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HIDROSSEDIMENTOMETRIA: AMOSTRADORES E TÉCNICAS DE AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO Instrutor: Walszon Terllizzie Araújo Lopes Especialista em Recursos Hídricos Agência Nacional de Águas Brasília, 10 a 14/06/2019 2/202 Programação do Curso 10/06/2019 11/06/2019 12/06/2019 13/06/2019 14/06/2019 Segunda-feira Terça-feira Quarta-feira Quinta-feira Sexta-feira 08:00 – 10:00 Sedimentometria. Discussão dos procedimentos utilizados nas amostragens realizadas na prática de campo. Noções de hidrossedimentologia. Estudos em bacias hidrográficas. Cálculos de descarga sólida e de avaliação do assoreamento de reservatórios via programas computacionais. 10:00 – 10:15 Intervalo Intervalo Intervalo Intervalo 10:15 – 12:30 Sedimentometria. Discussão dos procedimentos utilizados nas amostragens realizadas na prática de campo. Controle de sedimentos. Efeitos sedimentológicos no canal a jusante de barragem. Cálculos de descarga sólida e de avaliação do assoreamento de reservatórios via programas computacionais. 12:30 – 14:00 Almoço Almoço Almoço Almoço 14:00 – 16:00 Sedimentometria. Métodos geofísicos empregados na investigação de reservatórios. Assoreamento de Reservatórios. Aula teórica sobre modelos unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais. 16:00 – 16:15 Intervalo Intervalo Intervalo Intervalo 16:15 – 18:00 Sedimentometria. Métodos geofísicos empregados na investigação de reservatórios. Assoreamento de Reservatórios. Aula teórica sobre modelos unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais. Prof. Walszon Prof. Luiz Antônio Prof. Maximiliano Prof. Álvaro Horário Aula prática de campo: a) Medição de Descarga Líquida. b) Amostragem de Sedimentos em Suspensão - Método de Igual Incremento de Largura (IIL). c) Amostragem de Sedimentos em Suspensão - Método de Igual Incremento de Descarga (IID). 3/202 Informações sobre o Curso: Hidrossedimentometria ◼ INSTRUTORES: ◼ Walszon Terllizzie Araújo Lopes – Especialista em Recursos Hídricos – ANA. ◼ Álvaro José Back – Pesquisador – Epagri. ◼ CARGA-HORÁRIA: 20 horas ◼ PERÍODO: 10 a 12/06/2019 ◼ PÚBLICO-ALVO: Engenheiros e Técnicos de campo e de escritório da Instituições dos Países Membros da OTCA. ◼ OBJETIVO: Padronização e aperfeiçoamento dos procedimentos utilizados pelas equipes de campo e atualização dos conhecimentos relativos às atividades de operação de redes sedimentométricas. 4/202 Programação: Hidrossedimentometria ◼ Dia 10/06/2019 (Segunda-feira): 08h00m às 18h00m ◼ Importância dos dados hidrossedimentométricos ◼ Amostradores de sedimentos em suspensão ◼ Acessórios dos amostradores ◼ Bicos dos amostradores ◼ Borracha de vedação das garrafas dos amostradores ◼ Garrafas ◼ Distribuição vertical de Sedimentos ◼ Técnicas de amostragens de sedimentos ◼ Amostragem numa vertical ◼ Amostragem em várias verticais ◼ Método de Igual Incremento de Descarga (IID) ◼ Método de Igual Incremento de Largura (IIL) ◼ Vantagens e desvantagens dos métodos IID e IIL ◼ Amostragens pontuais ◼ Velocidades de trânsito para amostragem de sedimentos em suspensão. ◼ Ferramenta Computacional “Hidro Sedimentos”. ◼ Análises laboratoriais de sedimentos. 5/202 Programação: Hidrossedimentometria ◼ Dia 11/06/2019 (Terça-feira): 08h às 18h ◼ Prática de campo ◼ Dia 12/06/2019 (Quarta-feira): 08h às 12h ◼ Discussão dos procedimentos utilizados nas amostragens realizadas na prática de campo ◼ Preenchimento da ficha de campo de amostragens de sedimentos em suspensão ◼ Discussão dos procedimentos utilizados pelas equipes de campo das entidades às quais estão vinculados os participantes do treinamento. ◼ Considerações finais e recomendações para padronização das amostragens de sedimentos em suspensão 6/202 Introdução ◼ O aumento da população mundial resulta numa necessidade cada vez maior de produzir mais alimentos e de intensificar o uso do solo e da água, diminuindo a disponibilidade de recursos naturais, o que ressalta a importância da proteção ao meio ambiente. ◼ O avanço na produção industrial e o crescimento econômico dos países desenvolvidos e em desenvolvimento aumentam a demanda por energia elétrica, seja de origem hídrica, térmica, nuclear, etc., gerando um maior impacto ao meio ambiente, o que reflete numa maior exploração do solo e dos recursos hídricos disponíveis. ◼ A taxa de erosão anual mundial é estimada como sendo 60 bilhões de toneladas, dos quais 17 bilhões alcançam os oceanos. Neste processo, de 5 a 7 milhões de hectares de áreas agricultáveis são prejudicados e 1% da capacidade de armazenamento dos reservatórios no mundo é perdido anualmente por assoreamento (http://www.waser.cn/). http://www.waser.cn/ 7/202 Introdução ◼ A intensificação do uso do solo aumentará as taxas naturais de erosão, de transporte de sedimentos em rios e de deposição de sedimentos em reservatórios e lagos. As principais conseqüências do aumento dessas taxas, ocasionado, principalmente, por intervenções antrópicas no uso do solo e de água, são: ◼ Aceleração da remoção de camadas férteis dos solos ou da cobertura gradativa desses solos férteis por grupos de solos quimicamente mais pobres, tornando-os estéreis ou improdutivos; ◼ Aceleração dos processos de eutrofização em reservatórios e lagos, devido à absorção de nutrientes pelos sedimentos finos depositados; ◼ Contaminação da água dos reservatórios e lagos por metais pesados, por fertilizantes e pesticidas químicos transportados juntamente com os sedimentos finos afluentes ao manancial; ◼ Aumento das áreas sujeitas a inundações, dificultando as ações de controle de enchentes; ◼ Diminuição da vida útil dos reservatórios; ◼ Diminuição da navegabilidade nos rios; ◼ Aumento de áreas sujeitas à desertificação; ◼ Aumento da turbidez dos rios; etc.. 8/202 Introdução ◼ As partículas em suspensão degradam a qualidade da água, prejudicando vários setores usuários de recursos hídricos, tais como: setores de abastecimento urbano e industrial, setores de navegação, irrigação, recreação e turismo, aqüicultura e o setor elétrico. ◼ No setor de navegação, o assoreamento de rios prejudica o deslocamento interior, resultando em maiores gastos com a manutenção de hidrovias e das próprias embarcações, causando impactos econômicos negativos ao setor hidroviário. ◼ Para o setor elétrico, o aumento das taxas de transporte de sedimentos resulta no aumento das taxas de assoreamento dos reservatórios, diminuindo sua vida útil, a sua capacidade de regularização do curso d’água e seu potencial de produção de energia. Adicionalmente, a maior quantidade de sedimentos em suspensão afetará a eficiência da usina hidrelétrica, devido à abrasão dessas partículas em suspensão com as turbinas da usina, resultando num maior custo de manutenção ou até mesmo, na necessidade de substituição dessas peças. ◼ O sedimento em suspensão também dificulta a penetração de luz nos corpos d’água, reduzindo a atividade fotossintética, diminuindo, dessa forma, os níveis de oxigênio dissolvido no corpo hídrico. 9/202 Introdução ◼ A complexidade dos fenômenos hidrossedimentológicos e a necessidade contínua do homem em obter dados hidrossedimentométricos de qualidade, fazem com que os profissionais envolvidos, tanto de campo quanto de escritório, devam conhecer os conceitos básicos envolvidos nos processos de erosão, transporte e deposição de sedimentos, assim como dos equipamentos e metodologias de amostragens necessárias para coletar amostras hidrossedimentométricas representativas. 10/202 Importância dos Dados Hidrossedimentométricos ◼ Determinação da produção de sedimentos de bacias hidrográficas com diferentes condições fisiográficas (geologia, solo, clima, hidrografia, vegetação, área de drenagem, etc.) e de uso de solo. ◼ Determinação da distribuição temporal e espacial da concentração de sedimentos nos cursos d’água. ◼ Determinação das áreas de erosão e de deposiçãoem sistemas de canais. ◼ Determinação da quantidade e da granulometria dos sedimentos afluentes a um reservatório. ◼ Determinação das relações entre as características químicas dos sedimentos, a qualidade da água e a biota aquática. Equipamentos Utilizados nas Amostragens de Sedimentos em Suspensão 12/202 Principais Critérios para Projeto e Construção de Amostradores de Sedimentos ◼ Permitir que a água entre no bico do amostrador de maneira isocinética, ou seja, a velocidade da água não sofra alteração nem em intensidade nem em direção ao entrar no bico do amostrador; ◼ Permitir que o bico do amostrador alcance uma profundidade a mais próxima possível do leito do rio, considerando as dimensões físicas do amostrador. Esta distância varia normalmente de 8 a 25 cm; ◼ Minimizar perturbações locais no fluxo do rio, especialmente no bico do amostrador; ◼ Ser adaptável aos equipamentos de suporte já em uso para as medições de descarga líquida; ◼ Ser o mais simples possível, resultando em pouca ou nenhuma manutenção; ◼ Acomodar garrafas de volumes padrões nos Estados Unidos na América, tais como: garrafa de vidro de leite - 473 mL (1 pint), garrafa de vidro de maionese - 946 mL (1 quart) e garrafas plásticas de 1, 2 e 3 litros. 