ads:
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – UNIOESTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
CURVA CHAVE PARA O MONITORAMENTO AUTOMÁTICO DE
SEDIMENTOS NA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO FALSO – PR
KAYLA WALQUIRIA GARMUS POLETTO
Cascavel – Paraná – Brasil
Abril - 2007
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
KAYLA WALQUIRIA GARMUS POLETTO
CURVA CHAVE PARA O MONITORAMENTO AUTOMÁTICO DE
SEDIMENTOS NA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO FALSO – PR
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
em cumprimento parcial aos requisitos
para obtenção do título de Mestre em
Engenharia Agrícola, área de
concentração em Engenharia de
Recursos Hídricos e Meio Ambiente.
Orientador: Prof. Dr. Manoel Moisés
Ferreira de Queiroz
CASCAVEL - Paraná - Brasil
Abril – 2007
ads:
KAYLA WALQUIRIA GARMUS POLETTO
CURVA CHAVE PARA O MONITORAMENTO AUTOMÁTICO DE
SEDIMENTOS NA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO FALSO – PR
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Agrícola em cumprimento parcial aos requisitos para obtenção do
título de Mestre em Engenharia Agrícola, área de concentração Engenharia de
Recursos Hídricos e Meio Ambiente, aprovada pela seguinte banca
examinadora:
Orientador: Prof. Manoel Moisés Ferreira de Queiroz
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, UNIOESTE
Profª. Drª Kátia Valéria Marques Cardoso Prates
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR
Profª. Drª. Simone Damasceno Gomes
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, UNIOESTE
Cascavel, 04 de abril de 2007.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos dois presentes
que ganhei de Deus: meu filho Leonardo
Garmus Poletto e minha filha Isadora
Garmus Poletto. Ambos são fontes de
inspiração para superar as adversidades
impostas pela vida, são o motivo pelo qual
luto todos os dias, vocês me dão forças
para sempre que necessário começar
tudo de novo e apreciar a grandiosidade
da VIDA. Sem vocês com certeza eu não
teria nem mesmo começado este humilde
trabalho, espero que vocês tenham tanto
orgulho de mim quanto eu tenho de
vocês. Amo vocês.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao meu Deus: Jeová que me deu vida, inteligência e força
para desenvolver este trabalho;
Aos meus pais: Ivo Francisco Garmus e Ana Célia Vargas Garmus
que dedicaram suas vidas para que eu pudesse estudar;
Ao meu professor e orientador: Manoel Moisés Ferreira de Queiroz
que me incentivou, orientou e acreditou em mim, e as mulheres de sua vida:
Nina, Louise e Ingrid pela amizade e paciência;
Ao meu “namorido”: Paulo Rotta que me apoiou, me amou e me
agüentou durante este período (eu sei não foi fácil);
Aos meus colegas: Alex Borghetti, Edemar Schelle e Juliana
Cechet, sem vocês com certeza teria sido bem mais difícil.
RESUMO
O conhecimento do comportamento hidrossedimentológico de uma bacia
hidrográfica é fundamental para a adequada gestão e uso de seus recursos
hídricos. Este trabalho objetivou a elaboração de estudo sobre o
comportamento do fluxo de sedimentos em suspensão ao longo da Bacia do
Rio São Francisco Falso. Com base nos dados hidrossedimentométricos, foram
geradas curvas-chave de concentração de sedimentos e vazão; leitura do
turbidímetro e vazão; leitura do turbidímetro e concentração de sedimento, e,
posteriormente, os valores de medições das vazões diárias foram convertidos
em valores de descarga sólida em suspensão. A estação da bacia apresentou
vazão média diária de 4,81 m³/s e um fluxo médio de sedimentos em
suspensão de aproximadamente 7,23 t.dia ־¹ , o que corresponde a um valor de
descarga sólida específica em suspensão de 5 t.ano ־¹ .km². Também foi
elaborada a caracterização fisiográfica da Bacia do Rio São Francisco Falso.
Palavras-chave: concentração de sedimentos, curva-chave, vazão.
RATING CURVE FOR AUTOMATIC MONITORAMENT OF SEDIMENTS IN
BASIN OF THE FALSE SAN FRANCISCO RIVER - PR
ABSTRACT
Knowledge of the hydro-sedimentologic behavior of a river basin is basic for the
appropriate management and use of their water resources. This work objectified
to implement a study about the behavior of suspended-sediment discharge
along the basin of false San Francisco River. Based on the available hydro-
sedimentometric data, had been generated rating-curve of the sediments
concentration and outflow; reading of turbidímetro and outflow; reading of
turbidímetro and concentration of sediment, and, afterwards, the measurements
values of the daily outflow were converted into suspended-sediments discharge.
The station of the basin presented daily average outflow of 4,81 m³/s an
average suspended-sediment flow about 7,23 ton.day ־¹ , what it corresponds to
a value of a specific suspended sediment load de 5 t.ano ־¹ .km². Also the
physiographic characterization of the Basin of the False San Francisco River.
Key words: sediments concentration, rating-curve, outflow.
SUMÁRIO
RESUMO 6
ABSTRACT 7
LISTA DE FIGURAS......................................................................................... 10
LISTA DE TABELAS........................................................................................ 12
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 3
2.1 SEDIMENTOS: ASPECTOS GERAIS ........................................................... 3
2.2 CONTROLE DA SEDIMENTAÇÃO EM CURSOS HÍDRICOS .................... 10
2.3 MEDIÇÃO DA CARGA SÓLIDA E DA DESCARGA SÓLIDA ..................... 11
2.4 MEDIÇÃO DA DESCARGA SÓLIDA EM SUSPENSÃO ............................. 12
2.4.1 Cálculo da Velocidade de Trânsito ........................................................... 13
2.4.2 Coleta da Amostra no Rio ........................................................................ 15
2.4.3 Cálculos para Obtenção da Concentração de Sólidos Suspensos .......... 17
2.4.4 Caracterização da Curva-chave ............................................................... 19
2.5 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DA BACIA ....................................... 21
2.5.1 Área 22
2.5.2 Forma 22
2.5.2.1 Fator de forma ....................................................................................... 22
2.5.2.2 Índice de compacidade .......................................................................... 23
2.5.2.3 Índice de conformação .......................................................................... 23
2.5.3 Declividade da Bacia ................................................................................ 23
2.5.4 Declividade do Curso D’água ................................................................... 24
2.5.5 Tipo de Rede de Drenagem ..................................................................... 24
2.5.5.1 Ordem dos cursos d’água ..................................................................... 24
2.5.5.2 Densidade de cursos d’água ................................................................. 24
2.5.5.3 Densidade de drenagem ....................................................................... 24
3 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................... 26
3.1 ÁREA DE ESTUDO ..................................................................................... 26
3.2 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DA BACIA ....................................... 27
3.2.1 Características da Forma da Bacia Hidrográfica ...................................... 28
3.3 DETERMINAÇÃO DA DESCARGA LÍQUIDA ............................................. 29
3.3.1 Coleta de Dados no Rio ........................................................................... 29
3.3.2 Medição de Velocidades .......................................................................... 31
3.3.3 Cálculo da Vazão ..................................................................................... 32
3.4 DETERMINAÇÃO DA DESCARGA SÓLIDA EM SUSPENSÃO ................. 34
3.4.1 Coleta de Amostra .................................................................................... 34
3.5 ANÁLISE DE LABORATÓRIO .................................................................... 36
3.5.1 Redução da Amostra: 1ª Fase .................................................................. 37
3.5.2 Redução da Amostra: 2ª Fase .................................................................. 38
3.5.3 Determinação da Descarga Sólida ........................................................... 38
3.5.4 Processo de Evaporação ......................................................................... 38
3.6 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS .... 39
3.7 DETERMINAÇÃO DA CURVA-CHAVE ....................................................... 40
3.7.1 Curva-Chave Sedimentos – Vazão .......................................................... 40
3.7.2 Curva Chave Leitura do Turbidímetro – Vazão ........................................ 40
3.7.3 Curva Chave Leitura do Turbidímetro – Sedimento ................................. 40
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................... 42
4.1 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DA BACIA .................................... 42
4.2 BATIMETRIA ............................................................................................... 46
4.3 MEDIÇÃO DE VELOCIDADES DO FLUXO D’ÁGUA ................................. 46
4.4 CURVA CHAVE VAZÃO-CONCENTRAÇÃO DE SEDIMENTOS ............... 50
5 CONCLUSÕES .............................................................................................. 57
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 58
APÊNDICE 62
APÊNDICE A - ANÁLISE EM LABORATÓRIO................................................ 63
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Distribuição da velocidade da corrente, concentração de sedimentos
e da descarga sólida em suspensão na seção transversal..........14
Figura 2 - Garrafa de amostragem indicando níveis a serem obedecidos........ 16
Figura 3 - Esquema de proporcionalidade entre velocidade de trânsito do
amostrador e velocidade da corrente para os bicos padronizados.
..................................................................................................... 17
Figura 4 - Localização da bacia do rio São Francisco Falso Sul....................... 26
Figura 5 - Mapa Cartográfico da Bacia.............................................................. 27
Figura 6 - Datalogs em caixa metálica (A) e tubo vertical fixado ao pilar da
ponte para o turbidímetro e o linígrafo instalados (B).................. 29
Figura 7 - Corpo do turbidímetro....................................................................... 30
Figura 8 - Cabo de aço para demarcação da seção molhada...........................30
Figura 9 - Esquema representativo da seção transversal do curso d’água.......31
Figura 10 - Equipamento molinete.................................................................... 32
Figura 11 - Perfis de velocidade de fluxo de água na secção do rio................. 33
Figura 12 - Representação do perfil referente ao produto da área pela
velocidade na secção do rio......................................................... 33
Figura 13 - Movimento vertical do amostrador.................................................. 34
Figura 14 - Amostrador DH-48.......................................................................... 35
Figura 15 - Coleta da amostra utilizando o amostrador e amostra desprezada.
..................................................................................................... 36
Figura 16 - Amostras recém chegadas do campo. Início da decantação..........36
Figura 17 - Momento de fazer a 1ª redução...................................................... 37
Figura 18 - Momento de fazer a 2ª redução...................................................... 37
Figura 19 - Seção transversal do rio................................................................. 39
Figura 20 - Mapa da representando a hidrografia da bacia...............................42
Figura 21 - Mapa da bacia, determinando a média da largura e a medida do
cumprimento de maior dimensão................................................. 43
Figura 22 - Mapa para a determinação das curvas de nível da bacia...............43
Figura 23 - Mapa hipsométrico da bacia........................................................... 44
Figura 24 - Mapa hidrográfico determinando os rios contribuintes da bacia..... 44
Figura 25 - Mapa hidrográfico determinando a ordem dos rios formadores da
bacia............................................................................................. 45
Figura 26 - Gráfico que apresenta: as batimetrias (largura versus
profundidade)............................................................................... 49
Figura 27 - Curva chave do rio São Francisco Falso........................................ 51
Figura 28 - Curva-chave leitura do turbidímetro – Vazão.................................. 52
Figura 29 - Curva-Chave leitura do turbidímetro - Descarga sólida.................. 54
Figura 30 - Série de vazão e descarga sólida................................................... 55
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Parâmetros, e equações para determinar as características de forma
da bacia hidrográfica.................................................................... 28
Tabela 2 - Equação da velocidade do molinete.................................................31
Tabela 3 - Valores que caracterizam a fisiografia da bacia............................... 45
Tabela 4 - Valores das batimetrias e áreas delimitadas pelas verticais............ 47
Tabela 5 - Valores de rotação, velocidade média e vazão nas seções
delimitadas pelas verticais........................................................... 48
Tabela 6 - Resultados de velocidade média, área e vazão total....................... 49
Tabela 7 - Valores de concentração e vazão, obtidos pelas leituras em campo e
em laboratório.............................................................................. 50
Tabela 8 - Valores de voltagem e respectivos dados de vazão ....................... 52
Tabela 9 - Valores de voltagem e de concentração de sedimento....................53
Tabela 10 - Equações obtidas por meio das curvas-chave e seus
respectivos R².............................................................................. 54
1 INTRODUÇÃO
A região oeste do Paraná, devido às suas grandes riquezas
ambientais, tais como: recursos hídricos, solo produtivo e ambiente propício
para a exploração agrícola, vem sendo explorada de forma intensa, gerando
danos irreversíveis para o meio ambiente.
Atualmente, a região hidrográfica do Estado Paraná apresenta grande
importância no contexto nacional.
O aumento no uso de terra para a agricultura na bacia do Rio Paraná,
no sul, sudeste e centro-oeste do Brasil gerou perdas de solo na região. A
perda de solo por erosão hídrica, o transporte de sedimentos e o assoreamento
nos rios contribuintes da bacia têm causado efeitos adversos de curto e longo
prazo (CARVALHO et al., 2000).
Os sedimentos transportados pelos rios e o assoreamento do
Reservatório de Itaipu, a longo prazo, podem causar uma redução do potencial
de geração de eletricidade, diminuir a navegabilidade dos rios e causar
problemas na qualidade da água, por isso é importante quantificar esse
processo e a forma como ele ocorre, indicando formas de controle e medidas
mitigadoras.
A bacia hidrográfica do Paraná III que margeia o lago Itaipu, em função
das atividades que ocorrem na sua área, é uma grande contribuidora de
sedimentos e alteração da qualidade da água.
