Aula 09 - Escoamento_Superficial_parte2

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Medição de Vazão
Carlos Ruberto Fragoso Jr.
Marllus Gustavo F. P. das Neves
CTEC - UFAL
Hidrologia
Capítulo 06b
*
	Medição Volumétrica
	Conceito de que vazão = V/ t
	Marca-se o tempo para preencher um volume conhecido
	Aplicável para pequenas vazões
	Aplicável onde a água pode ser recolhida 
Como se mede as vazões?
Vazão = velocidade x área
Medindo o escoamento
Molinete
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Medição embarcada
Medição a partir de cabos
Medição a partir de pontes
Rios maiores
Medindo velocidade
Medindo o escoamento
Medir vazão = equipamento 
e pessoal = $
Molinetes
Molinetes
	Medição à Vau
- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m)
- Para pequenas vazões
- molinete preso à uma haste
Medição com Molinete
Molinete preso à haste
( medição a vau)
Molinete preso à haste
(medição a vau)
	Medição sobre Pontes 
- Problemas da influências da estrutura
- Localização da ponte em boa seção para medição
Medição com Molinete
Medição com Molinete
 sobre Ponte
	Medição com Barco Fixo
É a mais freqüente
	Barco fixado a um cabo de aço
	Cabo preso nas margens
	Posições das verticais medidas no cabo
Medição com Molinete
Medição a vau (a) e sobre 
Barco Fixo (b) e (c)
Guincho e Molinetes
Vazão x nível da água
Medindo o escoamento
- A curva chave -
Muitas medições de vazão
Medindo o escoamento
A curva chave
Medindo o escoamento
Observação contínua
	Duas vezes por dia (7:00 e 17:00 horas) verifica o nível na régua.
	No escritório converte em vazão usando a curva chave.
Medindo o escoamento
Lance de réguas no 
Rio Inhandava
Posto 74320000
- Rio Sargento -
Posto Porto Sucuri
- Rio Paraguai -
Posto Porto da Manga
- Rio Paraguai -
Posto Fluviométrico
Escalas Limnimétricas
Posto Fluviográfico
Limnígrafos de Bóia
Limnígrafos de Bóia
Limnígrafos de Bóia
Limnígrafo com Tubulão Instalado na Margem do Curso D’Água
Limnígrafo com Tubulão Instalado no Curso D’Água
Limnígrafo com Tubulão Instalado no Curso D’Água
Limnígrafo com registro
 em papel
Limnígrafos com Data Logger
Sensor de Nível
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
	Velocidade entre 0.2 e 2 m/s
	Controle por regime uniforme ou crítico
Curva-Chave
	 Relação biunívoca entre vazão e nível d’água requer:
Regime permanente e uniforme
ou
Regime Crítico
Seção Transversal
Seção Transversal
Seção Transversal
Área molhada
Seção Transversal
Perímetro molhado
Seção Transversal
Raio Hidráulico = Área/Perímetro
Calhas e Vertedores
Geometria da calha
condiciona o escoamento
e cria uma passagem por 
regime supercrítico, de 
maneira que a vazão pode
ser relacionada diretamente
ao nível H0.
Calhas Parshall
	Calha Parshall é mais cara e complexa, mas permite medir uma ampla faixa de vazões.
	Vertedores criam obstáculos ao fluxo de sedimentos, peixes, etc…
Calha Parshall x Vertedores
Geometria da calha
condiciona o escoamento
e cria uma passagem por 
regime supercrítico, de 
maneira que a vazão pode
ser relacionada diretamente
ao nível H0.
Calhas Parshall
Quantas verticais?
Quantos pontos de medição por vertical?
Medindo o escoamento
- A curva chave -
Fundo do rio
1 - medindo na superfície (submergir a hélice)
Perfil de velocidade
Perfil de velocidade
P
2 - medindo a 20 % da profundidade total (0,2 x P)
Perfil de velocidade
P
3 - medindo a 40 % da profundidade total (0,4 x P)
Perfil de velocidade
P
4 - medindo a 60 % da profundidade total (0,6 x P)
Perfil de velocidade
P
5 - medindo a 80 % da profundidade total (0,8 x P)
Perfil de velocidade
média
Usar apenas 1 ponto pode significar superestimativa ou 
Subestimativa.
Quantos Pontos por Vertical?
