UNIDADE 2 - CARACTERÍSTICAS DOMONITORAMENTO 1 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS........................................................................................ 03 LISTA DE TABELAS....................................................................................... 03 1 COLETA DE DADOS DE PRECIPITAÇÃO (CHUVA).................................. 04 1.1 Pluviômetros............................................................................................... 05 1.2 Pluviógrafos................................................................................................ 08 1.3 Radares Meteorológicos............................................................................ 10 1.4 Satélite....................................................................................................... 10 2 COLETA DE DADOS DE NÍVEIS DOS CURSOS D'ÁGUA E DESCARGA LÍQUIDA (VAZÃO).......................................................................................... 12 2.1 Volumétrico................................................................................................ 13 2.2 Calhas Parshall.......................................................................................... 13 2.3 Vertedor..................................................................................................... 16 2.4 Ultrassônico............................................................................................... 19 2.5 Eletromagnético......................................................................................... 21 2.6 Colorimétrico ou radioativo........................................................................ 22 2.7 Molinete..................................................................................................... 23 2.8 Medição do Nível d’água........................................................................... 23 3 COLETA DE DADOS DE DESCARGA SÓLIDA.......................................... 28 3.1 Técnicas de amostragem........................................................................... 35 4 COLETA DE DADOS DE QUALIDADE DA ÁGUA...................................... 44 5 TÉCNICA DE ANÁLISE DE DADOS DE PRECIPITAÇÕES, NÍVEIS E DESCARGA LÍQUIDA...................................................................................... 49 6 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS............... 52 2 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Pluviômetro “Ville de Paris” Figura 2 – Altura do pluviômetro Figura 3 - Proveta Pluviométrica Figura 4 – Pluviógrafo de báscula Figura 5 – Estimativa de chuva usando radar Figura 6 – Estimativa de chuva através de imagem de satélite Figura 7 – Calha Parshall ilustrando as condições de afogamento e saída livre Figura 8 – Calha ParshallFigura 9 – Vertedor triangular para medição de vazão em pequenos cursos d’água Figura 10 – Vertedor triangular com soleira delgada em ângulo de 90º Figura 11– Vertedor trapezoidal (Cipoletti) Figura 12 – Vertedor retangular Figura 13 – Esquema Emissor-receptor de ultra-som Figura 14 – Medidor de vazão ultrassônico baseado no efeito Doppler. Figura 15 – Esquema de instalação e réguas na margem do rio Figura 16 – Limnígrafo de boia Figura 17 – Sensor de pressão Figura 18 – Gravação contínua em papel Figura 19 – Distribuição da velocidade da corrente, concentração de sedimentos e da descarga sólida em suspensão na seção transversal Figura 20 – Garrafa de amostragem indicando níveis a serem obedecidos Figura 21 – Exemplo de amostragem pelo método de igual incremento de largura Figura 22 - Curvas Médias de Variação de Qualidade das Águas Figura 23 – Análise de Dupla Massa – Sem inconsistências LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Valores de n e K para determinar a vazão Tabela 2 – Métodos de medição de carga sólida Tabela 3 – Parâmetros do Índice de Qualidade das Águas (IQA) e respectivos pesos Tabela 4 – Classificação dos valores do Índice de Qualidade das Águas Tabela 5 – Calcular Precipitação 3 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 1 COLETA DE DADOS DE PRECIPITAÇÃO (CHUVA) No Brasil a precipitação é convencionalmente medida por meio de aparelhos chamados de pluviômetros ou pluviógrafos. Existe ainda a possibilidade de se medir a precipitação por meio de radar (radares meteorológicos) ou imagens de satélite, mas os erros associados a esses métodos ainda são relativamente grandes (TASSI et al., 2007). No entanto, pelo fato de apresentarem medidas em um contínuo espacial são excelentes ferramentas, que permitem a análise da distribuição espacial da chuva, ao contrário dos pluviômetros e pluviógrafos, na qual a medição é de caráter pontual. Segundo Varejão-Silva (2005) denomina-se pluviometria (do latim pluvia, que significa chuva) à quantificação das precipitações. Em se tratando de precipitações sólidas (neve, por exemplo) essa quantificação é feita provocando-se antes a fusão do gelo. A quantidade de precipitação é normalmente expressa em termos da espessura da camada d’água que se formaria sobre uma superfície horizontal, plana e impermeável, com 1m2 de área. A unidade adotada é o milímetro, que equivale à queda de um litro de água por metro quadrado da projeção da superfície terrestre. Assim, 1 litro/m2 = 1 dcm3/100 dcm2 = 0,1 cm = 1 mm. Uma precipitação de 50 mm equivale à queda de 50 litros de água por metro quadrado de projeção do terreno (500.000 litros por hectare). A precipitação é ainda caracterizada por sua duração (diferença de tempo entre os instantes de início e término) e por sua intensidade, definida como a quantidade de água caída por unidade de tempo e usualmente expressa em mm por hora (mm/h) (VAREJÃO-SILVA, 2005, p. 405). 4 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 1.1 Pluviômetros O pluviômetro é um aparelho dotado de uma superfície de captação horizontal, delimitada por um anel metálico e de um reservatório para acumular a água recolhida, ligado a essa área de captação. É um aparelho que fornece o total de água acumulado durante um intervalo de tempo (TASSI et al., 2007). Em função dos detalhes construtivos, há vários modelos de pluviômetros usados no mundo. No Brasil é bastante utilizado o tipo “Ville de Paris” (Figura 1). Esse pluviômetro tem uma forma cilíndrica com uma área superior de captação da chuva de 400 cm2, de modo que um volume de 40 ml de água acumulado no pluviômetro corresponda a 1 mm de chuva. Figura 1 - Pluviômetro “Ville de Paris” Fonte: Disponível em: http://www.cchla.ufrn.br/estacao/index/fotos.html Ainda segundo Tassi et al. (2007) a quantidade de chuva que entra no pluviômetro depende da exposição ao vento, da altura do instrumento e da altura dos objetos vizinhos ao aparelho. O efeito do vento altera as trajetórias do ar no espaço circundante ao pluviômetro e causa turbulência nas bordas do instrumento, produzindo erros na observação da chuva. 