Uma forma de conhecer a intensidade da ocorrência desse processo é
a quantificação dos sedimentos que chegam aos cursos da água com base em
procedimentos hidrossedimentológicos.
A Itaipu binacional por intermédio de sua área de sedimentologia vem
monitorando a descarga líquida e a concentração de sedimentos em uma
estação de monitoramento instalada na seção do rio, utilizando um turbidímetro
e um linígrafo instalados em um único ponto da seção do rio.
Para caracterizar melhor o processo e obter informações mais
representativas da descarga sólida em suspensão é necessária uma
quantificação mais detalhada da concentração de sedimentos por meio de
métodos que considerem toda a seção do rio, fornecendo resultados que
possibilitem estabelecer correlações entre os resultados deste estudo e as
leituras obtidas pelo turbidímetro, possibilitando a aplicação da metodologia de
monitoramento adotada pela Itaipu.
Considerando as questões pontuadas acima foi estabelecido como
objetivo geral deste trabalho quantificar a descarga sólida em suspensão do
Rio São Francisco Falso pelo método de integração vertical, para diferentes
valores de descargas líquidas, na estação de monitoramento, operada pela
Itaipu Binacional. Nesse sentido, foram estabelecidas as curvas-chave da
descarga sólida em suspensão e do turbidímetro instalado na estação. Com
base nessas curvas foi construída uma curva-chave que permitiu relacionar as
leituras do turbidímetro e a concentração de sedimentos estabelecendo suas
respectivas equações. Determinaram-se, também, as características
fisiográficas da bacia.
2
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 SEDIMENTOS: ASPECTOS GERAIS
A utilização imprópria das áreas frágeis, o desmatamento
desordenado, o preparo inadequado do solo, a destruição da matéria orgânica,
as queimadas, o plantio no sentido do declive do terreno, o superpastoreio, a
falta do hábito de rotação de culturas, são problemas graves que atingem uma
parte significativa das bacias hidrográficas (DILL, 2002).
A degradação das bacias hidrográficas pela ação antrópica, como os
desmatamentos desordenados, o uso irracional do solo pela agricultura,
pastoreio, obras civis, etc., associada aos fenômenos naturais de precipitação,
como os verificados nas regiões tropicais, resulta, num curto espaço de tempo,
em quantidades de solo (sedimento), que chegam aos rios e reservatórios,
maiores que aquelas produzidas em centenas de anos em condições de
equilíbrio natural (SIMÕES; COIADO, 2003).
A erosão é um conjunto de processos, segundo os quais o material
terroso ou rochoso é desgastado, desagregado e removido da superfície da
terra, conseqüentemente, alterando-a localmente com diferentes taxas de
mudanças. Em nível global e considerando-se grandes períodos de tempo
geológico, pode-se dizer que essas mudanças ocorrem de forma lenta e
continuada (SIMÕES; COIADO, 1998).
A erosão inclui o intemperismo, o transporte e a deposição dos
sedimentos e pode ser classificada em: erosão natural que é provocada pela
natureza e não há necessidade de controlá-la; erosão acelerada que é
provocada por ações antrópicas, cujas taxas de sedimentos ultrapassa os
valores admissíveis, para determinado ambiente (SIMÕES; COIADO, 1998).
O estudo e a compreensão dos fatores que integram o processo de
erosão do solo e a quantificação das perdas de solo são de grande
3
importância, pois servem de ponto de partida para a elaboração de medidas
que visem à maximização do uso dos recursos hídricos disponíveis,
evitando-se os efeitos negativos decorrentes da produção, transporte e
deposição de sedimentos. Modelos matemáticos são utilizados no auxílio ao
desenvolvimento de projetos e à tomada de decisão. No entanto, são
necessários dados para calibração e ajuste. Essas informações, principalmente
na área de engenharia de sedimentos, são bastante reduzidas e muitas vezes
inexistentes (PAIVA et al, 2000).
A erosão hídrica do solo constitui um dos principais problemas relativos
aos recursos naturais no Estado do Paraná e, apesar dos esforços realizados
para controlá-la, ainda alcança proporções alarmantes. Informações oriundas
de pesquisas mostram que a perda média anual de solo no Paraná, em áreas
agrícolas intensivamente mecanizadas, é de 15 a 20 t.ha ־¹ .ano ־¹ (PARANÁ,
1989). Cabe salientar que a taxa de erosão de 20 t.ha ־¹ .ano ־¹ em uma área
agrícola representa prejuízo anual de aproximadamente 250 milhões de
dólares em nutrientes (LIMA; SILVA; PRUSKI, 2002).
O U.S. Soil Conservation Service estima o limite de perda de solo em
11,2 t.ha ־¹ .ano ־¹ para atividades agrícolas, enquanto as taxas de erosão
geológica (erosão normal) ficam entre 0,224 e 2,42 t.ha ־¹ .ano ־¹ . Porém, a
construção de estradas e as atividades de urbanização podem gerar índices
muito mais elevados, respectivamente, 338 e 226 t.ha ־¹ .ano ־¹ (TOY, 1982).
Nos solos pobremente revestidos, a erosão acelerada é favorecida pelo
escoamento concentrado ou enxurrada, deixando marcas na superfície do
terreno face às anisotropias ou heterogeneidade pré-existentes. O escoamento
difuso pode se tornar concentrado, aumentando o volume de água que corre
por canais e riachos. Em ambos a água tem energia suficiente para remover
partículas maiores, formando sulcos paralelos e captando a drenagem
imediatamente ao redor, dependendo de diferentes fatores de origem natural
ou antrópica (EVANS, 1992; FACINCANI, 1995; SIMÕES, 1998).
Um dos principais problemas decorrentes desse processo é a perda de
solo, que causa prejuízos aos produtores, pelo aumento da quantidade de
fertilizantes aplicados ao solo, na tentativa de repor o que foi carreado. Com a
falta de medidas de contenção da perda de solo, esses fertilizantes são
carreados até os cursos d’água, causando o desequilíbrio do ecossistema
aquático. Dentre as conseqüências dessa aplicação, pode-se citar: alterações
4
das características físicas e químicas da água, poluição da água, eutrofização,
assoreamento e outros efeitos adversos de curto e longo prazo em ambientes
aquáticos.
Os sedimentos presentes nos cursos d’água são partículas sólidas
originadas da erosão dos solos e das rochas da bacia contribuinte ou do
próprio leito do rio (LIMA et al., 2001).
Os sedimentos são responsáveis pela formação e manutenção de
praias de rios, pelo equilíbrio do fluxo sólido e líquido entre os continentes e os
oceanos e constituem fator fundamental para a dinâmica dos cursos d’água,
transportam nutrientes que servem de alimento aos peixes ou, quando em
desequilíbrio, para a eutrofização de ambientes aquáticos (CARVALHO et al.,
2000).
Os dados gerados em estudos hidrossedimentológicos, confrontados
com mapas geológicos, de uso e ocupação do solo, mapas topográficos e
outras informações pertinentes à bacia, permitem a obtenção de informações
que podem ser utilizadas como subsídio para a correção de problemas
existentes e o estabelecimento de ações para o desenvolvimento com base na
racionalização e na otimização do uso dos recursos naturais de uma bacia
hidrográfica (LIMA; SILVA; PRUSKI, 2002).
A produção e a deposição de sedimentos em uma bacia hidrográfica
dependem fundamentalmente de suas características naturais e de influências
antrópicas: chuvas, tipos de solo, topografia, densidade de drenagem,
cobertura vegetal e área de drenagem, uso e ocupação do solo, o uso da água,
alterações no curso d’água e outros (CARVALHO et al., 2000).
O transporte de sedimentos é um fenômeno complexo que depende de
processos erosivos que ocorrem em toda a bacia, no leito e nas margens dos
rios. O solo erodido depende por sua vez da energia do fluxo para ser
transportado. A combinação desses fatores resulta em um fenômeno de grande
variação no tempo e no espaço (SANTOS et al., 2001).
A perda da cobertura florestal aumenta a quantidade e a velocidade do
escoamento superficial, com o conseqüente aumento da capacidade de arraste
e transporte de material. A desagregação de colóides pela ação das chuvas
desencadeia a ação do escoamento superficial nas encostas e nos leitos de
curso de água, desequilibre os processos erosivos naturais das bacias
5
hidrográficas (SCHROEDER, 1996). Esse desequilíbrio causa a redução da
área agricultável e o empobrecimento dos solos em geral.
Segundo CARVALHO (1994), o transporte de sedimento ocorre de
diferentes formas:
Sólidos de arrasto – as partículas rolam ou escorregam
longitudinalmente no curso d’água, mantendo-se, praticamente todo o tempo,
em contato com o leito.
Sólidos saltitantes – as partículas pulam ou saltitam ao longo do
curso d’água com o efeito da correnteza ou devido a choques com outras
partículas. O impulso inicial que arremessa a partícula na correnteza pode
ocorrer pelo choque com outra, ao rolamento de uma por cima da outra ou para
o fluxo de água sobre a superfície curva de uma partícula criando uma pressão
negativa.
Sólidos em suspensão – as partículas são suportadas pelas
componentes verticais da velocidade do fluxo turbulento, enquanto são
transportadas pelos componentes horizontais dessas velocidades, sendo
pequenas o suficiente para permanecerem em suspensão, subindo e descendo
na corrente acima do leito.
A granulometria e as condições de escoamento do local são
responsáveis pela forma de transporte dessas partículas, seja em suspensão
no fundo do rio, saltitando, deslizando ou rolando. As partículas sofrem a ação
de diferentes tipos de forças, de acordo com o seu peso, tamanho, forma,
velocidade, obstáculos no leito e a forma de escoamento que pode ser laminar
ou turbulenta.
As chuvas que desagregam os solos e as enxurradas que os
transportam para os cursos d’água são os maiores responsáveis pelo
transporte de sedimentos (CARVALHO, 1994).
Segundo LIMA et al. (2002), a formação do material intemperizado em
uma bacia hidrográfica e seu transporte até o rio é conseqüência da interação
entre fatores hidrológicos, sendo de maior importância: a quantidade e
distribuição da precipitação, a estrutura geológica e pedológica, as condições
topográficas e a cobertura vegetal.
Os sedimentos são materiais erodidos e susceptíveis ao transporte e
deposição. Sua caracterização e identificação podem ocorrer da seguinte
forma:
6
- Os pedregulhos que são acumulações dos fragmentos das rochas,
com dimensões maiores que 5,0 mm, encontrados em grandes extensões, nas
margens dos rios e em depressões preenchidas por materiais transportados
pelas águas;
- A areia tem sua origem de modo semelhante à dos pedregulhos. No
entanto, suas dimensões variam de 5,0 a 0,05 mm. Se a areia não contiver
nenhum tipo de partículas mais finas, ela não se contrai ao secar e não
apresenta plasticidade;
- Os siltes são frações de solos de granulação fina que apresentam
pouca ou nenhuma plasticidade. Quando um torrão de silte é seco sem ajuda
mecânica, (somente por evaporação espontânea), ele pode ser desfeito com
facilidade;
- As argilas são solos de granulometria muito fina, apresentando
características como plasticidade e elevada resistência, quando secas,
representam a fração mais ativa dos solos (CARVALHO et al., 2000).
Segundo LIMA et al. (2005), o conhecimento sobre o comportamento
hidrossedimentológico de uma bacia hidrográfica é fundamental para a
adequada gestão de seus recursos hídricos e como o suporte à tomada de
decisões sobre o desenvolvimento de atividades antrópicas. O
acompanhamento dos fluxos de sedimentos ocorridos em um dado local da
bacia permite o diagnóstico de eventuais impactos em sua área de drenagem,
ao longo do tempo, podendo se tornar um importante indicador ambiental.
Em várias atividades de aproveitamento dos recursos hídricos de
superfície, a concentração e a qualidade dos sólidos em suspensão são
informações essenciais. No caso das barragens construídas ao longo dos
cursos d’água, seja para fins de geração de energia hidrelétrica, para irrigação
ou qualquer outro uso, os estudos hidrossedimentológicos são fundamentais
para avaliar a vida útil da obra e a necessidade da adoção de medidas que
viabilizem e otimizem o seu uso. Para o setor hidroviário, a identificação de
zonas de deposição de sedimentos é determinante na análise de viabilidade do
projeto e para minimização dos custos com reparos nos canais de navegação.
Para o setor de irrigação e aplicações congêneres, que precisam bombear
água dos rios, os sedimentos carreados no curso d’água, além de causar a
degradação mais rápida dos sistemas de bombeamento, ainda podem provocar
entupimentos, principalmente nos sistemas de irrigação por gotejamento e
7
microaspersão, que se tornam dependentes de eficientes sistemas de
filtragem. Além disso, quando a água apresenta elevadas concentrações de
sedimentos, até o seu tratamento para o abastecimento humano pode ser
interrompido. Os sedimentos também exercem grande influência nos demais
parâmetros de qualidade das águas, pois, ao serem transportados para os
cursos d’água, carregam consigo outros elementos que, dependendo da
situação do rio, podem ser benéficos ou maléficos ao meio ambiente e aos
seus usuários. Cabe destacar ainda que os sedimentos são responsáveis
também pela formação de praias de rios e zonas costeiras que, para algumas
regiões, são fundamentais como opção de lazer e bem-estar social, assim
como para a economia local (CARVALHO et al., 2000).
