Área de estudo e monitoramento hidrológico

A área de estudo compreende as cinco bacias hidrográficas do arroio Cadeia (BHAC), do arroio Caneleira (BHACN) e da sanga Ellert (BHSE), localizadas no Rio Grande do Sul, e bacias hidrográficas do ribeirão Jaguara (BHRJ) e do ribeirão Lavrinha (BHRL), localizadas em Minas Gerais (Figura 18).

Figura 18 – Localização das bacias hidrográficas compreendidas pela área de estudo.

Para o propósito deste trabalho, visando à modelagem de cheias nas bacias hidrográficas situadas no Rio Grande do Sul, foram empregadas algumas estações de monitoramento de responsabilidade do Grupo de Pesquisa em Hidrologia e Modelagem Hidrológica em Bacias Hidrográficas/CNPq, da Universidade Federal de Pelotas.

A rede de monitoramento contempla a bacia hidrográfica do arroio Pelotas (BHAP) à montante da seção de controle Ponte Cordeiro de Farias (88850000), de responsabilidade da ANA, com aproximadamente 370km² e abrange os municípios de Pelotas, Morro Redondo e Canguçu (Figura 19). O arroio Pelotas, declarado patrimônio cultural do Estado do Rio Grande do Sul pela Lei nº 11.895/2003, é um importante manancial hídrico para Pelotas e região, fornecendo cerca de

36.000m3·dia-1 para abastecimento da população (SANEP, 2018), sendo um importante afluente do canal São Gonçalo, importante via navegável (~76km de extensão) que liga a Laguna dos Patos à Lagoa Mirim e abastece o município de Rio Grande.

A rede de monitoramento da BHAP é composta por: i) uma estação de monitoramento fluviométrico e pluviográfico (EH-H01), localizada junto à seção de controle da BHAC; ii) estação de monitoramento fluviométrico e pluviográfico (EH- H02), localizada junto à seção de controle da BHACN; iii) estação de monitoramento fluviométrico (EH-L01), localizados junto à seção de controle da BHSE; e iv) dez estações pluviográficas (EH-P01, EH-P02, EH-P03, EH-P04, EH-P05, EH-P06, EH- P07, EH-P08, EH-P09, EH-P10), distribuídas ao longo da BHAP.

Figura 19 - Localização da rede de monitoramento hidrológico e dos municípios compreendidos pela BHAP considerando a área de drenagem à montante da seção de controle denominada Ponte Cordeiro de Farias.

A seção de controle da BHAC (Figura 20a), localizada na divisa entre Morro Redondo e Pelotas, compreende uma estação modelo Solar SL2000-PNVn (Figura 20b), disponibilizando informações de precipitação obtidas por um pluviômetro automático que utiliza o princípio de cubas basculantes e de nível d’água obtidas por um sensor de pressão. A estação dispõe de sistema datalogger para armazenamento de informações em intervalos de 10 minutos, com aquisição realizada por meio de computadores portáteis.

Figura 20 - Estrutura para monitoramento automático de nível d'água e réguas linimétricas (a) e, estação modelo Solar SL2000-PNVn, localizadas na seção de controle da BHAC (b).

A seção de controle da BHACN, localizada no interior de Pelotas, compreende um conjunto de réguas linimétricas (Figura 21a) e uma estação hidrológica da marca Onset, modelo U30-GSM (Figura 21b), que adquire dados de precipitação a partir de um pluviômetro de báscula e de nível d’água. As informações são obtidas em intervalos de 5 minutos e, armazenadas e disponibilizadas por um processo/equipamento análogo ao da BHAC.

Figura 21 - Réguas linimétricas instaladas (a) e estação hidrológica (b) instaladas junto à seção de controle da BHACN.

Na BHSE, devido ao baixo fluxo d’água, principalmente em períodos de estiagem, foi necessária a construção de um canal de alvenaria de seção conhecida (Figura 22a), a fim de permitir o monitoramento eficaz da variação do nível d’água no local. Junto ao canal, foi instalado um conjunto de réguas linimétricas (Figura 22b-c) que permitem verificar a consistência dos dados de nível d’água monitorados a partir da comparação dos mesmos com os registrados na régua linimétrica.