5 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. (2007) durante o processo de monitoramento e operação do instrumento podem ocorrer alguns erros que devem ser minimizados: • Perdas por evaporação da água contida no coletor. segundo Tassi et al. • Contagem incorreta do número de provetas resultantes. etc.50 m do solo (Figura 2). árvores. Normalmente. no caso de chuvas importantes. O pluviômetro deve ser instalado a uma altura de 1.) deve ser igual a quatro vezes a altura desse obstáculo.htm Nos pluviômetros da rede de observação mantida pela Agência Nacional de Águas (ANA) a medição da chuva é realizada uma vez por dia.observatorio-phoenix.org/k_ensaios/24_k16_a. 6 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.A distância mínima dos obstáculos próximos (prédios. Figura 2 – Altura do pluviômetro Fonte: disponível em: http://www. devendo o local de instalação estar protegido do impacto direto do vento. • Água derramada durante a transferência do coletor para a proveta.. sempre às 7h da manhã. por um observador que anota o valor lido em uma caderneta (TASSI et al. 2007). morros. . us/photo/my-images/706/proveta. Para quantificar a água acumulada em um pluviômetro existem basicamente três processos: usar uma proveta especialmente graduada. Figura 3 . Uma proveta capaz de indicar a quantidade de água acumulada em um dado pluviômetro. Os pluviômetros possuem reservatórios normalmente capazes de acumular a precipitação ocorrida durante 24 horas. • Leitura defeituosa da escala da proveta.png/ 7 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. ou uma balança. • Anotação incorreta na caderneta do observador. uma régua. 2005).Proveta Pluviométrica Fonte: disponível em: http://imageshack. chama-se proveta pluviométrica (Figura 3). • Graduação da proveta não correspondente à área da boca do pluviômetro. A graduação da escala dessa proveta leva em conta sua área de secção reta. diretamente em milímetros de precipitação. uma dada proveta pluviométrica somente pode ser usada em instrumentos que tenham área de captação igual àquela considerada para definir a sua escala (VAREJÃO-SILVA. Assim. . exceto sob situações de excepcional abundância de chuva. bem como a do coletor do pluviômetro. 1. Segundo Varejão-Silva (2005) na graduação da escala de uma régua pluviométrica são levadas em conta as áreas das secções retas do vasilhame (π r2). . costumam ter superfície receptora circular com área entre 200 e 500 cm2 e são geralmente instalados a 1. Uma régua pluviométrica é uma escala que se mergulha verticalmente no vasilhame contendo a água oriunda do pluviômetro. Faz-se a leitura da quantidade indicada pela coluna de água dentro da proveta sobre a escala. tem o inconveniente de exigir uma balança de precisão. Tanto os pluviômetros quanto os pluviógrafos.50 m do solo. Ainda que muito mais exato. prédios ou outros obstáculos. imprescindíveis para estudos de precipitação de curta duração. O terceiro método de se quantificar a precipitação é por pesagem da água coletada. da própria régua (s) e do coletor (π R2). usando como referência o plano tangente ao menisco da coluna líquida. será: Equação – Distância entre as escalas h=πR 2 / ( πr 2 −s ) . a água acumulada no reservatório do pluviômetro deve ser previamente transferida à proveta. Devem ser instalados de tal forma que não sofram influências de árvores. A distância (h) entre os dois traços consecutivos da escala. As réguas pluviométricas são confeccionadas em material de baixa capilaridade.2 Pluviógrafos São aparelhos que registram em gráfico o total de precipitação acumulada ao longo do tempo. mantendo-se a proveta perfeitamente a prumo. 8 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. equivalentes à variação de 1 mm de precipitação.Para efetuar a determinação da precipitação. 2007. 9 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. nos últimos anos. A água inicialmente é dirigida para uma das cubas e quando esta cuba recebe uma quantidade de água equivalente a 20 g. aproximadamente. por pluviógrafos eletrônicos com memória (data-logger) (TASSI et al. 0. o conjunto báscula em torno do eixo. e o aparelho registra o número de movimentos e o tempo em que ocorre cada movimento. 2007). originalmente eram mecânicos.30 mm).. a cuba cheia esvazia e a cuba vazia começa a receber água. utilizavam uma balança para quantificar a água e um papel para registrar o total precipitado.O pluviógrafo (Figura 4) permite um monitoramento contínuo. O pluviógrafo mais comum atualmente é o de cubas basculantes.. . em que a água recolhida é dirigida para um conjunto de duas cubas articuladas por um eixo central. Os pluviógrafos antigos com registro em papel foram substituídos. Figura 4 – Pluviógrafo de báscula Fonte: Tassi et al. Cada movimento das cubas basculantes equivale a uma lâmina precipitada (por exemplo. No Brasil são poucos os radares para uso meteorológico. No estado de São de Paulo é que existem alguns em operação..4 Satélite Também é possível fazer estimativas da precipitação a partir de imagens capturadas por sensores instalados em satélites (Figura 6). tem uma boa correlação com a 10 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.1. Inglaterra e Alemanha a cobertura por radares para estimar a chuva. os radares meteorológicos também podem medir a chuva.3 Radares Meteorológicos Conforme anunciado anteriormente. A temperatura do topo das nuvens. 2007). que pode ser estimada a partir de satélites. e na medição da intensidade do sinal refletido (Figura 5). A relação entre a intensidade do sinal enviado e recebido. que são refletidos pelas partículas de chuva na atmosfera. e esta medição está baseada na emissão de pulsos de radiação eletromagnética. é completa (TASSI et al. . 2007. 1. chamado refletividade.. é correlacionada à intensidade de chuva em cada instante e dentro de um raio de até 200 km. Figura 5 – Estimativa de chuva usando radar Fonte: Tassi et al. Em alguns países desenvolvidos como Estados Unidos. 2007). 11 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.. existem experimentos de radares a bordo de satélites que permitem melhorar a estimativa baseada em dados de temperatura de topo de nuvem (TASSI et al.2007. .. Além disso. Figura 6 – Estimativa de chuva através de imagem de satélite Fonte: Tassi et al.precipitação (quanto mais quente a nuvem mais água ela contém). o conhecimento das vazões é necessário para se fazer um balanço de disponibilidades e demandas ao longo do tempo. Cada um destes métodos será 12 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 2001). colorimétrico. 2001). Entretanto. A expressão da curva-chave poder ser obtida através da medição de vazão em diversos níveis.. . Curva-chave é uma relação nível-vazão numa determinada seção do rio. Tais pares de pontos podem ser interpolados. velocimétrico. tais variáveis são razoavelmente constantes ao longo do tempo para uma determinada seção. acústico e eletromagnético. a monitoração da vazão do rio no tempo fica muito mais simples e com o custo muito menor (PORTO et al. Periodicamente são feitas medições de vazão em determinadas seções dos cursos d’água (as estações ou postos fluviométricos).2 COLETA DE DADOS DE NÍVEIS DOS CURSOS D'ÁGUA E DESCARGA LÍQUIDA (VAZÃO) No planejamento e gerenciamento do uso dos recursos hídricos.. Assim. obtém-se a vazão. Não é apenas o nível da água que influencia a vazão: a declividade do rio e a forma da seção (mais estreita ou mais larga) também alteram a vazão. ainda que o nível seja o mesmo. Dado o nível do rio na seção para a qual a expressão foi desenvolvida. A escolha do método dependerá das condições disponíveis em cada caso. A única variável temporal é o nível. que empregam princípios distintos: volumétrico. uma vez calibrada tal expressão. definindo a expressão matemática da curva-chave. As medições de vazão podem ser realizadas de diversas formas. estruturas hidráulicas (calhas e vertedores). Diariamente ou de forma contínua medem-se os níveis d’água nos rios e esses valores são transformados em vazão através de uma equação chamada de curva-chave (PORTO et al. apresentado a seguir. estruturas construídas no curso d’água e possuem sua própria “curva-chave”. vazão é o volume que passa por uma determinada seção de controle por unidade de tempo. 