O transporte de sedimentos afeta a qualidade da água e a
possibilidade para o consumo humano ou seu uso para outras finalidades.
Numerosos processos industriais não toleram mesmo pequenas porções de
sedimentos em suspensão na água. Esse fato envolve muitas vezes enormes
gastos públicos para a solução do problema (CARVALHO et al., 2000).
Os sedimentos não são somente um dos maiores poluentes da água,
mas também servem como carreadores e como agentes fixadores poluidores.
O sedimento sozinho degrada a qualidade da água para consumo humano,
para recreação, para o consumo industrial, infra-estrutura hidrelétrica e vida
aquática. Adicionalmente, produtos químicos e lixo são assimilados sobre e
dentro das partículas de sedimento. Trocas iônicas podem ocorrer entre o
soluto e o sedimento. Dessa forma, as partículas de sedimento agem como um
agente de problemas causados por pesticidas, agentes químicos decorrentes
do lixo, resíduos tóxicos, nutrientes, bactérias patogênicas, vírus, etc. (LIMA et
al., 2001).
Os problemas causados pela deposição de sedimentos são vários,
porém, o sedimento é vital no que tange à conservação, desenvolvimento e
utilização do solo e dos recursos hídricos. Com a rápida expansão da
população e a conseqüente demanda por infra-estrutura, alimento e produtos
derivados do meio ambiente, a exploração deve ser repensada. O
gerenciamento integrado do sistema solo + água deve ser enfatizado. No caso
brasileiro, mais especificamente no setor elétrico, em que mais de 90% da
energia elétrica é oriunda de fonte hidráulica, é preciso planejar e trabalhar a
8
questão, em parceria com os usuários da bacia hidrográfica e as centrais
hidroelétricas (CARVALHO et al., 2000).
Segundo CARVALHO et al. (2000), quando a descarga sólida em
suspensão específica em uma estação é inferior a 70 t.km ־² .ano ־¹ , a produção
de sedimentos na área de drenagem pode ser considerada baixa; entre 70 e
175 t.km ־² .ano ־¹ , moderada; entre 175 e 300 t.km ־² .ano ־¹ , alta; e maior que
300 t.km ־² .ano ־¹ , muito alta.
LIMA et al. (2005) concluíram, com base em estudo desenvolvido na
Bacia do Rio Paranapanema, que a produção de sedimentos em suspensão é,
em geral, baixa, com alguns valores próximos ao limite entre as classes baixa e
moderada, variando de 13 a 77 t.km ־² .ano ־¹ .
No estudo do diagnóstico do fluxo de sedimentos em suspensão na
Bacia do Rio Piquiri, afluente do Rio Paraná, LIMA et al. (2004) observaram
que o Rio Piquiri despeja no Rio Paraná, em média, cerca de 5.000 t.dia ־¹ de
sedimentos em suspensão. A produção específica de sedimentos em
suspensão ao longo da Bacia foi classificada no intervalo como baixa e
moderada, com valores entre 43 e 135 t.km ־² .ano ־¹ , e as concentrações de
sedimentos em suspensão médias nas estações hidrossedimentométricas
avaliadas ao longo da bacia variaram entre as classificações muito baixa e
moderada, com valores entre 46 e 140 mg.L ־¹ .
CARVALHO et al. (2000) comentam que a mais óbvia medida
preventiva no controle de sedimentos é, na maioria das vezes, desprezada
pelos projetistas e diz respeito às regiões das cabeceiras dos rios: a alta bacia,
que tem grande contribuição de escoamento, mas pequena proporção de carga
sólida. Preservar as florestas nessas regiões é de grande importância para que
não se tornem responsáveis por grande produção de sedimentos.
A estimativa da quantidade de sedimentos produzida e transportada ao
longo do tempo dentro da bacia é feita com base em conceitos e fórmulas
empregados para o cálculo da erosão em bacias hidrográficas.
Caracteriza-se como produção de sedimentos de uma bacia
hidrográfica (ou taxa de liberação de sedimentos), a fração dos materiais
provenientes da erosão do solo que encontra a saída da bacia de drenagem.
Apenas uma pequena fração do material erodido deixa a bacia. Sua deposição
e armazenamento temporário ou permanente podem ocorrer nas rampas, na
planície de cheias ou mesmo nos canais.
9
Com o passar do tempo, os processos em ação no ciclo
hidrossedimentológico acabam por moldar as feições das bacias hidrográficas,
principalmente quando sua intensidade é maior do que os processos
vinculados à dinâmica interna, resultando nas formas que hoje se observa:
- perfis longitudinais dos cursos d’água e dos interflúvios mais suaves
que originalmente, em decorrência da erosão das cabeceiras e da formação de
depósitos nas partes mais baixas;
- rede de drenagem mais densa e mais entalhada na parte superior da
bacia do que na inferior, cercada por várzeas, cuja extensão lateral aumenta,
geralmente, ao se aproximar o rio de sua foz;
- leitos que também vão se alargando de montante para jusante e cujo
material de fundo vem simultaneamente diminuindo de tamanho (BORDAS;
SEMMELMANN, 2002).
2.2 CONTROLE DA SEDIMENTAÇÃO EM CURSOS HÍDRICOS
BORDAS e SEMMELMANN (1993) listam os principais impactos e
prejuízos da erosão e do transporte de sedimentos pelos rios:
degradação do solo das lavouras;
perdas de produção agrícola, decorrente do recobrimento de
áreas agricultadas por sedimentos estéreis;
encharcamento das áreas agrícolas, resultantes da obstrução dos
drenos naturais;
assoreamento de reservatórios;
manutenção de sistemas de irrigação e drenagem;
dragagem de vias navegáveis e portos;
tratamento de água para uso industrial e doméstico;
manutenção de rodovias, ferrovias e oleodutos; e
remoção de sedimentos das zonas atingidas pelas inundações.
CARVALHO (1994) cita que os métodos de controle de sedimentação
em reservatórios agrupam-se em seis classes distintas: seleção do local;
1
projeto do reservatório; controle da afluência de sedimentos; controle de
deposição dos sedimentos; remoção dos depósitos; controle de erosão na
bacia.
Ainda segundo o autor acima, a alternativa referente a locais poderia
ser aplicada a pequenos reservatórios, como os de abastecimento de água,
recreação, etc. Com a técnica de aproveitamento hidrelétrico de baixa queda,
os reservatórios de mini-usinas enquadram-se nesse grupo.
CARVALHO (1994) cita que os métodos de conservação de solos
nunca eliminarão completamente a erosão e podem ser difíceis de se justificar
economicamente em certas zonas, além de, conjuntamente com o controle de
erosão, ser um empreendimento de longo prazo. Projetistas e operadores de
reservatórios devem, por isso, pensar nos métodos de proteção mais comuns e
que possibilitam um controle mais direto.
2.3 MEDIÇÃO DA CARGA SÓLIDA E DA DESCARGA SÓLIDA
O sedimento presente no curso d'água é originado da erosão na bacia
e da erosão no próprio leito do rio e de suas margens. Em ocasiões de chuvas
as enxurradas transportam muitas partículas para o rio e esse sedimento se
move em suspensão ou no leito, rolando, deslizando ou em saltos.
Dependendo da velocidade da corrente e do efeito de turbulência, partículas do
leito podem entrar no meio líquido e ficar em suspensão e aí permanecer até
que voltem a se mover no leito quando as forças atuantes se reduzirem. As
partículas se movem no leito também sob a ação da corrente, mas cada uma
está sujeita à resistência de atrito, o que resulta em menor velocidade de
movimento do que aquelas que estão em suspensão (CARVALHO et al., 2000).
As amostragens de sedimentos objetivam a determinação da descarga
sólida, isto é, da quantidade de sedimentos que passam em uma seção
transversal por unidade de tempo. A quantificação da vazão sólida presente em
um rio é o passo inicial para prevenir e controlar os problemas causados pela
deposição de sedimentos (CHELLA et al., 2005).
1
A descarga sólida total pode ser dividida em: descarga sólida de leito,
descarga sólida em suspensão e descarga sólida dissolvida (SANTOS et al.,
2001).
Para o cálculo da descarga sólida, usam-se diversos métodos de
medição direta e indireta. A medição direta exige sempre um cálculo, enquanto
que a indireta fundamenta-se na determinação de outras grandezas, sendo o
cálculo da descarga sólida o resultado final (CARVALHO, 1994).
A medição da vazão e de outras grandezas durante essa determinação
deve sempre ser obtida na ocasião da amostragem ou medição do sedimento.
Tanto a medição da vazão quanto a da descarga sólida são valores
considerados instantâneos, que são inter-relacionados. Assim, para o
momento, são medidas: a vazão, as velocidades pontuais e médias, as
larguras parciais e total e as profundidades nas verticais e médias. Outros
valores, às vezes, são necessários, como a declividade da linha d’água ou do
leito, dependendo do método de obtenção da descarga sólida que está sendo
aplicado (CARVALHO, 1994).
Segundo CARVALHO et al. (2000), mede-se separadamente a
descarga em suspensão da descarga do leito, pois as partículas desta estão
sujeitas a forças de resistência ao seu movimento, enquanto aquelas estão
livres no meio líquido.
Em suspensão no meio líquido, encontram-se em maior quantidade
partículas finas, como argilas e siltes e pequena quantidade de material grosso,
como areias. Em regime de grandes velocidades e turbulência a quantidade de
areia em suspensão pode aumentar. O movimento de partículas em suspensão
é considerado igual à velocidade da corrente.
2.4 MEDIÇÃO DA DESCARGA SÓLIDA EM SUSPENSÃO
A carga de sedimentos em suspensão é a parcela de transporte de
sedimentos mais conhecida, em função de sua importância, relativamente à
carga dissolvida e pela facilidade de sua medição em campo, quando
comparada a outros métodos de carga de leito (CHELLA et al., 2005).
1
A descarga em suspensão é efetuada para o conhecimento do valor do
transporte em suspensão, concentração de sedimentos e da distribuição
granulométrica. É a fase predominantemente das medições, pois o rio
transporta sempre uma maior carga em suspensão. Estima-se que, na maior
parte dos cursos d’água, essa parcela represente mais de 90 % da descarga
sólida total (CARVALHO, 1994).
As grandezas fundamentais no cálculo da descarga sólida em
suspensão são a concentração e a descarga líquida. Se o sedimento em
suspensão fosse uniformemente distribuído na seção, uma amostra em
qualquer ponto poderia representar a concentração. Como isso não ocorre, é
necessário considerar a variação da concentração, por amostragens ao longo
da seção, pontuais e verticais, em um número adequado de posições
(CARVALHO et al., 2000).
Amostragem pontual de sedimento em suspensão exige a
determinação da velocidade da corrente no mesmo ponto. Amostragens por
integração na vertical exigem o conhecimento da velocidade média na vertical
(CARVALHO, 1994).
Segundo Bordas e Semmelmann (1988) citados por TUCCI (2002),
examinando-se os resultados da coletas de amostras de suspensão feitas sob
diferentes condições, é possível definir coeficientes de compensação da
variação lateral da concentração em uma seção transversal e definir o número
mínimo de verticais de amostragem, ficando definido que em seções de até
30 m de largura são feitas as coletas em 10 a 15 verticais.
2.4.1 Cálculo da Velocidade de Trânsito
Conforme CARVALHO et al. (2000), o método de amostragem por
integração na vertical, permite a obtenção da concentração e da granulometria
média na vertical. Na amostragem por integração a amostra é coletada em
certo tempo, normalmente superior a 10 segundos, o que permite a
determinação da concentração média, mais representativa do que a pontual.
1
A amostragem é feita em várias verticais para permitir a obtenção de
valores médios em toda a seção, porquanto a distribuição de sedimentos é
variável em toda a largura do rio e em profundidade (Figura 1).
Figura 1 - Distribuição da velocidade da corrente, concentração de
sedimentos e da descarga sólida em suspensão na seção
transversal.
Fonte: CARVALHO (1994).
Na amostragem por integração na vertical, a mistura água-sedimento é
acumulada continuamente no recipiente e o amostrador move-se verticalmente
em uma velocidade de trânsito constante entre a superfície e um ponto a
poucos centímetros acima do leito, entrando a mistura numa velocidade quase
igual à velocidade instantânea da corrente em cada ponto na vertical. Esse
procedimento é conhecido como Igual Velocidade de Trânsito (IVT).
Normalmente, o amostrador não deve tocar o leito para não correr o risco de
coletar sedimento de arrasto. Devido ao fato de o bico do amostrador ficar um
1
pouco acima do fundo, há uma zona não amostrada de poucos centímetros de
profundidade logo acima do leito do rio.
Para que a velocidade de entrada da amostra seja igual ou quase igual
à velocidade instantânea da corrente é necessário que o bico fique na
horizontal, isto é, o amostrador deve se movimentar sem que haja inclinação.
Isso ocorre quando a velocidade de trânsito ou de percurso é proporcional à
velocidade média. Segundo estudos de laboratório, os bicos apresentam
diferentes constantes de proporcionalidade, conforme as seguintes relações:
Bico de 1/8”:
mt
vv
∗=
2,0
(1)
Bicos de 3/16” e ¼”:
mt
vv
∗=
4,0
(2)
Sendo:
t
v
- velocidade máxima de trânsito ou de percurso do amostrador;
m
v
- velocidade média da corrente na vertical de amostragem.
