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Serviços

Hidrometria

Hidrometria

 

  • Instalação de postos fluviométricos e pluviométricos;
  • Instalação de estações hidrológicas telemétricas;
  • Medição de vazão líquida e sólida (suspensão e fundo);
  • Monitoramento dos níveis d’água e precipitação através de estações hidrológicas com e sem telemetria;
  • Determinação da curva-chave de descarga líquida e sólida.

 

Instalação e Operação de uma Rede de Monitoramento Hidrológico

Registro dos dados

O monitoramento da variação do nível d'água nos rios e da quantidade de precipitação que cai num determinado local é feito através de estações de monitoramento hidrológico. Estas estações são fornecidas, instaladas e operadas pela equipe da Água e Solo. As informações sobre os níveis do rio e as precipitações registradas podem ser transmitidas de maneira on-line, através de telemetria, no decorrer do dia para um servidor de dados instalado no cliente e daí para a ANEEL ou então serem recolhidas mensalmente, conforme as características dos equipamentos instalados. Os dados são consistidos, colocados no formato numérico especificado pela ANEEL e, encaminhados para o empreendedor ou para quem este indicar. Ressalta-se que todo o processo de monitoramento hidrológico é realizado de forma a atender integralmente as condições e os procedimentos da Resolução Conjunta ANA/ANEEL Nº 3 de 10 de Agosto de 2010 para a instalação, operação e manutenção das estações hidrométricas visando ao monitoramento pluviométrico, limnimétrico, fluviométrico, sedimentométrico e de qualidade da água associado a aproveitamentos hidrelétricos.

 
Exemplo de estação hidrológica telemétrica instalada pela Água e Solo

 

Medições de vazão

O estudo do regime hidrológico de uma região exige o conhecimento da variação temporal das descargas líquidas que passam por uma seção fluviométrica. A determinação das descargas líquidas (ou vazões) numa seção fluviométrica é um procedimento complexo, muitas vezes demorado e na maioria das vezes envolve custos elevados. O procedimento, universalmente aceito, para determinação das vazões líquidas é indireto. Resulta da convergência de dois procedimentos paralelos, determinação de parâmetros geométricos da seção de medição e estimativa da velocidade média da água na mesma seção. O procedimento e equipamentos a serem empregados são descritos a seguir.

O procedimento usual para determinar a cota do nível d'água (N.A.) associada à medição de vazão é a leitura do N.A. junto à régua (ou escala) linimétrica, antes e depois do final da operação de medida de velocidade e da área. Este procedimento manual é suficientemente preciso e por esta razão será adotado. Serve também para confirmar as leituras do sensor de pressão.
A vazão será determinada com base na área da seção (área molhada) e na velocidade média do fluxo, através de uma expressão do tipo:

sendo, A - área molhada da seção de escoamento e   - velocidade média da seção.
As velocidades serão estimadas usando molinetes hidrométricos devidamente aferidos no canal do Laboratório de Instrumentação do IPH / UFRGS. Estes equipamentos são aferidos anualmente. A área molhada será determinada por meio de integração numérica do perfil batimétrico da seção de medição. Cabe ainda observar que a velocidade superficial é estimada a 10 cm de profundidade para que a hélice do molinete fique submersa, enquanto que a velocidade de fundo é estimada entre 15 e 25 cm acima do fundo, em função da distância do lastro ao eixo do molinete.
O processo numérico de cálculo da medição convencional pode ser realizado na própria planilha de campo, durante o processo de medição, permitindo uma análise e consistência dos resultados obtidos. Para cálculo da área será empregado o método da meia seção.
Para orientar os serviços, serão consideradas as vazões das unidades geradoras. Da mesma forma, visto que eventos de cheias possuem magnitudes muito diferentes destes valores, também poderão ser realizadas medições de vazões maiores.
A seção de medição de vazão será descrita (inclusive com registro fotográfico) e amarrada topograficamente. No início e no final da execução das medições de vazão, serão registrados os níveis de água nas réguas, além do horário e data de cada medição.
Serão realizadas medições de descarga líquida para atender a Res. Conj. nº 3 ANA/ANEEL, procurando determinar um conjunto de pares de valores de níveis e descargas líquidas, distribuídos entre níveis mínimos médios e máximos. Para tanto estão previstas campanhas trimestrais de medições e esporadicamente campanhas intensivas que permitam a realização de medições durante eventos de cheia. Estas campanhas serão realizadas se o cliente julgar necessário em função do comportamento dos níveis dos rios no decorrer da operação normal da rede de monitoramento. Esta estratégia implica em um aumento de esforço de campo mas também aumenta a possibilidade de determinação das curvas chaves, em menor prazo. Ainda assim, considerando que as chuvas são um fenômeno natural, existe o risco de que neste período não ocorram chuvas de grande altura e / ou intensas, com reflexo direto nos níveis / vazões.

Fotos 1 e 2 - Ilustração dos equipamentos, veículo, barco e molinete utilizados na medição de velocidade e levantamento das seções transversais.

Construção e Atualização de Curva-Chave

A medição de vários pontos cota (altitude) - vazão (vide figura 1), em diferentes momentos, permite estabelecer o ajuste de uma função matemática, denominada de curva-chave ou curva de descarga. Para determinação desta curva chave é necessário um número mínimo de medições que deverá ser alcançado ao longo do período de monitoramento. Este número de medições é variável; o objetivo é dispor de um número de medições que seja quantitativamente suficiente e qualitativamente aceitável (amplitude de cotas nas quais foram realizadas as medições) para determinar a curva-chave da estação.

Figura 1 – Ilustração de uma distribuição de valores cota e ou altitude e vazão, determinados em uma seção de medições

Uma vez definida a curva de descarga da estação fluviográfica em estudo, ao longo de toda sua faixa de aplicação, juntamente com a série fluviográfica (cotas) será possível obter a série de descargas do posto de uma forma simples e rápida em função da relação:
 , sendo Q a vazão e H as altitudes ou cotas registradas nos linigrafos.
Observa-se com freqüência que a menor cota registrada é levemente inferior a menor cota medida e que a maior cota registrada é fortemente superior a que foi medida. Assim, para estimar as descargas que escoam através da seção fluviométrica é necessário extrapolar a curva de descarga até as cotas extremas registradas, conforme ilustrado na figura 2. As campanhas intensivas, mencionadas acima, contribuem para minimizar as extrapolações.
 

Figura 2 -  Curva-chave da estação Autódromo estimada mediante o método Stevens.

 

 

 

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