2001). Mede-se o tempo de preenchimento total do recipiente.. O método (calha ou vertedor) se aplica a escoamento sob regime fluvial. 13 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. a vazão que passa pela calha é a mesma que passa por qualquer outra seção do rio. se não há ondas de cheia propagando pelo canal.2 Calhas Parshall As calhas Parshall são igualmente como os vertedores. 2. em geral pequenas fontes d’água. tal mudança é condicionada por um estreitamento da seção conforme ilustrado abaixo nas Figuras 7 e 8. 2001). No caso da calha.. Isto consiste em forçar a mudança deste comportamento para o regime torrencial. 2. . isto é. No entanto. a determinação de vazão a partir do nível é direta para a seção onde a mesma está instalada.1 Volumétrico Este método é baseado no conceito volumétrico de vazão. Pode-se então gerar a curva-chave para outras seções de interesse medindo o nível da água em tais seções e relacionando-os com a vazão medida pela calha ou vertedor (PORTO et al. medindo-se a profundidade crítica. Assim. Este processo é limitado a pequenas vazões. É utilizado um dispositivo para concentrar todo o fluxo em um recipiente de volume conhecido. minas e canais de irrigação (PORTO et al. Figura 7 – Calha Parshall ilustrando as condições de afogamento e saída livre Fonte: Porto et al.. 2001. Figura 8 – Calha Parshall Fonte: Porto et al. . 14 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 2001.. 60 9” 228. Se a saída de jusante se dá de forma livre (sem afogamento).80 72” 1828.60 96” 2438.556 7855.29 2” 50.522 2484. H Onde: QL = vazão do canal.2 1.00 12” 304.550 5133.00 60” 1524. uma vez que a forma da seção da calha e a cota do fundo são conhecidas. com o conhecimento do nível da água na região da profundidade crítica obtêm-se a vazão do canal.K (para vazão em m3/h) W N K (inch) (mm) 1” 25.00 84” 2133. K e n = constantes que dependem das características da calha. Conforme a Tabela 1 com valores de K e n para diversos padrões. Tabela 1 .547 633.58 3” 76.8 1.6 1.8 1.6 1.538 3794.606 21963.20 48” 1219.550 217.580 1371.530 1926.8 1.60 36” 914. 15 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. .00 18” 457.587 13420.6 1.2 1. H = profundidade crítica.4 1.0 1.Valores de n e K para determinar a vazão Valores de n.4 1.2 1.550 434.578 10566.60 Fonte: Norma ASTM 1941:1975.4 1.595 16254.601 19101.Assim.4 1.40 24” 609. a vazão pode ser assim definida: Equação – Vazão n Q L =K .60 6” 152. para as quais a relação entre a cota e vazão é conhecida. Dessa forma. • Vertedores de soleira delgada São composições hidráulicas que forçam o escoamento a passar do regime subcrítico (lento) para o regime supercrítico (rápido). 16 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. mas apresentam um forte limitante: sua viabilidade está restrita a pequenos canais (PORTO et al. ao provocarem o remanso)..3 Vertedor Este dispositivo também se baseia na determinação da vazão a partir da medição do nível d’água. C Onde: QA = vazão do canal: C = coeficiente de redução: As calhas Parshall não interferem no escoamento (como ocorre com os vertedores. o nível de água medido a montante com uma régua pode ser utilizado para estimar diretamente a vazão (Figura 9). 2. forma-se um ressalto hidráulico e a vazão calculada pela expressão acima precisa ser corrigida: Equação – Correção de vazão Q A =Q L . 2001).Caso a saída da água do canal se dá sob afogamento. Existem diversos modelos de vertedores com diferentes curvas que relacionam o nível d’água com a respectiva vazão. . 17 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. por exemplo. tem uma relação entre cota e vazão.5 Onde: Q = vazão (m³/s). 2011 Um vertedor triangular de soleira delgada com ângulo de 90° (Figura 10). Figura 9 – Vertedor triangular para medição de vazão em pequenos cursos d’água Fonte: Collischonn. porém sugere-se que na maioria dos casos seja realizada a verificação em laboratório. h = carga hidráulica (m) sobre o vertedor que é a distância do vértice ao nível da água. .42. A relação entre a cota e a vazão de um rio pode ser utilizada diretamente. medido a montante do vertedor. que pode ser verificada pela seguinte equação: Equação – Vazão vertedor triangular Q= 1. h 2. Figura 11– Vertedor trapezoidal (Cipoletti) Fonte: Pereira e Mello A dedução da equação de vazão parte da equação de Francis para vertedores com duas contrações laterais e que fornece: Equação – Equação de Francis – vertedores com duas contrações laterais 3 Q= 1. h 2 Onde: Q = vazão (m³/s). . Figura 10 – Vertedor triangular com soleira delgada em ângulo de 90º Fonte: Collischonn. L .861 . 2011 No caso de abertura trapezoidal. L = comprimento da soleira (m). a forma que têm os lados com inclinação 4:1 (indicador de declividade dos taludes -1 unidade na horizontal e 4 unidades na vertical) é conhecida como vertedor Cipoletti (Figura 11). 18 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. h 2 Onde: Q = vazão (m³/s). A equação para determinação de vazão de vertedores retangulares mais utilizada é a proposta por Francis.h = carga hidráulica (m). existem também os retangulares (Figura 12).838 . Além dos vertedores já apresentados. 2.4 Ultrassônico Dois aparelhos emissor-receptores de ultrassom são dispostos de forma a emitirem 19 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. L = comprimento da soleira (m). Figura 12 – Vertedor retangular Fonte: Pereira e Mello • Equação de Francis para vertedores retangulares: Equação – Equação de Francis – vertedores retangulares 3 Q= 1. pois é simples e oferece bons resultados. . L . h = carga hidráulica (m). ocorre o contrário. o efeito Doppler.pulsos de cerca de 4MHz na direção do fluxo de água. De montante para jusante a propagação do pulso é favorecida pelo fluxo de água.. . ∆T v= 2. como os dois pulsos são produzidos simultaneamente aparece uma defasagem no tempo de recepção (PORTO et al. 20 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.l Onde: ∆T = diferença de tempo entre a recepção dos pulsos. Assim. O aparelho da Figura 14 fundamenta-se em outro princípio. L = distância entre os emissor-receptores.. 2001. p. C = velocidade de propagação do som no fluido. V = velocidade do escoamento na linha que liga os dois aparelhos. Equação – Velocidade “v” c 2 . 2001).12. conforme (Figura 13). No sentido oposto. Figura 13 – Esquema Emissor-receptor de ultra-som Fonte: Porto et al. tendo a velocidade “v” acrescida à sua velocidade de propagação neste meio fluido. Um aparelho gera um campo magnético na água. Figura 14 – Medidor de vazão ultrassônico baseado no efeito Doppler. Este medidor possui emissores e receptores apontados para diversas direções. 2001). sendo fixado. . Portanto. com o perfil da seção do rio pode se calcular sua vazão. 