RELATÓRIO TÉCNICO REFERENTE À QUARTA...

RELATÓRIO TÉCNICO REFERENTE À QUARTA CAMPANHA BIMESTRAL DO ESTUDO HIDROSSEDIMENTOLÓGICO NO

RIO IGUAÇU E AFLUENTES – REGIÃO DO APROVEITAMENTO HIDRELÉTRICO UHE BAIXO IGUAÇU

SERRANÓPOLIS DO IGUAÇU/PR – MATELÂNDIA/PR – CÉU AZUL/PR – CAPANEMA/PR – REALEZA/PR – CAPITÃO

LEÔNIDAS MARQUES/PR

CURITIBA/PR, OUTUBRO DE 2018

RELATÓRIO TÉCNICO REFERENTE À QUARTA CAMPANHA BIMESTRAL DO ESTUDO HIDROSSEDIMENTOLÓGICO NO

RIO IGUAÇU E AFLUENTES – REGIÃO DO APROVEITAMENTO HIDRELÉTRICO UHE BAIXO IGUAÇU.

SERRANÓPOLIS DO IGUAÇU/PR – MATELÂNDIA/PR – CÉU AZUL/PR – CAPANEMA/PR – REALEZA/PR – CAPITÃO

LEÔNIDAS MARQUES/PR

CONTRATANTE:

ELABORAÇÃO E RESPONSABILIDADE:

EQUIPE TÉCNICA

Coordenação Geral

André Luciano Malheiros, MSc. Eng. Civil – CREA PR-67038/D

Helder Rafael Nocko, MSc. Eng. Ambiental – CREA PR-86285/D

Equipe

Wallington Felipe de Almeida

Fábio Junior David

Equipe de Apoio

Gilmar Antunes

DIVULGAÇÃO RESTRITA

+.

APRESENTAÇÃO

Apresentamos ao Consórcio Empreendedor Baixo Iguaçu, o presente

RELATÓRIO DE ATIVIDADES referente à “QUARTA CAMPANHA BIMESTRAL DO

ESTUDO HIDROSSEDIMENTOLÓGICO NO RIO IGUAÇU E AFLUENTES – REGIÃO

DO APROVEITAMENTO HIDRELÉTRICO UHE BAIXO IGUAÇU”.

EnvEx Engenharia e Consultoria S/S LTDA EPP

RELATÓRIO TÉCNICO REFERENTE À QUARTA CAMPANHA BIMESTRAL DO ESTUDO HIDROSSEDIMENTOLÓGICO NO RIO

IGUAÇU E AFLUENTES – REGIÃO DO APROVEITAMENTO HIDRELÉTRICO UHE BAIXO IGUAÇU

EnvEx Engenharia e Consultor ia S/S Ltda EPP | CNPJ 08.418.789/0001-07

Rua Doutor Jorge Meyer F i lho, 93 – Jard im Botânico | CEP 80210 -190 | Cur i t iba – PR Tel : (41)3053-3487 | envex@envexengenhar ia .com.br | www.envexengenhar ia .com.br

SUMÁRIO

1. Introdução ........................................................................................................................................... 9

2. Área de Estudo ................................................................................................................................. 10

3. Locais de Monitoramento.................................................................................................................. 12

3.1. Estações em operação .............................................................................................................. 14 3.1.1. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I .............................................................................. 14 3.1.2. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II ............................................................................. 14 3.1.3. Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I ................................................................................ 15 3.1.4. Estação UHE Baixo Iguaçu rio Floriano ............................................................................. 15 3.1.5. Estação Barra do Sarandi .................................................................................................. 16 3.1.6. Estação Rio Monteiro ........................................................................................................ 17 3.1.7. Estação Rio Gonçalves Dias ............................................................................................. 17 3.1.8. Seção Barra do Santo Antônio .......................................................................................... 18

4. Determinação das Descargas Líquidas – Hidrometria ...................................................................... 19

4.1. Metodologias Aplicadas ............................................................................................................. 19 4.1.1. Método de Integração da Distribuição de Velocidade ........................................................ 20 4.1.2. Método Acústico ................................................................................................................ 24 4.1.3. Medição do Nível d’Água ................................................................................................... 26