13/202 Federal Inter-Agency Sedimentation Project – FISP: Órgãos Participantes ◼ U.S. Department of Agriculture (USDA): ◼ Forest Service; ◼ Agricultural Research Service – ARS; ◼ U.S. Bureau of Reclamation (USBR); ◼ U.S. Geological Survey (USGS); ◼ U.S. Army Corps of Engineers (USACE); ◼ U.S. Bureau of Land Management (BLM); ◼ U.S. Environmental Protection Agency (EPA). OBS: Site do FISP: http://fisp.wes.army.mil/ 14/202 Os amostradores desenvolvidos pelo FISP: Códigos ◼ US: Estados Unidos da América em inglês; ◼ D: Amostrador por integração na vertical; ◼ P: Amostrador pontual; ◼ H: Amostrador operado manualmente (quando não houver essa denominação para o amostrador, o mesmo se refere à amostradores operados com guinchos); ◼ BM: amostradores de material do leito; ◼ BL: amostradores de descarga do leito; ◼ Ano: os dois últimos dígitos do ano no qual o amostrador foi projetado 15/202 Principais Amostradores de Sedimentos em Suspensão Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-48 1/4 0,473 L 2,7 0,46 2,7 0,09 1,8 US DH-59 3/16 0,473 L 4,6 0,46 1,5 0,11 10,0 US DH-59 1/4 0,473 L 2,7 0,46 1,5 0,11 10,0 US DH-76 3/16, 1/4 0,946 L 4,6 0,46 2,0 0,08 11,3 US DH-81 3/16 1,0 2,7 0,61 1,9 0,10 0,5 US DH-81 1/4 1,0 2,7 0,46 2,3 0,10 0,5 US DH-81 5/16 1,0 2,7 0,61 2,1 0,10 0,5 US DH-95 3/16 1,0 4,6 0,64 1,9 0,12 13,2 US DH-95 1/4 1,0 4,6 0,52 2,1 0,12 13,2 US DH-95 5/16 1,0 4,6 0,64 2,3 0,12 13,2 US DH-2 3/16 1,0 10,7 0,61 1,8 0,09 13,6 US DH-2 1/4 1,0 6,1 0,61 1,8 0,09 13,6 US DH-2 5/16 1,0 4,0 0,61 1,8 0,09 13,6 US D-74 3/16 0,473 L/0,946 L 4,6 0,46 2,0 0,10 28,1 US D-74 1/4 0,473 L/0,946 L 2,7/4,6 0,46 2,0 0,10 28,1 US D-74AL 3/16 0,473 L/0,946 L 4,6 0,46 1,8 0,10 19,1 US D-74AL 1/4 0,473 L/0,946 L 2,7/4,6 0,46 1,8 0,10 19,1 16/202 Principais Amostradores de Sedimentos em Suspensão Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-95 3/16 1,0 4,6 0,52 1,9 0,12 29,0 US D-95 1/4 1,0 4,6 0,61 2,0 0,12 29,0 US D-95 5/16 1,0 4,6 0,61 2,0 0,12 29,0 US D-96 3/16 3,0 33,5 0,61 3,8 0,10 59,9 US D-96 1/4 3,0 18,3 0,61 3,8 0,10 59,9 US D-96 5/16 3,0 11,9 0,61 3,8 0,10 59,9 US D-96A1 3/16 3,0 33,5 0,61 1,8 0,10 36,3 US D-96A1 1/4 3,0 18,3 0,61 1,8 0,10 36,3 US D-96A1 5/16 3,0 11,9 0,61 1,8 0,10 36,3 US D-99 3/16 6,0 67,1 1,07 4,6 0,24 124,7 US D-99 1/4 6,0 36,6 0,91 4,6 0,24 124,7 US D-99 5/16 6,0 23,8 0,91 4,6 0,24 124,7 US P-61A1 3/16 0,473 L/0,946 L 54,9/36,6 0,46 3,0 0,11 47,6 US P-63 3/16 0,473 L/0,946 L 54,9/36,7 0,46 4,6 0,15 90,7 US P-72 3/16 0,473 L/0,946 L 21,9/15,5 0,46 1,6 0,11 18,6 Amostradores de Sedimentos em Suspensão 18/202 US DH-48 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-48 1/4 0,473 L 2,7 0,46 2,7 0,09 1,8 19/202 US DH-59 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-59 3/16 0,473 L 4,6 0,46 1,5 0,11 10,0 US DH-59 1/4 0,473 L 2,7 0,46 1,5 0,11 10,0 20/202 US DH-76 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-76 3/16, 1/4 0,946 L 4,6 0,46 2,0 0,08 11,3 21/202 US DH-81 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-81 3/16 1,0 2,7 0,61 1,9 0,10 0,5 US DH-81 1/4 1,0 2,7 0,46 2,3 0,10 0,5 US DH-81 5/16 1,0 2,7 0,61 2,1 0,10 0,5 22/202 US DH-95 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-95 3/16 1,0 4,6 0,64 1,9 0,12 13,2 US DH-95 1/4 1,0 4,6 0,52 2,1 0,12 13,2 US DH-95 5/16 1,0 4,6 0,64 2,3 0,12 13,2 23/202 US DH-2 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US DH-2 3/16 1,0 10,7 0,61 1,8 0,09 13,6 US DH-2 1/4 1,0 6,1 0,61 1,8 0,09 13,6 US DH-2 5/16 1,0 4,0 0,61 1,8 0,09 13,6 24/202 US D-74 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-74 3/16 0,473 L/0,946 L 4,6 0,46 2,0 0,10 28,1 US D-74 1/4 0,473 L/0,946 L 2,7/4,6 0,46 2,0 0,10 28,1 25/202 US D-74AL Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-74AL 3/16 0,473 L/0,946 L 4,6 0,46 1,8 0,10 19,1 US D-74AL 1/4 0,473 L/0,946 L 2,7/4,6 0,46 1,8 0,10 19,1 26/202 US D-95 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-95 3/16 1,0 4,6 0,52 1,9 0,12 29,0 US D-95 1/4 1,0 4,6 0,61 2,0 0,12 29,0 US D-95 5/16 1,04,6 0,61 2,0 0,12 29,0 27/202 US D-96 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-96 3/16 3,0 33,5 0,61 3,8 0,10 59,9 US D-96 1/4 3,0 18,3 0,61 3,8 0,10 59,9 US D-96 5/16 3,0 11,9 0,61 3,8 0,10 59,9 28/202 US D-96A1 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-96A1 3/16 3,0 33,5 0,61 1,8 0,10 36,3 US D-96A1 1/4 3,0 18,3 0,61 1,8 0,10 36,3 US D-96A1 5/16 3,0 11,9 0,61 1,8 0,10 36,3 29/202 US D-99 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US D-99 3/16 6,0 67,1 1,07 4,6 0,24 124,7 US D-99 1/4 6,0 36,6 0,91 4,6 0,24 124,7 US D-99 5/16 6,0 23,8 0,91 4,6 0,24 124,7 30/202 US P-61A1 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US P-61A1 3/16 0,473 L/0,946 L 54,9/36,6 0,46 3,0 0,11 47,6 31/202 US P-63 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US P-63 3/16 0,473 L/0,946 L 54,9/36,7 0,46 4,6 0,15 90,7 32/202 US P-72 Amostrador Diâmetro do Bico (pol.) Volume da Garrafa/Saca (L) Profundidade Máxima de Amostragem (m) Velocidade Mínima para Amostragens (m/s) Velocidade Máxima para Amostragens (m/s) Zona não- amostrada (m) Peso do Amostrador (kg) US P-72 3/16 0,473 L/0,946 L 21,9/15,5 0,46 1,6 0,11 18,6 Amostradores de Sedimento do Leito 34/202 US RBMH-80 Comprimento: 142 cm; Peso: 3,6 kg; Profundidade Máxima: 0,90 m; Volume Amostrado: 250 cm3; Espessura Amostrada Máxima: 4,4 cm 35/202 US BMH-53 Comprimento: 117 cm; Peso: 3,4 kg; Profundidade Máxima: 0,90 m; Volume Amostrado: 411 cm3; Espessura Amostrada Máxima: 20,3 cm 36/202 US BMH-60 Comprimento: 55,9 cm; Peso: 14,5 kg; Volume Amostrado: 175 cm3; Espessura Amostrada Máxima: 4,3 cm 37/202 US BM-54 Comprimento: 55,9 cm; Peso: 45,4 kg; Volume Amostrado: 300 cm3; Espessura Amostrada Máxima: 5,1 cm Amostradores de Descarga do Leito 39/202 US BLH-84 Comprimento: 71,1 cm; Peso: 4,5 kg; Malha da Saca: 0,25 mm 40/202 US BL-84 Comprimento: 91,4 cm; Peso: 14,5 kg; Malha da Saca: 0,25 mm 41/202 Seleção de Amostrador de Sedimentos em Suspensão Fonte: Davis, B.E., 2005, A Guide to the Proper Selection and Use of Federally Approved Sediment and Water-Quality Samplers: Vicksburg, MS, U.S. Geological Survey, Open File Report 2005- 1087, 20p. 42/202 Seleção de Amostrador - Análise de Qualidade de Água Fonte: Davis, B.E., 2005, A Guide to the Proper Selection and Use of Federally Approved Sediment and Water-Quality Samplers: Vicksburg, MS, U.S. Geological Survey, Open File Report 2005-1087, 20 p. 43/202 Seleção de Amostrador de Sedimentos do Leito Fonte: Davis, B.E., 2005, A Guide to the Proper Selection and Use of Federally Approved Sediment and Water-Quality Samplers: Vicksburg, MS, U.S. Geological Survey, Open File Report 2005-1087, 20 p. Acessórios dos Amostradores 45/202 Bicos – Eficiência de Amostragem Fonte: Edwards, Thomas K. and Glysson, G. Douglas, 1999, Field methods for measurement of fluvial sediment: Techniques of Water- Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, 89 p. 46/202 Testes Experimentais - Eficiência do Amostrador – US DH-2 47/202 Bicos de amostradores normalmente utilizados nas medições hidrossedimentométricas (diâmetros: 1/4”, 3/16” e 1/8”). 48/202 Borracha de Vedação das Garrafas dos Amostradores (Gaskets) ◼ Para verificação da vedação das borrachas das bocas das garrafas dos amostradores, deve-se inserir a garrafa no amostrador na sua correta posição e soprar o bico, inserindo ar na garrafa e ao mesmo tempo, bloquear a saída de ar no exaustor do amostrador. Se o ar escapar ao redor da garrafa, deve-se trocar a borracha de vedação. Se o problema persistir, deve-se verificar a mola que empurra a garrafa contra a borracha de vedação. 49/202 Garrafas ◼ Os amostradores pontuais e por integração na vertical utilizam garrafas de volumes padrões nos Estados Unidos na América, tais como: garrafa de vidro de leite - 473 mL (1 pint), garrafa de vidro de maionese - 946 mL (1 quart) e garrafas plásticas de 1, 2 e 3 litros. Em vez de vidro, garrafas plásticas e de teflon também são utilizadas. Estas últimas, comparadas com as de vidro, são mais leves, resistentes e adequadas para amostragens com finalidade de analisar alguns parâmetros de qualidade de água. 50/202 Garrafas Garrafa do amostrador de sedimentos onde são apresentados os níveis máximos e mínimos desejáveis para as amostras, bem como outras informações importantes para a correta identificação da amostra (Carvalho et al., 2000). 51/202 Garrafas 370 mL 300 mL 370 mL 300 mL 420 mL 420 mL 470 mL 52/202 Garrafas 350 mL 400 mL 400 mL 350 mL 53/202 Garrafas 450 mL 54/202 Garrafas 55/202 Garrafas e Sacas – Volume Máximo da Amostra Fonte: FISP, 2000. Development of the US D-95 Suspended-Sediment Sampler,Report LL, 27p. http://fisp.wes.army.mil 56/202 Distribuição Vertical de Sedimentos ◼ A distribuição vertical dos tamanhos das partículas em suspensão pode variar entre rios e entre seções transversais do mesmo rio. ◼ Contudo, como regra geral, as partículas finas são uniformemente distribuídas na vertical e as partículas mais grossas são concentradas próximas ao leito do rio (Guy e Norman, 1970). ◼ Portanto, no uso de amostradores pontuais de sedimentos e por integração na vertical, as amostras coletadas possuem sedimentos com tamanhos variados. Cada vertical amostrada é dividida em duas zonas: zona amostrada e não-amostrada 57/202 Distribuição Vertical de Sedimentos Fonte: Edwards, Thomas K. and Glysson, G. Douglas, 1999, Field methods for measurement of fluvial sediment: Techniques of Water-Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, 89 p. 58/202 Distribuição Vertical de Sedimentos Fonte: Guy, H.P., 1970, Fluvial sediment concepts. Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey, Book 3, Chapter C1, 55 p. Técnicas de Amostragens de Sedimentos em Suspensão (Edwards e Glysson, 1999) Fonte: Edwards, Thomas K. and Glysson, G. Douglas, 1999, Field methods for measurement of fluvial sediment: Techniques of Water-Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, 89 p. 60/202 Técnicas de Amostragens de Sedimentos em Suspensão ◼ Para serem definidos os seguintes itens: ◼ o método e a freqüência de amostragens de sedimentos; ◼ o tipo de amostrador a ser utilizado nas campanhas de medição; ◼ o método de integração na vertical adotado; ◼ o local onde será realizada a medição e; ◼ o número de verticais necessárias para definir a concentração média de sedimentos na seção transversal de um rio; ◼ Devem ser conhecidos:◼ as características hidrossedimentológicas dos rios onde serão realizadas as amostragens; ◼ a precisão requerida para os dados coletados; ◼ a disponibilidade de recursos financeiros para essa atividade e; ◼ o objetivo de monitoramento. 61/202 Técnicas de Amostragens de Sedimentos em Suspensão ◼ O objetivo principal das amostragem de sedimentos em suspensão é determinar a concentração média de sedimentos em suspensão levando-se em consideração a vazão líquida, ou seja, determinando a média ponderada das concentrações de sedimentos em suspensão em áreas parciais, cujos pesos são as vazões líquidas em cada área parcial da seção transversal total (soma das áreas parciais medidas) de um rio. ◼ Ela pode ser determinada coletando amostras de sedimentos em suspensão por integração na vertical em um determinado número de verticais ao longo da seção transversal do rio. total n i ii Q CQ C = = 1 Amostragem numa Vertical 63/202 Amostragem numa Vertical ◼ O objetivo da amostragem numa vertical é determinar a concentração média de sedimentos nessa vertical. ◼ Os métodos utilizados dependem das características do fluxo e do sedimento a ser coletado: ◼ 1o caso: Velocidades baixas (v < 0,60 m/s) com pouca ou nenhuma partícula com granulometria areia; ◼ 2o caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades menores do que 4,60 m; ◼ 3o caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades maiores do que 4,60 m; ◼ 4o caso: Velocidades muito altas (v > 3,70 m/s) 64/202 1o Caso: Velocidades baixas (v < 0,60 m/s) com pouca ou nenhuma partícula com granulometria areia ◼ Nesse caso, as velocidades são baixas e o fluxo não transporta areia como sedimentos em suspensão. A distribuição de sedimentos (silte e argila) é relativamente uniforme na vertical, desde o leito do rio até a susperfície da água. ◼ Nesse caso não é tão importante coletar amostras isocineticamente quanto é quando existem partículas de granulometria areia sendo transportadas em suspensão (maiores do que 0,062 mm). 65/202 2o Caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades menores do que 4,60 m ◼ Os amostradores padrões podem ser utilizados (DH-48, DH-59, DH-75, D-49 e D-74). ◼ As amostragens são realizadas descendo o amostrador em toda a profundidade na vertical e retornando à superfície utilizando uma velocidade de trânsito constante. ◼ A velocidade de trânsito utilizada na subida do amostrador não precisa ser igual a da descida, mas ambas as velocidades devem ser constantes para garantir que a amostragem seja proporcional à velocidade média na vertical. ◼ As velocidades de trânsito devem ser aquelas onde as garrafas cheguem mais próximo dos volumes ideais para cada garrafa, mais ou menos uns 6 cm da boca da garrafa, ou seja, de 350 a 420 mL para garrafas de 473 mL (1 pint) e de 650 a 800 mL para garrafas de 946 mL (1 quart). ◼ Dessa forma, caso em alguma amostragem, o volume de água/sedimento na garrafa passe do limite máximo apresentado anteriormente, ou seja percebido que sai água pelo bico do amostrador logo após o mesmo ter sido retirado da água, a amostra deve ser descartada e uma nova amostragem na mesma vertical deve ser realizada. 66/202 3o Caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades maiores do que 4,60 m ◼ Os amostradores por integração na vertical (com contêineres rígidos) não devem ser utilizados porque a profundidade excede à máxima profundidade admissível para a utilização destes amostradores. Nesse caso, somente amostradores pontuais ou de saca devem ser utilizados. ◼ A técnica de amostragem utilizada com os amostradores de saca é a mesma utilizada com os amostradores por integração na vertical. ◼ Amostradores pontuais podem ser utilizados para coletar amostras em verticais onde a profundidade for maior do que 4,60 m. 67/202 3o Caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades maiores do que 4,60 m ◼ Para rios com profundidades entre 4,60 m e 9,20 m, os seguintes procedimentos podem ser adotados: ◼ Insere-se uma garrafa limpa no amostrador e se fecha a cabeça do amostrador; ◼ Desce-se o amostrador até próximo ao leito do rio, mantendo a válvula de abertura/fechamento do bico do amostrador fechada e se anota a profundidade; ◼ Sobe-se o amostrador até a superfície da água utilizando uma velocidade de trânsito constante. Deve-se abrir a válvula de abertura/fechamento do bico do amostrador ao mesmo tempo que se inicie a subida do amostrador; ◼ Mantenhe-se a válvula de abertura/fechamento do bico do amostrador aberta até que o bico do amostrador saia da água. Após isso, a mesma deve ser fechada; 68/202 3o Caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades maiores do que 4,60 m ◼ Para rios com profundidades entre 4,60 m e 9,20 m, os seguintes procedimentos podem ser adotados: ◼ Remove-se a garrafa contendo a amostra água/sedimento do amostrador. Verfica-se se o volume está entre os volumes pré-estabelecidos e se anota as informações necessárias para a correta identificação da amostra. Se a amostra exceder o volume máximo admissível, descarta-se a amostra e se repete a amostragem utilizando uma velocidade de trânsito maior do que a anteriormente utilizada; ◼ Insere-se outra garrafa limpa dentro do amostrador e se fecha a cabeça do amostrador; ◼ Abaixa-se o amostrador até a calda do mesmo tocar na água, permitindo o alinhamento do amostrador de acordo com a direção do fluxo da água; ◼ Abre-se a válvula de abertura/fechamento do bico do amostrador ao mesmo tempo que se inicia a descida do amostrador até que o mesmo se aproxime do leito do rio; ◼ Fecha-se a válvula de abertura/fechamento do bico do amostrador. 69/202 3o Caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades maiores do que 4,60 m ◼ A velocidade de trânsito utilizada na subida e utilizada na descida do amostrador não precisam ser iguais. ◼ Se a profundidade for maior do que 9,20 m, o procedimento é similar, exceto que a integração na vertical, tanto na descida quanto na subida do amostrador é realizada por partes em segmentos não superiores a 9,20 m. A Figura 7.4 ilustra o procedimento de amostragem para um rio com profundidade de 18,30 m. Note que a velocidade de trânsito utilizada na subida (RT3 e RT4) não precisa ser igual à velocidade de trânsito na descida (RT1 e RT2), no entanto, deve-se ter RT1 = RT2 e RT3 = RT4. As amostras coletadas utilizando esta técnica são compostas em uma só amostra e uma concentração média é determinada para essa vertical. ◼ As amostras devem ser coletadas numa vertical utilizando os dois sentidos (subida e descida), visto que estudos no rio Colorado, Estados Unidos, têm demonstrado diferenças entre os resultados encontrados utilizando somente um dos sentidos (subida ou descida). 70/202 3o Caso: Velocidades altas (0,60 < v < 3,70 m/s) e profundidades maiores do que 9,20 m Figura 7.4 – Utilização de amostradores pontuais de sedimentos para integração na vertical em rios profundos. RT = Velocidade de Trânsito (Transit Rate). 