2001. 2.. o aparelho calcula diretamente a vazão do rio. O pulso de ultrassom emitido pelo aparelho é refletido por partículas presentes na água. Com base nesta diferença de frequência produzida pelo efeito Doppler. em pilares de pontes (PORTO et al.5 Eletromagnético O princípio eletromagnético do método produz o perfil de velocidades do escoamento. Tal perturbação é medida. o pulso refletido por uma partícula que caminha ao encontro do aparelho é captado por este com frequência maior à que foi emitida. Fonte: Porto et al. por exemplo. Assim. Este equipamento possui um alcance de mais de 22 m e é bastante utilizado para monitorar a vazão de forma permanente. o pulso refletido por uma partícula que se afasta do equipamento chega com velocidade e frequência menores que as emitidas. Por outro lado. Os íons presentes na água (concentração conhecida) movem-se com a velocidade da mesma e alteram o campo magnético que foi produzido. fornecendo 21 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.. . baseada na diluição de um produto químico (ex: corante) de concentração conhecida. 2001).6 Colorimétrico ou radioativo Existem situações nas quais a aplicação dos métodos anteriores é inviável ou até mesmo impossível. . a medição é feita depois de estabelecido o regime permanente. Q = vazão do rio. como rios de montanhas.. C 1=( Q+q ) . 2.indiretamente a velocidade com que as partículas carregadas passaram pelo campo (PORTO et al. como troncos de árvores. Numa seção a jusante (o escoamento deve ser suficientemente turbulento para provocar a total diluição). pode-se utilizar uma técnica interessante. ou ainda presença de cachoeiras. Por exemplo: • Escoamentos com velocidades altas. (2001). etc. muita turbulência e leito irregular. Em situações como estas. 22 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. ou seja. Segundo Porto et al. têm-se ao mesmo tempo aplicação do traçador (solução química com vazão conhecida) na seção 1 e medição desta solução diluída na seção 2 a jusante. mede-se a concentração deste produto. aplicado ininterruptamente numa determinada seção do rio. A vazão pode então ser assim definida: Equação – Vazão q . • Perigos devido a transporte de grandes sólidos.C 2 Onde: q = vazão do produto traçador. 23 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. o molinete envia um sinal luminoso ou sonoro ao operador em cada. . Uma vez definida a curva-chave. 2. Caso seja radioativo. Cada molinete. 2001). precisamos monitorar apenas o nível d’água para obtermos a vazão do rio. O produto químico utilizado como traçador não deve reagir com impurezas existentes na água do rio e muito menos se prejudicial à fauna ou à flora. o cálculo da velocidade mediante a medida do tempo necessário para uma hélice ou concha dar um certo número de rotações.8 Medição do Nível d’água O nível d’água deve ser medido simultaneamente com a medição vazão na operação de determinação da curva-chave. de forma a se ter o número de rotações por segundo (n). O sufixo grafo é aplicado quando o monitoramento do nível se dá de forma contínua ao longo do tempo.. deve-se corrigir o efeito do decaimento no tempo (PORTO et al. Através de um sistema elétrico. 2001). onde “n” tem um significado acima visto e “a” e “b” são constantes do aparelho. quando tarado. 2.7 Molinete Molinetes: são aparelhos que permitem. C2 = concentração após total diluição no rio. 10 ou 20 (ou outro número qualquer) voltas realizadas.. sendo os registros realizados em papel ou data-logger.C1 = concentração inicial do traçador. 1976). O sufixo metro é aplicado a métodos que fazem a verificação do nível em intervalos discretos de tempo. recebe a sua curva V = a.n+b. o que permite o calculo da velocidade V (m/s) em cada ponto considerado (Pinto. desde que bem aferidos. a fim de se obter os pares de pontos cota-descarga a serem interpolados. Marca-se o tempo decorrido entre alguns toques. 5. como a leitura da régua por um operador (PORTO et al. • Limnígrafo Segundo Porto et al. É possível classificar os tipos de limnígrafos segundo as quatro etapas da aquisição: medição. As réguas na maioria das vezes são constituídas de elementos verticais de 1 metro graduados em centímetro.. • Régua (limnímetro) A forma mais simples para medir o nível de um curso d’água é colocar uma régua vertical na água e observar sua marcação. este equipamento grava as variações de nível continuamente no tempo. Figura 15 – Esquema de instalação e réguas na margem do rio Fonte: Porto et al. A leitura de cotas é feita pelo observador com uma frequência definida pelo órgão operador da estação. 2001. . Isto permite registrar eventos significativos de curta duração ocorrendo essencialmente em pequenas bacias. São placas de metal inoxidável ou de madeira colocadas de modo que o elemento inferior fique na água mesmo em caso de estiagem excepcional conforme a (Figura 15). transmissão de sinal.. pelo menos uma vez por dia. Normalmente a precisão destas observações é da ordem de centímetros. 24 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. gravação e transmissão do registro. (2001). Tal membrana se deforma em função da coluna d’água existente sobre ela. que possui uma membrana que separa o gás do interior da célula da água do leito do rio. que é constantemente monitorada (Figura 17). 25 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 2001. Figura 16 – Limnígrafo de boia Fonte: Porto et al. . Sensor de pressão a gás.. induzindo uma determinada pressão no gás.Quanto à medição: Boia flutuante (Figura 16). Sensor eletrônico (ou transdutor de pressão). que emprega um princípio parecido com o do sensor de pressão a gás. No gráfico do limnigrama (NA x tempo) esta reversão aparecerá como um ponto anguloso. que também se baseia na deformação de uma membrana. percebida eletronicamente. Borbulhador. • Quanto à transmissão do sinal: Mecânica. 26 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Ultrassônico. 2001). 1:2. Figura 17 – Sensor de pressão Fonte: Porto et al. (pena ou codificador colocado na ponta de uma alavanca tipo “rosca sem fim” movimentada com cabo e roldana) com sistema de redução da amplitude do sinal em uma escala definida (1:1. . etc. A coluna d’água sobre o bico injetor é obtida a partir da pressão necessária para que as bolhas de ar comecem a sair.. emitindo constantemente pulsos de ultrassom contra a superfície do rio (PORTO et al.. aparelho posicionado fora da água num suporte. seu trajeto é revertido. sendo 1:10 a mais comum). Quando o cursor (“pena”) atinge o final do curso. 2001. O mecanismo de rosca sem fim permite que se registrem níveis d’água quaisquer sem a necessidade de se alterar a dimensão do limnígrafo. que pode ser: fita colocada em volta de um tambor com rotação de uma hora a 1 mês. (Figura 18). .Eletrônica (cálculo e digitalização do sinal transmitido pelo sensor).. 2001. Quanto à gravação Em suporte de papel. Figura 18 – Gravação contínua em papel Fonte: Porto et al. • Memorizada em suporte eletrônico (data-logger). Transmitida em tempo real para uma central de operação. 27 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. (2000).. tipo de solo e formação geológica. 