5. Determinação das Descargas Sólidas – Sedimentometria ............................................................... 27

5.1. Metodologia aplicada ................................................................................................................. 27 5.1.1. Métodos de amostragem ................................................................................................... 28 5.1.2. Materiais de amostragem .................................................................................................. 28 5.1.3. Acondicionamento e encaminhamento das amostras ....................................................... 31

5.2. Análises laboratoriais ................................................................................................................. 32 5.2.1. Cálculo de descarga sólida total ........................................................................................ 34

6. Levantamento da Área Molhada (Batimetria) ................................................................................... 36

6.1. Configurações do Software Hypack .......................................................................................... 38

7. Levantamento da área seca (Topografia) ......................................................................................... 40

8. Descrições dos monitoramentos ....................................................................................................... 43

8.1.1. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I .............................................................................. 43 8.1.2. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II ............................................................................. 46 8.1.3. Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I ................................................................................ 49 8.1.4. Estação UHE Baixo Iguaçu Rio Floriano ........................................................................... 52 8.1.5. Estação Barra do Sarandi .................................................................................................. 56 8.1.6. Estação Rio Monteiro ........................................................................................................ 60 8.1.7. Estação Rio Gonçalves Dias ............................................................................................. 63 8.1.8. Seção Barra do Santo Antônio .......................................................................................... 67

9. Lances de réguas danificados .......................................................................................................... 71

10. Considerações Finais .................................................................................................................... 73

11. Referências Bibliográficas ............................................................................................................. 74





LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa de localização da UHE Baixo Iguaçu. .............................................................................. 11

Figura 2: Mapa de localização das estações fluviométricas na região do aproveitamento hidrelétrico UHE Baixo Iguaçu. ............................................................................................................................................. 13

Figura 3: Estação Montante I – rio Capanema. ......................................................................................... 14

Figura 4: Estação Montante II – rio Andrade. ............................................................................................ 15

Figura 5: Estação Jusante I – rio Iguaçu. .................................................................................................. 15

Figura 6: Estação Rio Floriano. ................................................................................................................. 16

Figura 7: Estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe. .................................................................................. 16

Figura 8: Estação Rio Monteiro. ................................................................................................................ 17

Figura 9: Estação Rio Gonçalves Dias. ..................................................................................................... 18

Figura 10: Seção Barra do Santo Antônio. ................................................................................................ 18

Figura 11: Molinete Fluviométrico modelo MLN-7. .................................................................................... 20

Figura 12: Guincho Fluviométrico modelo GFL-25. ................................................................................... 21

Figura 13: Lastro Fluviométrico LAS-15. ................................................................................................... 21

Figura 14: Equipamento ADCP SonTek modelo ADP 3D. ........................................................................ 25

Figura 15: Forma esquemática de discretização da seção transversal. .................................................... 25

Figura 16: Esquema de fixação do ADCP na embarcação com o suporte. ............................................... 26

Figura 17: Lances de réguas linimétricas instaladas na margem esquerda da estação Rio Floriano. ...... 26

Figura 18: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo DH-48. ..................................................... 29

Figura 19: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo D-49. ........................................................ 30

Figura 20: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo AMS-8. ..................................................... 30

Figura 21: Draga modelo Van Veen para coleta de material do leito. ....................................................... 31

Figura 22: Tubos utilizados no ensaio pelo método do tubo de retirada pelo fundo. ................................. 33

Figura 23: Ecobatímetro SDE-28 da marca SOUTH. ................................................................................ 37

Figura 24: DGPS Hemisphere 130. ........................................................................................................... 37

Figura 25. Esquema da montagem dos equipamentos e envio de informações para o software Hypack Max. .......................................................................................................................................................... 38

Figura 26: Nível ótico (A), tripé de alumínio (B) e mira (C) utilizados para levantamentos das áreas secas. .................................................................................................................................................................. 41

Figura 27: Esquema de nivelamento geométrico. ..................................................................................... 42

Figura 28: RN1 e RN2 instalados na estação Montante I – rio Capanema. .............................................. 43

