MEDIÇÃO DE VAZÃO PELO MÉTODO DO VERTEDOURO
Diego A. Camargo¹, Wedner R. Couto²
¹Engenheiro Florestal, Faculdade de Ciências Sociais e Agrárias de Itapeva – FAIT, diegocamargoflorestal@gmail.com.
² Prof. Ms. Faculdade de Ciências Sociais e Agrárias de Itapeva – FAIT.
1 INTRODUÇÃO
A água doce é o recurso mais importante para a humanidade, todas as atividades sociais, econômicas e ambientais. É uma condição para a vida em nosso planeta, um fator habilitador ou limitante para qualquer desenvolvimento social e tecnológico, uma possível fonte de bem-estar ou miséria, cooperação ou conflito (ABDULBAKI et al., 2017; LOMSADZE et al., 2017).
A provisão de vertedouro de orifício no nível mais baixo na barragem facilita á descarga do sedimento a jusante da barragem. O vertedouro de orifício foi amplamente reconhecido como os mais adequados especialmente para os projetos de para lidar com ambas as liberações de enchentes e descarga de sedimentos (HUSSAIN et al., 2014).
Os reservatórios são muitas vezes operados com vários propósitos, que se relacionam com serviços ambientais, econômicos e público, incluindo controle de inundações, geração hidrelétrica, navegação, controle de sedimentos, abastecimento de água, recreação e pesca, entre os quais controle de inundações e a geração hidrelétrica são duas das principais funções para muitos dos reservatórios (LIU et al., 2017).
Existem diversas técnicas para a obtenção da vazão, entre elas o método do vertedouro. O método do vertedouro pode ser definido como simples paredes, diques ou aberturas sobre as quais um líquido escoa. (AZEVEDO NETTO et al., 1998).
O presente estudo visa avaliar o volume de água disponível do córrego formado pela nascente de uma área de mata secundária pertencente a fazenda experimental das faculdades de ciências sociais e agrárias (FAIT) e que deságua como tributário do ribeirão fundo no Município de Itapeva. As informações poderão estabelecer ações e precauções em relação a cheias e inundações, ou o estabelecimento volume mínimo de água sem perdas ecológicas.
Para isso, pretende-se determinar a vazão do curso d’água utilizando o método do vertedouro, com coletas de dados de volume em um período de dois meses, a fim de propor uma possível utilização da vazão para irrigação de pequenas culturas agrícolas cultivadas na propriedade em que o vertedouro está situado.
2 MATERIAL E MÉTODOS
COLETA DOS DADOS PELO MÉTODO DO VERTEDOURO Foi coletado o volume de água que escorre por um vertedouro situado a 300 m abaixo da nascente de um curso d’água que nasce em uma área de mata secundária e promove inicialmente o encharcamento de uma pequena planície e segue a jusante formando o curso d’água em estudo. O presente riacho percorre o seu curso por aproximadamente 700 m desaguando como tributário no ribeirão fundo. A implantação do vertedouro se deu no interior da mata ciliar, cuja localização está na fazenda experimental da Faculdade de Ciências Sociais e Agrárias de Itapeva (FAIT).
As medições do volume de água do vertedouro em estudo, foram realizadas diariamente, por um período de 2 meses. Por convenção o volume foi coletado sobre a crista (Figura 1), uma vez que o leito do curso d’água foi nivelado nas proximidades de 1,50 metros. E ainda, devido a pressão abaixo da lamina vertente no vertedouro, a carga (H) deve ser medida a montante (n) a uma distância igual ou superior a 5H (NETO et al., 1998).
Para efeitos de cálculos, algumas terminologias para o escoamento no vertedouro foram adotadas, as quais estão representadas na Figura 1.
Figura 1. Terminologias para o escoamento no vertedouro
Fonte: Costa (2004).
Uma vez coletados o volume do curso d’água, foi necessário o calculo da vazão do mesmo. A equação I, conhecida com equação de Francis, foi utilizada para o cálculo da vazão do vertedouro retangular de parede delgada com duas contrações laterais.
Q = 1, 838. (L - 0,1.n.H). (I) , onde:
Q = vazão em m³/s.
L = largura do canal em metros (m).
H = altura da lâmina d’água sobre a crista do vertedor em metros (m).
n= correção para as contrações, para duas contrações laterais (2).
