Apostila Aulas 6, 9 e 14 de Hidrologia Aplicada

Apostila Aulas 6, 9 e 14 de Hidrologia Aplicada

(Parte 1 de 8)

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária

PHD – 307 Hidrologia Aplicada

Prof. Dr. Rubem La Laina Porto Prof. Dr. Kamel Zahed Filho

Ricardo Martins da Silva

PHD – 307 HIDROLOGIA APLICADA Medição de Vazão e Curva – Chave

Prof. Dr. Rubem La Laina PortoProf. Dr. Kamel Zahed Filho Ricardo Martins da Silva

Resumo

São apresentados diversos métodos para a medição de vazão em cursos d’água naturais: volumétrico, colorimétrico, calhas e vertedores, ultra-som e por velocidade. São detalhadas as diversas formas de medição com molinete: a vau, sobre pontes, com barco fixo ou em movimento e em teleféricos. São discutidos os cuidados para se obter a melhor precisão nos resultados.

São explicados o conceito de curva–chave, as condições hidráulicas para sua validade e sua aplicação prática. São apresentadas as diversas formas de obtenção de registros de nível d’água: escalas limnimétricas, limnígrafos de bóia, de borbulhador, de células de pressão, ultrassônicos. A determinação dos parâmetros da curva-chave é conceituada e é apresentada uma forma para sua obtenção utilizando-se a ferramenta SOLVER do Excel.

Objetivo Você deverá, após o estudo deste texto, ser capaz de:

• Conhecer os diversos processos de medição de vazão; • Saber calcular uma vazão, pelo processo de medição com molinte;

• Saber as condições ideais para uma medição de vazão;

• Saber escolher uma seção de um rio para ser uma estação fluviométrica;

• Saber obter os parâmetros de uma curva-chave.

PHD – 307 HIDROLOGIA APLICADA Medição de Vazão e Curva – Chave

Prof. Dr. Rubem La Laina PortoProf. Dr. Kamel Zahed Filho Ricardo Martins da Silva

Referências Bibliográficas

Você encontrará em mais detalhes o assunto tratado nesta apostila nas seguintes referências:

• Chow, V.T..- Handbook of Applied Hydrology –Mc-Graw-Hill Book Company- 1964.

• Chow, V.T.; Maidment, D.R.;Mays, L.W. - Applied Hydrology. New York, McGrawHill, 572p. 1988.

• Maidment, D.R. – Handbook of Hydrology. New York, McGrawHill, 1993

• Tucci, C.E. M. - Hidrologia – Ciência e Aplicação – Editora.da Univ. Federal do Rio Grande do Sul, EDUSP e ABRH- 1997.

• Pinto, N.L.S. et al. – Hidrologia Básica – São Paulo: Edgard Blucher, 1976.

• Linsley, R.K. – Engenharia de Recursos Hídricos – Mc Graw Hill do Brasil/ Editora da Universidade de São Paulo, 1978.

• Bras, R.L. – Hydrology – A Introduction to Hydrologic Science – Addinson- Wesley Publishing Company – 1990.

PHD – 307 HIDROLOGIA APLICADA Medição de Vazão e Curva – Chave

Prof. Dr. Rubem La Laina PortoProf. Dr. Kamel Zahed Filho Ricardo Martins da Silva

Índice

1 Introdução 4

2 Medição de vazão 5

2.1 Tipos de Medição de Vazão 6

2.1.1 Volumétrico 6 2.1.2 Calhas Parshall 6 2.1.3 Vertedor 9 2.1.4 Ultrassônico 12 2.1.5 Eletromagnético 13 2.1.6 Colorimétrico ou radioativo 14 2.1.7 Molinete 15

2.2 Tipos de medição de vazão com molinete 17

2.3 Cálculo de uma vazão a partir de uma medição 19

2.3.1 Determinação da velocidade média no perfil 21 2.3.2 Medida da área da seção e determinação da área de influência 2

3 Medição do Nível d’Água 29

3.1 Régua (limnímetro) 29

3.2 Limnígrafo 30

3.2.1 Quanto à medição 30 3.2.2 Quanto à transmissão do sinal 32 3.2.3 Quanto à gravação 3

4 Curva-chave 34

4.1 Ferramentas iterativas 39

4.2 Validade da Curva-Chave 45

4.2.1 Variação da curva–chave com o tempo 45 4.2.2 Extrapolação da curva-chave 46

5 Síntese 47

PHD – 307 HIDROLOGIA APLICADA Medição de Vazão e Curva – Chave

Prof. Dr. Rubem La Laina PortoProf. Dr. Kamel Zahed Filho Ricardo Martins da Silva

1 Introdução

A Hidrologia Aplicada irá estudar o Ciclo Hidrológico do ponto de vista quantitativo.

O escoamento superficial das águas normalmente é medido ao longo dos cursos d’água, criando-se séries históricas que são extremamente úteis para diversos estudos e projetos de Engenharia, basicamente para responder a perguntas típicas como : onde há água, quanto há de água ao longo do tempo e quais são os riscos de falhas de abastecimento de uma determinada vazão em um ponto de um curso d’água.

No planejamento e gerenciamento do uso dos recursos hídricos, o conhecimento das vazões é necessário para se fazer um balanço de disponibilidades e demandas ao longo do tempo.

Em projetos de obras hidráulicas, as vazões mínimas são importantes para se avaliar, por exemplo, calado para navegação, capacidade de recebimento de efluentes urbanos e industriais e estimativas de necessidades de irrigação; as vazões médias são aplicáveis a dimensionamentos de sistemas de abastecimento de águas e de usinas hidrelétricas; as vazões máximas, como base para dimensionamento de sistemas de drenagem e órgãos de segurança de barragens, entre outras tantas aplicações.

Em operação de sistemas hidráulicos, onde poderiam se destacar sistemas de navegação fluvial, operação de reservatórios para abastecimento ou geração de energia e sistemas de controle ou alerta contra inundações.

Sem as informações básicas de vazões, os projetos de aproveitamento de recursos hídricos tendem a ser menos precisos, conduzindo a resultados duvidosos, que ora tendem a ser extremamente conservadores e custosos, ora a serem de risco superior ao admitido.

O levantamento dos dados de vazões pode ser feito pelo Estado, para estabelecer

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