Figura 29: Lances de régua instalados na estação Montante I – rio Capanema. ...................................... 44

Figura 30: Medição de vazão na estação Montante I – rio Capanema. .................................................... 45

Figura 31: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Montante I – rio Capanema. ................................................................................................................................................ 45

Figura 32: RN1 e RN2 instalados na estação Montante II – rio Andrade. ................................................. 46

Figura 33: Lances de réguas instalados na estação Montante II – rio Andrade. ....................................... 47

Figura 34: Medição de vazão na estação Montante II – rio Andrade. ....................................................... 48

Figura 35: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Montante II – rio Andrade. .................................................................................................................................................... 48

Figura 36: Coleta de material do leito com draga Van Veen na estação Montante II – rio Andrade. ........ 49

Figura 37: RN1 e RN2 instalados na estação Jusante I – rio Iguaçu. ....................................................... 50





Figura 38: Lances de régua na estação Jusante I – rio Iguaçu. ................................................................ 50

Figura 39: Medição de vazão com ADCP na estação Jusante I – rio Iguaçu. ........................................... 51

Figura 40: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na estação Jusante I. ............. 52

Figura 41: RN1 e RN2 instalados na estação Rio Floriano. ...................................................................... 53

Figura 42: RN MF01ME e RN MF02ME instalados na estação Rio Floriano. ........................................... 53

Figura 43: Lances de régua na estação Rio Floriano. ............................................................................... 54

Figura 44: Medição de vazão na estação Rio Floriano. ............................................................................ 55

Figura 45: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Rio Floriano. ........... 55

Figura 46: RN1 instalado na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe. .................................................... 56

Figura 47: RN2 e RN3 instalados na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe. ....................................... 57

Figura 48: Lances de réguas instalados na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe. ............................. 57

Figura 49: Medição de vazão na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe. ............................................. 58

Figura 50: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe. ................................................................................................................................................... 59

Figura 51: Coleta de material do leito na estação Barra do Sarandi. ........................................................ 59

Figura 52: RN P003 e P004 Instalados na estação Rio Monteiro. ............................................................ 60

Figura 53: Marcos PI e PF da estação Rio Monteiro. ................................................................................ 60

Figura 54: Lances de réguas instalados na estação rio Monteiro. ............................................................ 61

Figura 55: Medição de vazão na estação Rio Monteiro. ........................................................................... 62

Figura 56: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador DH-48 na estação Rio Monteiro. ........ 62

Figura 57: Coleta de material do leito com draga Van Veen na estação Rio Monteiro. ............................ 63

Figura 58: RN M17 e RN M17A instalados na estação Rio Gonçalves Dias. ............................................ 64

Figura 59: Marcos PI e PF da estação Rio Gonçalves Dias. ..................................................................... 64

Figura 60: Lances de réguas instalados na estação Rio Gonçalves Dias. ................................................ 65

Figura 61: Medição de vazão na estação Rio Gonçalves Dias. ................................................................ 66

Figura 62: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Rio Gonçalves Dias. .................................................................................................................................................................. 66

Figura 63: Coleta de material de leito na estação Rio Gonçalves Dias. .................................................... 67

Figura 64: M11ME e M11AME instalados na seção 11 de batimetria (Barra do Santo Antônio) – Rio Iguaçu. ...................................................................................................................................................... 68

Figura 65: Medição de vazão com ADCP na seção Barra do Santo Antônio – Rio Iguaçu. ...................... 69

Figura 66: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na seção Barra do Santo Antônio – Rio Iguaçu. ................................................................................................................................ 70

Figura 67: Lances de réguas danificados na estação Montante II. ........................................................... 71

Figura 68: Lance de régua na estação Montante I. Nota-se a ocorrência de erosão na margem, deixando a estaca de fixação da régua instável. ...................................................................................................... 72





LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Número e posição de pontos de medição na vertical recomendados de acordo com a profundidade do rio. .................................................................................................................................. 22

Tabela 2 – Distância recomendada entre verticais, de acordo com a largura do rio. ................................ 22

Tabela 3 – Check List de Informações levantadas na estação Montante I. .............................................. 44

Tabela 4 – Check List de Informações levantadas na estação Montante II. ............................................. 47

