelho de medição: Linímetro, também denominados de régua linimétrica.
Escala graduada de madeira, ou metal, ou mesma pintada sobre uma superfície de concreto.
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Tipos de Linímetros
1 – Régua de madeira – de 1 a 2 metros, denteada a cada 2cm. Foram muito utilizadas no passado e estão sendo substituídas.
2 – Régua de ferro esmaltada – altura variada e graduação de 2cm.
3 – Régua de alumínio anodizado - altura variada e graduação de 2cm. (problemas com sujeira da água)
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Tipos de Linímetros
Erros sistemáticos:
Instalação defeituosa da régua
Deslocamentos verticais por força da água.
Erros de leitura:
Erros admissíveis, até decímetros.
Invenção de leitura
Leitura a grande distância por comodidade
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Tipos de Linímetros
Réguas linimétricas – são feitas apenas 1 ou 2 medidas por dia e retira-se uma média.
Para resolver o problema existem aparelhos registradores contínuos denominados de Linígrafos.
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Tipos de Linígrafos
Sempre deve ser instalado uma régua linimétrica ao seu lado para:
Detectar defeitos no linígrafos
Auxiliar na interpretação dos diagramas gerados
Substituir o registro do linígrafo em caso de avaria do aparelho.
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Tipos de Linígrafos
Linígrafos de Bóia
Linígrafos de Pressão
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Tipos de Linígrafos
Linígrafo de Bóia
Possui um flutuador preso a um cabo que transmite o seu movimento, decorrente da variação da água
O movimento desloca um estilete munido de pena sobre um gráfico de papel.
Ao mesmo tempo um relógio dispara o gráfico e registram-se os dados.
Desvantagem: preço, escavação para sua instalação e construção de dutos de ligação.
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Tipos de Linígrafos
Linígrafo de Pressão:
Dispensa construção de poço
Sub-tipos:
Linígrafo de Bolhas
Linígrafo com Transdutor Eletrônico de Pressão (dados eletrônicos) – redes telemétricas.
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Instalações Estações Fluviométricas
Escolha da área:	
Trecho reto, com margens bem definidas, altas e estáveis
Fácil acesso durante a cheia
Leito regular e estável (preferencialmente rochoso)
Local de águas tranqüilas
Boas condições de acesso à estação
Facilidade de efetuar medições
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Medição de Vazão Líquida
Conceito – Processo empírico utilizado para determinar a vazão de um curso de água.
Vazão ou descarga de um rio = volume de água que passa através de uma seção transversal na unidade de tempo.
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Medição e Integração da Distribuição de Velocidade
É o método mais usado exceto em rios de montanha, extremamente turbulentos.
Consiste no uso do molinete hidrométrico
Consiste me determinar a área da seção e a velocidade média do fluxo que passa nesta seção.
A área é determinada:
Largura do rio x profundidade em verticais
Nas mesmas verticais mede-se a velocidade, gerando a velocidade média
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Medição e Integração da Distribuição de Velocidade
Cálculo da Velocidade Média (DNAEE) – p – ponto de base:
Pt
Posição na vertical em relação a P
Cálculo da velocidade média na vertical (m/s)
Profundidade (m)
1
0,6p
V = V0,6
0,15 – 0,60
2
0,2 e 0,8p
V = (V0,2+V0,8)/2
0,60 – 1,20
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0,2;0,6 e 0,8p
V = (V0,2+ 2V0,6+V0,8)/4
1,20 – 2,00
4
0,2;0,4;0,6 e 0,8p
V = (V0,2+2V0,4+ 2V0,6V0,8)/6
2,00 – 4,00
6
S; 0,2;0,4; 0,6, 0,8p e F
V =[Vs+ 2(V0,2+ V0,4+ V0,6+ V0,8) +Vf]
> 4,00
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Distância Recomendada entre as verticais
Largura do Rio (m)
Distância entre verticais (m)
≤ 3,00
0,30
3,00 – 6,00
0,50
6,00 – 15,00
1,00
15,00 – 30,00
2,00
30,00 – 50,00
3,00
50,00 – 80,00
4,00
80,00 – 150,00
6,00
150,00 – 250,00
8,00
≥250,00
12,00
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Método da Seção Média
Vazões parciais calculadas para cada subseção entre verticais, a partir de:
Largura
Média das profundidades
Médias das velocidades
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Método da Seção Média
Passos para o cálculo:
1 – Cálculo das velocidades médias por verticais (ver tabela)
2 – Cálculo das velocidades médias nos segmentos
Va1 = v1 + v2/2
Va2 = v2 + v3/2 .....
3 –
Cálculo das áreas dos segmentos
a1 = (d2 – d1) . [p2 + p1/2]
a2 = (d3 – d2) . [p3 + p2/2]......
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Método da Seção Média
4 – Cálculo das vazões nos segmentos:
qa1 = va1.a1
qa2 = va2.a2 .....
5 – Cálculo da Vazão Total:
Q = qi
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Método da Seção Média
Cálculo da Área Total:
A = ai
Cálculo da Velocidade Média:
V = Q/A
Cálculo da largura do rio:
L = dn – d1
Cálculo da profundidade do rio:
P = A/L
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Método Volumétrico
Mede-se a vazão pelo tempo necessário para encher um reservatório de volume conhecido.
Pode ser um pequeno tanque ou um balde (no caso de pequenos riachos).
Pode-se usar o reservatório de uma usina hidrelétrica.
Método limitado
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Método Químico
Método aplicado em rios com alta turbulência e garnde energia de fluxo (alto de bacias) 
São locais de difícil aplicação de outros métodos (drenagens rasas)
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Método Químico
Processo:
1 – Injeta-se no rio uma certa quantidade de um produto químico (em geral bicromato de sódio);
2 – Determina-se a concentração do produto na água do rio a uma certa distância a jusante (mistura homogênea);
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Método Químico
Cálculo da vazão:
Q = q(Cs/Cr)
Onde Q = Vazão da drenagem (m3/s)
q = vazão da solução salina (L/s)
Cs = Concentração da solução (g/L) e 
Cr = Concentração da substância na água (mg/L)
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Método Químico
Escolha da substância (normalmente um sal) depende:
1 – Preço acessível
2 – Solubilidade
3 – Não ser corrosivo, nem tóxico
4 – Não estar presente, em concentrações expressivas, na água da drenagem
O bicromato de sódio (Na2Cr2O7) é o mais usado.
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Uso de dispositivos regulares
São dispositivos de geometria simples e bem definidas, como:
Calha de Parshall
Vertedores de Medida
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