AULA 04 hidrologia

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Classificação das águas 
e seus cursos
Engenharia Civil 
Unidade Caruaru - 2018.1
Professora: Tafnes da Silva Andrade
MKT-MDL-02
Versão 00
Águas superficiais
MKT-MDL-02
Versão 00
Podem ser definidas como “aquelas que não penetram no 
subsolo e correm ao longo da superfície do terreno, 
chegando, assim, aos lagos, rios ou ribeiros”
• Esses cursos de água podem se armazenar em paredes
rochosas, barragens ou pequenas áreas de drenagem –
telhados ou cisternas de água para uso doméstico.
• Podem ser ter vários tipos de composições, já que as
características do local e do período do ano podem mudar o
solo no qual escoam.
Classificação das águas
• A primeira classificação de águas feita no brasil aconteceu com a Portaria n. 
0013, em janeiro de 1976
• Foram definidas quatro classes para as águas interiores
• Houve a especificação dos tipos de uso destinados aos recursos hídricos
• Definição do máximo de impureza para o qual a água inda seria considerada potável
• Classificação Resolução CONAMA N.20 de junho de 1986)
• Foram classificadas as águas doces, salobras e salinas
• Água doce – salinidade igual ou menor que 0,5%
• Água salobra – apresenta salinidade entre 0,5% e 30%
• Água salina – tem porcentagem de cloreto igual ou maior que 30%
• Foram definidas nove classes de acordo com seus usos preponderantes.
• A divisão de corpos de água em diferentes classes é um instrumento para as Políticas 
Nacional e Estadual de Recursos Hídricos.
• Classificação Resolução CONAMA N.357 de março de 2005)
• Fez uma revisão da resolução n. 20/86
• Estabeleceu 13 classes de qualidade as águas doces, salobras e salinas 
Atividade: Classes das águas
Cursos de água que definem uma 
bacia
• Podemos classificar os cursos de água por sua localização em:
• Litorâneos – próximos a mares e oceanos, criam bacias hidrográficas 
litorâneas
• Interiores – cursos de água distantes ou que não desembocam diretamente 
no mar.
• Com relação ao balanço hídrico
• Balanceadas – quando o volume que entra na bacia e a quantidade de 
recursos drenados são compatíveis e o reservatório fica estável
• Deficitários – quando a demanda é maior que a oferta, fazendo com que o 
nível da bacia fique baixo por algum tempo
• Excessivos – quando a oferta da bacia é tão grande que ela não consegue 
drenar, o que pode provocar enchentes
Vazões dos cursos de água
• Vazão de um curso de água é o volume de água que passa em uma 
de suas áreas em determinado período de tempo.
• Exemplo de vazão de um rio pode ser 100 metros cúbicos de água a cada 
segundo (m3/s)
• Medir o nível de água do curso de água ao mesmo tempo que se 
mede a vazão, permite-se entender melhor a velocidade de 
escoamento daquele fluxo de água e como está seu balanço 
hídrico (balanceada, deficitário ou excessivo)
• O registro das vazões permite a construção de uma curva do nível 
de água em relação à vazão (curva-chave)
Curva-chave
MKT-MDL-02
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Curva-chave
• A curva-chave de uma seção de rio pode se alterar com o tempo,
especialmente pelos processos de erosão e assoreamento.
• Modificações artificiais, como aterros e pontes, também podem
modificar a curva-chave.
• Por isso é necessário realizar medições de vazão regulares, a fim
de verificar a validade da curva ou a necessidade de uma nova
estimativa.
• A validade da curva-chave é limitada à faixa de níveis e vazões
em que foram realizadas as medições. Mas existem métodos
definidos para a extrapolação dos valores de vazões, esse
procedimento é necessário pois dificilmente existirão medições
de vazões coincidentes com as maiores cheias observadas.
Medição do nível d’água
• Para determinar a curva-chave, o nível de água deve ser medido
juntamente com a vazão a fim de se obter os pares de pontos
cota-descarga a serem interpolados.