28 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. existem diversos métodos em sedimentometria. uso do solo. A quantidade medida do sedimento transportado pelos cursos d’água é chamada sedimentometria. No nosso país a sedimentometria tem sido realizada por amostragem de sedimento. escoamento superficial. sendo este procedimento considerado um dos métodos indiretos. Segundo Carvalho et al. . A produção de sedimentos na área de drenagem é afetada pelos seguintes fatores: a precipitação. natureza da rede de drenagem. cobertura do solo. transporte e depósito de partículas sólidas presentes na superfície da bacia hidrográfica. que podem ser classificados como métodos diretos e indiretos. características dos sedimentos e hidráulica dos canais. pois é dependente do ciclo hidrológico nos processos de deslocamento. A seguir serão apresentados os métodos de medição de carga sólida simplificadamente na Tabela 2.3 COLETA DE DADOS DE DESCARGA SÓLIDA O ciclo hidrossedimentológico ocorre paralelamente ao ciclo hidrológico nas bacias hidrográficas. análise no laboratório e cálculos de obtenção da descarga sólida. topografia. Tabela 2 – Métodos de medição de carga sólida Equipamentos ou Descarga Medição Descrição metodologia de Sólida medida Descarga Usa Sólida em equipamentos Suspensão que medem Medidor Nuclear diretamente (portátil ou Fixo). usa-se 29 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. granulometria pontuais por e cálculos integração e posteriores de integradores na descarga vertical (no Brasil sólida. Indireta Coleta de Diversos tipos de sedimento por equipamentos: de amostragem bombeamento. grandeza Turbidímetro. . da mistura equipamentos que água-sedimen usam garrafas ou to. no curso d' Ultrassônico ótico. água a Ultrassônico concentração Doppler de Direta ou outra dispersão. análise de sacas. sendo concentração pontuais e instantâneos. como a ADCP (Doppler) turbidez ou ultrassom. outros 3) determinada Diferença de o seu peso pressão - seco. Equipamentos ou Descarga Medição Descrição metodologia de Sólida medida Descarga Direta Amostradores ou 1) Cesta ou caixa - Sólida de medidores medidores Arrasto portáteis de Muhlhofer. Sphinx. coletada em 2) Bandeja ou tanque - diversos medidores pontos da Losiebsky. é calculada a Arnhem. seção Polyakov. da principais (a Autoridade Suiça e amostra é outros. P-61 e amostrador de saca). . do descarga de USCE. Karolyi. a medidores granulometria Helly-Smith. três tipos Ehrenberger. do 30 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. D-49. principalmente a série norte-americana - U-59. SRIHH e transversal. DH-48. DH-59. análise horizontal. hidráulicos e caçamba de cálculos da raspagem. vertical. descarga de caçamba de arrasto e de escavação e material do escavação de leito por pedregulho. Yangtze. Indireta Coleta de Tipos de equipamento: material do 1) De penetração leito. a 2 PRI. o medidor fica apoiado no leito entre 2 min. tipos de parâmetros tubo vertical. arrasto). concha. da 2) De penetração temperatura. medida da dragagem e de declividade. fórmulas (de 3) Tipo piston-core Ackers e que retém a 31 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. tipos granulométric caçamba de a. horas de tal Yangtze-78 VUV e forma a outros receber no receptor 30 a 50% de sua capacidade. . amostra por vácuo Meyer-Peter parcial. Rottner. White. Kalinske. Yang e outras). . colocação do colocação do traçador no traçador no sedimento e sedimento e seu seu retorno ao leito. Engelund e Hansen. Laursen. Toffaleti. 32 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Schoklitsch. no sedimento do sendo ambos leito do rio os métodos 2) Por coleta do com a sedimento. e Muller. Colby. Einstein. Equipamentos ou Descarga Medição Descrição metodologia de Sólida medida Descarga Sólida Indireta 1) Traçadores Métodos: de Arrasto radioativos 1) Por coloração 2) Traçadores direta do traçador de diluição. acompanham ento com equipamento apropriado (o traçador deve ser escolhido de tal forma a não poluir o meio ambiente). todo o sedimento 33 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. do sedimento e no leito. Método acústico - utilizado para pedras que se (Pouco eficiente) chocam no medidor. para calcula-se como provocar descarga em turbulência e suspensão. . Descarga Sólida Direta Uso de estruturas Faz-se amostragem Total tipo blocos. método usa-se modificado de principalmente a Einstein e série método norte-americana - simplificado U-59. D-49. fica sem suspensão. análise de equipamentos concentração. medida de pontuais temperatura. sendo a. que usam análise garrafas ou granulométric sacas. . DH-48. DH-59. 34 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. bombeamento. instantâneos. de Colby. Equipamentos ou Descarga Medição Descrição metodologia de Sólida medida Descarga Sólida Indireta Coleta de material Diversos tipos de Total em suspensão equipamentos: de e do leito. parâmetros pontuais por hidráulicos e integração e cálculo da integradores na descarga total vertical (no Brasil . Fonte: Carvalho et al. 2000..1 Técnicas de amostragem • Amostragem do material em suspensão Os métodos ou técnicas de amostragem são: pontual instantâneo. . as amostragens pontuais são empregadas somente em 35 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Para Carvalho et al. nuclear. de integração. ultrassônico de dispersão e ultrassônico Doppler.. Os equipamentos de medida ou de amostragem em suspensão podem ser classificados em vários tipos. fotoelétrico. de garrafa. • Os equipamentos também podem ser classificados pela orientação de seus bicos ou bocais como na direção da corrente ou em 90º com a corrente. 2000): • Instantâneos ou integradores. de bombeamento. (2000). • Amostrador de tubo horizontal. p.. ultrassônico ótico. 3. • De bocal ou com bico. • Instantâneos pontuais. de saca compressível.18. P-61 e amostrador de saca). conforme disposto por (Carvalho et al. pontual por integração e integração na vertical ou em profundidade. • Portáteis ou fixos. pontuais por integração e por integração na vertical. Figura 19 – Distribuição da velocidade da corrente.. o que permite a determinação da concentração média mais significativa do que a pontual instantânea. uma vez que a distribuição de sedimentos é variável em toda a largura do rio e em profundidade. trabalhos específicos ou científicos. sendo a mais rotineira a integração na vertical. conforme mostra a Figura 19. normalmente superior a 10s. Recomenda-se não fazer amostragens em locais de águas paradas. devendo-se considerar somente a largura de água corrente. porque permite a obtenção da concentração e da granulometria média na vertical. 1970 apud Carvalho et al. Tente não realizar amostragens 36 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Na amostragem por integração a amostra é coletada em um certo tempo. 