Para a prática de campo, calcula-se o tempo de amostragem que, por
ser inversamente proporcional à velocidade, corresponderá a um tempo
mínimo:
Bico de 1/8”:
mt
v
p
v
p
t
.2,0
.2.2
min
==
(3)
Bicos de 3/16” e ¼”:
mt
v
p
v
p
t
.4,0
.2.2
min
==
(4)
em que 2.p é a distância percorrida de ida e volta pelo amostrador na
profundidade p da superfície para o leito.
2.4.2 Coleta da Amostra no Rio
Para a coleta de amostras utiliza-se o equipamento chamado de
amostrador, constituído por um recipiente com uma abertura de entrada da
mistura água-sedimento e outra para saída de ar e/ou uma válvula de controle.
1
Segundo SIMONS e SENTURK (1976), os três amostradores de
profundidade mais usados foram desenvolvidos pelo Interagency Committee
on Water Resources em 1963 e são: U.S.DH-48, U.S.DH-49 e U.S.DH-59 e os
três amostradores de integração pontual desenvolvidos pela agência são
U.S.P-61, U.S.P-62 e U.S.P-63.
No Brasil são fabricados os modelos U.S.DH-48, U.S.DH-49 e
U.S.DH-59, com a denominação de AMS-1, AMS-2 e MAS-3 (DNAE, 1977).
Numa coleta por integração vertical interessa sempre que se recolha
uma amostra representativa. Procura-se, por isso, otimizar tal amostra
enchendo-se a garrafa de 0,5 L o máximo possível. Como a garrafa (Figura 2)
fica inclinada no bojo do equipamento, então o máximo que poderá conter será
400 ml. Assim, o tempo de coleta pode ser maior do que o calculado pelas
equações 3 e 4. O tempo mínimo de coleta para 400 ml, calculado segundo
essas equações, pode ser obtido do diagrama apresentado na Figura 3.
Figura 2 - Garrafa de amostragem indicando níveis a serem obedecidos.
Fonte: CARVALHO (1994).
1
Figura 3 - Esquema de proporcionalidade entre velocidade de trânsito do
amostrador e velocidade da corrente para os bicos padronizados.
Fonte: CARVALHO et al. (2000).
2.4.3 Cálculos para Obtenção da Concentração de Sólidos Suspensos
De acordo com Bordas e Semmelmann (1988) citados por TUCCI
(2002), as partículas sólidas, em trânsito na parte superior da veia líquida, são
mantidas em suspensão pela turbulência do escoamento e possuem uma
velocidade de deslocamento longitudinal que se aproxima da velocidade das
partículas líquidas que as sustentam (isso não é verdade para os sedimentos
mais graúdos). Nessas condições e para o material de diâmetro D a descarga
sólida em suspensão, por unidade de largura de seção transversal, pode ser
obtida pela integração do produto da velocidade do fluido (u), pela
concentração média (c) entre os limites superior (nível de água) e inferior (
0
y
)
do transporte em suspensão.
1
A descarga em suspensão unitária é, portanto:
ucdyq
d
yss
∫
=
0
(5)
em que:
ss
q
= descarga sólida em suspensão por unidade de largura da seção
transversal de um rio (t/sm);
u
= velocidade do escoamento num ponto de uma vertical da seção
transversal de um rio (m/s);
c
= concentração da descarga sólida em suspensão em um ponto de
uma vertical da seção transversal de um rio (t/m³);
y
= distância acima do leito;
0
y
=
Dd
o
2
−
(m);
0
d
= profundidade total do escoamento numa seção transversal de um
rio (m);
d
= profundidade do escoamento numa vertical em que ocorre
transporte em suspensão (m).
O valor de c é obtido pela seguinte expressão, conhecida como
equação de Rouse:
z
a
y
yd
ad
a
c
C
−
−
=
(6)
em que:
a
c
= concentração da suspensão numa vertical ao nível
y
= a acima
do leito;
y
= elevação de um ponto acima do leito;
)/(
*
kuwz
=
;
w
= velocidade da queda de partículas de diâmetro D;
k
= constante de von Kármán (= 0,4);
ρ
τ
0
*
=
u
= velocidade do cisalhamento no fundo do rio;
hI
γτ
=
0
= tensão de cisalhamento sobre o fundo;
1
ρ
= massa específica do fluído;
h
= raio hidráulico (no caso, igual à profundidade do escoamento);
I
= declividade da linha de energia.
Define-se a descarga sólida média em suspensão (
ss
q
) por unidade de
largura de uma seção transversal como:
qcq
ss
.
=
(7)
em que:
q
= vazão por unidade de largura da seção transversal de um rio
(m³/s.m);
c
= a concentração média da suspensão por unidade de largura.
Para o cálculo da descarga sólida em suspensão de uma seção
transversal, considera-se que ela é constituída por n faixas de largura unitária,
caracterizadas cada uma por uma distribuição vertical de velocidades e/ou
concentrações, obtendo-se a descarga em suspensão (
ss
Q
) pela seguinte
expressão:
nnss
cqcqcqQ
++=
...
2211
(8)
em que:
ss
Q
tem como medida t/s.
Na prática aplica-se a equação acima acrescentando-se a cada
elemento o fator l1, l2 ... ln, que corresponde à largura, em metros, do
segmento da seção transversal da qual a vertical de amostragem é
considerada representativa. Para cada uma dessas verticais estabelecem-se,
por meio de medições, os valores de concentração e vazão.
2.4.4 Caracterização da Curva-chave
Conforme CARVALHO (1994), curvas de transporte de sedimentos
relacionam concentração, descarga sólida ou valores derivados de estudos
sedimentológicos, em geral, com outras grandezas como tempo, descarga
líquida, nível d’água, profundidade, velocidade e demais derivadas de estudos
1
afins. Podem ser obtidas pela simples ligação dos pontos ou por uma curva
média interpolada entre os pontos plotados ou disponíveis.
A correlação mais conhecida é a curva-chave de sedimentos, que é
traçada utilizando-se concentração ou descarga sólida em função da descarga
líquida.
Na natureza, para cada vazão, num determinado momento, existe um
valor distinto de descarga sólida, concluindo-se que a curva-chave não pode
substituir os valores reais confiáveis. O fenômeno é muito aleatório, sendo que
a curva-chave permite se obter valores médios. A curva será tanto mais
representativa quanto maior o número de pontos medidos e maior a variação
de vazão alcançada entre os valores mínimos e máximos.
O uso de curvas-chave é necessário quando os dados diários de vazão
são disponíveis e os de sedimento não. A existência da curva-chave permite,
assim, um cálculo aproximado de dados diários de sedimentos e da descarga
sólida média anual. A extrapolação dos dados para anos não-observados é
pouco aceitável, mas usual.
Uma vez determinados os valores de descarga sólida em suspensão
de cada medição, são traçadas as curvas-chave de sedimentos das estações,
segundo metodologia apresentada na literatura (WALLING, 1977; CARVALHO,
1994; ASSELMAN, 2000). As curvas-chave de sedimentos possuem várias
formas, no entanto, a mais utilizada é a função potencial representada pela
seguinte equação:
b
ss
QaQ
.
=
(9)
em que a e b são constantes de ajuste.
Segundo PAIVA et al. (1998), as formas mais comuns de equação de
curva-chave são:
n
HHAQ
).(
0
−=
(10)
.....
2
+++=
HCHBAQ
(11)
em que:
=
Q
descarga;
=
H
cota;
2
=
0
H
cota correspondente à vazão nula (zero da régua);
=
nCBA
,,,
constantes ajustadas para a seção.
A equação 10 é a forma mais utilizada, porém, apresenta o
inconveniente que para valores de cota menor que Ho, a vazão apresenta
valores negativos. A equação 11, polinomial, apresenta o inconveniente de
superestimar os valores das menores vazões, em função da constante A.
Qualquer das duas equações ou mesmo outros tipos de equação podem
fornecer bons resultados, desde que utilizadas dentro da faixa de valores de
cotas para as quais forem desenvolvidas. O problema está no fato que
usualmente, necessita-se extrapolar os dados de vazões para cotas não
medidas, seja para cotas superiores ou para cotas inferiores. Nesse caso, a
utilização pura e simples dos dados medidos pode levar a sérios erros. Assim,
é necessário que a extrapolação da curva-chave considere as características
físicas da seção.
WALSZON et al. (2005), em trabalho sobre a análise do fluxo de
sedimentos em suspensão na bacia do rio Iguaçu, para o ajuste da curva aos
dados medidos da vazão sólida de sedimentos em suspensão em função da
vazão líquida, adotaram dois critérios para a aceitação ou não da curva. O
primeiro estabeleceu que o coeficiente de determinação (R²), obtido a partir da
curva, deveria ser superior a 0,60. O segundo que a curva obtida deveria
apresentar um bom ajuste visual aos dados medidos.
2.5 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DA BACIA
O estudo das características fisiográficas das bacias permite o
entender fenômenos passados, avaliar impactos de alterações antrópicas na
fase de escoamento superficial da água e elaborar correlações entre vazões e
características fisiográficas para estudos de regionalização e sintetização de
fórmulas empíricas (PORTO et al., 1999).
Segundo PORTO et al. (1999), os fatores físicos mais importantes para
a caracterização de uma bacia hidrográfica são: área, forma, declividade da
2
bacia, elevação, declividade do curso d’água, tipo da rede de drenagem e
densidade de drenagem.
2.5.1 Área
A área da bacia corresponde à área plana definida pela projeção
horizontal do divisor de águas, pois seu valor multiplicado pela lâmina da chuva
precipitada define o volume de água recebido pela bacia. A determinação da
área de drenagem de uma bacia é feita com o auxílio de uma planta
topográfica e, algumas vezes, complementada com um mapa geológico de
altimetria, traçando-se a linha divisória que passa pelos pontos de maior cota
entre duas bacias vizinhas.
2.5.2 Forma
A forma da bacia influencia no escoamento superficial e,
conseqüentemente, o hidrograma resultante de uma determinada chuva.
Entre os índices propostos para caracterizar a forma da bacia são
calculados o fator de forma e os índices de compacidade e de conformação. Os
índices são utilizados para comparar bacias e para compor os parâmetros das
equações empíricas de correlação entre vazões e características físicas das
bacias.
2.5.2.1 Fator de forma
O fator de forma é expresso como a razão entre a largura média da
bacia e o comprimento axial e é medido da saída da bacia até seu ponto mais
remoto, seguindo-se as grandes curvas do rio principal (não se consideram as
curvas dos meandros). A largura média é obtida pela divisão da área da bacia
2
em faixas perpendiculares. O polígono formado pela união dos pontos
extremos dessas perpendiculares se aproxima da forma da bacia real.
2.5.2.2 Índice de compacidade
O índice de compacidade é definido como a relação entre o perímetro
da bacia e a circunferência do circulo de área igual à bacia.
2.5.2.3 Índice de conformação
O índice de conformação compara a área da bacia com a área do
quadrado de lado igual ao comprimento axial. Caso não existam outros fatores
que interfiram, quanto mais próximo de 1 (um) o valor do índice de
conformação, isto é, quanto mais a forma da bacia se aproximar da forma do
quadrado do seu comprimento axial, maior a potencialidade de produção de
picos de cheias.
2.5.3 Declividade da Bacia
A declividade da bacia ou dos terrenos da bacia tem uma relação
importante e também complexa com a infiltração, o escoamento superficial, a
umidade do solo e a contribuição de água subterrânea ao escoamento do curso
d’água. É um dos fatores mais importantes que controla o tempo do
escoamento superficial e da concentração da chuva e tem uma importância
direta em relação à magnitude da enchente. Quanto maior a declividade, maior
a variação das vazões instantâneas.
2
2.5.4 Declividade do Curso D’água
A velocidade de escoamento da água de um rio depende da
declividade dos canais fluviais. Quanto maior for a declividade, maior será a
velocidade de escoamento. Assim, os hidrogramas de enchente são mais
pronunciados e estreitos, indicando maiores variações de vazões instantâneas.
2.5.5 Tipo de Rede de Drenagem
2.5.5.1 Ordem dos cursos d’água
A classificação dos rios quanto à ordem reflete no grau de ramificação
ou bifurcação dentro de uma bacia. Os cursos d’água maiores possuem seus
tributários que por sua vez possuem outros até que se chegue aos minúsculos
cursos d’água da extremidade.
2.5.5.2 Densidade de cursos d’água
A densidade de cursos d’água é determinada pela relação entre o
número de cursos d’água e a área total da bacia, porém não indica a eficiência
da drenagem, pois a extensão dos cursos d’água não é considerada.
2.5.5.3 Densidade de drenagem
A densidade de drenagem indica a eficiência da drenagem na bacia. É
definida pela relação entre o comprimento total dos cursos d’água (pode ser
medido na planta topográfica com um barbante ou um curvímetro) e a área de
drenagem.
2
Quanto mais eficiente o sistema de drenagem, isto é, quanto maior a
densidade de drenagem da bacia, mais rapidamente a água do escoamento
superficial originada da chuva chegará à saída da bacia, gerando hidrogramas
com picos maiores e em instantes mais cedo (PORTO et al., 1999).