• Uma vez determinada a curva-chave precisamos monitorar apenas
o nível d’água para obtermos a vazão do rio.
• A medição apenas do nível de água ajuda a reduzir custos
• Locais de medição de vazões e níveis:
• Postos fluviométricos: os níveis são medidos diariamente, às 7h e às 18h.
• Postos fluviográficos: os níveis são registrados continuamente, em papel
ou meio magnético
Posto fluviométrico
A régua linimétrica (ou linígrafo) é um instrumento que se parece com uma
régua comum, podendo ser de madeira, metal ou concreto com escala
graduada, utilizada para medir o nível de água de um curso
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Estação linimétrica automática com transmissão de dados
Estação linimétrica automática
Determinação da vazão em rios
• Calhas e vertedouros são usados para determinar a vazão a
partir do nível de água de córregos e pequenos rios.
• Um inconveniente dos vertedores é a necessidade de sua
construção, com custo apreciável.
• Os vertedouros mais utilizados são os de forma retangular e
os de forma triangular.
• O vertedor triangular é mais preciso, mas seu uso só é
recomendável para pequenas vazões abaixo de 0,030 m3/s.
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Vertedores quadrados
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𝑄 = 1,84 𝐿 − 0,2𝐻 1,5
Equação de Francis
Q: vazão do rio em m3/s
L: largura da base do 
vertedor em m
H: nível d’água em m 
Vertedor triângular
Equação de Thompson
𝑄 = 1,4 𝐻 2,5
Q: vazão do rio em m3/s
H: nível d’água em m 
Medição de vazão
• Para se medir a vazão de rios de médio e grande porte, é
preciso fazer cálculos que relacionem a área e a velocidade
do curso de água (Medição indireta).
Q= V . A
Onde Q é a vazão em m3/s, V é a velocidade da água no curso de
água em m/s, e A é a área da seção do rio em análise em m2.
Medição indireta: Q= v.A
• Vazão= velocidade x área
• Velocidades diferentes em diferentes pontos da seção
Medição de área
• O leito de um rio natural é irregular
• Sua área é calculada por batimetria – medição de 
várias verticais e as suas respectivas distâncias e 
profundidades
𝑆𝑖 =
ℎ𝑖 + ℎ𝑖+1
2
𝑥 𝑙𝑖
Onde:
Si= área de subseção, em m2.
hi= profundidade vertical i, em m
hi+1= profundidade da vertical i+1, 
em m
li= distância entre as verticais i e 
i+1, em metros
Medição da velocidade
• O método mais usado para medir a velocidade é o que utiliza o 
molinete.
• Aparelho que permite calcular a velocidade instantânea da água no 
ponto, através da medida de rotações de uma hélice em 
determinado tempo.
• Cada molinete tem uma equação que transforma o número de 
rotações da hélice em velocidade.
V= a + b . n
Onde:
a e b são constantes (calibração em laboratório para cada molinete)
n= número de rotações pode unidade de tempo (normalmente 50
segundos)
Medição de velocidade da água -
Molinete
• Características
• Velocidade pontual
• Calibração para obter relação: (n° de revoluções/min) e (velocidade 
m/s)
• Pode ser utilizado a bordo de barcos ou sobre a seção do rio
• A velocidade é conhecida contando o número de revoluções realizadas 
em um intervalo de tempo (> 30s em geral)
Medição de velocidade da água -
Molinete
Distribuição da velocidade da 
água na seção transversal
• A velocidade da água não é igual em todos os pontos de uma 
seção transversal.
• Em função do contato entre a água e o fundo e as margens 
(perímetro molhado), a velocidade da água é normalmente, 
maior no centro de um rio do que junto às suas margens.
• Da mesma forma, a velocidade é mais baixa junto ao fundo do 
rio do que junto à superfície.
• Por isso a medição da velocidade deve ser feita em um grande 
número de pontos da seção.
Perfis horizontais e verticais de 
velocidade
Distribuição da velocidade da 
água na seção transversal
• A velocidade médiaem uma vertical pode ser estimada a partir 
da medição da velocidade em um ou mais pontos de 
profundidade deferente.