2000. A obtenção de valores médios em toda a seção é realizada através da amostragem em várias verticais. .. concentração de sedimentos e da descarga sólida em suspensão na seção transversal Fonte: Guy et al. D-49. que é utilizada em diversas fórmulas de transporte de sedimento.. o termômetro deve ser mergulhado completamente na água até que a temperatura se regularize.atrás de bancos de areia e pilares de pontes. Segundo Carvalho et al. Para não ocorrer erros de pesagem deve-se ter cuidado para que as amostras possuam a quantidade de sedimento necessário para oferecer condição de boa análise e com precisão desejada. sem retirá-lo da água. Fatores como quantidade e características dos sedimentos. Para que a aquisição do dado seja correta. bem como qualidades químicas de componentes contidos na água influenciam o processamento das amostras.. deve-se ter cuidado para coletar amostras em quantidade suficiente . na horizontal. realizando a leitura quase na superfície. amostrador de saca e outros só permitem a amostragem em dois sentidos. ambos conduzindo a erros indesejáveis. . • Amostragem por integração na vertical Para Carvalho et al. 37 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. como no caso do amostrador P-61. (2000). Os equipamentos DH-48.para que sejam realizadas análises com a precisão desejada. Também é recomendado medir a temperatura da água para aquisição da viscosidade cinemática. Se as amostras contêm grandes quantidades de sedimento. Para o sedimento em suspensão deve-se fazer a sua análise de concentração e se necessário também de granulometria. Faz-se em um só sentido apenas quando se controla a entrada da amostra por abertura e fechamento de válvula. (2000). tanto em largura quanto em profundidade. além da necessidade de fazer amostragens em verticais ao longo de toda a seção transversal. requerem bipartição da amostra para não causar problemas de pesagem. DH-59. de descida e subida. a amostragem por integração na vertical pode ser realizada em um só sentido ou em dois. o amostrador não deve tocar o leito. 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. ETR.4. e o amostrador se move verticalmente em uma velocidade de trânsito constante entre a superfície e um ponto a poucos centímetros acima do leito. Para não correr o risco de coletar sedimento de arrasto.Neste tipo de amostragem por integração na vertical.. o amostrador deve ter cuidado para se movimentar sem haver inclinação. conformes as seguintes relações apresentadas por (Carvalho et al.2. ou seja.vm Bico de 3/16” e¼”: vt = 0. . ou de percurso é proporcional à velocidade média. Segundo estudos em laboratório. Isso ocorre quando a velocidade de trânsito. equal transit rate). Igual Velocidade de Trânsito ( do inglês. Esse procedimento é conhecido com IVT.vm Sendo Vt – velocidade máxima de trânsito ou de percurso do amostrador Vm – velocidade média da corrente na vertical de amostragem Para a prática de campo calcula-se o tempo de amostragem pelas seguintes equações: 38 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 2000): Bico de 1/8”: vt = 0. entrando a mistura numa velocidade quase igual à velocidade instantânea da corrente em cada ponto na vertical. a mistura água-sedimento é acumulada continuamente no recipiente. os bicos apresentam diferentes constantes de proporcionalidade. Numa coleta por integração vertical o ideal é coletar aproximadamente 400 mL de amostra água-sedimento para amostradores com garrafas com capacidade máxima de 500 mL. Vm tmin = Sendo 2. p 2.2 . nos quais são normalmente utilizados na maioria das medições realizadas no País. Equação – Tempo de amostragem para Bico de 1/8” 2. p = Vt 0.4 . p = Vt 0. p 2.p a distância percorrida de ida e volta pelo amostrador na profundidade p da superfície para o leito. .Vm tmin = Equação – Tempo de amostragem para Bico de 3/16” e 1/4" 2. conforme ilustração (Figura 20) abaixo: 39 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. 2000. Figura 20 – Garrafa de amostragem indicando níveis a serem obedecidos Fonte: Carvalho et al. Como as velocidades médias em cada vertical são diferentes. 40 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Para isso deve-se usar sempre o mesmo amostrador com o mesmo bico. então as quantidades amostradas por garrafa vão se reduzindo a partir do talvegue com quantidades proporcionais ao fluxo conforme mostrado na (Figura 21).. Neste método IIL a área da seção transversal é divida numa serie de verticais igualmente espaçadas. Em cada vertical se utiliza a amostragem por integração na vertical. IIL Devido a sua simplicidade esse é método mais utilizado para amostragem da mistura água-sedimento. diminuindo geralmente do talvegue para as margens. mas com a mesma velocidade de trânsito em todas as verticais. • Amostragem por igual incremento de largura. . ou seja. (2000). se a seção for regular. em velocidades moderadas.. . que seja coletado um volume até o limite permitido pela garrafa do amostrador utilizados na posição de coleta. Conforme a velocidade. é necessário que a primeira amostra parcial seja otimizada.Segundo Carvalho et al. selecionam-se as verticais escolhidas para as amostragens. 1988 apud Carvalho et al. isto é. Figura 21 – Exemplo de amostragem pelo método de igual incremento de largura Fonte: Edwards/Glysson. se a seção for irregular. a qual apresenta a maior velocidade média. para a operação de campo e obtenção adequada das diversas amostras. Em seguida. em primeiro lugar é realizada a medida da descarga líquida com verticais escolhidas igualmente espaçadas para se obter as velocidades médias da corrente para o cálculo dos tempos de amostragem. nessa vertical obtém-se a primeira amostra. Assim. o de 1/18”. na horizontal. Ainda segundo Carvalho et al. As 41 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. (2000). adotando os procedimentos com o cálculo do tempo mínimo de amostragem.. o bico é escolhido: em baixas velocidades usa-se o bico de 1/4". 2000. dentre as quais é escolhida a vertical de referência.. ou o maior produto entre velocidade média e profundidade. o bico de 3/16” e em maiores velocidades. em função das distâncias em relação ao ponto inicial das medições em abscissas. faz-se um gráfico utilizando-se as porcentagens acumuladas da descarga. para esse procedimento é necessário primeiro efetuar a medição da descarga líquida e calculá-la. é desejável ser de 400 mL ou próximo disso. (2000). ou analisadas individualmente. • Anotações necessárias Segundo Carvalho et al. da granulometria. existem dois processos de etiquetagem ou de 42 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. • Amostragem por igual incremento de descarga. Segundo Carvalho et al. A regra seguinte. O próximo passo é a obtenção no gráfico das abscissas e profundidades desejadas para as posições das coletas. Nas ordenadas obtêm-se as porcentagens iguais ao número de amostras desejadas. caso seja necessário. (2000). para amostradores de 500 mL de capacidade.. calculando a velocidade de trânsito máxima e o tempo mínimo de amostragem.amostras parciais obtidas em cada vertical devem ser combinadas em uma só amostra composta para determinação da concentração média e. a seção transversal é dividida lateralmente em segmentos. Nesse método podem ser coletados de 5 a 15 amostras parciais. IID No método IID. A partir desta medição.. em ordenadas. Cada amostra parcial pode ser coletada utilizando o bico do amostrador de acordo com a velocidade da corrente. é que todas as amostras tenham o mesmo volume. representando iguais incrementos de descarga para que seja feita em cada um deles uma coleta de amostra. dividindo cada incremento em duas porções iguais. . que podem ser combinadas em uma só amostra composta. Fazem-se também os desenhos da seção transversal na parte inferior do gráfico e o gráfico das velocidades médias em cada vertical da seção. 