2
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 ÁREA DE ESTUDO
A bacia do rio São Francisco Falso está localizada no estado do
Paraná e possui uma área de 520,96 km², um perímetro de 103,44 km e está
inserida na bacia do Paraná III (Figura 4). O rio São Francisco Falso possui
59,78 km de extensão.
A bacia localiza-se no retângulo envolvente formado pelas
coordenadas: latitude φ = -24º 56’21”; -25º 11’55” e longitude λ = -53º 48’42”;
-54º 09’07”.
Figura 4 - Localização da bacia do rio São Francisco Falso Sul.
FONTE: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
2
3.2 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DA BACIA
Os dados cartográficos da bacia estão inseridos em quatro cartas
topográficas, produzidas na escala 1:50.000 pelo exército brasileiro sendo elas:
São José (MI 2816/4), Ouro Verde (MI 2817/3), Mara Lúcia (MI 2832/2) e Céu
Azul (MI 2833/1) (Figura 5). Essas cartas possuem informações básicas
referentes a cadastro, hidrografia e altimetria (curvas de nível) que permitem a
visualização do espaço físico do terreno. As quatro cartas em formato papel
foram digitalizadas e foram unidas por pontos de controle capturados nos
vértices da malha de coordenada. O mosaico produzido foi georreferenciado
pelas coordenadas das cartas e as informações como hidrografia e curvas de
nível foram vetorizadas para posteriormente serem manipuladas em ambiente
computacional utilizando o software ArcView 3.2 (1996).
Com base nesses dados, a bacia hidrográfica foi delimitada
utilizando-se como referência as curvas de nível (eqüidistância de 20 metros) e
os pontos cotados para identificar os divisores de água. O desenho geométrico
encontrado é mostrado na Figura 5, na qual é visualiza-se a localização da
bacia no espaço geográfico da bacia hidrográfica do Paraná III e do estado do
Paraná.
Figura 5 - Mapa Cartográfico da Bacia.
FONTE: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
2
3.2.1 Características da Forma da Bacia Hidrográfica
Com o levantamento em campo dos dados da bacia hidrográfica foram
determinadas suas características através das equações, sugeridas por
PORTO et al. (1999), conforme Tabela 1.
Tabela 1 - Parâmetros, e equações para determinar as características de
forma da bacia hidrográfica
PARÂMETRO
EQUAÇÃO EM QUE:
Fator de forma (FF)
L
B
F
F
≡
L: comprimento da bacia;
B: largura média.
Índice de compacidade (Kc)
A
P
K
C
.28,0
≡
P: perímetro da bacia em km;
A: área da bacia em km².
Índice de conformidade (Fc)
L
C
A
F
2
≡
A: área da bacia em km²;
L: comprimento axial.
Hipsometria
min
CH
C
máx
−=∆
Cmáx = cota de ponto máximo;
Cmin = cota de ponto mínimo
Declividade do curso d’água (S1)
L
H
S
∆
≡
1
∆H: variação da cota entre os dois
pontos extremos;
L: comprimento em planta do rio.
Densidade de cursos d’água
A
N
D
s
s
≡
Ns: número de cursos d’água;
A: área da bacia.
Densidade de drenagem
A
L
D
d
≡
L: comprimento total dos cursos
d’água;
A: área de drenagem (área da bacia).
Ordem dos cursos d’água Canais que não possuem tributários são considerados de
primeira ordem, dois canais de primeira ordem se unem é
formado um segmento de segunda ordem, a união de dois
rios de mesma ordem resulta em um rio de ordem
imediatamente superior, quando dois rios de ordem diferente
se unem formam um rio com ordem maior dos dois.
2
3.3 DETERMINAÇÃO DA DESCARGA LÍQUIDA
3.3.1 Coleta de Dados no Rio
Os dados de vazão líquida foram obtidos na secção de controle junto à
estação de monitoramento (Figuras 6A, 6B e 7) localizada nas coordenadas
geográficas: latitude φ = -24º 56’21”; -25º 11’55” e longitude λ = -53º 48’42”;
-54º09’07”. O período de coleta dos dados concentrou-se nos meses de
novembro/2006, dezembro/2006 e janeiro/2007, escolhidos por serem
considerados importantes para este estudo, pois se referem ao período de
implantação das culturas de verão na Bacia. Na região onde se encontra a
bacia, nesse período o solo está sendo preparado para o plantio, ficando
desnudo e, assim, apresentando uma grande exposição às precipitações,
sendo importante observar por motivos, tais como: a perda de solo fértil, que
representa um grande prejuízo para a agricultura e o depósito de sedimentos
no rio que interfere na qualidade da água, reduzindo a capacidade de
armazenamento de água da bacia.
A determinação da vazão é feita em duas etapas: na primeira, faz-se
uma batimetria da seção do rio, possibilitando o cálculo da área da seção. Na
segunda etapa determina-se a velocidade do rio em vários pontos da seção
com o auxílio de um molinete e, em seguida, determina-se à velocidade média.
A B
Figura 6 - Datalogs em caixa metálica (A) e tubo vertical fixado ao pilar da
ponte para o turbidímetro e o linígrafo instalados (B).
2
Figura 7 - Corpo do turbidímetro.
Em cada medição foi realizada uma batimetria da seção do rio, a partir
da instalação de um cabo de aço (Figura 8), demarcando as verticais em
pontos distanciados a cada 1,50 m (em função da largura do rio), nos quais
foram obtidas as respectivas profundidades. A área da seção molhada foi
calculada utilizando-se uma aproximação por trapézios retângulos, sendo a
primeira e última subsecção um triângulo (Figura 9) correspondente à
profundidade média entre as verticais demarcadas.
Figura 8 - Cabo de aço para demarcação da seção molhada.
3
Figura 9 - Esquema representativo da seção transversal do curso d’água.
3.3.2 Medição de Velocidades
Em cada evento de coleta no rio, mediu-se a velocidade da água em
cada vertical delimitada no cabo de aço com um molinete hidrométrico de eixo
horizontal, Marca MLN-7 (Figura 10). A partir da contagem de pulso obtida em
cada ponto de medição, em um tempo fixado em 40 s, obteve-se o número de
rotações por segundo que, aplicado a uma das equações do molinete (Tabela
2), resultou no valor da velocidade de fluxo referente à subsecção.
Tabela 2 - Equação da velocidade do molinete
RPS EQUAÇÃO R²
≤ 0,65 v(m/s) = 0,027351188+0,224036774.N (rps) 0,9994
>0,65 v(m/s) = -0,015424907+0,290342202.N (rps) 0,9996
3
Figura 10 - Equipamento molinete.
3.3.3 Cálculo da Vazão
Pela definição de vazão tem-se:
Q v dA
A
= ⋅
∫
(19)
Para a seção estudada, pode-se escrever a equação acima da
seguinte forma:
Q v dy dx
yx
= ⋅ ⋅
∫∫
00
(20)
Para resolver a integral em y, determinam-se os perfis de velocidade
para cada seção, como mostra a Figura 11.
3
Figura 11 - Perfis de velocidade de fluxo de água na secção do rio.
A área sob a curva de cada perfil de velocidade representa a integral
v d y
y
⋅
∫
0
, em m
2
/s. Pode-se, então, obter um novo gráfico relacionando-se as
áreas dos perfis de velocidade em função das posições horizontais em relação
à referência, como mostra a Figura 12.
Figura 12 - Representação do perfil referente ao produto da área pela
velocidade na secção do rio.
A área sob esta curva é numericamente igual à vazão no canal
em m
3
/s.
3
3.4 DETERMINAÇÃO DA DESCARGA SÓLIDA EM SUSPENSÃO
A medição de sedimento em suspensão foi realizada pela coleta de
amostras da mistura água-sedimento, nas verticais demarcadas no cabo de
aço, empregando-se o método da integração vertical com o mesmo incremento
de largura e posterior análise de concentração em laboratório, e cálculos de
descarga sólida.
A metodologia aplicada nesta pesquisa é a mesma empregada pela
Agência Nacional de Águas – ANA que consiste no levantamento de dados
fluviométricos e hidrossedimentométricos, pelo método da integração vertical
na seção do rio e utilizando o mesmo incremento de largura.
3.4.1 Coleta de Amostra
A mistura água-sedimento é acumulada continuamente num recipiente,
e o amostrador move se verticalmente (Figura 13) em uma velocidade de
trânsito constante entre a superfície e um ponto a poucos centímetros acima do
leito, entrando a mistura numa velocidade quase igual à velocidade instantânea
da corrente em cada ponto na vertical.
Figura 13 - Movimento vertical do amostrador.
3
Para evitar que o recipiente colete amostras de sedimento em arrasto,
o amostrador não deve tocar o leito do rio. Por essa razão, há uma zona não
amostrada de poucos centímetros de profundidade logo acima do leito.
Para realizar a captação da amostra, é necessário que o bico do
amostrador fique na posição vertical, não havendo inclinações em sua
movimentação.
Para coletar as amostras foi utilizado o amostrador DH-48 que captura
a amostra em alguns segundos por um bico e a armazena em um recipiente
(garrafa de vidro), conforme (Figura 14).
Figura 14 - Amostrador DH-48.
É importante destacar que para que a coleta seja bem sucedida,
deve-se calcular a velocidade de trânsito do amostrador, para que todo o perfil
seja avaliado, observando-se que, quando a garrafa fica totalmente cheia a
amostra é desprezada, realizando-se outra coleta, pois não se pode afirmar
que todo o perfil foi amostrado (Figura 15A e 15B).
3
A B
Figura 15 - Coleta da amostra utilizando o amostrador e amostra desprezada.
Feita a coleta das amostras, elas foram identificadas de acordo com o
número do ponto, a data e o horário da amostragem, nos 12 pontos de
amostragem da secção.
3.5 ANÁLISE DE LABORATÓRIO
As amostras foram transportadas para o laboratório de
hidrossedimentologia da UNIOESTE, onde ficaram dispostas em garrafas,
devidamente abrigadas da luz, para evitar qualquer tipo de alteração biológica,
e durante 96 h ficaram em processo de decantação (Figura 16).
Figura 16 - Amostras recém chegadas do campo. Início da decantação.
3
3.5.1 Redução da Amostra: 1ª Fase
Após 96 h de decantação (Figura 17), ocorre a primeira redução da
amostra e, por um sifão, é retirada a maior quantidade possível de água de
cada garrafa. O pequeno volume de água-sedimento que restou é transferido
para um béquer de 1000 ml. Nesta fase determina-se o volume total de
água-sedimento retirado neste evento, ou seja, a descarga líquida (Figura 18).
Figura 17 - Momento de fazer a 1ª redução.
Figura 18 - Momento de fazer a 2ª redução.
3
3.5.2 Redução da Amostra: 2ª Fase
Após 24 horas em repouso, a amostra sofre a 2ª redução. sendo que a
amostra será reduzida a 100 ml de água-sedimento, utilizando-se uma proveta,
neste momento inicia-se o processo para determinação de descarga sólida.
3.5.3 Determinação da Descarga Sólida
Para a determinação da descarga sólida utilizou-se o processo de
evaporação.
3.5.4 Processo de Evaporação
O cadinho que é o recipiente que irá armazenar a amostra na estufa e
cuja temperatura chega a 110 ºC deverá ser preparado previamente para que
não haja nenhum erro final na leitura. Após ser lavado o cadinho deve ir para
estufa durante 2 h para secar e depois ser levado para o dessecador, onde irá
esfriar, permanecendo aí por, no mínimo, 40 minutos. Após esse processo de
preparação ele deve ser pesado em uma balança de precisão.
Após esse procedimento, coloca-se a amostra na estufa (dentro do
cadinho) por 24 h, onde ocorrerá a evaporação do líquido, sobrando o
sedimento. Após esse período, a amostra é retirada da estufa e a colocada no
dessecador para o cadinho esfriar. Em seguida o cadinho é pesado
novamente. O peso do sedimento será a diferença entre o peso do cadinho e o
peso do cadinho com o sedimento.
3
3.6 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS
Com o valor da descarga sólida dividido pela descarga líquida
encontra-se o valor da concentração de sólidos suspensos da amostra daquele
evento.
Define-se a descarga sólida média em suspensão
ss
q
por unidade de
largura de uma seção transversal como:
qcq
ss
∗=
(19)
em que:
=
q
vazão por unidade de largura da seção transversal de um rio
)./(
3
msm
;
=
c
concentração média da suspensão por unidade de largura.
Para o cálculo da descarga sólida em suspensão de uma seção
transversal (Figura 19), considera-se que ela é constituída por n faixas de
largura unitária, caracterizadas cada uma por uma distribuição vertical de
velocidades e/ou concentrações, de modo que, conforme BORDAS e
SEMMEMANN (1988), pode-se obter a descarga em suspensão (
ss
Q
) pela
seguinte expressão:
nnss
cqcqcqQ
++=
...
2211
(20)
em que
ss
Q
é medido em t/s.
Figura 19 - Seção transversal do rio.
3
Faixa "n"
3.7 DETERMINAÇÃO DA CURVA-CHAVE
3.7.1 Curva-Chave Sedimentos – Vazão
Com os dados de vazão e respectivos valores de descarga sólida em
suspensão, obtidos em cada medição, foi construída a curva-chave para o local
referente à seção de controle.