ANÁLISE ESTATÍSTICA
Foram analisadas a normalidade dos dados e a homogeneidade da variância, dos dados de vazão calculados, com os testes de Shapiro-Wilk e Bartlett, respectivamente, através do programa de estatística R (R Foundation for Statistical Computing, versão 3.3.3, Vienna, Austria). Gerou-se um intervalo de confiança através da aplicação do t- test, a fim de se estabelecer um comparativo com a recomendação normativa da ABNT NBR 13403/1995.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Com base na metodologia proposta, foram calculadas as vazões, pelo método do vertedouro, com a aplicação da equação (I), proposta por Francis. Na tabela 1 estão dispostos a média, o desvio padrão (σ) e coeficiente de variação (CV) das vazões obtidas.
Tabela 1. Resultados da média, desvio padrão (σ) e coeficiente de variação (CV) das vazões calculadas
Média (L/s) 4,52
σ 1,17
CV (%) 25,94
Ressalta-se que com o curto período de coletas, pode-se verificar que a vazão sofreu pequenas variações, com ressalva os dias em que ocorreram precipitações.
Na tabela 3, esta disposta a média obtida pelo método do vertedouro, bem como o intervalo de confiança gerado, a fim de se estabelecer um comparativo com o valor de vazão indicado no documento normativo da ABNT NBR 13403/1995.
Tabela 3. Comparativo do método e ao estipulado pela norma
Método
Média
(L/s) Intervalo de Confiança ABNT NBR 13403/1995 Vertedouro 4,52 4,215 a 4,832 A partir de 5 (L/s)
A vazão mínima indicada pela norma é de 5 L/s, e o valor experimental obtido foi inferior a este valor, e ainda, não estando dentro do intervalo de confiança gerado.
Apesar do método do vertedouro utilizado não ter sido adequado para estabelecer a vazão de água que escorre pelo curso d’água estudado, a vazão média de 4,52 L/s, já é superior ao obtido em uma microbacia estudado por Rodriguez et al.
(2007), o qual se enquadra para utilização como fonte de irrigação em pequenas culturas agrícolas. Tal comparativo sugere que a microbacia hidrográfica em estudo apresenta vazão para servir como fonte de irrigação de pequenas culturas, mesmo quando há instabilidade volumétrica, em dias com baixas precipitações.
4 CONCLUSÕES
O método do vertedouro não atendeu as recomendações da ABNT NBR 13403/1995, pois a vazão mínima sugerida é superior a 5 L/s. Cabe ressaltar que devido ao curto período de avaliação das vazões é provável que a média anual deste parâmetro seja diferente podendo, talvez, justificar a utilização deste método neste curso d’água.
A continuidade do monitoramento da vazão contribuirá para o pressuposto encontrado nesse estudo, o qual indica a utilização do curso d’água como fonte de irrigação para pequenas culturas agrícolas.
O método do vertedouro tornou possível o pré-comparativo entre o nível da disponibilidade de água em dias com e sem precipitações.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABDULBAKI, D.; AL-HINDI, M.; Ali YASSINE, A.; NAJM, M. A. An optimization model for the allocation of water resources. Journal of Cleaner Production, v.164, p.
994-1006, 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Medição de vazão em efluentes líquidos e corpos receptores - Escoamento livre. Rio de Janeiro:
[s.n.], 1975.
AZEVEDO NETTO, J. M. Manual de Hidráulica. 8. ed. São Paulo: Edgar BlücherLtda, 1998. 669 p
COSTA, R. N. T. Vertedores ou vertedouros. 2004. Hidráulica Aplicada. Disponível em: <www.gpeas.ufc.br/disc>. Acesso em: 24 out. 2016
HUSSAIN, S.; HUSSAIN, A.; AHMAD, Z. Discharge characteristics of orifice spillway under oblique approach flow. Flow Measurement and Instrumentation, v.
39, p.9-18, 2014.
LIU, X.; CHEN,L.; ZHU,Y.; SINGH,V.P.; QU,G.; GUO,X. Multi-objective reservoir operation during flood season considering spillway optimization. Journal of Hydrology, v. 552, p. 554-563, 2017.
LOMSADZE, Z; MAKHARADZE, K.; TSITSKISHVILI, M.; Rusudan PIRTSKHALAVA, R. Water resources of Kakheti and ecological problems. Annals of Agrarian Science, v.15, p. 204-208, 2017.
R Core Team (2017). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Disponivel em:
https://www.R-project.org/.
RODRIGUEZ, R. D. G.; PRUSKI, F. F.; NOVAES, L. F.; RAMOS, M. M., SILVA, D.
D.; TEIXEIRA, A. F. Estimativa da demanda de água nas áreas irrigadas da bacia do rio paracatu. Engenharia Agrícola, v.27, n.1, p.172-179, Abr. 2007.
