APS 6º PERÍODO UNIP

Prévia do material em texto

18
1 Introdução
O estudo em questão teve como objetivo medir as dimensões (largura, profundidade, área molhada, perímetro molhado, raio hidráulico e declividade) de um trecho trapezoidal do Rio Piranhas com a finalidade de calcular a vazão hidrométrica daquele trecho. Para realizar este cálculo também é preciso ter conhecimento da rugosidade do talude e fundo do canal, essa rugosidade é conhecida como coeficiente de Mannig que neste caso é o mesmo em todo trecho, pois o local em estudo tem rugosidade uniforme por se tratar das mesmas características em todo trecho. 
Quando é calculada vazão de um trecho de um rio não quer dizer que aquela vazão vale para todo rio, pois ao longo do rio vai acontecendo mudanças na sua estrutura, ou seja, muda sua declividade, profundidade, desníveis que pode aumentar ou diminuir a velocidade do curso d´água e também a largura de uma margem à outra, com esses acontecimentos consequentemente a vazão varia ao longo do rio. Neste trabalho encontram-se definições importantes, características, propriedades em geral, suas aplicações e outros dados necessários para melhor compreensão do rio em estudo.
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Realizar um estudo hidrométrico sobre um determinado rio.
2.2 Objetivos Específicos 
Estudar o histórico, capacidades hidráulicas, desenvolver gráficos CotaxVazão do Rio Piranhas.
3 DESENVOLVIMENTO
O que se entende sobre vazão é que ela significa um determinado volume de água que passa pelo canal por uma unidade de tempo normalmente usa-se o volume em metros cúbicos (m³) e o tempo em segundos (s). O método que foi utilizado para calcular a vazão foi o método de flutuação com garrafa PET como pode ser visto a seguir. 
Figura 1 – Método de determinação da vazão por flutuador.
O Rio Piranhas fica localizado na cidade de Piranhas a 320 km da capital Goiânia na região oeste do estado de Goiás, ele pertence à sub-bacia 24 e sua nascente situa-se na serra do Caiapó e chama-se Ribeirão do Pântano e percorre aproximadamente 168 km até sua foz no rio Caiapó, este rio tem um desnível natural de 90 metros formando a cachoeira de Piranhas, suas coordenadas geográficas são (-16.4472959 ; -51.8177162) abaixo da linha do equador no lado ocidental do planeta, este teve sua maior cheia no ano de 1996 com vazão 472 m³/s e altura da lâmina d´água 8,8 m.c.a., na imagem a seguir é possível ver a maior cheia deste rio.
Figura 2 - Maior cheia do Rio Piranhas
Fonte: PCH administrações & participações LTDA
Atualmente sua vazão é de 16,58m³/s e sua altura varia conforme declividade e topografia do terreno ao longo do rio. A região onde fica o rio pode ser acessada tanto pela rodovia Go-060 quando pela rodovia BR-158 ou seja, é uma região de fácil acesso. O Rio Piranhas apresenta boas condições e uma vida aquática protegida, pelo fato de uma pequena parte de sua bacia estar próximo à zona urbana, ele corta a cidade de Piranhas passando embaixo da principal ponte da cidade. 
A finalidade de saber a vazão de um rio é para ter o conhecimento da capacidade de transporte do canal, esses dados podem ser utilizados para projetos de planejamento da área que está situada no entorno do rio, também para identificar a capacidade de captação de água para consumo variado e para construção de usinas hidrelétricas. Nas figuras a seguir pode ser visto a localização da cidade de piranhas em relação a Goiânia e imagem aérea de parte do rio, respectivamente.
Figura 3 - Mapa da distância entre piranhas e Goiânia.
Fonte: http://www.google.com/maps
Acesso em 27/10/2014.
Figura 4 - Foto aérea do Rio Piranhas.
Fonte: http://www.google.com/maps
Acesso em 27/10/2014.
Este trabalho foi feito da seguinte maneira: foi determinada a área onde foi feito o estudo, logo após a vistoria do local foi medida as dimensões do trecho (largura, área de estudo e com um auxílio de uma régua graduada foi medido as cotas), também foi cronometrado o tempo que o corpo flutuante gastou para chegar de uma extremidade a outra. Foram feitas medições de cotas em diversos pontos para no final calcular a declividade do fundo do canal. A rugosidade para este tipo de canal é de 0,030, pois é um canal natural de terra e limpo, conforme tabela (NETO,1998). O trecho escolhido para o estudo tem distância de 300 metros do ponto inicial até o ponto final. 
Logo após fazer as medições de cota do ponto de início e do ponto final chegamos ao resultado da declividade dos pontos que foram feitos as análises, pois o ensaio foi feito em três vezes dentro da mesma área e distância, mudando somente a posição do objeto flutuante, a primeira medição foi feita próximo à margem direita do rio, a segunda foi feita no centro e a terceira foi feita na margem esquerda do rio, a distância de uma margem do rio a outra tem um total de 48,4m, a lateral direita do talude é 18,6m e a esquerda é de 12,4m, o fundo do canal de um talude ao outro a distância é de 24,7m e da lâmina de água até o fundo do canal tem uma média de 0,35 metros. 
Figura 5 - Medição do desnível do local de estudo I.
Figura 6 - Medição do desnível do local de estudo II.
O primeiro cálculo que deve ser feito é o cálculo da área molhada, ou seja, somente onde passa o curso de água desconsiderando a área seca do talude. O mesmo acontece com o cálculo do perímetro molhado. Quando é feito os cálculos da área molhada e perímetro molhado o próximo passo é calcular o raio hidráulico, que é igual à área molhada dividida pelo perímetro molhado (Am/Pm). O raio hidráulico é um parâmetro medida para dimensionar dutos, tubos e canais, ele é mais usado para seções não circulares, sua finalidade é estimar o raio dessas seções. 
Após esses cálculos, foi feito o cálculo da declividade do curso, ou seja, no primeiro ponto foi medido a profundidade deste ponto, logo após foi medida a profundidade do último ponto, então subtrai-se o primeiro pelo segundo então tem-se a declividade do canal. 
Com conhecimento de todos esses dados calcula-se a velocidade do flutuador. Com esses dados é possível encontrar a velocidade de duas maneiras, a primeira é dividindo a distância percorrida pelo tempo.
Onde:
v = Velocidade média (m/s)
Δs = Distância percorrida (m)
Δt = Tempo (s)
A segunda é usando fórmula de Manning. 
Onde:
v = Velocidade média (m/s)
n = Número de Manning (admissional)
Rh = Raio hidráulico (m)
I = inclinação (m/m)
 Qualquer uma das duas fórmulas que forem utilizadas é válida para esse experimento. Na tabela a seguir será mostrado os resultados do ensaio; 
	Medidas
	b (m)
	h (m)
	B (m)
	Distância (m)
	Am (m²)
	1
	23.7
	0.40
	24.7
	300
	9.68
	2
	23.7
	0.49
	24.7
	300
	11.858
	3
	23.7
	0.43
	24.7
	300
	10.406
	 