• Quanto mais medições de velocidade, melhor é a precisão da 
estimativa da vazão.
• Tipicamente são realizadas entre 1 e 6 medições.
• Para uma medição: essa medição deve ser realizada numa
posição equivalente a 60% da profundidade, pois é nessa
profundidade que a velocidade pontual mais se aproxima da
média.
• Para duas medições: A melhor estimativa da velocidade média é
obtida quando as velocidades são medidas a 20% e 80% da
profundidade total.
Fluxo de água em canais abertos
• A principal característica do fluxo de água em canais abertos é
que eles têm sua superfície livre, sujeita à pressão atmosférica.
• As variáveis fundamentais do escoamento em rios e canais são a
velocidade, a vazão e o nível de água.
• Quando essas variáveis não se alteram ao longo do tempo em
um determinado trecho do rio, o escoamento é chamado
permanente.
• Quando as variáveis velocidade média, a vazão e o nível de
água não variam no espaço, o escoamento é chamado uniforme.
Fluxo de água em canais abertos
• A principal característica do fluxo de água em canais abertos é 
que eles têm sua superfície livre, sujeita à pressão atmosférica.
• O fluxo de água em canais abertos podem ser divididos em:
• Fluxo uniforme – a profundidade da água permanece a mesma ao longo
da extensão do canal.
• Fluxo variado – a profundidade e a vazão de água se alteram ao longo da
extensão do canal. Esse fluxo pode ser gradativamente variado (se as
alterações acontecem aos poucos) ou rapidamente variado (se as
alterações acontecem de forma abrupta).
Fluxo de água em canais abertos
Exercício
• A figura abaixo representa a seção transversal de um pequeno
rio S. Essa seção está dividida em três subseções S1, S2 e S3. A
geometria da seção é dada em metros. Na superfície da água
foram medidas três velocidades: V1 = 0,4m/s, V2 = 0,5m/s e V3
= 0,45m/s, correspondendo a cada uma das subseções.
Considerando-se que a velocidade média de cada subseção é
85% da velocidade medida na superfície, determine a vazão do
rio na seção S = S1+S2+S3.
Exercício
• Medições de velocidade e área molhada foram realizadas na
secção transversal de um rio no noroeste do Paraná. Duas
medições de velocidade na vertical foram realizadas na secção
A e C, e três medições na secção B. A velocidade média nas
secções e a área molhada respectiva são apresentadas na
tabela a seguir. Determine a vazão referente à amostragem.
A) 9.500 L/s
B) 3.916 L/s
C) 5.000 L/s
D) 9.167 L/s
E) 8.300 L/s
Exercício
• A equação da curva chave construída na secção de um rio é dada por
𝑄 =
1
2
𝑥 ℎ −
1
5
2
em que Q é a vazão, em m3/s, e h o nível da água,
em metro. Assinale a alternativa que corresponde,
respectivamente, ao nível de água para uma vazão nula e para um
registro de nível de 120 cm.
A) 20 cm e 500 L/s.
B) 20 cm e 0,5 L/s.
C) 0,20 cm e 500 L/s.
D) -20 cm e 0,5 L/s.
E) -0,20 cm e 5 L/s.
Exercício
• (COPEL, 2010) A vazão de uma secção transversal de rio pode ser
obtida pelo produto da velocidade média com a área da secção
transversal equivalente, considerando medição em várias áreas. Com
base no seu conhecimento de hidrometria, é possível afirmar que:
A) Uma medição de velocidade obtida no ponto médio da superfície
livre do rio representa adequadamente a velocidade média na secção
transversal.
B) Para obtenção coerente da vazão na amostragem em questão, são
necessárias diferentes medições de velocidade em diferentes secções
transversais e, em cada secção, em várias profundidades. Para n
secções, haverá n velocidades médias.
C) A velocidade máxima é obtida na superfície livre do rio, no ponto
médio da secção transversal, já que é o ponto mais distante da calha
em qualquer direção.