O ajuste da curva-chave foi obtido pela seguinte equação:
b
ss
QaQ
.
=
(21)
em que a e b são constantes de ajuste.
3.7.2 Curva Chave Leitura do Turbidímetro – Vazão
Com os dados de vazão, obtidos a partir das leituras horárias do
linígrafo e com os respectivos pulsos elétricos obtidos no turbidímetro da
estação automática instalado na seção do rio, determinou-se a curva-chave
pela seguinte equação:
bLtaQ
+⋅=
22)
em que a e b são constantes de ajuste.
3.7.3 Curva Chave Leitura do Turbidímetro – Sedimento
Com os dados de vazão, obtidos ao longo do ano, calcularam-se as
respectivas cargas de sedimentos empregando-se a curva-chave
sedimento-vazão, com os mesmos dados de vazão e utilizando-se a
curva-chave turbidímetro e vazão foram obtidos os respectivos dados de
4
vazão; correlacionando os dados de carga de sedimento e leitura do
turbidímetro confeccionou-se a curva-chave turbidímetro-sedimento, utilizando
a seguinte equação matemática:
bLtaQ
ss
+=
)ln(.
(23)
em que a e b são constantes de ajuste.
4
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DA BACIA
As características fisiográficas da bacia do rio São Francisco Falso são
apresentadas nos mapas das Figuras 20 a 25 e os valores de característica de
forma, relevo e sistema de drenagem são mostrados na Tabela 3.
Figura 20 - Mapa da representando a hidrografia da bacia.
Fonte: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
4
Figura 21 - Mapa da bacia, determinando a média da largura e a medida do
cumprimento de maior dimensão.
Fonte: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
Figura 22 - Mapa para a determinação das curvas de nível da bacia.
Fonte: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
4
Figura 23 - Mapa hipsométrico da bacia.
Fonte: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
Figura 24 - Mapa hidrográfico determinando os rios contribuintes da bacia.
Fonte: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
4
Figura 25 - Mapa hidrográfico determinando a ordem dos rios formadores da
bacia.
Fonte: CASCAVEL (2005), ADAPTADO.
Tabela 3 - Valores que caracterizam a fisiografia da bacia
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS VALORES
Perímetro 103,44 km
Área 520,96 km²
Fator de forma (FF) 0,42
Índice de compacidade (Kc) 1,27
Índice de conformidade (Fc) 0,32
Elevação máxima 680 m
Elevação mínima 260 m
Hipsometria (∆H) 420 m
Comprimento axial 40,05 km
Comprimento do rio principal 59,78 km
Declividade do curso d'água principal (S1) 7,03 m/km
Densidade de cursos d’água (Ds) 0,28
Densidade de drenagem (Dd) 0,85 km/km²
Ordem do rio principal 4
a
Os valores das características fisiográficas da bacia (Tabela 3),
demonstram que a bacia apresenta um bom sistema de drenagem com o rio
principal de ordem 4, como se pode verificar no mapa da hidrografia exibido na
4
Figura 20. Os parâmetros de forma (fator de forma, índice de compacidade e
índice de conformidade) indicam uma bacia de forma alongada com baixa
declividade do rio principal e área da bacia superior a 500 km², indicando uma
bacia com baixa susceptibilidade à formação de cheia, apesar do sistema de
drenagem desenvolvido. Essas informações corroboram PORTO et al. (1999).
4.2 BATIMETRIA
Os dados de batimetria obtidos nas diferentes medições do rio são
apresentados na Tabela 4, e foram realizadas em 12 e 13 verticais espaçadas
1,50 m uma da outra, em função da largura da área molhada.
4.3 MEDIÇÃO DE VELOCIDADES DO FLUXO D’ÁGUA
Os valores de velocidades obtidos com o molinete fluviométrico
posicionado a 0,6 m da profundidade de cada vertical, juntamente com as
respectivas leituras do número de rotações, áreas das secções entre verticais e
resultado final de vazão são apresentados na Tabela 5.
4
Tabela 4 - Valores das batimetrias e áreas delimitadas pelas verticais
1ª Batimetria - 09/11/2006 - 12:30
Verticais 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 19,50 -
Prof. (m) 0,31 0,43 0,64 0,63 0,47 0,46 0,29 0,42 0,54 0,48 0,51 0,39 -
Área (m²) 0,35 0,56 0,80 0,95 0,83 0,70 0,56 0,53 0,72 0,77 0,74 0,44 -
2ª Batimetria – 16/11/2006 – 14:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,3 12,8 14,3 15,8 17,3 19,5 -
Prof. (m) 0,34 0,46 0,63 0,65 0,52 0,52 0,33 0,46 0,56 0,51 0,54 0,31 -
Área (m²) 0,38 0,60 0,82 0,96 0,88 0,78 0,64 0,59 0,77 0,80 0,79 0,35 -
3ª Batimetria – 20/11/2006 - 14:30
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 20,00 -
Prof.(m) 0,45 0,67 0,60 0,66 0,57 0,53 0,72 0,86 0,90 0,90 0,84 0,75 -
Área (m²) 0,51 0,84 0,95 0,92 0,83 0,94 0,64 1,19 1,32 1,35 1,31 1,03 -
4ª Batimetria – 15/12/2006 – 14:30
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 20,80
Prof.(m) 0,78 0,74 0,80 0,85 0,84 0,60 0,43 0,58 0,71 0,70 0,74 0,84 0,41
Área (m²) 0,88 1,14 1,16 1,24 1,27 1,08 0,77 0,76 0,97 1,06 1,08 1,19 0,42
5ª Batimetria – 22/12/2006 – 15:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 21,80
Prof.(m) 0,45 0,53 0,67 0,61 0,50 0,48 0,48 0,60 0,81 0,78 0,66 0,70 0,72
Área (m²) 0,51 0,74 0,90 0,96 0,83 0,74 0,72 0,81 1,06 1,19 1,08 1,02 1,10
6ª Batimetria – 27/12/2006 - 12:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 20,80
Prof.(m) 0,62 0,78 0,92 0,73 0,70 0,70 0,58 0,73 0,92 1,00 1,01 0,77 0,48
Área (m²) 0,70 1,05 1,28 1,24 1,07 1,05 0,96 0,98 1,24 1,44 1,51 1,34 0,49
7ª Batimetria – 04/01/07 – 11:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 20,70
Prof.(m) 0,46 0,65 0,76 0,57 0,55 0,55 0,50 0,62 0,77 0,77 0,85 0,63 0,28
Área (m²) 0,52 0,83 1,06 1,00 0,84 0,83 0,79 0,84 1,04 1,16 1,22 1,11 0,27
8ª Batimetria – 15/01/07 – 14:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 21,80
Prof.(m) 0,45 0,53 0,67 0,61 0,50 0,48 0,48 0,60 0,81 0,78 0,66 0,70 0,72
Área (m²) 0,51 0,74 0,90 0,96 0,83 0,74 0,72 0,81 1,06 1,19 1,08 1,02 1,10
9ª Batimetria – 24/01/07 – 16:30
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 21,00
Prof.(m) 0,39 0,59 0,68 0,49 0,45 0,46 0,44 0,50 0,64 0,55 0,65 0,55 0,20
Área (m²) 0,44 0,73 0,95 0,88 0,70 0,68 0,67 0,70 0,86 0,89 0,90 0,90 0,19
10ª Batimetria – 01/02/07 – 15:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 21,30
Prof.(m) 0,50 0,67 0,80 0,70 0,68 0,65 0,56 0,66 0,80 0,91 0,75 0,74 0,51
Área (m²) 0,56 0,88 1,10 1,13 1,04 1,00 0,91 0,92 1,10 1,28 1,25 1,12 0,65
11ª Batimetria – 09/02/07 – 16:00
Dist. (m) 2,25 3,75 5,25 6,75 8,25 9,75 11,25 12,75 14,25 15,75 17,25 18,75 21,15
Prof.(m) 0,50 0,64 0,79 0,62 0,59 0,49 0,43 0,57 0,70 0,82 0,89 0,69 0,32
Área (m²) 0,56 0,85 1,07 1,05 0,91 0,81 0,69 0,75 0,95 1,14 1,28 1,18 0,32
4
Tabela 5 - Valores de rotação, velocidade média e vazão nas seções
delimitadas pelas verticais
1ª Batimetria – 09/11/2006 – 12:30
Vert. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Rot. 3 6 128 87 121 92 10 12 45 26 70 3 -
Veloc. (m/s) 0,04 0,06 0,91 0,61 0,86 0,65 0,08 0,09 0,31 0,36 0,30 0,04 -
Área (m²) 0,35 0,56 0,80 0,95 0,83 0,70 0,56 0,53 0,72 0,77 0,74 0,44 -
Vazão (m³/s) 0,02 0,04 0,73 0,59 0,71 0,45 0,05 0,05 0,22 0,28 0,22 0,02 -
2ª Batimetria – 16/11/2006 – 14:00
Rot. 45 92 105 94 80 66 67 41 44 37 53 4 -
Veloc. (m/s) 0,31 0,65 0,75 0,66 0,56 0,46 0,47 0,28 0,30 0,25 0,37 0,05 -
Área (m²) 0,38 0,60 0,82 0,96 0,88 0,78 0,64 0,59 0,77 0,80 0,54 0,35 -
Vazão (m³/s) 0,11 0,39 0,61 0,63 0,49 0,36 0,30 0,16 0,23 0,20 0,29 0,02 -
3ª Batimetria – 20/11/2006 – 14:30
Rot. 118 156 168 141 139 116 73 96 89 84 90 48 -
Veloc. (m/s) 0,84 1,12 1,20 1,00 0,99 0,82 0,51 0,68 0,63 0,59 0,64 0,33 -
Área (m²) 0,51 0,84 0,95 0,95 0,92 0,83 0,94 1,19 1,32 1,35 1,31 1,03 -
Vazão (m³/s) 0,42 0,94 1,15 0,94 0,92 0,68 0,48 0,80 0,83 0,80 0,83 0,34 -
4ª Batimetria – 15/12/2006 – 14:30
Rot. 31 61 71 80 56 83 124 123 137 141 133 144 99
Veloc. (m/s). 0.21 0,43 0,50 0,56 0,39 0,59 0,88 0,87 0,98 1,00 0,95 1,03 0,70
Área (m²) 0,88 1,14 1,16 1,24 1,27 1,08 0,77 0,76 0,97 1,06 1,08 1,19 0,42
Vazão (m³/s) 0,18 0,49 0,58 0,69 0,49 0,64 0,68 0,66 0,95 1,06 1,03 1,22 0,29
5ª Batimetria – 22/12/2006 – 15:00
Rot. 114 133 147 126 143 134 103 70 81 75 82 59 76
Veloc. (m/s). 0,81 0,95 1,05 0,9 1,02 0,96 0,73 0,49 0,57 0,53 0,58 0,41 0,54
Área (m²) 0,51 0,74 0,90 0,96 0,83 0,74 0,72 0,81 1,06 1,19 1,08 1,02 1,10
Vazão (m³/s) 0,41 0,70 0,95 0,86 0,85 0,70 0,53 0,40 0,60 0,63 0,63 0,42 0,59
6ª Batimetria – 27/12/2006 - 12:00
Rot. 147 177 166 151 173 152 129 119 111 112 128 52 12
Veloc. (m/s). 1,05 1,27 1,19 1,08 1,23 1,09 0,92 0,85 0,79 0,8 0,91 0,36 0,09
Área (m²) 0,70 1,05 1,28 1,24 1,07 1,05 0,96 0,98 1,24 1,44 1,51 1,34 0,49
Vazão (m³/s) 0,73 1,10 1,34 1,30 1,13 1,10 1,01 1,03 1,30 1,51 1,59 1,40 0,52
7ª Batimetria – 04/01/07 – 11:00
Vert. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Rot. 117 119 136 106 124 106 110 72 88 71 69 71 5
Veloc. (m/s). 0,12 0,85 0,97 0,76 0,88 0,75 0,78 0,51 0,62 0,50 0,49 0,50 0,06
Área (m²) 0,52 0,83 1,06 1,00 0,84 0,83 0,79 0,84 1,04 1,16 1,22 1,11 0,27
Vazão (m³/s) 0,06 0,71 1,03 0,75 0,74 0,62 0,62 0,43 0,65 0,58 0,59 0,55 0,02
8ª Batimetria – 15/01/07 – 14:00
Rot. 114 133 147 126 143 134 103 70 81 75 82 59 76
Veloc. (m/s). 0,81 0,95 1,05 0,90 1,02 0,96 0,73 0,49 0,57 0,53 0,58 0,41 0,54
Área (m²) 0,51 0,74 0,90 0,96 0,83 0,74 0,72 0,81 1,06 1,19 1,08 1,02 1,10
Vazão (m³/s) 0,41 0,70 0,95 0,86 0,85 0,70 0,53 0,40 0,61 0,63 0,63 0,42 0,59
9ª Batimetria – 24/01/07 – 16:30
Rot. 118 118 128 88 119 87 45 45 89 84 70 48 4
Veloc. (m/s). 0,84 0,84 0,91 0,62 0,86 0,75 0,51 0,51 0,63 0,59 0,49 0,33 0,05
Área (m²) 0,56 0,88 1,10 1,13 1,04 1,00 0,91 0,92 1,10 1,28 1,25 1,12 0,65
Vazão (m³/s) 0,52 1,03 1,53 1,60 1,45 1,28 1,10 0,93 1,15 1,36 1,11 0,56 0,33
10ª Batimetria – 01/02/07 – 15:00
Rot. 130 164 193 198 195 179 169 193 147 148 125 71 71
Veloc. (m/s). 0,93 1,18 1,39 1,42 1,40 1,28 1,21 1,02 1,05 1,06 0,89 0,50 0,50
Área (m²) 0,56 0,88 1,10 1,13 1,04 1,00 0,91 0,92 1,10 1,28 1,25 1,12 0,65
Vazão (m³/s) 0,52 1,03 1,53 1,60 1,45 1,28 1,10 0,93 1,15 1,36 1,11 0,56 0,33
11ª Batimetria – 09/02/07 – 16:00
Rot. 114 177 147 134 195 173 169 193 147 148 125 71 71
Veloc. (m/s). 0,81 1,26 1,05 0,96 1,23 0,73 1,21 1,02 1,05 1,06 0,91 0,41 0,42
Área (m²) 0,56 0,85 1,07 1,05 0,91 0,81 0,69 0,75 0,95 1,14 1,28 1,18 0,32
Vazão (m³/s) 0,46 1,08 1,13 1,01 0,59 0,83 0,76 1,00 1,21 1,36 1,17 0,48 0,14
4
Figura 26 - Gráfico que apresenta: as batimetrias (largura versus
profundidade).