	Método detalhado
	Muitos pontos em cada vertical
	Método simplificado
	Apenas dois pontos em cada vertical
Recomendações 
método detalhado
	Pontos	Posição na vertical	Velocidade média	Profundidade 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
Método Simplificado
	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
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
	 Livro Hidrometria Aplicada de Irani dos Santos e outros; LACTEC e CEHPAR (Curitiba) 
– a Associação Brasileira de Recursos Hídricos tem para vender (http://www.abrh.org.br) -
	Ter um hidrotécnico na equipe
	Não basta medir uma vez
Recomendações Hidrometria
	Medições de vazão usando um aparelho de medição de velocidade por efeito Doppler em ondas acústicas.
ADCP
Princípio ADCP
Rio Amazonas
ADCP fixo na 
margem de um canal
Problemas da curva chave
Problemas da curva chave
Poucos dados
Leito móvel
Poucos Dados
Trabalho
	Cada um de vocês deverá baixar, através do portal Hidroweb (no mínimo 2 postos fluviométricos).
	O programa HIDRO (disponível para download na página da Hidroweb) deverá ser utilizado para gerar a curva-chave dos postos fluviométricos.
	Série de vazões diárias, vazões médias mensais, vazão média anual, curva-chave
Exercícios
	Uma medição de vazão em um pequeno rio apresentou os resultados de hidrometria da tabela abaixo. A última vertical foi medida a 0,5 m da margem (a largura total do rio é de 12 metros).
	Calcule a vazão
	Distância da margem (m)	0,5	1,5	3,5	5,5	7,5	9,5	10,5	11,5
	Profundidade (m)	0,5	1,2	2,3	3,0	3,1	2,8	2,0	0,5
	Velocidade a 0,2 m (m/s)	0,07	0,10	0,18	0,33	0,40	0,35	0,26	0,10
	Velocidade a 0,8 m (m/s)	0,02	0,06	0,10	0,19	0,23	0,19	0,09	0,07
Exercícios
Vazão = 5,85 m3/s
Exercícios
	Foi realizada a medição de vazão em um rio conforme o desenho abaixo, onde cada quadrado tem 3 metros na horizontal e 1 metro na vertical. Foi realizada apenas uma medição de velocidade por vertical com os valores observados indicados no desenho.
15 m
120 m
0,1 m/s
0,7 m/s 
0,9 m/s
0,6 m/s
0,1 m/s
	O método simplificado, com apenas 1 medição por vertical é adequado
para este rio?
	O número de verticais é suficiente de acordo com as recomendações?
	Qual é a vazão medida?
	 Durante 3 anos foram realizadas medições de vazão em um pequeno arroio, com os resultados resumidos na tabela abaixo. Defina uma curva chave do tipo Q= a(h-h0)b ou do tipo Q = a + bh + ch2 para estes dados.
	 Qual é a vazão que corresponde a h = 4 m ?
	Considere o trecho de rio do desenho abaixo. Qual é o local mais aconselhável para medir vazão?
Rápidos
Rio Principal
Um relatório técnico é apresentado a você com a seguinte curva chave
do rio das Lontras, no planalto do RS, num local em que a área da
bacia é de 2500 km2. Critique a curva chave.
Gráf2
		1.98
		1.28
		1.33
		2.41
		2.82
		1.55
		3.1
		3.23
		1.6
		1.42
		2.3
		3.32
		1.54
		1.32
		1.22
		2.45
Vazão (m3/s)
Cota (m)
Vazão (m3/s) .
Q = 0.6536h2.8507
R2 = 0.9731
6.6965075029
1.5037416697
1.4777955295
7.5918769476
14.5257014883
2.4449051465
17.4968660534
15.3245116712
2.4050787768
1.7865618965
6.0622742721
20.7688649274
2.3917653327
0.9626271414
1.21666168
7.4360168013
exercício com dados
		Distância da margem (m)		0.5		1.5		3.5		5.5		7.5		9.5		10.5		11.5				Total
		Largura da vertical(m)		1		1.5		2		2		2		1.5		1		1				12
		Profundidade (m)		0.5		1.2		2.3		3		3.1		2.8		2		0.5
		Área (m2)		0.5		1.8		4.6		6		6.2		4.2		2		0.5				25.8
