SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

A hidrometria é um ramo da hidrologia que permite conhecer índices pluviométricos e a disponibilidade hídrica de uma região. Por meio desta, é possível mensurar diversos dados que interessam ao estudo da água na natureza como vazões (líquidas e sólidas), níveis de água em lagos, rios e represas e índices pluviométricos (chuva). Esses dados aplicados podem fornecer informações importantes para elaboração de estudos, projetos e também a melhor forma de conservação dos recursos hídricos.

Segundo Carvalho (2008), a vazão de um rio é o volume de água que passa numa determinada seção do rio por unidade de tempo, a qual é determinada pelas variáveis de profundidade, largura e velocidade do fluxo, e é expressa comumente no sistema internacional (SI) de medidas em m³/s. A descarga (vazão) aumenta da montante (região mais alta do rio) para a jusante (áreas rio abaixo) até sua foz.

Carvalho (2008), diz ainda que as técnicas utilizadas para determinar a vazão podem ser indiretas ou automáticas, desde um simples objeto lançado na água para estimar a velocidade que percorre em uma determinada distância, até métodos mais precisos como molinetes, doppler acústicos e em casos mais audaciosos por satélites. Dentre estes, o uso do molinete hidrométrico é o mais utilizado, pela facilidade e custo benefício. No que diz respeito a medição indireta, esta consiste de uma forma “manual” de estimar a vazão seja em rios ou córregos. É um método simples em que é exigido um embasamento teórico para se estimar a vazão.

A medição da vazão pode ser realizada por diversos métodos como:

  • Método Volumétrico - que consiste na medida do tempo gasto para encher um recipiente de volume conhecido;

  • Método Gravimétrico - que consiste na pesagem de um determinado volume de água obtido em um determinado tempo;

  • Método de velocidade – consiste na relação entre área e velocidade, determinando-se a velocidade média do escoamento numa dada seção transversal do curso d’água;

  • Método do vertedouro – consiste em medir a vazão por meio de aberturas na parte superior de uma parede, onde o líquido escoa.

Para Ayres (2001), a definição de vertedor é bastante ampla mas pode-se dizer que é toda abertura sobre a qual um líquido escoa. Os vertedores são de ampla aplicação, mas em geral, só permitem leituras em obras já concluídas.

OBJETIVO

A aula prática da disciplina de Água na Agricultura I teve como objetivo medir a vazão, em um trecho do Rio Pacoti, pelo método de velocidade (flutuador) e pelo método do vertedouro.

MATERIAIS E MÉTODOS

A aula prática de Água na Agricultura I foi realizada pelos alunos de agronomia da Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira. O trecho do rio Pacoti selecionado para o estudo se localiza no município de Redenção, na Fazenda Douradinha, com latitude de 04° 13' 31" S e longitude 038° 43' 20" W.

Um dos métodos utilizados para cálculo da vazão foi o de velocidade (flutuador). Este consiste em um flutuador solto no rio, a uma distância suficiente para atingir velocidade da corrente antes de passar na seção de medida. Contabiliza-se o tempo em que ele atravessa o espaço delimitado.

Para realização desse procedimento foi necessário utilizar duas fitas para demarcação de um espaço de 10 m no rio, as quais foram esticadas através da seção (Figura 1), superior e inferior, e quatro estacas para fixar as fitas perpendicularmente ao rio. Utilizou-se também uma trena para fazer as medições da largura da seção superior e inferior e da profundidade, uma tábua (ripa) para medir a profundidade do rio, sendo feito um total de 10 medições em zig-zag e posteriormente tirada a média da profundidade, uma garrafa pet de 2 ½ L parcialmente cheia, ou seja, com menos da metade cheia de água, a qual foi usada como o flutuador (Figura 2), e um cronômetro para a medição do tempo.

Figura 1. Delimitação da seção inferior do rio

Figura 2. Garrafa pet de 2 ½ L usada como flutuador.

Para mensuração do tempo e posterior cálculo da velocidade observou-se o deslocamento do flutuador da seção superior até a seção inferior. Posicionou-se a garrafa pet de 2 ½ L parcialmente cheia antes da seção superior do rio (Figura 3), para que esta ganhasse velocidade antes de atingir a primeira marcação da fita. O flutuador foi posto no centro da correnteza e quando alcançou a seção superior se acionou o cronômetro, interrompendo-o quando a garrafa ultrapassou totalmente a fita que demarcava a seção inferior. Este procedimento foi executado três vezes para se obter o valor do tempo, o qual foi calculado pela média do número de repetições.

Figura 3. Flutuadores posicionados antes da seção superior.

Para o cálculo da vazão pelo método do flutuador (velocidade), primeiramente foi empregada a Equação para medição da velocidade:

V=

Onde: V é a velocidade em m/s; o espaço é a distância entre as seções superior e inferior em metros; e o tempo é a média do tempo em que o flutuador percorreu a seção delimitada.