Tabela 5 – Check List de Informações levantadas na estação Jusante I. ................................................. 51

Tabela 6 – Check List de Informações levantadas na estação Rio Floriano. ............................................ 54

Tabela 7 – Check List de Informações levantadas na estação Barra do Sarandi. .................................... 58

Tabela 8 – Check List de Informações levantadas na estação Rio Monteiro. ........................................... 61

Tabela 9 – Check List de Informações levantadas na estação do rio Gonçalves Dias. ............................ 65

Tabela 10 – Check List de Informações levantadas na seção Barra do Santo Antônio – Rio Iguaçu. ...... 68



EnvEx Engenharia e Consultor ia S/S Ltda EPP | CNPJ 08.418.789/0001-07 Rua Doutor Jorge Meyer F i lho, 93 – Jard im Botânico | CEP 80210 -190 | Cur i t iba – PR Tel : (41)3053-3487 | envex@envexengenhar ia .com.br | www.envexengenhar ia .com.br

8

RELAÇÃO DE SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANA Agência Nacional de Águas

CEBI Consórcio Empreendedor Baixo Iguaçu

GPS Sistema de Posicionamento Global

IAP Instituto Ambiental do Paraná

ICMBio Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade

IID Igual Incremento de Descarga

IIL Igual Incremento de Largura

NA Nível d’água

PI Ponto Inicial

PF Ponto Final

RN Referência de Nível

UHE Usina Hidrelétrica

UTM Universal Transversa de Mercator




9

1. INTRODUÇÃO

O Consórcio Empreendedor Baixo Iguaçu (CEBI), formado pela Geração Céu

Azul (Grupo Neoenergia) e Copel, possui o direito de aproveitamento do potencial

energético da UHE Baixo Iguaçu, sendo o responsável pela implantação e operação do

empreendimento. A UHE Baixo Iguaçu é uma usina hidrelétrica concebida para ser

operada a fio d’água, com uma potência instalada de 350,20 MW. Localiza-se na região

sudoeste do Paraná, no Rio Iguaçu, entre os municípios de Capanema e Capitão

Leônidas Marques. A área de seu reservatório também abrangerá os municípios de

Planalto, Realeza e Nova Prata do Iguaçu.

Por ser a sexta e última da cascata de hidrelétricas do rio Iguaçu, a UHE Baixo

Iguaçu sofre influência direta das outras usinas, no que diz respeito às descargas

sólidas e líquidas. Consequentemente, a quantidade de sedimentos que entra na área

de influência é minimizada, sendo retida pelos reservatórios e barramentos à montante.

O monitoramento hidrossedimentológico visa manter a conformidade com as

condicionantes da Licença de Instalação Nº 17033/2015, emitida pelo IAP, e as

condicionantes da Autorização Ambiental Nº 01/2015, emitida pelo ICMBio. Este estudo

tem como objetivo quantificar e caracterizar granulometricamente a descarga sólida do

rio Iguaçu e seus principais afluentes à montante e à jusante da usina, assim como

identificar a influência desta no tocante à hidrodinâmica e ao transporte de sedimentos

na região do Parque Nacional do Iguaçu. Esse estudo é um dos critérios para obtenção

da licença ambiental do empreendimento.

O presente relatório tem como finalidade detalhar as atividades desenvolvidas

durante a quarta campanha bimestral de hidrometria e sedimentometria, realizada entre

os dias 01 a 11 de outubro de 2018, na região de influência do aproveitamento

hidrelétrico UHE Baixo Iguaçu. A citada região localiza-se no estado do Paraná,

compreendendo território dos municípios de Serranópolis do Iguaçu, Matelândia, Céu

Azul, Capanema, Realeza e Capitão Leônidas Marques.




10

2. ÁREA DE ESTUDO

A área de estudo abrange o trecho do Rio Iguaçu e afluentes localizados a

jusante e a montante da UHE Baixo Iguaçu, compreendendo parte dos territórios dos

municípios de Serranópolis do Iguaçu, Matelândia, Céu Azul, Capanema, Realeza e

Capitão Leônidas Marques.