		Velocidade a 0.2 m (m/s)		0.07		0.10		0.18		0.33		0.40		0.35		0.26		0.10
		Velocidade a 0.8 m (m/s)		0.02		0.06		0.10		0.19		0.23		0.19		0.09		0.07
		Velocidade média na vertical (m/s)		0.05		0.08		0.14		0.26		0.32		0.27		0.18		0.09
		Vazão parcial (m3/s)		0.023		0.144		0.644		1.560		1.953		1.134		0.350		0.043				5.85
exercício com desenho
		
curva chave
		cota (m)		Vazão (m3/s)		Cota (m)		Vazão (m3/s)
		0				1.98		4.18		1.1224777588
		0.2				1.28		1.06		1.1729992559
		0.4				1.33		1.20		1.1440299902
		0.6				2.41		10.81		1.7397446234
		0.8				2.82		17.03		1.8678725036
		1				1.55		2.03		1.1220391934
		1.2		0.1		3.10		17.16		1.5043841018
		1.4		0.493288		3.23		19.89		1.5847243393
		1.6		0.978728		1.60		2.55		1.2715175485
		1.8		1.556432		1.42		2.34		1.7437778266
		2		2.2264		2.30		6.32		1.1446153977
		2.2		2.988632		3.32		14.49		1.0838845633
		2.4		3.843128		1.54		1.70		0.9581063922
		2.6		4.789888		1.32		1.37		1.3405228041
		2.8		5.828912		1.22		0.72		0.9844864034
		3		6.9602		2.45		11.39		1.7598826268
		3.2		8.183752		4.99		59.52		1.7926907711
		3.4		9.499568		2.07		6.20		1.477082431
		3.6		10.907648		1.91		3.08		0.9142970781
		3.8		12.407992		1.39		1.71		1.3781064821
		4		14		1.32		1.56		1.531019838
		4.2		15.685472		1.70		3.39		1.4047069565
		4.4		17.462608		4.43		25.01		0.9776052881
		4.6		19.332008		5.56		52.22		1.2446104856
		4.8		21.293672		1.30		1.16		1.2081726494
		5		23.3476		2.87		9.85		1.03558307
		5.2		25.493792		1.87		4.29		1.3491166952
		5.4		27.732248		2.09		3.97		0.9210272457
		5.6		30.062968		2.20		4.85		0.9838518385
		5.8		32.485952		1.40		1.39		1.087463296
		6		35		1.81		3.56		1.2279523956
curva chave
		
Vazão (m3/s)
		6.6965075029
		1.5037416697
		1.4777955295
		7.5918769476
		14.5257014883
		2.4449051465
		17.4968660534
		15.3245116712
		2.4050787768
		1.7865618965
		6.0622742721
		20.7688649274
		2.3917653327
		0.9626271414
		1.21666168
		7.4360168013
		53.3429115618
		6.772008828
		4.2835003162
		1.5200877248
		1.5507330006
		4.0718891181
		41.7776654221
		73.9172603703
		1.5209863721
		16.0006867365
		5.5021393871
		4.786964038
		6.5605044967
		1.9961822983
		3.1187318556
Vazão (m3/s)
		6.6965075029
		1.5037416697
		1.4777955295
		7.5918769476
		14.5257014883
		2.4449051465
		17.4968660534
		15.3245116712
		2.4050787768
		1.7865618965
		6.0622742721
		20.7688649274
		2.3917653327
		0.9626271414
		1.21666168
		7.4360168013
Vazão (m3/s)
Cota (m)
Vazão (m3/s) .
Q = 0.6536h2.8507
R2 = 0.9731
Distância da margem (m)
0.5
1.5
3.5
5.5
7.5
9.5
10.5
11.5
Total
Largura da vertical (m)
1
1.5
2
2
2
1.5
1
1
12
Profundidade (m)
0.5
1.2
2.3
3
3.1
2.8
2
0.5
Área (m2)
0.5
1.8
4.6
6
6.2
4.2
2
0.5
25.8
Velocidade a 0.2 m (m/s)
0.07
0.10
0.18
0.33
0.40
0.35
0.26
0.10
Velocidade a 0.8 m (m/s)
0.02
0.06
0.10
0.19
0.23
0.19
0.09
0.07
Velocidade média na vertical (m/s)
0.05
0.08
0.14
0.26
0.32
0.27
0.18
0.09
Vazão parcial (m3/s)
0.023
0.144
0.644
1.560
1.953
1.134
0.350
0.043
5.85
Cota (m)
Vazão (m3/s)
1.98
3.11
1.28
0.37
1.33
0.63
2.41
6.12
2.82
6.28
1.55
0.93
5.21
42.18
3.23
15.58
1.60
1.08
1.42
1.00
4.10
22.80
3.32
10.32
1.54
1.10
1.32
0.38
1.22
0.22
2.45
6.60
4.99
32.91
2.07
2.63
1.91
3.40
1.39
0.87
1.32
0.41
1.70
2.16
4.43
30.77
5.56
34.31
1.30
0.45
2.87
6.20
1.87
2.33
2.09
3.46
2.20
2.85
1.40
0.84
1.81
2.87
Q = 0.6536h
2.8507
R2 = 0.9731
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.002.004.006.008.00
Cota (m)
Vazão (m3/s) .
Vazão (m3/s)