Após cálculo da velocidade atribuiu-se o fator de correção mediante o cálculo da média da profundidade, a qual foi obtida pela medição em 10 pontos da seção transversal do rio. O fator de correção foi multiplicado pela velocidade superficial para se obter a velocidade média do rio.

Posteriormente, ao ser feito à correção da velocidade, calculou-se a área da seção transversal do rio, por meio da multiplicação da média da largura da seção superior e inferior pela média da profundidade. Em seguida, aplicou-se a formula da vazão:

Q = v x A

Onde: Q é a vazão dada em m3/s; V é a velocidade média (m/s) obtida no rio e corrigida; e o A é a área do rio em m².

Outro método utilizado para cálculo da vazão foi o do vertedouro, que é uma estrutura hidráulica que se trata de uma abertura feita na parte superior de uma parede, onde parte da água escoa.

O método foi realizado a partir do vertedouro retangular que se encontrava na propriedade. Foi utilizado uma trena para medição da largura da soleira (Figura 4), assim como também foi usada para medir a altura da lamina de água (carga hidráulica) com auxílio de uma tábua (ripa) para medir a profundidade (Figura 5).

Figura 4. Largura da soleira sendo medida.

Figura 5. Tábua auxiliando na medição lâmina d’água.

Tendo em vista que o vertedouro é retangular, a fórmula usada para a realização do cálculo da vazão foi a seguinte:

Q=1,84 x L x H 3/2

Onde: Q é a vazão em m3/s; L é a largura da soleira em metros; e H é a carga hidráulica em metros.

RESULTADOS

Para o cálculo da vazão por meio do método de velocidade, inicialmente foi necessário obter a velocidade superficial, esta resultou da divisão do espaço delimitado pela seção transversal do rio, que foi de 10 m, pela média do tempo que o flutuador levou para percorrer a seção, que foi 157 s. Os tempos obtidos e o cálculo da velocidade podem ser observados abaixo.

Tabela 1. Média de tempo em que o flutuador percorreu a seção do rio.

TEMPO (s)

Tempo 1

91,8

Tempo 2

133, 2

Tempo 3

246

Média

157

= 0,064 m/s

Para se obter a velocidade média multiplicou-se o fator de correção pela velocidade superficial. O fator de correção foi atribuído mediante o cálculo da média da profundidade (Tabela 2).

Tabela 2. Média da profundidade dos pontos da seção transversal.

Pontos

Profundidade (m)

1

0,86

2

0,98

3

0,89

4

0,71

5

0,55

6

1,00

7

0,72

8

1,04

9

0,91

10

0,90

Média

0,856

Como existe uma variação vertical de velocidade da água no canal utiliza-se um fator de correção (k) de acordo com a profundidade. Neste caso, o valor médio de profundidade foi de 0,856 m o que corresponde ao fator de correção k = 0,68, como segue no cálculo:

Vmédia= 0,064 x 0,68 = 0,043 m/s

A área foi calculada multiplicando-se a média da largura (Tabela 3) pela média da profundidade, como segue no cálculo;

A = 6,325 x 0,856 = 5,4142 m²

Tabela 3. Média da largura

Largura (m)

Inicial (montante)

7,5

Final (jusante)

5,15

Média

6,325

Por fim, calculou-se a vazão utilizando-se a área e a velocidade após sua correção, como segue no cálculo;

Q = 5,4142 x 0,043 = 0,23 m³/s

Para calcular a vazão do rio pelo método do vertedouro, foi realizada a medida da largura da soleira (L), a qual mediu 0,753 m, da lâmina de água (H) que foi 0,133 m e a espessura da parede (e), 0,27m.

Em virtude de a soleira possuir duas contrações laterais utilizou-se a seguinte fórmula:

Q = 1,84 x L x H³/2

Q = 1,84 x 0,753 x 0,133³/2

Q = 0,067 m³/s

CONCLUSÃO

De acordo com os resultados obtidos para vazão através dos métodos de velocidade (flutuador) e vertedouro pode-se inferir que os níveis de vazão do rio em questão são considerados baixos.

No que tange a medição da vazão pelo método da velocidade, esta foi um pouco dificultada pela localização na qual foi medida, em decorrência da velocidade da água. Já o método do vertedouro apresentou melhor resultado pelo fato da coluna d’água ser constante ao longo do trajeto, visto que o método considera a altura da coluna sobre a soleira do vertedor.

REFERENCIAL TEÓRICO

DE CARVALHO, Thiago Morato. Técnicas de medição de vazão por meios convencionais e não convencionais. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 1, n. 1, p. 73-85, 2008.

AYRES, MARIO CARLOS. HIDROMETRIA–MEDIÇÃO DE VAZÃO. 2001.

4

Comentários