A Figura 1 apresenta a localização do empreendimento, os municípios próximos

e a localização do Parque Nacional do Iguaçu. Percebe-se que o empreendimento

encontra-se próximo dessa unidade de conservação. O acesso à usina,

especificamente o canteiro de obras, é feito pelo município de Capanema, margem

esquerda do rio Iguaçu.




11

Figura 1: Mapa de localização da UHE Baixo Iguaçu.

Fonte: EnvEx Engenharia e Consultoria (2017).




12

3. LOCAIS DE MONITORAMENTO

A rede de monitoramento em questão conta com sete estações fluviométricas

em operação, distribuídas espacialmente de forma a fornecer dados de descargas

líquidas e sólidas da região. Adicionalmente, adotou-se uma seção no rio Iguaçu, à

montante da foz do rio Santo Antônio, para se quantificar e qualificar os sedimentos

que saem da área de influência.

Entre as referidas estações, seis fazem parte da rede hidrométrica instalada pela

CEBI, sendo que quatro já eram monitoradas antes da vigência deste contrato (UHE

Baixo Iguaçu Montante I, UHE Baixo Iguaçu Montante II, UHE Baixo Iguaçu Jusante I e

UHE Baixo Iguaçu Rio Floriano) e duas dessas foram instaladas durante o presente

estudo (Rio Monteiro e Rio Gonçalves Dias). A estação do rio Cotegipe (Barra do

Sarandi) faz parte da rede hidrométrica monitorada pela Copel, uma vez que esta

também foi adotada para as medições deste estudo.

Todas as estações de monitoramento possuem localização geográfica

conhecida, inclusive as que foram instaladas, possibilitando assim a interação entre os

dados gerados no mesmo ponto. Na sequência, serão descritas as atividades e

localização de cada ponto aqui estudado.

Tais estações de monitoramento são apresentadas no mapa da Figura 2.




13

Figura 2: Mapa de localização das estações fluviométricas na região do aproveitamento hidrelétrico UHE Baixo Iguaçu.





14

3.1. Estações em operação

3.1.1. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I

Estação completa (pluviométrica, hidrométrica, sedimentométrica e linimétrica)

operada pela CEBI. A presente estação foi relocada do ponto original onde foram

realizados os monitoramentos anteriores. Isso se deu devido ao fato de esta estar

localizada na área que sofrerá influência de remanso do futuro reservatório. A

localização atual desta estação está no rio Capanema, à montante da futura barragem

e à montante da ponte da PR-281 sobre este rio, nas coordenadas 25°46’9.3”S

53°36’40.6”W (Figura 3), ponto 1 da Figura 2.

Figura 3: Estação Montante I – rio Capanema.


3.1.2. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II


operada pela CEBI. A presente estação foi relocada do ponto original onde foram

realizados os monitoramentos anteriores. Isso se deu devido ao fato de esta estar

localizada na área que sofrerá influência de remanso do futuro reservatório. A

localização atual desta estação está no rio Andrade, à montante da futura barragem

nas coordenadas 25°25'18.1"S 53°30'1"O (Figura 4), ponto 2 da Figura 2.




15

Figura 4: Estação Montante II – rio Andrade.


3.1.3. Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I


em operação desde o ano de 2014 até o presente momento, sendo esta monitorada

pela UHE Baixo Iguaçu. Fica localizada no rio Iguaçu, à jusante da futura barragem,

nas coordenadas 25°35’7.60”S 53°43’40.20”W (Figura 5), ponto 3 da Figura 2.

Figura 5: Estação Jusante I – rio Iguaçu.


3.1.4. Estação UHE Baixo Iguaçu rio Floriano


instalada no ano de 2016, para atendimento aos critérios para licenciamento ambiental




16

da usina. Fica localizada à jusante da futura barragem, dentro da área do Parque

Nacional do Iguaçu, no rio Floriano, nas coordenadas 25°31'00”S 53°47’23”W (Figura

6), ponto 4 da Figura 2.

Figura 6: Estação Rio Floriano.


3.1.5. Estação Barra do Sarandi

Estação convencional (hidrométrica e linimétrica) monitorada pela Copel.