Figura 22 – Canal da seção de controle da sanga do Ellert (a), disposição das réguas ao longo do canal (b) e detalhe da régua linimétrica localizada junto à base do canal (c).

A variação do nível d’água é obtida por meio de um sistema constituído por dois sensores de pressão, conhecido como linígrafo automático, cujo princípio de funcionamento baseia-se na diferença de pressão entre eles. Para isso, foram utilizados dois sensores modelo RG3-M, da marca Onset, registrando dados em intervalos de 5 minutos. Um dos sensores foi instalado junto à estação pluviográfica próxima da seção de controle (Figura 23a), monitorando a pressão atmosférica, e outro, inserido 1,6cm acima da base da estrutura (Figura 23b), monitorando a pressão exercida pela coluna de água somada à pressão atmosférica.

Figura 23 - Sensores de pressão instalados junto à estação pluviográfica (a) e sob a estrutura de concreto (b) da seção de controle da BHSE.

Os dados de precipitação para a BHSE são obtidos pela EH-P01, que é umas das 10 estações pluviográficas modelo HOBO Pluviômetro Digital – RG3-M, distribuídas no interior da BHAP (Figura 24). Essas estações são do tipo pluviômetro automático de cubas basculantes, cujo datalogger permite registrar automaticamente até 3.200 milímetros de precipitação. Para o presente estudo, as estações pluviográficas foram programadas para adquirir e armazenar dados a cada 5 minutos.

Figura 24 - Exemplos de estação pluviográfica, modelo RG3-M da marca Onset, localizadas no interior da BHAP.

Para a modelagem hidrológica das bacias hidrográficas localizadas no Estado de Minas Gerais, foram empregados dados fornecidos pelo grupo de pesquisa ―Engenharia de Água e Solo‖, do departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras, cuja rede de monitoramento está ilustrada na Figura 25.

Figura 25 - Localização da rede de monitoramento hidrológico e dos municípios compreendidos pelas bacias hidrográficas localizadas no estado de Minas Gerais.

A BHRL está localizada no município Bocaina de Minas, em Minas Gerais, e está sob monitoramento hidrológico e climático desde o ano de 2006. Foram fornecidas, para este trabalho, uma série histórica de dados pluviográficos, adquiridos por uma estação meteorológica automática em intervalos de 30 minutos e, uma série histórica de níveis d’água, obtidos por meio de um linígrafo automático instalado na seção de controle, programado para registrar as leituras num intervalo de 30 minutos. A Figura 26 apresenta a estação meteorológica automática utilizada e a estrutura para monitoramento dos níveis d’água implantada na seção de controle da BHRL.

Figura 26 - Estação meteorológica instalada no município de Bocaina de Minas, Minas Gerais (a) e seção de controle da BHRL, com a estrutura para monitoramento automático de nível d’água e da unidade de aquisição e armazenamento das informações hidrológicas.

A BHRJ tem sua área de drenagem nos municípios de Nazareno e São João Del Rei, em Minas Gerais e, para seu estudo hidrológico foram disponibilizadas uma série histórica de dados pluviográficos adquiridos por uma estação meteorológica automática, em intervalos de 15 ou 30 minutos, variando de acordo com a época do ano e, uma série de níveis d’água, obtidos a partir de um linígrafo automático instalado na seção de controle da BHRJ, registrando os dados a cada 30 minutos. A Figura 27 permite verificar detalhes sobre a estação meteorológica automática utilizada e a estrutura para monitoramento dos níveis d’água implantada na seção de controle da BHRJ.

Figura 27 - Estação meteorológica instalada no município de Nazareno - Minas Gerais (a) e seção de controle da BHRJ com estrutura para monitoramento automático de nível d’água e da unidade de aquisição e armazenamento das informações hidrológicas.

É importante ressaltar que as estações aqui apresentadas coletam dados de níveis d’água (cota) e precipitação nos intervalos pré-estabelecidos conforme mencionado anteriormente. Para a obtenção dos dados de vazão, faz-se uso da curva-chave de cada uma das cinco seções de controle, que relaciona graficamente cotas e vazões medidas a campo.