Na Tabela 6 são apresentados os resultados finais de velocidade
média, área da secção e os valores de vazão média diária, obtidos nos
diversos períodos de medição em campo.
Tabela 6 - Resultados de velocidade média, área e vazão total
MEDIÇÃO (Datas) VEL. MÉDIA (m/s) ÁREA (m²) VAZÃO (m³/s)
01 - (09/11/06) 0,37 7,94 3,37
02 - (16/11/06) 0,43 8,43 3,81
03 - (20/11/06) 0,78 12,12 9,15
04 - (15/12/06) 0,70 13,00 8,96
05 - (22/12/06) 0,73 11,65 8,27
06 - (27/12/06) 0,90 14,34 15,08
07 - (04/01/07) 0,60 11,93 7,35
08 - (15/01/07) 0,73 11,65 8,27
09 - (24/01/07) 0,60 9,51 5,94
10 - (01/02/07) 1,06 12,91 13,95
11 - (09/02/07) 0,93 11,59 11,00
A metodologia empregada para medir a vazão do rio resultou em
valores de vazão consistentes (Tabela 6) e coerentes com os observados na
curva-chave de vazão da secção do rio. O tipo de molinete empregado
respondeu bem às variações de fluxo da água no perfil da área molhada,
4
possibilitando que fossem obtidos os valores da vazão correspondente para
cada nível de água nos rios.
4.4 CURVA CHAVE VAZÃO-CONCENTRAÇÃO DE SEDIMENTOS
Os dados de vazão média e os correspondentes valores de descarga
sólida em suspensão obtidos nas diversas medições são apresentados na
Tabela 7. A partir desses valores construiu-se o gráfico da Figura 27, que
mostra os valores observados de descarga líquida e sólida em suspensão
juntamente com o ajuste da curva-chave.
Tabela 7 - Valores de concentração e vazão, obtidos pelas leituras em
campo e em laboratório
MEDIÇÃO (Datas) Qss (ton/ano) Q (Qss(ton/dia) Q (m³/s)
01-(09/11/06) 306,60 0,84 3,37
02- (16/11/06) 441,65 1,21 3,81
03- (20/11/06) 4394,50 12,04 9,15
04- (15/12/06) 5372,80 14,72 8,96
05- (22/12/06) 4409,20 12,08 8,27
06- (27/12/06) 15844,65 43,41 15,08
07- (04/01/07) 2901,75 7,95 7,35
08- (15/01/07) 3460,20 9,48 8,27
09- (24/01/07) 1299,40 3,56 5,94
10- (01/02/07) 13494,05 36,97 13,94
11- (09/02/07) 10001,00 27,40 11,00
5
Figura 27 - Curva chave do rio São Francisco Falso.
A obtenção dos dados de descarga sólida, em cada medição, foi
realizada em duas etapas. A primeira correspondeu à coleta da amostra no rio,
empregando-se o método da integração vertical com o mesmo incremento de
largura, adotando-se o número e os pontos de amostragem na secção do rio
iguais aos empregados para a medição da velocidade de fluxo, isto é, nas
mesmas verticais usadas na hidrometria. Em cada vertical foram realizadas
duas repetições para obtenção de um volume em torno de 10 L de água com
sedimento. A segunda etapa correspondeu à análise de laboratório, onde a
coleta de amostra de cada medição passou por uma redução de amostra. A
concentração final foi obtida sempre pelo método de evaporação.
Os dados de vazão e descarga sólida foram obtidos num período (final
da primavera e parte do verão) em que o regime de chuvas na região
apresenta seus maiores índices, correspondendo ao período mais chuvoso.
Nesse período, o solo da bacia é ocupado predominantemente com culturas
anuais de milho ou soja. Além disso, o sistema de cultivo dentro da bacia
corresponde a 100% de cultivo em nível dentro do sistema de terraceamento.
Prática que favorece muito a retenção de um maior volume de chuva que se
infiltra no solo, resultando em baixos valores de escoamento superficial.
Os dados de descarga sólida em suspensão, obtidos pelo método de
integração vertical (Tabela 7) possibilitaram que fosse obtida a curva-chave de
sedimentos (Figura 27), representada por uma função do tipo potencial,
semelhante à encontrada por PAIVA et al. (2000), em estudo de curvas-chave
de vazões de sedimentos de pequenas bacias hidrográficas, que encontrou um
5
y = 0,0329x
2,7069
R
2
= 0,9895
0
10
20
30
40
50
60
- 10,00 20,00
Q(m3/s)
Qss(t/dia)
coeficiente de regressão (R²) de 0,9569. Nesta pesquisa encontrou-se um
coeficiente de regressão (R²) de 0,9895, o que mostra a alta correlação entre
os valores de vazão e de descarga sólida.
Os valores de vazão e os respectivos valores de voltagem observados
no turbidímetro são apresentados na Tabela 8. A Figura 29 mostra os dados de
voltagem e vazão juntamente com a função ajustada que estabelece a curva-
chave da leitura do turbidímetro com a vazão média diária do rio.
Tabela 8 - Valores de voltagem e respectivos dados de vazão
Figura 28 - Curva-chave leitura do turbidímetro – Vazão.
5
VOLTS_T VAZÃO (m³/s)
0,1320 1,6600
0,1269 2,6552
0,1467 3,5508
0,1212 4,4331
0,1116 5,4670
0,1108 6,4489
0,0972 7,4467
0,0972 8,4825
0,0990 9,7375
0,0627 10,8150
0,1006 11,3100
0,0901 12,4233
0,0733 13,6100
0,0638 14,8300
y = -151,43x + 23,563
R
2
= 0,805
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16
Leitura do Turbidímetro
Vazão
Os dados de vazão e respectivos valores de voltagem observados
(Tabela 8) foram obtidos do monitoramento com o linígrafo e o turbidímetro
instalados na secção do rio, com registro horário dos dados. Esses valores
foram transformados em valores médios diários, cujos resultados de vazão
encontram-se na faixa de valores dos dados de vazão obtidos com o molinete
no processo de coleta de amostras para quantificação da descarga sólida
mostrada na Tabela 6.
Os valores de voltagem e vazão da Tabela 8, exibidos na Figura 28,
possibilitam a obtenção da curva-chave do turbidímetro com a vazão que
resultou no ajuste de uma função linear, com R² de 0,81, mostrando o alto grau
de correlação linear entre essas duas variáveis. A correlação inversa entre
vazão e leitura do turbidímetro é esperada, pois, para valores elevados de
vazão, pressupõe-se maior quantidade de sedimento em suspensão e menor o
sinal recebido no sensor do turbidímetro. Essa tendência é comprovada pela
curva da Figura 29.
Os valores de carga de sedimento e valores de voltagem observados
no turbidímetro são apresentados na Tabela 9. A Figura 30 mostra os dados de
voltagem e vazão juntamente com a função ajustada, ao mesmo tempo em que
estabelece a curva-chave da leitura do turbidímetro com a carga do
turbidímetro.
Tabela 9 - Valores de voltagem e de concentração de sedimento
VOLTS_T SEDIMENTO
0,1242 0,1297
0,1269 0,4626
0,1467 1,0160
0,1212 1,8525
0,1116 3,2674
0,1108 5,1097
0,0972 7,5425
0,0972 10,7304
0,0990 15,5892
0,0627 20,7111
0,1006 23,3783
0,0901 30,1430
0,0733 38,5866
0,0638 48,6808
5
Figura 29 - Curva-Chave leitura do turbidímetro - Descarga sólida.
A Tabela 10 apresenta as curvas-chave com suas respectivas
equações e seus valores de R².
Tabela 10 - Equações obtidas por meio das curvas-chave e seus
respectivos R²
CURVA CHAVE TIPO EQUAÇÃO R²
Concentração x vazão Potência
7069,2
.0329,0
xy
=
0,9895
Leitura do turbidímetro x vazão Linear
563,2343,151
+−=
xy
0,8050
Leitura do turbidímetro x
sedimento
Logarítmica
62,101).log(624,51
xy
=
0,7124
Como resultados relevantes deste estudo, apresentam-se na Tabela 10
as curvas-chave fundamentais para o processo de monitoramento de
sedimento em suspensão.
Com base na curva-chave de leitura do turbidímetro x sedimento e
considerando a série de vazões médias diárias obtidas, durante 250 dias
consecutivos, a partir de observações de nível de água, pelo linígrafo e a série
dos correspondentes valores de leitura do turbidímetro, ambos instalados na
secção de controle, obteve-se a série de descarga sólida em suspensão média
diária em t.dia ־¹ , exibidas na Figura 30. Considerando-se o período de
observação de vazão e leitura de sedimento e os correspondentes valores de
5
descarga sólida em suspensão, estima-se para a bacia uma vazão média diária
de 4,81 m³/s e uma descarga sólida em suspensão de 7,26 t.dia ־¹ .
Figura 30 - Série de vazão e descarga sólida.
A batimetria realizada em cada medição mostra que a secção do rio,
escolhida para a medição da vazão, não alterou sua forma geométrica, ao
longo do período de coleta de dados de vazão e de sedimentos, o que indica,
também, que o transporte de materiais de fundo não sofreu variação,
perceptível ao longo do tempo, que pudesse alterar a área molhada.
A Figura 30 apresenta a série de vazão observada durante 250 dias
consecutivos e a correspondente série de descarga sólida em suspensão,
obtida a partir da curva-chave (Tabela 9), mostrando o comportamento do
processo hidrossedimentológico ao longo do tempo.
Considerando-se a área da bacia isso significa uma descarga sólida
em suspensão específica de 5,0 t.ano ־¹ .km² que, segundo CARVALHO et al.
(2000), representa um valor baixo, pois esses autores classificam o valor de
concentração específico (t.Km ־² .ano ־¹ ) como: baixo < 70, moderado 70 a 175,
alta 175 a 300 e muito alta > 300.
Comparando-se esse valor com a descarga de rios de porte médio e
grande da região, como o rios Iguaçu e Piquiri com descargas da ordem de 43
e 135 t. ano ־¹ .km ־² , respectivamente (LIMA et al.,2004), a bacia em estudo
5
apresenta prática de manejo e uso do solo que resulta em baixos valores de
descarga sólida em suspensão. Embora signifiquem que mais de 2.639
toneladas de sedimentos por ano são lançadas no Lago de Itaipu e são
retiradas da bacia do Rio São Francisco Falso, representando uma perda de
solo considerável.
5
5 CONCLUSÕES
A quantificação da descarga sólida em suspensão do Rio São
Francisco Falso pelo método de integração vertical, na estação de
monitoramento operada por Itaipu, permite concluir que:
- O rio apresenta baixa descarga sólida específica;
- A relação entre a drenagem líquida e sólida se dá através da função
7069,2
.0329,0
xy
=
;
- A relação entre leitura do turbidímetro e a vazão líquida se dá através
da função
563,2343,151
+−=
xy
;
- A relação entre leitura do turbidímetro e descarga de sedimento em
suspensão ocorre via a função
62,101).log(624,51
xy
=
;
- A obtenção da curva-chave de leitura do turbidímetro versus descarga
sólida constitui instrumento fundamental para o monitoramento ambiental do
Rio São Francisco Falso;
- A vazão média diária do rio obtida é 4,81 m3/s e a descarga média
diária do rio de sedimentos é de 7,23 t/dia;
- Considerando a área da bacia isto significa uma descarga sólida em
suspensão específica de 5,0 t.ano ־¹ .km², representa um valor baixo.
- Mais de 2.639 toneladas de sedimentos por ano são lançadas no
Lago de Itaipu e são retiradas da bacia do Rio São Francisco Falso,
representando uma perda de solo considerável;
Destaca-se a importância de estender este estudo por períodos de
tempo superior a um ano, de forma que possa ser identificada a influência dos
períodos sazonais nas curvas-chave obtidas.
