Medição de Vazões e Reservatórios

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Hidrologia
Profa. Camila Mateus
Medição de vazões
 Criar séries históricas
 Análise de vazões mínimas: Autodepuração de esgotos; Calado para
navegação e Irrigação de culturas;
 Análise de vazões médias: Cálculo do volume de reservatórios
(Abastecimento e Usinas Hidrelétricas)
 Análise de vazões máximas: Cálculo de vertedores; Cálculos de bacias de
detenção e Drenagem;
Tipos de medições
 Medição Volumétrica
Conceito de que vazão = ΔV/Δt
Marca-se o tempo para preencher um volume conhecido
Aplicável para pequenas vazões
Aplicável onde a água pode ser recolhida
Tipos de medições
 Medição com Vertedores
Seções conhecidas no curso d´água que possibilita determinar a vazão a
partir da leitura da altura da lâmina d´água.
Necessidade de construção
Problemas de assoreamento
Os vertedores pode ser Triangulares, Retangulares e até de outras
formas.
Retangular ( Francis) Q = 1.84.(L-0.2H)1.5
Triangular (Thompson) Q = 1.4 . H 2.5
Tipos de medições
 Medição por Velocidades
Conceito de que Vazão = ∫v.dA
Equipamento : Molinete
Formas de medição com molinete :
a Vau
Sobre Ponte
Com barco fixo
Com barco em movimento
 Número de verticais de Medição
Procura pela representatividade do perfil de velocidades
 
Largura
Do rio (m)
Espaçamento
Máx (m)
Até 3 0.30
3 a 6 0.50
6 a 15 1.00
15 a 30 2.00
30 a 50 3.00
50 a 80 4.00
80 a 150 6.00
150 a 250 8.00
250 a 400 12.00
Velocidade Média no Perfil
 Pontos multiplos – Medida de velocidade de vários pontos entre
0,10m da superfície até 0,20m do leito.
 Dois pontos – Medida de velocidade a 0,20m e 0,80m de
profundidade.
 Um ponto – Quando a profundidade é pequena (menos de um
metro) mede-se apenas um ponto há 0,60m da superfície.
 Integração – Esse processo consiste em deslocar o aparelho na
vertical com velocidade constante. No deslocamento anota-se
as velocidade nas várias profundidades, então determina-se a
velocidade média.
Cálculo da vazão
 Soma das vazões das áreas de influência :
Q = Σ Vmedi . Áreai
Reservatórios
Os Reservatórios têm por finalidade, acumular parte das águas
disponíveis nos períodos chuvosos, para compensar as deficiências
nos períodos de estiagem, exercendo um efeito regularizador das
vazões naturais.
Em geral os reservatórios são formados por barragens implantadas
nos cursos d´água. Suas características físicas, em especial a
capacidade de armazenamento, dependem exclusivamente das
características topográficas do vale no qual estará situado.
É necessário quando a vazão mínima do manancial é menor que a
vazão de demanda da população e a vazão média do manancial é
maior que a vazão de demanda.
Utilização
 Aproveitamento hidrelétrico – Geração de energia elétrica;
 Abastecimento de água urbano – Regularização de vazões;
 Controle de enchentes – Amortecimentos de cheias;
 Irrigação de culturas – Volume disponível;
 Recreação e Lazer – Área inundada - Lago;
 Navegação Fluvial – Condições de navegação;
 Piscicultura e Aqüicultura – Local para a criação.
Efeitos sobre a qualidade da água
 Vantagens:
Diminuição da turbidez (sedimentação)
Diminuição da cor (coagulação e sedimentação.)
 Desvantagens:
Decomposição da matéria orgânica no fundo  diminuição do Oxigênio Dissolvido.
Desenvolvimento de algas.
Hidrelétricas
Agência Nacional de Energia Elétrica adota três classificações:
 Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH, com até 1 MW de
potência instalada);
 Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH, entre 1,1 MW e 30 MW de
potência instalada);
 Usina Hidrelétrica de Energia (UHE, com mais de 30 MW de
potência instalada);
Eclusas – Navegação fluvial
UHE Barra Bonita
Funcionamento de Eclusa
Eclusagem de um comboio fluvial
Volume útil da barragem
Fatores:
 Vazões do curso d´água;
 Vazões de demanda para abastecimento e outras;
 Perdas (evaporação, infiltração e assoreamento)
OBS.:
 Demanda: pode incluir além do abastecimento, irrigação, etc., deve-se
lembrar ainda as “necessidades à jusante”.
 São necessários dados passados de vazão do curso d´água, caso contrário
é necessário que se estabeleça condições para coleta de dados (posto de
medição), analogia com bacia parecida ou fórmulas empíricas.
A: Volume Morto: Volume destinado a receber os sedimentos depositados
durante a vida útil do reservatório. Corresponde à parcela do volume total
do reservatório inativa ou indisponível para fins de captação de água.
Corresponde ao volume do reservatório compreendido abaixo do NA
mínimo operacional.
Rio com vazão elevada e reservatório pequeno: pouca retenção.
Rio com vazão elevada e reservatório grande: maior retenção.
Perda de capacidade anual: Máximo: 7,4% - Médio: 2,7% - Mínimo: 0,01%
B: altura correspondente à altura do orifício de tomada d´água visando
diminuir a sucção de lodo e entrada de sedimentos. Garante a qualidade da
água captada.
C: Sobrecarga mínima necessária na entrada da tomada d´água estabelecida
em função das condições hidráulicas. altura para evitar o arraste de ar
(formação de Vórtice) no orifício de tomada (NA1 = nível mínimo de
operação).
D: Volume Útil: altura correspondente ao volume para atender demandas
(abastecimento, irrigação, etc.). Está compreendido entre os níveis d´água
mínimo operacional e máximo operacional.
E: altura correspondente ao volume para atender vazões no curso d´água à
jusante tendo em vista determinadas necessidades como: navegação,
diluição de esgoto, manutenção da fauna aquática, etc. Denominado Vazão
Ecologica ou Q7,10 (a menor vazão de sete dias consecutivos em 10 anos
observados).
F: altura correspondente a perdas por:
- evaporação (para anteprojeto: perda diária de 1 a 10 mm, usual = 3 mm).
- infiltração.
G: Volume de Controle de Cheias: Carga sobre a soleira do vertedouro. A água
em excesso é descarregada por sobre a soleira do vertedouro. Quando a
finalidade da obra é controlar enchentes, esta sobrecarga deve ser
dimensionada de forma que não exceda uma determinada vazão a jusante
da obra. Esse volume também é conhecido como “Volume de Espera” .Nível
Máximo Maximorum (depende da vazão de enchente e do extravasor
escolhido).
H: altura correspondente à ação do vento (ondas):
Fórmula de “STEVENSON -MOLITOR”:
h = altura correspondente à ação do vento (m).
v = velocidade do vento (km/h).
F = “FETCH” = máxima distância de exposição ao vento (km).
I: altura correspondente a Borda Livre: Segurança adicional para previnir
eventuais transbordamentos sobre a crista em condições excepcionais