Localizada no Rio Cotegipe, à montante da futura barragem, nas coordenadas

25°35'04.99"S 53°30'02.00"W (Figura 7), ponto 7 da Figura 2.

Figura 7: Estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe.





17

3.1.6. Estação Rio Monteiro

Estação convencional (hidrométrica e linimétrica) instalada no ano de 2017, para

fins deste estudo e para atendimento aos critérios do licenciamento ambiental da usina.

Esta estação foi relocada do seu ponto original, uma vez que a mesma se encontrava

dentro da área de remanso do futuro reservatório. Atualmente, fica localizada à

montante da barragem, no rio Monteiro, nas coordenadas 25°27'13.37"S

53°37'35.33"W (Figura 8), ponto 5 da Figura 2.

Figura 8: Estação Rio Monteiro.


3.1.7. Estação Rio Gonçalves Dias

Estação convencional (hidrométrica e linimétrica) instalada no ano de 2017, para

fins deste estudo e para atendimento aos critérios do licenciamento ambiental da usina.

Fica localizada à jusante da futura barragem, no rio Gonçalves Dias, nas coordenadas

25º29’12.50”S 53º41’40.01”W (Figura 9), ponto 6 da Figura 2.




18

Figura 9: Estação Rio Gonçalves Dias.


3.1.8. Seção Barra do Santo Antônio

Seção localizada no rio Iguaçu, à jusante do aproveitamento hidrelétrico e à

montante da barra do rio Santo Antônio, nas coordenadas 25°35'10.86"S 53°59'1.03"W

(Figura 10), ponto 8 da Figura 2. Adotada para levantamentos batimétricos e estudos

sedimentométricos no ano de 2016.

Figura 10: Seção Barra do Santo Antônio.





19

4. DETERMINAÇÃO DAS DESCARGAS LÍQUIDAS –

HIDROMETRIA

Com a finalidade de caracterizar as variações de vazões na região de interesse

deste estudo, foram realizadas medições de descarga líquida nas oito estações

fluviométricas.

4.1. Metodologias Aplicadas

A vazão, também conhecida como descarga líquida, é o volume de água que

passa em uma determinada seção transversal de um rio, em função do tempo (TUCCI,

2007). Ou seja,

Onde é a vazão da seção, é o volume de água e é o tempo.

Existem diversas técnicas e metodologias que utilizam os mais variados

equipamentos para a determinação de vazão de um rio. Dentre as metodologias de

medição, as mais comuns são:

Método de integração da distribuição de velocidade;

Método acústico;

Método volumétrico;

Método químico; e

Método do flutuador.

Para a determinação das vazões nos pontos de medição do presente estudo, foi

utilizado o método de integração da distribuição de velocidade, para profundidades até

5 metros, e método acústico, para profundidades superiores a 5 metros.




20

4.2. Método de Integração da Distribuição de Velocidade

A medição de vazão por este método é realizada com molinetes, sendo que esta

é a forma mais comum de se obter a vazão de um rio. Os molinetes são instrumentos

projetados para girar em velocidades diferentes de acordo com a velocidade da água,

registrando o número de rotações em um conta-giros. Podem ser operados de duas

formas: A vau, ou seja, fixado em uma haste, para profundidades de até 1,20 metros e

com velocidades moderadas; Com guincho fluviométrico, para profundidades

superiores a 1,20 metros.

O molinete fluviométrico utilizado neste estudo foi o MLN-7 (Figura 11), fabricado

pela empresa JCTM, com faixa de medição de 0,025 m/s a 10 m/s e hélice de diâmetro

120/125 mm.

Figura 11: Molinete Fluviométrico modelo MLN-7.

Fonte: JCTM (2017).

Para os casos com profundidades acima de 1,20 metros o molinete é operado

através de guincho fluviométrico, sendo que o utilizado para os trabalhos em questão é

do modelo GFL-15 (Figura 12), com contador analógico, fabricado pela empresa JCTM

O barco utilizado é feio em alumínio, com 5 metros de comprimento e 1,35 metros de

largura, contando com um motor de popa de 15 HP da marca Yamaha para os

deslocamentos.