	
	
	
	
	 
	Medidas
	Pm (m)
	Rh
	I (m/m)
	Tempo (s)
	Vsup (m/s)
	1
	23.7
	0.41
	0.000300
	730
	0.411
	2
	23.7
	0.50
	0.000467
	690
	0.435
	3
	23.7
	0.44
	0.000167
	715
	0.420
	 
	
	
	
	
	 
	Medidas
	Q (m³/s)
	n
	Talude esq. (m)
	Talude dir. (m)
	Vméd (m/s)
	1
	0.046
	0.03
	8.32
	4.35
	0.42
	2
	0.081
	0.03
	8.32
	4.35
	0.42
	3
	0.039
	0.03
	8.32
	4.35
	0.42
Tabela 1 – Tabela de Resultados. 
Figura 7 - Gráfico da vazão em razão da altura do canal.
4 CONCLUSÃO
Por meio desta pesquisa, foi possível fazer uma avaliação do Rio Piranhas, que é o estudo de caso deste trabalho. O objetivo proposto neste trabalho servirá como base para futuros entendimentos e estudos, quanto ao estudo de capacidade hidráulica do Rio Piranhas. 
Com a análise destes dados podemos chegar à conclusão que quanto mais profundo é um canal e maior é sua área molhada, será onde se tem maior vazão e também maior velocidade, neste estudo isso ocorreu exatamente no centro do rio, ou seja, a intensidade da força do curso d’água tem mais destaque no centro do rio, como o ponto de estudo era um trecho muito longo do rio é possível que o estudo tenha uma pequena margem de erro, pois o trecho apresentava muitas oscilações de nível ao longodo mesmo. 
Por fim, que este trabalho seja o início para que outros pesquisadores possam explorar mais a respeito do rio em estudo. Trata-se de um assunto que deve ser atualizado sempre, na medida em que as necessidades surgem a cada dia.
5 REFERÊNCIAS
AZEVEDO  NETTO,  J.M.,  FERNANDEZ  Y  FERNANDEZ,  M.,  ARAUJO,  R.,  ITO, A.E. (1998). Manual de Hidráulica. 8ª Edição, Editora Edgar Blücher, São Paulo.
Massey, B. (2002). Mecânica dos Fluídos, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.
QUINTELA, A. (2005). Hidráulica,9ªEdição, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.
PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica. 4. ed. São Carlos: EESC/ USP, 2006.
BRUNNER, Gary W. HEC-RAS Hydraulic Reference Manual. U.S.: U.S. Army Corps of Engineers – Hydrologic Engineering Center, 2005.