medição de vazão
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Medição de Vazão
Walter CollischonnIPH - UFRGS
IPH 01027
Hidrologia
• 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?IPH 01027Medição de
Vazão
Vazão x velocidade
Pequenos riosIPH 01027Medição de
Vazão
Medição embarcadaMedição a partir de cabosMedição a partir de pontes
Rios maiores
• Medição à Vau- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m)
- Para pequenas vazões
- molinete preso à uma haste
Medição com MolineteIPH 01027Medição de
Vazão
Molinete preso à haste
( medição a vau)
IPH 01027Medição de
Vazão
Molinete preso à haste(medição a vau)
IPH 01027Medição de
Vazão
• Medição sobre Pontes
- Problemas da influências da estrutura
- Localização da ponte em boa seção para
medição
Medição com MolineteIPH 01027Medição de
Vazão
Medição com Molinete sobre Ponte
IPH 01027Medição de
Vazão
• 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 MolineteIPH 01027Medição de
Vazão
Medição a vau (a) e sobre Barco Fixo (b) e (c)
IPH 01027Medição de
Vazão
Vazão x nível da água
Medindo o escoamento- A curva chave -
Muitas medições de vazão
Medindo o escoamentoIPH 01027Medição de
Vazão
A curva chave
Medindo o escoamentoIPH 01027Medição de
Vazão
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
Posto 74320000- Rio Sargento -
Limnígrafos de Bóia
IPH 01027Medição de
Vazão
Limnígrafos de Bóia
IPH 01027Medição de
Vazão
Limnígrafos de Bóia
IPH 01027Medição de
Vazão
Limnígrafo com
Tubulão Instalado
na Margem do Curso D’Água
IPH 01027Medição de
Vazão
Limnígrafo com
Tubulão Instalado no Curso D’Água
IPH 01027Medição de
Vazão
Limnígrafo com
Tubulão Instalado no Curso D’Água
IPH 01027Medição de
Vazão
Limnígrafo eletrônico com sensor de pressão
Foto Gravataí Chico Lomã
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
IPH 01027Medição de
Vazão
Curva-Chave
• Relação biunívoca entre vazão e
nível d’água requer:
Regime permanente e uniforme
ou
Regime Crítico
IPH 01027Medição de
Vazão
Seção Transversal
Raio Hidráulico = Área/Perímetro
Geometria da calhacondiciona o escoamentoe cria uma passagem por regime supercrítico, de maneira que a vazão podeser relacionada diretamenteao 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 VertedoresIPH 01027Medição de
Vazão
Geometria da calhacondiciona o escoamentoe cria uma passagem por regime supercrítico, de maneira que a vazão podeser relacionada diretamenteao 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
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
Recomendações método detalhado
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
Método Simplificado
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 HidrometriaIPH 01027Medição de
Vazão
• Medições de vazão usando um aparelho de medição de velocidade por efeito Doppler em ondas acústicas.
ADCPIPH 01027Medição de
Vazão
Rio Amazonas
ADCP fixo na margem de um canal
Problemas da curva chave
Problemas da curva chave
Poucos dados
Leito móvel
Poucos Dados
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).
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
• Calcule a vazão
Exercícios
Distância da margem (m) 0.5 1.5 3.5 5.5 7.5 9.5 10.5 11.5 TotalLargura da vertical (m) 1 1.5 2 2 2 1.5 1 1 12Profundidade (m) 0.5 1.2 2.3 3 3.1 2.8 2 0.5Área (m2) 0.5 1.8 4.6 6 6.2 4.2 2 0.5 25.8Velocidade a 0.2 m (m/s) 0.07 0.10 0.18 0.33 0.40 0.35 0.26 0.10Velocidade 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 0.09Vazão parcial (m3/s) 0.023 0.144 0.644 1.560 1.953 1.134 0.350 0.043 5.85
Vazão = 5,85 m3/s
ExercíciosFoi 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 ?
Cota (m) Vazão (m3/s)1.98 3.111.28 0.371.33 0.632.41 6.122.82 6.281.55 0.935.21 42.183.23 15.581.60 1.081.42 1.004.10 22.803.32 10.321.54 1.101.32 0.381.22 0.222.45 6.604.99 32.912.07 2.631.91 3.401.39 0.871.32 0.411.70 2.164.43 30.775.56 34.311.30 0.452.87 6.201.87 2.332.09 3.462.20 2.851.40 0.841.81 2.87
IPH 01027Medição de
Vazão
• Considere o trecho de rio do desenho abaixo. Qual é o local mais aconselhável para medir vazão?
Rápidos
Rio
Prin
cipa
l
Q = 0.6536h2.8507
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
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00
Cota (m)
Vaz
ão (m
3/s)
.
Vazão (m3/s)
Um relatório técnico é apresentado a você com a seguinte curva chavedo rio das Lontras, no planalto do RS, num local em que a área dabacia é de 2500 km2. Critique a curva chave.