21

Figura 12: Guincho Fluviométrico modelo GFL-25.

Fonte: JCTM (2017).

Para submergir o molinete nas verticais utiliza-se um lastro fluviométrico, onde o

equipamento é fixado de forma que o efeito de arrasto causado pelas correntezas seja

reduzido. No estudo em questão foi utilizado um lastro de 15 kg LAS-15 (Figura 13),

feito de chumbo e fabricado pela empresa JCTM.

Figura 13: Lastro Fluviométrico LAS-15.

Fonte: JCTM (2017).

Através da equação do molinete transformam-se as rotações do eixo em

velocidade da água nos ponto. A velocidade da água é diferente em cada ponto e em

cada vertical da seção transversal, de forma que adotar apenas um ponto pode resultar




22

em erros na estimativa de velocidade média. Em função disto, para validar os cálculos

adota-se medições em várias verticais e vários pontos em cada vertical.

A Tabela 1, adaptada de Santos et al. (2001), apresenta a quantidade de pontos

a serem efetuadas as medições, com relação à profundidade de cada vertical.

Tabela 1 – Número e posição de pontos de medição na vertical recomendados de acordo com a profundidade do rio.

Profundidade (m) Número de Pontos Posição dos Pontos

0,15 a 0,60 1 0,6 p

0,60 a 1,20 2 0,2 e 0,8 p

1,20 a 2,00 3 0,2; 0,6 e 0,8 p

2,00 a 4,00 4 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 p

> 4,00 6 S; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8p e F

Por sua vez, a Tabela 2, também adaptada de Santos et al. (2001), apresenta a

distância recomendada entre as verticais de acordo com a largura do rio.

Tabela 2 – Distância recomendada entre verticais, de acordo com a largura do rio.

Largura do rio (m) Distância entre as verticais (m)

< 3 0,3

3 a 6 0,5

6 a 15 1,0

15 a 30 2,0

30 a 50 3,0

50 a 80 4,0

80 a 150 6,0

150 a 250 8,0

> 250 12,0

4.2.1. Cálculo da velocidade média das verticais

Após obter os valores referentes à velocidade em cada ponto calcula-se a

velocidade média da vertical pela fórmula:

( )

( )




23

Onde é velocidade média da vertical, é a velocidade do fundo, é a

velocidade da superfície, a são velocidades de cada ponto e é o número de

pontos.

4.2.2. Cálculo da área de influência da vertical

Existem dois métodos numéricos para calcular a área de influência das verticais:

Método da Seção Média e Método da Meia Seção.

No método da seção média as vazões parciais são calculadas para cada

subseção entre as verticais, a partir da largura, da média das profundidades e da média

das velocidades entre as verticais envolvidas. Para calcular a área em cada vertical

leva-se em consideração a profundidade do ponto e a distância com relação ao ponto

inicial.

Já o método da meia seção as vazões parciais são calculadas multiplicando-se a

velocidade média na vertical pelo produto da profundidade média na vertical pela soma

das semi-distâncias às verticais adjacentes. Neste método as áreas junto às margens

são desconsideradas nos cálculos.

A profundidade da vertical é obtida em campo através do guincho, seguindo os

seguintes passos: Primeiramente o contador analógico é zerado com o eixo do

molinete na lâmina da água; Na sequência, o molinete e o lastro são mergulhados na

água, até o ponto em que o lastro fique no leito do rio e o cabo de aço do guincho se

mantenha esticado; O valor referente à distância entre o eixo do molinete e a parte

inferior do lastro é somado à profundidade apresentada no contador do guincho,

obtendo assim a profundidade da vertical.

A largura das seções é obtida através de uma corda, a qual é graduada de forma

que seja possível identificar cada vertical de medição. Para este estudo utilizou-se uma

corda de 3/16” e 50 metros de comprimentos, juntamente com uma trena de 50 metros

para identificar as verticais.

O cálculo da área de influência é dado pela seguinte fórmula:




24

(

)

( )

(

)

( )

Onde é a área de influência da vertical, é a profundidade da vertical e é à

distância da vertical com relação à margem de início.