71/202 4o Caso: Velocidades muito altas (v > 3,70 m/s) ◼ Neste caso as velocidades são tão elevadas que a utilização de amostradores pontuais ou por integração na vertical é perigosa ou impossível, sendo necessário a amostragem somente na superfície. ◼ Uma amostra de superfície é àquela coletada na superfície da água ou próximo dela, utilizando ou não um amostrador padrão. ◼ Sob certas condições, pode ser esperado que todos os sedimentos, exceto os mais grossos, serão inteiramente misturados no fluxo e, portanto, somente uma amostra próxima à superfície é representativa da seção transversal onde a mesma foi coletada. ◼ Devido aos vários problemas associados às amostras de superfície, estas deveriam ser correlacionadas com amostras coletadas regularmente por integração na vertical sob condições de fluxo mais estáveis, logo após a recessão do hidrograma da cheia. Amostragem em Várias Verticais 73/202 Amostragem em Várias Verticais◼ Uma amostra coletada utilizando a técnica de integração na vertical apresentada no item anterior representará de modo preciso a concentração média de sedimentos em suspensão naquela vertical no momento da amostragem, e a mesma será a média ponderada das concentrações pontuais nessa vertical, cujos pesos são as velocidades pontuais nessa vertical. ◼ Dessa forma, resta-se determinar em quantas e em quais verticais devem ser realizadas as amostras de modo que se possa determinar a concentração média na seção transversal de interesse, e que a mesma seja a média ponderada das concentrações de sedimentos em suspensão em áreas parciais, definidas pelas verticais especificadas, cujos pesos são as vazões líquidas em cada área parcial da seção transversal total (soma das áreas parciais medidas) na seção transversal de interesse em um rio. total n i ii Q CQ C = = 1 = = = n i i n i ii v Cv C 1 1 74/202 Amostragem em Várias Verticais ◼ O USGS (United States Geological Survey) utiliza dois métodos para definir a localização e espaçamento das verticais de amostragem de sedimentos em suspensão. Um é baseado no IGUAL INCREMENTO DE DESCARGA LÍQUIDA e o outro é baseado no IGUAL INCREMENTO DE LARGURA no rio. 75/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) ◼ Com o Método de Igual Incremento de Descarga (IID), as amostras são coletadas nas verticais que passam pelos centróides das áreas de iguais incrementos de descarga (Figura 7.5). ◼ Este método requer o conhecimento da distribuição de vazão na seção transversal de interesse, baseado na série histórica de medições de vazão nessa seção ou na medição de vazão realizada anteriormente às amostragens de sedimentos em suspensão. ◼ Se essas informações estiverem disponíveis, utilizando-se o método IID, pode-se economizar tempo e trabalho quando comparado com o Método de Igual Incremento de Largura, principalmente em grandes rios, devido ao menor número de verticais necessárias para as amostragens. 76/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) Figura 7.5 – Exemplo de aplicação do Método de Igual Incremento de Descarga. As amostras são coletadas na vertical que passa pelo centróide das áreas de iguais incrementos de descarga líquida. 77/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) ◼ Um mínimo de quatro e um máximo de nove verticais devem ser escolhidas para a utilização do método de IID. ◼ Este método assume que cada amostra coletada na vertical que passa pelo centróide de cada sub- área dos incrementos de igual descarga, representa a concentração média de sedimentos em suspensão na respectiva sub-área. 78/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) ◼ Como exemplo de aplicação do método IID, será utilizada uma medição de descarga realizada no rio Madeira na estação Porto Velho (código 15400000), em 23/03/2006, cuja vazão total medida foi de 33.900 m3/s, velocidade média na seção foi de 1,95 m/s, profundidade média da seção igual a 22,88 m e largura de topo da seção igual a 758 m. 79/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) 80/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) 81/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Distância Corrigida ao Ponto Inicial - PI (m) V a z ã o A c u m u la d a ( % ) 0 3.390 6.780 10.170 13.560 16.950 20.340 23.730 27.120 30.510 33.900 V a z ã o A c u m u la d a ( m 3 /s ) 82/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) ◼ Se a seção de medição for estável e a curva-chave não possuir laços e também for estável, a série histórica de medições de descarga líquida realizadas podem ser utilizada para determinar a localização das verticais onde serão realizadas as amostragens de sedimentos em suspensão. ◼ Podem ser utilizadas algumas dessas medições para elaborar gráficos de acordo com a metodologia apresentada anteriormente. ◼ Essas curvas podem ser inseridas num só gráfico e o mesmo pode ser levado para o campo para auxiliar na determinação da localização das verticais de amostragem (Figura 7.9 e Figura 7.10). ◼ Por exemplo, na Figura 7.10, a qual apresenta vazões de 86 a 200 pés3/s, o centróide da vazão incremental equivalente a 20%, ou seja, a distância ao PI equivalente 10% varia entre 20 a 50 pés. 83/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) Figura 7.9 – Vazões acumuladas (valores absolutos) versus distâncias ao Ponto Inicial para várias medições. 84/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) Figura 7.10 – Vazões acumuladas (%) versus distâncias ao Ponto Inicial para várias medições. 85/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) ◼ A velocidade de trânsito em cada vertical, tanto na subida como na descida do amostrador de sedimentos, podem ser diferentes, mas devem ser constantes em cada sentido (subida ou descida). Isto facilitará a coleta de amostras com aproximadamente o mesmo volume em cada vertical (Figura 7.11). ◼ As amostras coletadas em cada vertical utilizando o método IID podem ser analisadas separadamente em laboratório, ou seja, pode-se determinar a concentração média de sedimentos em suspensão em cada vertical, cuja média aritmética será a concentração média na seção transversal da estação onde foram realizadas as amostragens. ◼ A vantagens dessa análise individual por vertical é que se terá a distribuição transversal da concentração de sedimentos no rio. Caso a concentração encontrada em alguma vertical tenha sido muito diferente das demais, a mesma deve ser excluída do cálculo da média para toda a seção transversal do rio. ◼ Caso todas as amostras apresentem aproximadamente o mesmo volume, as mesmas podem ser misturadas formando uma única amostra composta. A concentração média de sedimentos em suspensão será a concentração de sedimentos em suspensão determinada após a análise dessa amostra composta. 86/202 Método de Igual Incremento de Descarga (IID) Figura 7.11 – Velocidade de Trânsito em cada vertical para amostragem pelo Método de Igual Incremento de Descarga. 87/202 Método de Igual Incremento de Largura (IIL) ◼ No Método de Igual Incremento de Largura (IIL), o volume amostrado em cada vertical deve ser proporcional à vazão em cada sub-área determinada pelos incrementos de igual largura na seção transversal do rio (Figura 7.12). ◼ O igual incremento de largura e a amostragem utilizando uma mesma velocidade de trânsito para todas as verticais de amostragem, garante que a amostra composta coletada seja proporcional à vazão do rio na seção transversal amostrada. ◼ Dessa forma, deve-se utilizar o mesmo bico do amostrador para as amostragens em todas as verticais. ◼ Utilizando o método IIL, o número mínimo de verticais a serem amostragens é 10 e o número máximo é 20. ◼ Costuma-se adotar a metade do número de verticais utilizadas para a medição de descarga líquida, realizando as amostragens em verticais alternadas, ou seja, ou nas verticais de números pares ou nas ímpares. 88/202 Método de Igual Incremento de Largura (IIL) ◼ No método IIL, as amostragens devem ser realizadas utilizando uma mesma velocidade de trânsito para todas as verticais, tanto na subida quanto na descida do amostrador (Figura 7.13). ◼ A velocidade de trânsito é determinada com base na vertical que possui o maior produto entre profundidade e velocidade média da seção transversal. ◼ Utilizando este método, garante-se que o volume da amostra individual coletada em cada vertical utilizando amostradores de sedimentos por integração na vertical ou pontuais por integração, seja proporcional à velocidade média em cada vertical onde foi realizada a amostragem. 89/202 Método de Igual Incremento de Largura (IIL) Figura 7.12 – Método de Igual Incremento de Largura (IIL). 90/202 Método de Igual Incremento de Largura (IIL) Figura 7.13 – Velocidade de trânsito (VT) nas verticais de amostragens utilizando oMétodo de Igual Incremento de Largura. Como todas VTs devem ser iguais, os volumes das amostras são proporcionais ao produto da velocidade média e da profundidade na vertical. 91/202 Vantagens e Desvantagens dos Métodos IID e IIL ◼ Apesar das diferenças entre as metodologias de amostragem dos métodos de IID e IIL, esses métodos conduzem a um mesmo resultado para a concentração média de sedimentos em suspensão. 92/202 Vantagens e Desvantagens dos Métodos IID e IIL ◼ As vantagens do método IID são: ◼ Um menor número de verticais é necessário, resultando na redução do tempo destinado às amostragens; ◼ Amostragens durante cheias são mais fáceis devido ao menor número de verticais; ◼ As amostras de cada vertical podem ser analisadas separadamente em laboratório; ◼ A distribuição da concentração de sedimentos na seção transversal pode ser determinada; ◼ Podem ser utilizadas diferentes velocidades de trânsito entre as verticais; ◼ Quando a medição de descarga não é necessária e a seção transversal é estável, leva-se menos tempo para realizar as amostragens. 