43 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. todas indispensáveis. nível d’água. Em qualquer processo é necessário identificar posto e rio. temperatura da água. colocar um esparadrapo ou fita colante indicando o nível d'água no frasco. número da garrafa. abscissa e profundidade de amostragem. Se possível. hora da coleta. amostrador utilizado e nome do hidrometrista. data.identificação das amostras: o primeiro é etiquetar cada garrafa com todos os dados necessários. Os recipientes com as amostras devem ser bem tamponados para evitar derramamento durante transporte para o laboratório. Outras informações úteis podem constar de um relatório do hidrometrista. . o segundo é simplificar a etiquetagem da garrafa e criar uma lista paralela. caixa térmica. frequência de coleta e análise das informações. Uma rede de monitoramento de qualidade de água é constituída dos seguintes elementos: • Pontos de coleta. cobrança e enquadramento dos cursos de água. são acompanhadas as alterações nas características físicas. Para permitir a comparação dos resultados e tornar possível que se apliquem em diferentes locais as experiências adquiridas. no monitoramento da qualidade das águas. corda. Assim. sendo essenciais para várias atividades de gestão. utilizados na determinação de parâmetros em campo e em laboratório. provenientes de atividades antrópicas e de fenômenos naturais. permitindo assim a caracterização e análise de tendências em bacias hidrográficas. químicas e biológicas da água. • Conjunto de instrumentos. Segundo o Programa Nacional de Avaliação da Qualidade das Águas (PNQA) lançado pela Agência Nacional de Águas. barcos e motores de popa. amostradores em profundidade (garrafa de Van Dorn). • Conjunto de equipamentos utilizados na coleta: baldes. veículos. No Brasil o monitoramento da qualidade da água é realizado por uma variedade de órgãos estaduais de meio ambiente e recursos hídricos. 44 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. frascos. denominados estações de monitoramento. os procedimentos de coleta e análise dos dados devem ser uniformes. outorga. . tais como: planejamento. definidos em função dos objetivos da rede e identificados pelas coordenadas geográficas.4 COLETA DE DADOS DE QUALIDADE DA ÁGUA Para uma adequada gestão dos recursos hídricos são primordiais o monitoramento e a avaliação da qualidade das águas superficiais e subterrâneas. companhias de saneamento e empresas do setor elétrico. não existem procedimentos padronizados de coleta. • Estrutura lógica de envio das amostras: locais para o envio das amostras. para a coleta e preservação das amostras. para análise laboratorial dos parâmetros de qualidade e para identificação das amostras. a partir de uma pesquisa de opinião realizada com especialistas em qualidade de águas. que hoje é o principal índice de qualidade da água utilizado no país. A avaliação da qualidade da água obtida pelo IQA apresenta limitações. outros Estados brasileiros adotaram o IQA. considerando aspectos relativos ao tratamento dessas águas. a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb) de São Paulo o utiliza desde 1975. tendo como determinante principal sua utilização para o abastecimento público. O Índice que Qualidade das Águas (IQA) foi elaborado em 1970 pelo National Sanitation Foundation (NSF). disponibilidade de transporte. utilizados atualmente por dez unidades da Federação. É importante também salientar que esse índice foi desenvolvido para avaliar a qualidade das águas. principalmente. já que este 45 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. • Protocolos para a determinação de parâmetros em campo. Segundo o PNQA o uso de índices de qualidade da água surge da necessidade de sintetizar a informação sobre vários parâmetros físico-químicos. Segundo o PNQA os parâmetros de qualidade que fazem parte do cálculo do IQA refletem. Para indicar a contaminação orgânica da água usa-se o Índice de Qualidade das Águas. dos Estados Unidos. visando informar à população e orientar as ações de planejamento e gestão da qualidade da água. Nas décadas seguintes. No Brasil. . logística de recebimento e encaminhamento das amostras para laboratório. a contaminação dos corpos hídricos ocasionada pelo lançamento de esgotos domésticos. 08 Resíduo total w= 0.08 Fonte: Adaptado de Cetesb 2008. que foram fixados em função da sua importância para a conformação global da qualidade da água (Tabela 3).15 Potencial hidrogeniônico (pH) w= 0. obtido do respectivo gráfico de qualidade em função de sua concentração ou medida (Figura 22).12 Demanda bioquímica de oxigênio w= 0.índice não analisa vários parâmetros importantes para o abastecimento público. protozoários patogênicos e substâncias que interferem nas propriedades organolépticas da água. tais como substâncias tóxicas.10 Fósforo total w= 0. com seus respectivos pesos (W).10 (DBO5.10 Nitrogênio total w= 0. O IQA é composto por nove parâmetros.17 Coliformes termotolerantes w= 0. 46 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. .20) Temperatura da água w= 0.10 Turbidez w= 0. cada parâmetro possui um valor de qualidade (q). Tabela 3 – Parâmetros do Índice de Qualidade das Águas (IQA) e respectivos pesos PARÂMETROS PESOS Oxigênio dissolvido w= 0. Além de seu peso (w). T . m g /l 5 N o ta : s e C . T .1 0 90 w 6 = 0 . % s a t.0 N o t a : s e ∆ t < . Figura 22 .0 N o ta : s e p H < 2 .1 0 90 w 5 = 0 . 2008.5 .0 . F . q 9 = 4 7 .1 0 80 80 80 70 70 70 60 60 60 q1 50 q 2 50 q 3 50 40 40 40 30 30 30 20 20 20 10 10 10 0 0 0 1 10¹ 10² 10³ 104 105 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 C .0 N o ta : s e R . R . q 2 = 2 . T .1 7 80 80 80 70 70 70 60 60 60 q 7 50 q8 50 q 9 50 40 40 40 30 30 30 20 20 20 10 10 10 0 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 0 100 200 300 400 500 0 40 80 120 160 200 T u r b id e z U .0 8 90 w 8 = 0 . > 1 0 0 . . q 5 = 1 . # / 1 0 0 m l p H . um número entre 0 e 100.0 Fonte: Cetesb.T m g /l A t. O cálculo do IQA é feito por meio do produtório ponderado dos nove parâmetros. F.0 . > 1 0 . q 4 = 1 . m g /l P O 4 . q 8 = 3 2 .0 T e m p e ra tu ra N i t r o g ê n io T o t a l F ó s fo ro T o ta l ( a f a s t a m e n t o d a t e m p e r a t u r a d e e q u il í b r i o ) p a ra i = 4 p a ra i = 5 p a ra i = 6 100 100 100 90 w 4 = 0 . q 1 = 3 . 47 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. m g /t O . % d e s a tu ra ç ã o N o ta : s e tu rb id e z > 1 0 0 . seguindo a seguinte fórmula: Equação – Índice de qualidade de água n IQA= ∏ qi Wi i=1 Onde: IQA = Índice de Qualidade das Águas. > 5 0 0 .0 q 6 = 9 . 