5
REFERÊNCIAS
ASSELMAN, N. E. M. Fitting and interpretation of sediment rating curves. Jour-
nal of Hydrology, UK, v. 234: p. 228-248, 2000.
BORDAS, M. P.; SEMMELMANN, F. R. Elementos de engenharia de sedimen-
tos. In: TUCCI, C. E. M. (org.) Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre:
Editora da Universidade UFRGS; ABRH; EDUSP, 1993. p. 915-943.
BORDAS, M. P.; SEMMELMANN, F. R. Evaluation de risques d’érosion et
de sédimentation au Brésil a partir de bilans sedimentologiques rudimen-
taires. Porto Alegre: Symp, 1988. p.359-369. IAHS publ. n.174.
BORDAS, M. P.; SEMMELMANN, F. R. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto
Alegre: Ed. da UFRGS, ABRH, 2002.
CARVALHO, N. O.; FILIZOLA JÚNIOR N. P.; SANTOS P. M. C.; LIMA J. E. F.
W. Guia de práticas sedimentométricas. Brasília: ANEEL, 2000.
CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia prática. Rio de Janeiro: CPRM,
1994.
CASCAVEL. Prefeitura Municipal de Cascavel. Secretaria de Planejamento –
SEPLAN. Base cartográfica municipal. 2005.
CHELLA, M. R.; FERNANDES C. V. S.; FERMIANO G. A.; FILL H. D.;
Avaliação do transporte de sedimentos no rio Barigüi. Revista Brasileira de
Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 10, n. 03, p. 105-111, 2005.
5
COIADO, E. M. Transporte de sedimentos – Trabalho prático. Estudo da
descarga sólida transportada em suspensão numa seção do Rio
Paraibuna - SP. São Paulo: Escola Politécnica da USP, 1980.
DILL, P. R. J. Avaliação do assoreamento do reservatório do Vacacai
Mirim e sua relação com a deteriorização da bacia hidrográfica
contribuinte. Santa Maria - RS. 2002. 112 f. Dissertação (Mestrado em
Recursos Hídricos e Saneamento) – Universidade Federal de Santa Maria,
Santa Maria – RS, 2002.
DNAEE, Departamento nacional de Águas e Energia Elétrica (1977). Manual
para serviços de hidrometria. Ministério das Minas e Energia. Brasil.
ENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH INSTITUTE - ESRI. ArcView GIS
v. 3.2. Redlands – USA: ESRI, 1996.
EVANS, R. A. Rill erosion in contrasting landscapes. Soil Use and
Management, v. 8, p. 170-175, 1992.
FACINCANI, E. Influência da estrutura e tectônica no desenvolvimento das
boçorocas da região de São Pedro, SP: Proposta de reabilitação e
aspectos jurídicos-institucionais correlatos. Rio Claro – SP. 1995.
Dissertação (Mestrado em Geociências e Meio Ambiente) - Instituto de
Geociências e Ciências Exatas - UNESP, Rio, UNESP. 1995.
LIMA, J. E. F. W.; LOPES, W. T. A.; SILVA, E. M.; VIEIRA, M. R. Diagnóstico
do fluxo de sedimentos em suspensão na bacia do rio Paranapanema. In:
SIMPÓSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HÍDRICOS, 16., 2005, João
Pessoa - PB, Anais... João Pessoa - PB: ABRH, Nov. 2005. p. 174-180.
LIMA, J. E. F. W.; LOPES, W. T. A.; SILVA, E. M.; VIEIRA, M. R. Diagnóstico
do fluxo de sedimentos em suspensão na bacia do rio Piquiri. In; ENCONTRO
NACIONAL DE ENGENHARIA DE SEDIMENTOS, 6., 2004, Vitória – ES.
Anais... Vitória – ES: ABRH, dez. 2004. p. 301-305.
5
LIMA, J. E. F. W.; SANTOS, P. M. C.; CHAVES, A. G. M.; SCILEWSKI, L . R.
Diagnóstico do fluxo de sedimentos em suspensão na Bacia do Rio São
Francisco. Planaltina - DF: Embrapa Cerrados; Brasília - DF: ANEEL; ANA,
2001. 108 p.
LIMA, J. E. F. W.; SILVA, D. D.; PRUSKI, F. F. Relações da
hidrossedimentologia com os setores agrícola e elétrico In: ENCONTRO
NACIONAL DE ENGENHARIA DE SEDIMENTOS, 5., 2002, São Paulo – SP.
Anais... São Paulo – SP: ABRH, nov. 2002. p. 63-69.
PAIVA, E. M. C. D.; PAIVA, J. B. D.; PARANHOS M. M. R.; EMMER R.
Evolução de processo erosivo acelerado em trecho do arroio Vacacaí – Mirim.
Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre - RS, v. 06, n. 02, p.
129-135, 2001. 2000.
PAIVA, E. M. C. D.; PAIVA, J. B. D.; REINERT, D. J.; DOTTO, C. R. D.;
SANTOS, M. F.; STEFFLER, F. A.; ÁVILA, F. R.; Estimativa do assoreamento
do reservatório do DNOS, em Santa Maria, RS. In: CONGRESO NACIONAL
DEL AGUA, 17; SIMPÓSIO DE RECURSOS HÍDRICOS DEL CONO SUR, 2;
1998; Santa Fé, Argentina. Anais… Santa Fé, Argentina: BRH Digital, 1998. v.
3; p. 452; 461.
PARANÁ. Manual técnico do subprograma de manejo e conservação do
solo. Curitiba: Secretaria de Estado da Agricultura e do Abastecimento, 1989.
PORTO, R. L.; ZAHED, K. F.; SILVA R. M.; Bacias hidrográficas São Paulo:
Escola Politécnica da USP – Depto de Engenharia Hidráulica e Sanitária PHB –
307 – Hidrologia Aplicada, 1999.
SANTOS, I.; FILL, H. D.; SUGAI, M. R.; BUBA, H.; KISHI, R. T.; MARONE, E.;
LAUTERT, L. F. Hidrometria aplicada. Curitiba: CEHPAR, 2001.
6
SCHROEDER, M. Cobertura florestal do Rio Grande do Sul. In: SEMINÁRIO
SOBRE A SITUAÇÃO FLORESTAL DO RIO GRANDE DO SUL, 1., 1996,
Porto Alegre - RS. Anais... Porto Alegre - RS: Secretaria da Agricultura e
Agropecuária do Estado do Rio Grande do Sul, 1996. p. p. 124-132.
SIMÕES, S. J. C. Processos erosivos lineares em diferentes ambientes físicos.
SIMPÓSIO NACIONAL DE CONTROLE DE EROSÃO, 6., 1998, Presidente
Prudente – SP. Anais... Presidente Prudente – SP: ABRH, março-abril/1998. 1
CD-ROM.
SIMÕES, S. J. C.; COIADO, E. M. Hidrologia aplicada à gestão de pequenas
bacias hidrográficas. Porto Alegre: ABRH, 2003. p. 283-292
SIMONS, D. G.; SENTURK, F. Sediment Transport Technology. Fort Collins
– Colorado: W. R. Publication, 1976. 805 p.
TOY, T. J. Acelerated erosion: prodess, problems, and prognosis. Geology,
EUA, v. 10, p. 524-529, 1982.
TUCCI, C. E. M. W. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre – RS: Editora
UFRGS; ABRH, nov. 2002.
WALLING, D. E. Assessing the accuracy of suspended sediment rating curves
for a small basin. Water Resources Research, EUA, v. 13, p. 531–538, 1977.
WALZSON, T. A. L.; LIMA J. E. F. W.; VIEIRA M. R.; DIAS F. S. Análise do
Fluxo de Sedimentos em Suspensão na Bacia do Rio Iguaçu in anais do
XVI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, João Pessoa – PB. Nov.2005.
6
APÊNDICE
6
APÊNDICE A - ANÁLISE EM LABORATÓRIO
Como prescreve CARVALHO et al. (2000), após cada coleta de
amostras, essas deverão ser analisadas em laboratório de sedimentologia,
conforme os passos prescritos:
a) Recepção das amostras de concentração e suspensão
• Conferir e registrar as amostras no caderno de recepção de
amostras sedimentométricas;
• limpar com pano úmido externamente o frasco;
• pesar e anotar o peso de cada frasco com tampa;
• adicionar na amostra a diferença de solução sulfato de cobre, na
proporção 1 ml/litro, no volume excedente a 10 litros de amostra,
visto que o frasco enviado para o campo já é previamente
preparado com 10 ml da solução;
• agitar o frasco e colocá-lo em local ao alcance do redutor de
amostras ou pescador;
• cobrir os frascos para mantê-los ao abrigo da luz, aguardar um
período mínimo de 96 horas para a decantação dos sedimentos;
• proceder à redução das amostras e ensaios conforme especificação
ou método de escolha.
b) Redução das amostras
• pipetar duas porções de 50 ml da parte superior da amostra ainda
no frasco, para a determinação dos sólidos dissolvidos;
• coletar aproximadamente 4000 ml da parte superior da amostra
ainda no frasco para uso como água do rio;
• reduzir o máximo possível a amostra já decantada com uso do
pescador;
• pipetar duas porções de 50 ml da parte superior da amostra ainda
no frasco, para a determinação dos sólidos dissolvidos;
6
• coletar aproximadamente 4000 ml da parte superior da amostra
ainda no frasco para uso como água do rio;
• reduzir o máximo possível a amostra já decantada com uso do
pescador;
• transportar a água remanescente no frasco para um béquer de
1000 ml, lavando o frasco com jatos de água do próprio rio e
proceder à segunda decantação da amostra depositada no béquer;
• proceder ao preparo de fracos;
c) Ensaios
c1) Ensaio de filtração (concentração)
Realizado em amostras com concentrações abaixo de 200 mg/litro.
• tarar um cadinho previamente preparado;
• proceder à segunda redução da amostra depositada no béquer de
1000 ml;
• fixar o cadinho previamente preparado no gabinete de filtração;
• transferir a amostra reduzida para uma proveta de 100 ml e
determinar o volume da amostra;
• filtrar a amostra utilizando a sucção a vácuo com pressão de 10 a
20 pol./Hg
• lavar o béquer de 1000 ml e a proveta no cadinho utilizando jatos de
água destilada;
• secar o cadinho com sedimento em estufa;
• resfriar o cadinho no dessecador;
• determinar o peso final do cadinho.
c2) Ensaio de evaporação (concentração)
Realizado em amostras com concentrações acima de 200mg/litro
• tarar um béquer de 250 ml previamente preparado;
• proceder à segunda redução da amostra depositada no béquer de
1000 ml;
6
• transferir a amostra reduzida para uma proveta de 100 ml e
determinar o volume da amostra;
• transferir a amostra da proveta para o béquer de 250 ml, lavar o
béquer de 1000 ml e a proveta no béquer de 250 ml com água
destilada;
• colocar na estufa para secagem;
• determinar o peso seco.
c3) Preparo de cadinho
• deixar o cadinho submerso por 24 horas em água pura;
• lavar com bucha e pouco detergente;
• enxaguar em água corrente e abundante;
• secar em estufa convencional por 2 horas;
• deixar o cadinho submerso por 24 horas em água pura;
• lavar com bucha e pouco detergente;
• deixar o cadinho submerso por 24 horas em água pura; lavar com
bucha e pouco detergente;
• enxaguar em água corrente e abundante;
• secar em estufa convencional por 2 horas;
• retirar da estufa e aguardar o seu resfriamento;
• inserir um filtro de microfibra de vidro no cadinho;
• fixar o cadinho no gabinete de filtração;
• filtrar ± 50 ml de água destilada no cadinho, para melhor fixação do
deixar o cadinho submerso por 24 horas em água pura;
• lavar com bucha e pouco detergente;
• enxaguar em água corrente e abundante;
• secar em estufa convencional por 2 horas;
• retirar da estufa e aguardar o seu resfriamento;
• inserir um filtro de microfibra de vidro no cadinho;
• fixar o cadinho no gabinete de filtração;
• filtrar ± 50 ml de água destilada no cadinho, para melhor fixação do
deixar o cadinho submerso por 24 horas em água pura;
6
• lavar com bucha e pouco detergente;
• enxaguar em água corrente e abundante;
• secar em estufa convencional por 2 horas;
• retirar da estufa e aguardar o seu resfriamento;
• inserir um filtro de microfibra de vidro no cadinho;
• fixar o cadinho no gabinete de filtração;
• filtrar ± 50 ml de água destilada no cadinho, para melhor fixação do
filtro;
• secar o cadinho com o filtro, em estufa.
• resfriar o cadinho no dessecador e manter no dessecador;
c4) Procedimentos em laboratório
• secagens e resfriamentos - todas as secagens de amostras e
utensílios utilizados nos ensaios de sedimentometria, deverão ser
feitas em estufas convencionais, com temperatura controlada para
105 ºC, tempo mínimo de secagem de 16 horas ou até a constância
de peso, resfriamento em dessecadores por 6 horas e manutenção
dos equipamentos resfriados nos dessecadores para evitar
absorção de umidade;
• decantações - todas as decantações deverão permanecer em
repouso por um período mínimo de 96 horas, conforme CARVALHO
(2000).
6
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