93/202 Vantagens e Desvantagens dos Métodos IID e IIL ◼ As vantagens do método IIL são: ◼ Conhecimento prévio da distribuição da vazão ao longo da seção transversal não é necessário; ◼ Variações na distribuição da concentração de sedimentos na seção transversal são mais bem consideradas devido ao maior número de verticais utilizadas; ◼ Tempo com análises laboratoriais é reduzido devido à composição das amostras individuais em uma única amostra composta; ◼ É um método mais fácil de ser ensinado e utilizado pelas equipes de hidrometria uma vez que é baseado na simples divisão da seção transversal do rio em iguais larguras, em vez de iguais incrementos de descarga. Amostras Pontuais 95/202 Amostras Pontuais ◼ Caso haja interesse em determinar a distribuição vertical e horizontal da concentração de sedimentos, assim com da sua granulometria, amostradores pontuais podem ser utilizados. ◼ Geralmente, de 5 a 10 verticais são suficientes para se definir a distribuição horizontal. ◼ Para se determinar a distribuição vertical de sedimentos podem ser coletadas amostras na superfície da água e a 0,30 m do leito do rio e intercalar de 6 a 10 amostragens pontuais entre essas duas profundidades. ◼ Cada amostra deve ser analisada individualmente. 96/202 Amostras Pontuais ◼ Se os amostradores pontuais forem utilizados para determinar a concentração média na seção transversal de um rio, são necessárias de 5 a 10 amostras por vertical. ◼ Neste caso, os tempos de amostragens para cada amostra, ou seja, o tempo com o bico do amostrador aberto, devem ser iguais. Isso garante que as amostras coletadas sejam proporcionais ao fluxo no ponto de amostragem. ◼ As amostras coletadas devem ser misturadas formando uma única amostra composta, a qual será analisada em laboratório. ◼ Caso seja utilizado o método IID para determinar às distâncias das verticais de amostragens em relação ao PI da estação, os tempos de amostragens podem ser diferentes entre verticais. ◼ Se for utilizado o método de IIL, um tempo de amostragem constante deve ser utilizado para todas as verticais de amostragem. 97/202 Tempo de Amostragem em Coletas Pontuais Diâmetro do Bico (D) Tempo (s): )m/s((mm) (mL)4 (s) 2 vD V t amostra = (pol.) (mm) Vamostra = 350 mL Vamostra = 400 mL Vamostra = 420 mL 1/8 3,175 44,2/v(m/s) 50,5/v(m/s) 53,0/v(m/s) 3/16 4,762 19,6/v(m/s) 22,5/v(m/s) 23,6/v(m/s) 1/4 6,350 11,1/v(m/s) 12,6/v(m/s) 13,3/v(m/s) Diâmetro do Bico (D) Tempo (s): )m/s((mm) (mL)4 (s) 2 vD V t amostra = (pol.) (mm) Vamostra = 1.000 mL Vamostra = 2.000 mL Vamostra = 4.000 mL 1/8 3,175 126,3/v(m/s) 252,6/v(m/s) 505,2/v(m/s) 3/16 4,762 56,1/v(m/s) 112,3/v(m/s) 224,5/v(m/s) 1/4 6,350 31,6/v(m/s) 63,2/v(m/s) 126,3/v(m/s) Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão 99/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão ◼ Uma amostra obtida através da passagem do amostrador em uma determinada vertical do rio é quantitativamente ponderada em relação à velocidade de passagem em cada trecho dessa vertical. ◼ Portanto, se a amostragem na vertical representa o fluxo por uma largura específica, a amostra é considerada como sendo ponderada em relação à vazão, visto que com uma velocidade de trânsito uniforme, os sedimentos em suspensão terão um igual intervalo de tempo para entrarem no amostrador. 100/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão ◼ A velocidade de trânsito máxima utilizada em amostragens por integração na vertical deve ser respeitada para assegurar a coleta de amostras representativas. ◼ Se a velocidade de trânsito for muito alta, a taxa de redução do volume de ar dentro da garrafa do amostrador será menor do que a taxa de aumento da pressão hidrostática ao redor do amostrador, dificultando a entrada de água pelo bico do amostrador ou dificultando a saída de ar pelo exaustor. ◼ Adicionalmente, uma velocidade de trânsito excessiva pode fazer com que a velocidade de passagem de água/sedimento através do bico do amostrador seja menor do que a velocidade da água ao redor do mesmo, devido à inclinação do amostrador, provocando amostragens de modo não-isocinético. 101/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão 102/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão 103/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão ◼ As velocidades de trânsito máximas podem ser determinadas através de gráficos (Figura 7.14 a Figura 7.19). Essas Figuras mostram que as velocidades de trânsito máximas variam de 0,1vm a 0,4 vm, onde vm é a velocidade média na vertical amostrada. ◼ Esses limites são função do diâmetro do bico do amostrador e do volume da garrafa de coleta de água/sedimento do amostrador. ◼ As amostragens realizadas com amostradores equipados com o bico de menor diâmetro (1/8”) é muito afetado pela inclinação do amostrador. ◼ Pela análise da Figura 7.14 a Figura 7.19, percebe-se que a velocidade de trânsito máxima depende também do volume da garrafa do amostrador. Isso é explicado porque um aumento no volume da garrafa provoca uma diminuição na velocidade de trânsito devido aos efeitos do aumento da pressão hidrostática que comprime o ar contido na garrafa, gerando uma resistência adicional à entrada de água/sedimento na garrafa do amostrador. ◼ Obviamente, o aumento de pressão hidrostática só ocorre quando o amostrador está sendo deslocado no sentido superfície da água para o leito do rio. 104/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Figura 7.14 – Variação dos limites para a velocidade de trânsito para amostrador de sedimentos em suspensão com garrafa de 473 mL e diâmetro do bico igual a 1/8”. 105/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Figura 7.15 – Variação dos limites para a velocidade de trânsito para amostrador de sedimentos em suspensão com garrafa de 473 mL e diâmetro do bico igual a 3/16”. 106/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Figura 7.16 – Variação dos limites para a velocidade de trânsito para amostrador de sedimentos em suspensão com garrafa de 473 mL e diâmetro do bico igual a 1/4”. 107/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Figura 7.17 – Variação dos limites para a velocidade de trânsito para amostrador de sedimentos em suspensão com garrafa de 946 mL e diâmetro do bico igual a 1/8”. 108/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Figura 7.18 – Variação dos limites para a velocidade de trânsito para amostrador de sedimentos em suspensão com garrafa de 946 mL e diâmetro do bico igual a 3/16”. 109/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Figura7.19 – Variação dos limites para a velocidade de trânsito para amostrador de sedimentos em suspensão com garrafa de 946 mL e diâmetro do bico igual a 1/4”. 110/202 Velocidades de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão Exemplo de determinação da velocidade de trânsito utilizando um gráfico desenvolvido para amostradores de sedimentos em suspensão sedimentos em suspensão com garrafa de 473 mL e diâmetro do bico igual a 3/16”. 111/202 Velocidade de Trânsito Diâmetro do bico (pol.) 1/8 3/16 1/4 Diâmetro do bico (mm) 3,18 4,76 6,35 Área do bico (mm 2 ) 7,92 17,81 31,67 Volume da garrafa Volume da garrafa (mL) Vol. Máximo de amostragem (mL) Vol. Mínimo de amostragem (mL) Pressão atmosférica (ft) Pressão atmosférica (mca) 34 10,33 1 pint 473,2 420 300 Ponto 1 0,09 0,19 0,35 Ponto 2 0,20 0,45 0,80 Ponto 3(ft) Ponto 4 0,11 0,26 0,46 Ponto 5 0,16 0,36 0,64 15,0 Profundidade Relativa Velocidade relativa Superfície 1,16 0,1 1,17 0,2 1,16 0,3 1,15 0,4 1,10 0,5 1,05 0,6 1,00 0,7 0,94 0,8 0,84 0,9 0,67 1,0 0,50 1 1 :1 Ponto V hrA V RT bn m = 1 1 :2 Ponto V hrA V RT sn m = ( ) 1 :3 Ponto 1c + − = b bs r rrh d max 20 :4 Ponto Q A V RT n m = min 20 :5 Ponto Q A V RT n m = Reta que passa em 1 e no ponto 3 (reta 2, 15 ft) - b -11,33 -11,33 -11,33 Reta que passa em 1 e no ponto 3 (reta 2, 15 ft) - a 131,15 58,29 32,79 Reta 1 (x = ay + b) - coef. A 0,01 0,02 0,03 Reta 1 (x = ay + b) - coef. B 0,09 0,19 0,35 Interseção da reta 1 com a reta 5 (metros) 3,11 3,11 3,11 Ponto 4: coeficiente a (x = ay), y(m) 0,04 0,08 0,15 Ponto 5: coeficiente a (x = ay), y(m) 0,05 0,12 0,21 112/202 Velocidade de Trânsito Profundidade Profundidade (m) mínimo (420 mL) médio máximo (300 mL) máximo (compressão) (m) mínimo (420 mL) médio máximo (300 mL) máximo (compressão) 0,0 0,00 0,00 0,00 0,35 2,4 0,36 0,43 0,51 0,59 0,1 0,02 0,02 0,02 0,36 2,5 0,38 0,45 0,53 0,60 0,2 0,03 0,04 0,04 0,37 2,6 0,39 0,47 0,55 0,61 0,3 0,05 0,05 0,06 0,38 2,7 0,41 0,49 0,57 0,62 0,4 0,06 0,07 0,08 0,39 2,8 0,42 0,51 0,59 0,63 0,5 0,08 0,09 0,11 0,40 2,9 0,44 0,52 0,61 0,64 0,6 0,09 0,11 0,13 0,41 3,0 0,45 0,54 0,63 0,65 0,7 0,11 0,13 0,15 0,42 3,1 0,47 0,56 0,65 0,66 0,8 0,12 0,14 0,17 0,43 3,2 0,48 0,58 0,68 0,67 0,9 0,14 0,16 0,19 0,44 3,3 0,50 0,60 0,70 0,68 1,0 0,15 0,18 0,21 0,45 3,4 0,51 0,62 0,72 0,69 1,1 0,17 0,20 0,23 0,46 3,5 0,53 0,63 0,74 0,70 1,2 0,18 0,22 0,25 0,47 3,6 0,54 0,65 0,76 0,71 1,3 0,20 0,24 0,27 0,48 3,7 0,56 0,67 0,78 0,72 1,4 0,21 0,25 0,30 0,49 3,8 0,57 0,69 0,80 0,73 1,5 0,23 0,27 0,32 0,50 3,9 0,59 0,71 0,82 0,74 1,6 0,24 0,29 0,34 0,51 4,0 0,60 0,72 0,84 0,75 1,7 0,26 0,31 0,36 0,52 4,1 0,62 0,74 0,87 0,76 1,8 0,27 0,33 0,38 0,53 4,2 0,63 0,76 0,89 0,77 1,9 0,29 0,34 0,40 0,54 4,3 0,65 0,78 0,91 0,78 2,0 0,30 0,36 0,42 0,55 4,4 0,66 0,80 0,93 0,79 2,1 0,32 0,38 0,44 0,56 4,5 0,68 0,81 0,95 0,80 2,2 0,33 0,40 0,46 0,57 4,6 0,69 0,83 0,97 