0 q 6 é i n d e f in i d o s e ∆ t > 1 5 . q 3 = 2 . q 2 = 3 . > 1 4 0 . T .1 2 90 w 3 = 0 .D .0 8 90 w 9 = 0 .0 s e p H > 1 2 .0 T u r b id e z R e s íd u o T o ta l O x ig ê n io D is s o lv id o p a ra i = 7 p a ra i = 8 p a ra i = 9 100 100 100 90 w 7 = 0 .0 N o ta : s e P o 4 .0 N o ta : s e O D . q 7 = 5 . U n id a d e s D B O 5.1 0 80 80 80 70 70 70 60 60 60 q 4 50 q5 50 q 6 50 40 40 40 30 30 30 20 20 20 10 10 10 0 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 -5 0 5 10 15 20 N . ° C N o ta : s e N .0 .0 .Curvas Médias de Variação de Qualidade das Águas C o l if o r m e s F e c a i s pH D e m a n d a B i o q u í m i c a d e O x ig ê n i o p a ra i = 1 p a ra i = 2 p a ra i = 3 100 100 100 90 w 1 = 0 . F .1 5 90 w 2 = 0 .0 .0 N o ta : s e D B O 5 > 3 0 . T .T > 1 0 . um número entre 0 e 100. Os valores do IQA são classificados em faixas. Tabela 4 – Classificação dos valores do Índice de Qualidade das Águas Faixas de IQA utilizadas nos Faixas de IQA utilizadas seguintes nos seguintes Avaliação da Qualidade Estados: AL. PB. ES. em função de sua concentração ou medida e. PE. RN. . atribuído em função da sua importância para a conformação global de qualidade. GO. RJ. que variam entre os estados brasileiros conforme o (Tabela 4). PR. CE. MS. SP RS 91-100 80-100 Ótima 71-90 52-79 Boa 51-70 37-51 Razoável 26-50 20-36 Ruim 0-25 0-19 Péssima Fonte: Adaptado de Cetesb 2008. um número entre 0 e 1. da Água MT. wi = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro. sendo que: Equação n ∑ W i =1 i=1 Onde: n = número de variáveis que entram no cálculo do IQA. MG. obtido da respectiva “curva média de variação de qualidade”. 48 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.qi = qualidade do i-ésimo parâmetro. Estados: BA. . quando a precipitação é alta. • Crescimento de vegetação ou outra obstrução próxima ao posto de observação. as séries poderão apresentar falhas. ou períodos maiores em que o 49 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. • Danificação do aparelho. • Problemas mecânicos no registrador gráfico. . • Soma errada do número de provetas. podem ocorrer dias. Alguns processos empregados na consistência dos dados serão descritos a seguir: • Identificação dos erros grosseiros Os erros mais comuns observados são: • Preenchimento errado do valor na caderneta de campo. • Preenchimento de falhas Quando se trabalha com precipitação deseja-se uma série ininterrupta e mais longa possível de dados. NÍVEIS E DESCARGA LÍQUIDA O objetivo de um posto de medição de chuvas é o de obter uma série ininterrupta de precipitações ao longo dos anos ou o estudo da variação das intensidades de chuva ao longo das tormentas. devido a problemas com os aparelhos de registro e/ou com o operador do posto (TASSI et al. No entanto. Após a análise. • Valor estimado pelo observador. por não se encontrar no local no dia da amostragem. 2007). que devem ser preenchidas por alguns dos métodos indicados a seguir.5 TÉCNICA DE ANÁLISE DE DADOS DE PRECIPITAÇÕES. Em qualquer caso pode ocorrer a existência de períodos sem informações ou com falhas nas observações. O método de Ponderação Regional é um método simplificado normalmente utilizado para o preenchimento de séries mensais ou anuais de precipitações. B. assim. C. NB e NC = Médias nas estações A. PB e PC = Precipitação nas estações A. B. Exemplo: Considerando as precipitações dadas na tabela 5. NA. 50 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. ocasionando assim uma falha. calcular a precipitação. tem-se: Equação – Precipitação Px Px= 1 3 ( NA Nx PA+ Nx NB PB+ Nx NC PC ) Onde: PA.dado de precipitação não foi obtido. • Método de Regressão Linear. onde os pesos são as razões entre as precipitações médias anuais. C. Px. Nx = Precipitação média na estação em questão. pode-se determinar a precipitação Px da estação x pela média ponderada dos registros das três estações vizinhas. . B e C as estações vizinhas. visando a homogeneização do período de informações e a analise estatística das precipitações. Para o preenchimento de falhas podemos utilizar os seguintes métodos: • Método de Ponderação Regional. Designado por x a estação que apresenta falha e por A. 18 3 148.40 Média 148.70 118.80 80.00 139.70 97.80 1970 158.60 89.00 92.46 80.20 124.13 92.18 138.60 1966 129.00 122. temos: Px= ( 1 140.46 153.80 96.18 153.60 232.00 1971 53.60 100.80 1968 89. Tabela 5 – Calcular Precipitação Ano A B C D 1965 284.70 117.40 140.52 51 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. .20 147.00+ 140.60 216.60 150.60 138.30 163.10 1969 129.50 1967 95.80 174.00 289.50 128.70 ) P x=83.18 Fonte: Nota do autor Assim.13 140.70 131.80 + 140.60 149. considerando valores médios das precipitações mensais acumuladas em vários postos da região. Esse método é baseado no princípio que o gráfico de uma quantidade acumulada. A declividade da reta ajustada nesse processo representa. e plotar esses valores no eixo das abscissas.. e plotar num gráfico cartesiano os valores acumulados correspondentes ao posto a consistir (nas ordenadas) e de outro posto confiável adotado como base de comparação (nas abscissas). plotada contra outra quantidade acumulada. desenvolvido pelo Geological Survey (USA). A Figura 23 exemplifica a análise de Dupla Massa para os postos 3252006 e 3252008. A declividade da reta determina o fator de proporcionalidade entre as séries. ou mesmo no local de observação. para um período de 37 anos de dados de precipitação mensal. acumular para cada um deles os valores mensais (se for o caso). durante o mesmo período. onde se pode observar que não ocorreram inconsistências. a constante de declividade. . então. Pode-se também modificar o método. devem-se selecionar os postos de uma região. 2007). A possibilidade de não alinhamento dos postos segundo uma única reta existe e pode apresentar as seguintes situações: 52 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. deve ser uma linha reta.6 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS • Método da Dupla Massa Um dos métodos mais conhecidos para a análise de consistência dos dados de precipitação é o Método da Dupla Massa. Especificamente. A principal finalidade do método é identificar se ocorreram mudanças no comportamento da precipitação ao longo do tempo. sempre que as quantidades sejam proporcionais (TASSI et al. homogênea. Série confiável. 2010. Figura 23 – Análise de Dupla Massa – Sem inconsistências Fonte: Tassi et al. 2007. Fonte: Barbosa.Série de valores proporcionais. Quando o gráfico anterior formar uma reta quer dizer que o posto pertence àquela região meteorológica. 2010: Caso 1: Ok .. . 53 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Alguns casos típicos serão apresentados abaixo por Barbosa. .Talvez os postos pertençam a regiões meteorológicas diferentes. Pode-se modificar a reta dependendo do segmento que se considerou mais correto.Existência de uma causa física real. Fonte: Barbosa.Erros sistemáticos. 2010.Possíveis erros de transcrição.Mudança nas condições de observação. por exemplo.Pode ter ocorrido mudança de localização dos postos. 2010 54 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. . . Fonte: Barbosa. Caso 3: Não está correto . . . presença de um reservatório artificial e mudança no microclima.Caso 2: Pode estar correto . Passar os dados mais recentes para a tendência antiga. 2010. Ma = Coeficiente angular da tendência desejada. Equação – Precipitação acumulada ajustada Ma Pc=Pa+ ( Po− Pa ) Mo Onde: Pc = precipitação acumulada ajustada à tendência desejada. 55 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. Fonte: Barbosa.Postos em regiões meteorológicas diferentes. Pa = Valor da ordenada correspondente à interseção das duas tendências. . Mo = Coeficiente angular da tendência a corrigir. Correção dos dados (Caso 2): Passar os valores mais antigos para a tendência atual. Po = Valor acumulado a ser corrigido.Caso 4: Não está correto . Fonte: Barbosa. 56 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte. . 2010.