0,81 2,3 0,35 0,42 0,49 0,58 4,7 0,71 0,85 0,99 0,82 Velocidade de Trânsito / Velocidade Média Determinação da Velocidade de Trânsito para Amostragens de Sedimentos em Suspensão Amostradores com Garrafas de 473 mL (1 pint ) e com Bico de 6,35 mm (1/4 pol.) Velocidade de Trânsito / Velocidade Média 113/202 Velocidade de Trânsito Profundidade Profundidade (m) mínimo (420 mL) médio máximo (300 mL) máximo (compressão) (m) mínimo (420 mL) médio máximo (300 mL) máximo (compressão) 0,0 0,00 0,00 0,00 0,19 2,4 0,20 0,24 0,29 0,33 0,1 0,01 0,01 0,01 0,20 2,5 0,21 0,25 0,30 0,34 0,2 0,02 0,02 0,02 0,21 2,6 0,22 0,26 0,31 0,34 0,3 0,03 0,03 0,04 0,21 2,7 0,23 0,27 0,32 0,35 0,4 0,03 0,04 0,05 0,22 2,8 0,24 0,29 0,33 0,35 0,5 0,04 0,05 0,06 0,22 2,9 0,25 0,30 0,34 0,36 0,6 0,05 0,06 0,07 0,23 3,0 0,25 0,31 0,36 0,36 0,7 0,06 0,07 0,08 0,23 3,1 0,26 0,32 0,37 0,37 0,8 0,07 0,08 0,10 0,24 3,2 0,27 0,33 0,38 0,37 0,9 0,08 0,09 0,11 0,25 3,3 0,28 0,34 0,39 0,38 1,0 0,08 0,10 0,12 0,25 3,4 0,29 0,35 0,40 0,39 1,1 0,09 0,11 0,13 0,26 3,5 0,30 0,36 0,42 0,39 1,2 0,10 0,12 0,14 0,26 3,6 0,31 0,37 0,43 0,40 1,3 0,11 0,13 0,15 0,27 3,7 0,31 0,38 0,44 0,40 1,4 0,12 0,14 0,17 0,27 3,8 0,32 0,39 0,45 0,41 1,5 0,13 0,15 0,18 0,28 3,9 0,33 0,40 0,46 0,41 1,6 0,14 0,16 0,19 0,28 4,0 0,34 0,41 0,48 0,42 1,7 0,14 0,17 0,20 0,29 4,1 0,35 0,42 0,49 0,43 1,8 0,15 0,18 0,21 0,30 4,2 0,36 0,43 0,50 0,43 1,9 0,16 0,19 0,23 0,30 4,3 0,36 0,44 0,51 0,44 2,0 0,17 0,20 0,24 0,31 4,4 0,37 0,45 0,52 0,44 2,1 0,18 0,21 0,25 0,31 4,5 0,38 0,46 0,53 0,45 2,2 0,19 0,22 0,26 0,32 4,6 0,39 0,47 0,55 0,45 2,3 0,20 0,23 0,27 0,32 4,7 0,40 0,48 0,56 0,46 Velocidade de Trânsito / Velocidade Média Determinação da Velocidade de Trânsito para Amostragens de Sedimentos em Suspensão Amostradores com Garrafas de 473 mL (1 pint ) e com Bico de 4,76 mm (3/16 pol.) Velocidade de Trânsito / Velocidade Média 114/202 Velocidade de Trânsito Profundidade Profundidade (m) mínimo (420 mL) médio máximo (300 mL) máximo (compressão) (m) mínimo (420 mL) médio máximo (300 mL) máximo (compressão) 0,0 0,00 0,00 0,00 0,09 2,4 0,09 0,11 0,13 0,15 0,1 0,00 0,00 0,01 0,09 2,5 0,09 0,11 0,13 0,15 0,2 0,01 0,01 0,01 0,09 2,6 0,10 0,12 0,14 0,15 0,3 0,01 0,01 0,02 0,09 2,7 0,10 0,12 0,14 0,15 0,4 0,02 0,02 0,02 0,10 2,8 0,11 0,13 0,15 0,16 0,5 0,02 0,02 0,03 0,10 2,9 0,11 0,13 0,15 0,16 0,6 0,02 0,03 0,03 0,10 3,0 0,11 0,14 0,16 0,16 0,7 0,03 0,03 0,04 0,10 3,1 0,12 0,14 0,16 0,16 0,8 0,03 0,04 0,04 0,11 3,2 0,12 0,14 0,17 0,17 0,9 0,03 0,04 0,05 0,11 3,3 0,12 0,15 0,17 0,17 1,0 0,04 0,05 0,05 0,11 3,4 0,13 0,15 0,18 0,17 1,1 0,04 0,05 0,06 0,11 3,5 0,13 0,16 0,18 0,17 1,2 0,05 0,05 0,06 0,12 3,6 0,14 0,16 0,19 0,18 1,3 0,05 0,06 0,07 0,12 3,7 0,14 0,17 0,20 0,18 1,4 0,05 0,06 0,07 0,12 3,8 0,14 0,17 0,20 0,18 1,5 0,06 0,07 0,08 0,12 3,9 0,15 0,18 0,21 0,18 1,6 0,06 0,07 0,08 0,13 4,0 0,15 0,18 0,21 0,19 1,7 0,06 0,08 0,09 0,13 4,1 0,15 0,19 0,22 0,19 1,8 0,07 0,08 0,10 0,13 4,2 0,16 0,19 0,22 0,19 1,9 0,07 0,09 0,10 0,13 4,3 0,16 0,19 0,23 0,19 2,0 0,08 0,09 0,11 0,14 4,4 0,17 0,20 0,23 0,20 2,1 0,08 0,10 0,11 0,14 4,5 0,17 0,20 0,24 0,20 2,2 0,08 0,10 0,12 0,14 4,6 0,17 0,21 0,24 0,20 2,3 0,09 0,10 0,12 0,14 4,7 0,18 0,21 0,25 0,20 Velocidade de Trânsito / Velocidade Média Determinação da Velocidade de Trânsito para Amostragens de Sedimentos em Suspensão Amostradores com Garrafas de 473 mL (1 pint ) e com Bico de 3,18 mm (1/8 pol.) Velocidade de Trânsito / Velocidade Média 115/202 Velocidade de Trânsito (USDH-48) 116/202 Velocidade de Trânsito (USDH-48) 117/202 Volume Mínimo da Amostra Água-Sedimento para Garantir Quantidade Suficiente de Sedimento para Análises Laboratoriais Fonte: WMO, World Meteorological Organization (1994). Guide to Hydrological Practices – Data acquisition and processing, analysis, forecasting and other applications. Fifth edition, WMO-No.168. Geneva. 118/202 Volume Mínimo da Amostra Água-Sedimento para Garantir Quantidade Suficiente de Sedimento para Análises Laboratoriais Fonte: EDWARDS, Thomas K. and GLYSSON, G. Douglas, 1999, Field methods for measurement of fluvial sediment: Techniques of Water- Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, p. 63. Disponível em http://pubs.usgs.gov/twri/twri3-c2/). 119/202 Volume Mínimo da Amostra Água-Sedimento para Garantir Quantidade Suficiente de Sedimento para Análises Laboratoriais Fonte: EDWARDS, Thomas K. and GLYSSON, G. Douglas, 1999, Field methods for measurement of fluvial sediment: Techniques of Water- Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, p. 63. Disponível em http://pubs.usgs.gov/twri/twri3-c2/). 120/202 Volume Mínimo da Amostra Água-Sedimento para Garantir Quantidade Suficiente de Sedimento para Análises Laboratoriais Fonte: EDWARDS, Thomas K. and GLYSSON, G. Douglas, 1999, Field methods formeasurement of fluvial sediment: Techniques of Water-Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, p. 63. Disponível em http://pubs.usgs.gov/twr i/twri3-c2/). 121/202 Volume Mínimo da Amostra Água-Sedimento para Garantir Quantidade Suficiente de Sedimento para Análises Laboratoriais Fonte: Porterfield, G., 1972, Computations of Fluvial-Sediment Discharge: Techniques of Water- Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 3, p. 63. Disponível em http://pubs.usgs.gov/twri/twri3c3/) . 122/202 Classificação Granulométrica do Sedimento Fonte: CARVALHO, N. O.; FILIZOLA JR., N. P., SANTOS, P. M. C. e LIMA, J. E. F. W., 2000. Guia de Práticas Sedimentométricas. ANEEL. Brasília, DF. Elaboração dos Gráficos de Velocidade de Trânsito para Amostragem de Sedimentos em Suspensão FISP, 1952. The Design of Improved Types of Suspended Sediment Samplers. Mineapolis, Minnesota, St. Anthony Falls Hydraulics Laboratory, Inter-Agency Report n. 6, 103p. Report 6.pdf 124/202 Velocidade de Trânsito – Equações ◼ Lei de Boyle: “à temperatura constante, o volume de um gás é inversamente proporcional à pressão a qual o mesmo está submetido, ou seja, é constante o produto entre pressão e volume”. ( ) ( ) 1) (Eq. 2 1 11 1 1111 11 dt dD Dh Vh dt dV Dh Vh h Vh V VhhV + −= + == = 2) (Eq. vA dt dV n−= ( ) ( ) ( ) 3) (Eq. 11 2 1 11 2 1 2 1 11 Vh dDhrA v VT VT Vh DhvA dt dD vA dt dD Dh Vh sn m n n + = = + = −= + − 125/202 Velocidade de Trânsito VT/Vm para Amostradores com garrafa de 1 pint (473 mL) e bico de 1/8" 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 VT/Vm e r d = D /D s Velocidade Relativa 1,0 m 2,0 m 3,0 m 4,0 m 5,0 m 6,0 m 126/202 Velocidade de Trânsito VT/Vm para Amostradores com garrafa de 1 pint (473 mL) e bico de 3/16" 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 VT/Vm e r d = D /D s Velocidade Relativa 1,0 m 2,0 m 3,0 m 4,0 m 5,0 m 6,0 m 127/202 Velocidade de Trânsito VT/Vm para Amostradores com garrafa de 1 pint (473 mL) e bico de 1/4" 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 VT/Vm e r d = D /D s Velocidade Relativa 1,0 m 2,0 m 3,0 m 4,0 m 5,0 m 6,0 m Profundidade Máxima de Amostragem para Amostradores de Sedimentos em Suspensão com Contêineres Rígidos1 Maximum Sampling Depths and Transit Rates for Suspended Sediment and Water-Quality Samplers.pdf Procedimentos de Amostragem para Amostradores de Sedimentos em Suspensão com Contêineres Rígidos (Garrafas) Método de Igual Incremento de Largura (IIL) 130/202 Método IIL - Procedimentos ◼ a) Seleciona-se a vertical que tiver o maior produto entre a velocidade média na vertical e a profundidade. Esta vertical será chamada de vertical-padrão; ◼ b) Com base na profundidade medida na vertical-padrão, determina-se a razão entre a velocidade de trânsito e a velocidade média nesta vertical-padrão ( ), utilizando as tabelas fornecidas pela ANA, as quais correspondem às figuras referentes aos manuais de operação de cada amostrador e aos gráficos da publicação do USGS (EDWARDS, Thomas K. and GLYSSON, G. Douglas, 1999, Field methods for measurement of fluvial sediment: Techniques of Water-Resources Investigations of the U.S. Geological Survey, Book 3, Applications of Hydraulics, Chapter 2, 89 p. Disponível em http://pubs.usgs.gov/twri/twri3-c2/). mt vv 131/202 Método IIL - Procedimentos ◼ c) Definido o valor de ( ), calcula-se o tempo mínimo de amostragens na vertical-padrão, utilizando a seguinte fórmula: onde é a profundidade da vertical-padrão, descontando-se o valor correspondente à zona não-amostrada, que varia com o tipo de amostrador; ◼ d) O tempo máximo é obtido através da seguinte equação: onde é o valor máximo admitido para as amostras água- sedimento, as quais são: 420 mL para a garrafa de 473 mL; 800 mL para a garrafa de 946 mL; mt vv VT P Tmínimo 12= 1P )/()]([ )( )( smvmmD mLV sT amostramáximo = 2 4 amostraV 132/202 Método IIL - Procedimentos ◼ e) Efetua-se a amostragem nesta vertical-padrão, utilizando um tempo entre o tempo mínimo e o tempo máximo, calculados pelas equações apresentadas; ◼ f) Para as demais verticais onde serão realizadas as amostragens de sedimentos em suspensão, os tempos máximos e mínimos são determinados da seguinte maneira: ◼ Tempo mínimo na vertical “n”: ◼ Tempo máximo na vertical “n”: ( ) ( )padrãoverticalgasto n nmínimo T P P T −= 1 ( ) ( ) 101,= mínimonmáximo TT 133/202 Método IIL - Procedimentos ◼ g) O valor da razão entre a velocidade de trânsito e a velocidade média na vertical ( ) é obtido com o valor da profundidade da vertical-padrão. Em todas as verticais de amostragens, a velocidade de trânsito tem que ser praticamente a mesma da velocidade de trânsito utilizada na vertical-padrão, admitindo-se uma diferença máxima de 10%. ◼ OBS: Esse fator 1,10 é simplesmente a margem de diferença tolerável admitida entre o valor da velocidade de trânsito da vertical-padrão e a velocidade de trânsito de cada uma das verticais de amostragens, ou seja, aceita-se uma diferença máxima de 10%. mt vv 134/202 Método IIL – Exemplo 1 ◼ Como exemplo de aplicação do método IIL, será utilizada uma medição de descarga realizada no rio São Bartolomeu na estação Ponte São Bartolomeu (código 60500000), em 28/09/2006, cuja vazão total medida foi de 40,33 m3/s, velocidade média na seção foi de 0,40 m/s, profundidade média da seção igual a 1,98 m e largura de topo da seção igual a 42,95 m. 135/202 Perfil Transversal e Distribuição de Velocidade 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 Distância ao PI (m) P ro fu n d id a d e ( m ) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 V e lo c id a d e ( m /s ) Profundidade Velocidade 136/202 Ficha de Medição de Descarga Líquida Estação: Código: Rio: Bacia: N o Medição: Curso II Data: 28/9/2006 Método Cabo Técnico: Molinete Hélice Marca HC Lastro: N. Verticais 22 1,50 1,51 1,51 Hora - Início 8:00 Hora - Fim 9:30 Largura (m): 51,30 1,98 Área (m 2 ): 101,56 0,40 40,33 Largura do segmento Pontual Média na vert 1 ME 8,35 0,93 0,00 0,014 0,58 0,01 2 10,20 1,93 1,25 0,25 15 40 0,072 0,056 2,41 0,13 1,00 5 40 0,040 3 12,20 2,00 1,97 0,39 134 40 0,451 0,336 3,94 1,32 1,58 62 40 0,221 4 14,20 2,00 1,64 0,33 131 40 0,441 0,374 3,28 1,23 1,31 89 40 0,307 5 16,20 2,00 2,04 0,41 121 40 0,409 0,299 4,08 1,22 1,63 52 40 0,190 6 18,20 2,00 2,67 0,53 152 40 0,528 0,372 5,34 1,98 2,14 60 40 0,215 7 20,20 2,00 3,06 0,61 138 40 0,463 0,298 6,12 1,82 2,45 34 40 0,132 8 22,20 2,00 2,95 0,59 150 40 0,501 0,424 5,90 2,50 2,36 101 40 0,346 9 24,20 2,00 2,61 0,52 158 40 0,548 0,504 5,22 2,63 2,09 137 40 0,460 10 26,20 2,00 2,70 0,54 154 40 0,535 0,507 5,40 2,74 2,16 143 40 0,479 11 28,20 2,00 2,78 0,56 164 40 0,569 0,534 5,56 2,97 2,22 149 40 0,498 Vertical Posição moli Nº de sinais Tempo (s)Profundidade (m) Cota - Início (m) Cota - Fim (m) Cota - Média (m) Ailton Calibrado em: FICHA DE MEDIÇÃO DE DESCARGA LÍQUIDA Ponte São Bartolomeu 60500000 São Bartolomeu Paraná Prof. Média (m): Vel. Média (m/s) Vazão (m 3 /s) Velocidade (m/s) Área seg (m 2 )Linha Base Âng lido sext Dist do P.I (m) Descarga(m 3 /s) 137/202 Ficha de Medição de Descarga Líquida Estação: Código: Rio: Bacia: N o Medição: Curso II Data: 28/9/2006 Método Cabo Técnico: Molinete Hélice Marca HC Lastro: N. Verticais 22 1,50 1,51 1,51 Hora - Início 8:00 Hora - Fim 9:30 Largura (m): 51,30 1,98 Área (m 2 ): 101,56 0,40 40,33 Largura do segmento Pontual Média na vert 12 30,20 #REF! 2,80 0,56 151 40 0,5050,474 #REF! #REF! 2,24 132 40 0,444 13 32,2 2,00 2,82 0,56 150 40 0,501 0,466 5,64 2,63 2,26 128 40 0,431 14 34,20 2,00 2,88 0,58 157 40 0,545 0,466 5,76 2,68 2,30 114 40 0,387 15 36,20 2,00 2,77 0,55 149 40 0,498 0,384 5,54 2,13 2,22 77 40 0,269 16 38,20 2,00 2,63 0,53 162 40 0,562 0,425 5,26 2,24 2,10 83 40 0,288 17 40,20 2,00 2,37 0,47 145 40 0,486 0,460 4,74 2,18 1,90 129 40 0,435 18 42,20 2,00 2,36 0,47 134 40 0,451 0,465 4,72 2,19 1,89 143 40 0,479 19 44,20 2,00 2,24 0,45 145 40 0,486 0,436 4,48 1,95 1,79 114 40 0,387 20 46,20 2,00 2,14 0,43 134 40 0,451 0,239 4,28 1,02 1,71 1,01 40 0,027 21 48,20 2,55 2,32 0,46 126 40 0,425 0,328 5,92 1,94 1,86 65 40 0,231 22 MD 51,30 1,55 0,00 0,00 0,082 1,80 0,15 TOTAL 0,40 101,56 40,33 para para Linha Base Âng lido sext Dist do P.I (m) Descarga(m 3 /s) Observações: EQUAÇÃO DO HÉLICE EQ. 1: V (M/S) = 0,0241+ 0,1273 X Nº (RPS) EQ. 2: V (M/S) = 0,0101+ 0,1363 X Nº (RPS) Nº MENOR OU IGUAL A 3,80; R2= Nº MAIOR OU IGUAL A 3,8; R2= Prof. Média (m): Vel. Média (m/s) Vazão (m 3 /s) Velocidade (m/s) Área seg (m 2 ) FICHA DE MEDIÇÃO DE DESCARGA LÍQUIDA Ponte São Bartolomeu 60500000 São Bartolomeu Paraná Cota - Início (m) Cota - Fim (m) Cota - Média (m) Ailton Calibrado em: Vertical Posição moli Nº de sinais Tempo (s)Profundidade (m) 138/202 Ficha de Medição de Descarga Sólida Nº da Medição - Vertical-Padrão Vertical Vm Tempo Gasto Vm x Prof. Nº (m/s) (s) 11 0,53 38 Vertical Tempo Gasto VT Nº (s) (m/s) 3 28 0,14 5 30 0,14 7 44 0,14 9 37 0,14 11 38 0,15 13 40 0,14 15 38 0,15 17 32 0,15 19 33 0,14 21 33 0,14 FICHA DE CAMPO PARA AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO Nome da Estação Município U.F. Roteiro Data da Visita 28/9/2006 Curso d’água Bacia hidrográfica Tipo da Estação Código ANA PONTE SÃO BARTOLOMEU CRISTALINA GO - RIO SÃO BARTOLOMEU PARANÁ FRDQT 60500000 Nº da Campanha Tipo do Amostrador Método Vazão Total (m 3 /s) Temperatura (°C) Distância MD a ME (m) - SACA (AMS-8) IIL 40,33 42,95 Vidro Nº Distância MD (m) P1 (m) VT1 (m/s) T1 (s) Mínimo Máximo - - 2,78 0,16 35 42 Distância ao PI (m) Profundidade (m) Velocidade (m/s) Tempo Mínimo (s) Tempo Máximo (s) 17,2 2,04 0,30 13,2 1,97 0,34 26 28 27 29 33 21,2 45,2 2,24 0,44 3,06 0,30 42 47 3449,75 2,32 0,33 2,61 0,50 0,47 35 39 31 30 29,2 2,78 0,53 33 42 25,2 0,76 39 42 37,2 2,77 0,38 38 42 33,2 2,82 0,98 41,2 2,37 0,46 1,06 32 351,09 Profundidade X Velocidade (mXm/s) 0,66 0,61 0,91 1,32 1,48 1,32 Esta é a vertical padrão, vertical 11, pois é a que possui o maior produto (profundidade X velocidade média). Os tempos de amostragem para a demais verticais, são calculadas com base no valor do tempo gasto na amostragem nesta vertical. Velocidades de trânsito calculadas para cada vertical. Estão muito próximas da velocidade de amostragem na vertical padrão (vertical 11) 139/202 Ficha de Medição de Descarga Sólida – Fórmulas Necessárias do amostrador. Consulte tabelas informativas. USGS (Edwards e Glysson, 1999). velocidade de trânsito da vertical padrão zona não-saturada, das profundidades Pn e P1 da fórmula velocidade de trânsito em relação a acima. O valor da altura Z depende do tipo e modelo Tempo Máximo (Demais Verticais) Admitindo-se até 10% de variação da Deve-se descontar o valor da altura (Z) correspondente à Tempo Máximo (Vertical–Padrão) Tempo Mínimo (Demais Verticais)Tempo Mínimo (Vertical–Padrão) fornecidas pela ANA, provenientes da publicação do O valor do coeficiente K deve ser obtido através das Tabelas )m/s( de(m)Profundida22 (s) média 1 vKVT P T máxima mínimo = = padrão)icalgasto(vert 1 (mínimo)n −= T P P T n 10,1)()( = nmínimonmáximo TT Diâmetro do Bico (D) Tempo (s): )m/s((mm) (mL)4 (s) 2 vD V t amostra = (pol.) (mm) Vamostra = 350 mL Vamostra = 400 mL Vamostra = 420 mL 1/8 3,175 44,2/v(m/s) 50,5/v(m/s) 53,0/v(m/s) 3/16 4,762 19,6/v(m/s) 22,5/v(m/s) 23,6/v(m/s) 1/4 6,350 11,1/v(m/s) 12,6/v(m/s) 13,3/v(m/s) (pol.) (mm) Vamostra = 1.000 mL Vamostra = 2.000 mL Vamostra = 4.000 mL 1/8 3,175 126,3/v(m/s) 252,6/v(m/s) 505,2/v(m/s) 3/16 4,762 56,1/v(m/s) 112,3/v(m/s) 224,5/v(m/s) 1/4 6,350 31,6/v(m/s) 63,2/v(m/s) 126,3/v(m/s) 140/202 Método IIL – Exemplo 2 ◼ Como exemplo de aplicação do método IIL, será utilizada uma medição de descarga realizada no rio dos Sinos na estação Campo Bom (código 87380000), em 02/10/2007, cuja vazão total medida foi de 196,8 m3/s, velocidade média na seção foi de 0,59 m/s, profundidade média da seção igual a 5,63 m e largura de topo da seção igual a 59,00 m. 141/202 Perfil Transversal e Distribuição de Velocidade 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0 2 4 6 8 10 1214 16 1820 2224 26 2830 3234 36 3840 4244 46 4850 52 5456 5860 62 Distância da MD (m) V e lo c id a d e ( m ) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 P ro fu n d id a d e ( m ) Velocidade (m/s) Profundidade (m) 142/202 Medição de Descarga Líquida Distância da MD Distância cor. da MD Profundidade Velocidade Área Vazão Vazão Acumul. Vazão Acumul. (m) (m) (m) (m/s) (m 2 ) (m 3 /s) (m 3 /s) (%) 1 0,0 2,00 0,00 0,00 0,88 0,026 0,0 0,0 2 4,0 5,25 1,75 0,12 5,69 0,688 0,7 0,4 3 6,5 7,75 2,50 0,30 6,25 1,900 2,6 1,3 4 9,0 10,25 4,55 0,41 11,38 4,641 7,3 3,7 5 11,5 12,75 5,25 0,46 13,13 6,064 13,3 6,8 6 14,0 15,25 5,95 0,48 14,88 7,066 20,4 10,4 7 16,5 17,75 7,10 0,50 17,75 8,946 29,3 14,9 8 19,0 20,25 7,40 0,66 18,50 12,210 41,5 21,1 9 21,5 22,75 7,40 0,67 18,50 12,395 53,9 27,4 10 24,0 25,25 7,25 0,74 18,13 13,340 67,3 34,2 11 26,5 27,75 7,10 0,76 17,75 13,508 80,8 41,1 12 29,0 30,25 7,20 0,72 18,00 12,924 93,7 47,6 13 31,5 32,75 7,20 0,65 18,00 11,754 105,5 53,6 14 34,0 35,25 7,10 0,66 17,75 11,697 117,2 59,5 15 36,5 37,75 7,05 0,67 17,63 11,791 129,0 65,5 16 39,0 40,25 7,05 0,67 17,63 11,809 140,8 71,5 17 41,5 42,75 7,25 0,66 18,13 11,999 152,8 77,6 18 44,0 45,25 7,20 0,69 18,00 12,402 165,2 83,9 19 46,5 47,75 6,45 0,74 16,13 11,884 177,0 90,0 20 49,0 50,25 6,40 0,65 16,00 10,336 187,4 95,2 21 51,5 52,75 5,70 0,42 14,25 5,942 193,3 98,3 22 54,0 55,25 4,40 0,27 11,00 3,003 196,3 99,8 23 56,5 57,75 2,50 0,07 6,25 0,419 196,7 100,0 24 59,0 59,00 0,00 0,00 0,78 0,013 196,8 100,0 332,34 196,76 5,63 0,59 Vertical TOTAL Valor Médio 143/202 Medição de Descarga Líquida Distância Distância Profundidade Velocidade Área Vazão da MD(m) cor. da MD(m) (m) (m/s) (m 2 ) (m 3 /s) 1 0,0 2,00 0,00 0,00 0,88 0,026 3 6,5 7,75 2,50 0,30 6,25 1,900 5 11,5 12,75 5,25 0,46 13,13 6,064 7 16,5 17,75 7,10 0,50 17,75 8,946 9 21,5 22,75 7,40 0,67 18,50 12,395 11 26,5 27,75 7,10 0,76 17,75 13,508 13 31,5 32,75 7,20 0,65 18,00 11,754 15 36,5 37,75 7,05 0,67 17,63 11,791 17 41,5 42,75 7,25 0,66 18,13 11,999 19 46,5 47,75 6,45 0,74 16,13 11,884 21 51,5 52,75 5,70 0,42 14,25 5,942 23 56,5 57,75 2,50 0,07 6,25 0,419 164,63 96,63 Vertical TOTAL Distância Distância Profundidade Velocidade Área Vazão da MD(m) cor. da MD(m) (m) (m/s) (m 2 ) (m 3 /s) 2 4,0 5,25 1,75 0,12 5,69 0,688 4 9,0 10,25 4,55 0,41 11,38 4,641 6 14,0 15,25 5,95 0,48 14,88 7,066 8 19,0 20,25 7,40 0,66 18,50 12,210 10 24,0 25,25 7,25 0,74 18,13 13,340 12 29,0 30,25 7,20 0,72 18,00 12,924 14 34,0 35,25 7,10 0,66 17,75 11,697 16 39,0 40,25 7,05 0,67 17,63 11,809 18 44,0 45,25 7,20 0,69 18,00 12,402 20 49,0 50,25 6,40 0,65 16,00 10,336 22 54,0 55,25 4,40 0,27 11,00 3,003 24 59,0 59,00 0,00 0,00 0,78 0,013 167,72 100,13 Vertical TOTAL 144/202 Ficha de Medição de Descarga Sólida - 1/8 3/16 1/4 VT (m/s) 0,74 85 0,16 0,22 Tempo Gasto VT Dif. (s) (m/s) (%) 2 19 0,15 -9,2 4 53 0,16 -2,4 6 70 0,16 -1,4 8 89 0,16 -2,4 10 85 0,16 0,0 12 87 0,16 -3,0 14 85 0,16 -2,2 16 82 0,16 0,7 18 87 0,16 -3,0 20 75 0,16 -0,6 22 53 0,15 -5,9 24 - - -0,00 6,4 4,4 0 0,12 0,41 0,48 0,66 0,72 0,66 49,00 0,69 0,65 29,00 34,00 39,00 44,007,05 FICHA DE CAMPO PARA AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO Nome da Estação Município Estado Roteiro Data da Visita 2/10/2007 Curso d’água Bacia Hidrográfica Tipo da Estação Código ANA da Estação Campo Bom Campo Bom RS 13 Rio do Sinos Guaíba FRDSQ 87380000 Tipo do Amostrador Bico do Amostrador Método (IIL ou IID) 7,40 7,25 7,20 7,10 0,74 86 Velocidade (m/s) 18 59,00 Profundidade (m) Veloc. de Trânsito - VTmax (m/s) Tempo Gasto (s) IIL 197,00 24,00 7,25 0,29 47 (m) Velocidade (m/s) Tempo Mínimo (s) Tempo Máximo (s) 17 19 57 93 69 76 87 96 84 93 83 94 1,20 0,00 50 - 54,00 59,00 0,27 84 4,13 75 82 91 4,96 4,68 91 85 4,00 9,00 14,00 19,00 24,00 52 1,75 4,55 5,95 7,20 0,67 834,72 55 - Profundidade X Velocidade (mXm/s) 0,21 1,86 2,83 4,88 5,34 5,17 Distância da MD a ME (m) Temperatura ( o C ) Distância da MD (m) Vazão Total (m 3 /s) Número da Garrafa Tempo - Intervalo de Amostragem (s) Mínimo Máximo AMS-8 (saca) Número da Vertical Número da Medição Vertical–Padrão (Maior Produto Velocidade X Profundidade) Número da Vertical 10 extra Distância ao PI (m) Profundidade K padrão)icalgasto(vert1(mínimo)n −= TPPT n Velocidades de trânsito calculadas para cada vertical. Estão muito próximas da velocidade de amostragem na vertical-padrão (vertical 10) Esta é a vertical-padrão, vertical 10, pois é a que possui o maior produto (profundidade X velocidade média). Os tempos de amostragem para a demais verticais, são calculadas com base no valor do tempo gasto na amostragem nesta vertical. 145/202 Ficha de Medição de Descarga Sólida – Fórmulas Necessárias do amostrador. Consulte tabelas informativas. USGS (Edwards e Glysson, 1999). velocidade de trânsito da vertical padrão zona não-saturada, das profundidades Pn e P1 da fórmula velocidade de trânsito em relação a acima. O valor da altura Z depende do tipo e modelo Tempo Máximo (Demais Verticais) Admitindo-se até 10% de variação da Deve-se descontar o valor da altura (Z) correspondente à Tempo Máximo (Vertical–Padrão) Tempo Mínimo (Demais Verticais)Tempo Mínimo (Vertical–Padrão) fornecidas pela ANA, provenientes da publicação do O valor do coeficiente K deve ser obtido através das Tabelas )m/s( de(m)Profundida22 (s) média 1 vKVT P T máxima mínimo = = padrão)icalgasto(vert 1 (mínimo)n −= T P P T n 10,1)()( = nmínimonmáximo TT Diâmetro do Bico (D) Tempo (s): )m/s((mm) (mL)4 (s) 2 vD V t amostra = (pol.) (mm) Vamostra = 350 mL Vamostra = 400 mL Vamostra = 420 mL 1/8 3,175 44,2/v(m/s) 50,5/v(m/s) 53,0/v(m/s) 3/16 4,762 19,6/v(m/s) 22,5/v(m/s) 23,6/v(m/s) 1/4 6,350 11,1/v(m/s) 12,6/v(m/s) 13,3/v(m/s) (pol.) (mm) Vamostra = 1.000 mL Vamostra = 2.000 mL Vamostra = 4.000 mL 1/8 3,175 126,3/v(m/s) 252,6/v(m/s) 505,2/v(m/s) 3/16 4,762 56,1/v(m/s) 112,3/v(m/s) 224,5/v(m/s) 1/4 6,350 31,6/v(m/s) 63,2/v(m/s) 126,3/v(m/s) 146/202 Tempo de Amostragem para Coletar Determinados Volumes Diâmetro do Bico (D) Tempo (s): )m/s((mm) (mL)4 (s) 2 vD V t amostra = (pol.) (mm) Vamostra = 350 mL Vamostra = 400 mL Vamostra = 420 mL 1/8 3,175 44,2/v(m/s) 50,5/v(m/s) 53,0/v(m/s) 3/16 4,762 19,6/v(m/s) 22,5/v(m/s) 23,6/v(m/s) 1/4 6,350 11,1/v(m/s) 12,6/v(m/s) 13,3/v(m/s) (pol.) (mm) Vamostra = 1.000 mL Vamostra = 2.000 mL Vamostra = 4.000 mL 1/8 3,175 126,3/v(m/s) 252,6/v(m/s) 505,2/v(m/s) 3/16 4,762 56,1/v(m/s) 112,3/v(m/s) 224,5/v(m/s) 1/4 6,350 31,6/v(m/s) 63,2/v(m/s) 126,3/v(m/s) Exemplo de Amostragem com Amostradores de Sedimentos em Suspensão com Contêineres Rígidos (Garrafas) ou Flexíveis (sacas) Método de Igual Incremento de Descarga (IID) 148/202 Método IID – Exemplo 1 ◼ Como exemplo de aplicação do método IID, será utilizada uma medição de descarga realizada no rio dos Sinos na estação Campo Bom (código 87380000), em 02/10/2007, cuja vazão total medida foi de 196,8 m3/s, velocidade média na seção foi de 0,59 m/s, profundidade média da seção igual a 5,63 m e largura de topo da seção igual a 59,00 m. 149/202 Perfil Transversal e Distribuição de Velocidade 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0 2 4 6 8 10 1214 16 1820 2224 26 2830 3234 36 3840 4244 46 4850 52 5456 5860 62 Distância da MD (m) V e lo c id a d e ( m ) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 P ro fu n d id a d e ( m ) Velocidade (m/s) Profundidade (m) 150/202 Medição de Descarga Líquida Distância da MD Distância cor. da MD Profundidade Velocidade Área Vazão Vazão Acumul. Vazão Acumul. (m) (m) (m) (m/s) (m 2 ) (m 3 /s) (m 3 /s) (%) 1 0,0 2,00 0,00 0,00 0,88 0,026 0,0 0,0 2 4,0 5,25 1,75 0,12 5,69 0,688 0,7 0,4 3 6,5 7,75 2,50 0,30 6,25 1,900 2,6 1,3 4 9,0 10,25 4,55 0,41 11,38 4,641 7,3 3,7 5 11,5 12,75 5,25 0,46 13,13 6,064 13,3 6,8 6 14,0 15,25 5,95 0,48 14,88 7,066 20,4 10,4 7 16,5 17,75 7,10 0,50 17,75 8,946 29,3 14,9 8 19,0 20,25 7,40 0,66 18,50 12,210 41,5 21,1 9 21,5 22,75 7,40 0,67 18,50 12,395 53,9 27,4 10 24,0 25,25 7,25 0,74 18,13 13,340 67,3 34,2 11 26,5 27,75 7,10 0,76 17,75 13,508 80,8 41,1 12 29,0 30,25 7,20 0,72 18,00 12,924 93,7 47,6 13 31,5 32,75 7,20 0,65 18,00 11,754 105,5 53,6 14 34,0 35,25 7,10 0,66 17,75 11,697 117,2 59,5 15 36,5 37,75 7,05 0,67 17,63 11,791 129,0 65,5 16 39,0 40,25 7,05 0,67 17,63 11,809 140,8 71,5 17 41,5 42,75 7,25 0,66 18,13 11,999 152,8 77,6 18 44,0 45,25 7,20 0,69 18,00 12,402 165,2 83,9 19 46,5 47,75 6,45 0,74 16,13 11,884 177,0 90,0 20 49,0 50,25 6,40 0,65 16,00 10,336 187,4 95,2 21 51,5 52,75 5,70 0,42 14,25 5,942 193,3 98,3 22 54,0 55,25 4,40 0,27 11,00 3,003 196,3 99,8 23 56,5 57,75 2,50 0,07 6,25 0,419 196,7 100,0 24 59,0 59,00 0,00 0,00 0,78 0,013 196,8 100,0 332,34 196,76 5,63 0,59 Vertical TOTAL Valor Médio 151/202 Curva de Distribuição de Vazão 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Distância Corrigida da MD (m) V a z ã o ( m 3 /s ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 V a z ã o ( % ) 152/202 Ficha de Medição de Descarga Sólida - 1/8 3/16 1/4 - - Tempo Gasto (s) 1 120 1 127 2 99 3 84 3 49 4 88 4 35 5 90 5 52 7,2031,5 52 0,69 40,0 7,10 0,66 51 0,49 0,74 0,65 0,66 0,49 0,65 47,3 FICHA DE CAMPO PARA AMOSTRAGEM DE SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO Nome da Estação Município Estado Roteiro Data da Visita 2/10/2007 Curso d’água Bacia Hidrográfica Tipo da Estação Código ANA da Estação Campo Bom Campo Bom RS 13 Rio do Sinos Guaíba FRDSQ 87380000 Tipo do Amostrador Bico do Amostrador Método (IIL ou IID) 7,10 6,40 6,40 0,69 - Velocidade (m/s) 18 59,00 Profundidade (m) Veloc. de Trânsito - VTmax (m/s) Tempo Gasto (s) IID 197,00 - - - - (m) Velocidade (m/s) Tempo (s) 40 750 96 23 460 Volume (mL) 129 950 1590 710 92 1280 51 47,3 86 6,50 7,25 7,20 15,0 24,0 31,5 40,0 97 1350 15,0 6,50 63 133 1110 1850 Tempo Mínimo (s) 63 47 52 51 44 44 Distância da MD a ME (m) Temperatura ( o C ) Distância da MD (m) Vazão Total (m 3 /s) Tempo - Intervalo de Amostragem (s) Mínimo Máximo Número da Medição Vertical–Padrão (Maior Produto Velocidade X Profundidade) Número da Vertical - AMS-8 (saca) Número da Vertical - Distância ao PI (m) Profundidade Número da Garrafa 153/202 Ficha de Medição de Descarga – Fórmulas Necessárias Tempo Mínimo (Vertical–Padrão) O coeficiente K tem os seguintes valores: a) amostradores de saca (bico de 1/8 pol. - K = 0,20, bico de 3/16 e 1/4 pol. - K = 0,40) b) Demais amostradores (consultar as Tabelas fornecidas pela ANA, provenientes da publicação do USGS (Edwards e Glysson, 1999)). Tempo Máximo (Vertical–Padrão) e Tempo (Demais verticais) Tempo Restante (todas as verticais) )m/s( de(m)Profundida22 (s) média
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