Desta forma, dispondo dos valores referentes à velocidade média e área de

influência, foi calculada a vazão de cada vertical e em seguida feita a média de vazão

da seção.

4.3. Método Acústico

Neste método, os registros de fluxos são realizados com a utilização de um

perfilador acústico (Acoustic Doppler Current Profiler - ADCP). Esse tipo de

equipamento utiliza o efeito Doppler para determinar a velocidade das partículas em

suspensão na coluna da água e, a partir desse dado, estima-se a velocidade do fluxo.

O ADCP utilizado neste estudo é do modelo ADP 3D (Figura 14), fabricado pela

SonTek, o qual possui três transdutores que operam em frequência de 1.0 MHz, com

tamanho mínimo das células em 0.40 metros. Essa gama de frequências acústicas

possibilita realizar o perfilhamento de correntes em seções com profundidade de

aproximadamente 35 m. As ondas emitidas refletem nas partículas em suspensão e

dependendo do movimento relativo das partículas em relação à fonte do sinal, a

frequência da onda emitida é modificada e com base nas relações entre velocidade e

frequência, a velocidade das partículas pode ser determinada.




25

Figura 14: Equipamento ADCP SonTek modelo ADP 3D.

Fonte: SonTek (2017).

A Figura 15 representa de forma esquemática como uma determinada seção é

discretizada no momento da amostragem com esse tipo de equipamento. A área

monitorada é dividida em células de tamanho uniforme e a velocidade registrada

representa a média dentro de cada uma dessas células. Os perfis verticais são gerados

à medida que se desloca o equipamento ao longo da seção transversal. Ao final da

seção, toda a área de interesse é coberta, possibilitando a determinação da velocidade

média na seção e a estimativa da vazão total que passa por essa área.

Figura 15: Forma esquemática de discretização da seção transversal.


O equipamento foi fixado na lateral da embarcação por meio um suporte (Figura

16), o que possibilitou o acompanhamento da coleta dos dados em tempo real através

da conexão com um Notebook.




26

Figura 16: Esquema de fixação do ADCP na embarcação com o suporte.


4.4. Medição do Nível d’Água

O nível da água foi obtido através da altura da lâmina d’água referente às réguas

existente nas margens de cada posto. Estas réguas são compostas de placas

metálicas de 1 metro, graduadas a cada dois centímetros, fixadas em estruturas de

madeira ou aço e posicionadas de forma facilitar a leitura a partir de uma das margens

(Figura 17).

Figura 17: Lances de réguas linimétricas instaladas na margem esquerda da estação Rio Floriano.





27

5. DETERMINAÇÃO DAS DESCARGAS SÓLIDAS –

SEDIMENTOMETRIA

A sedimentometria é uma a parte da hidrossedimentologia que é responsável

pela medição da quantidade de sedimento transportado por corpos hídricos

(CARVALHO, 2000). Esta quantificação, por sua vez, é realizada através de medições

de concentrações de sedimentos em suspensão, análise e quantificação do

carreamento do sedimento do leito e de dados de vazão do corpo hídrico. A

quantificação de sedimento transportado é denominada por descarga sólida.

Existem diversas técnicas e metodologias para a determinação da descarga

sólida de um corpo hídrico, cada qual com suas peculiaridades. Deve-se destacar que

o estudo do transporte de sedimentos envolve fatores complexos que abrangem não

somente medições diretas, mas também aplicação de equações estimativas e

avaliações de parâmetros e características do local em estudo.

5.1. Metodologia aplicada

O cálculo da descarga sólida total de um corpo hídrico é realizado através da

soma de duas descargas distintas: a descarga sólida em suspensão e a descarga

sólida do leito. A descarga sólida em suspensão normalmente corresponde à maior

parcela da descarga sólida total e é a parcela de mais fácil determinação. A descarga

sólida do leito tem determinação complexa e pode ser fornecida por diversas fórmulas

ou mesmo estimada a partir de correlação percentual com a descarga sólida em

suspensão.

A coleta de material do leito não se deu de forma satisfatória devido ao fundo

destes rios serem predominantemente rochosos. As fórmulas que utilizam as

características do material do leito como dados de entrada avaliam os sedimentos do

fundo como tendo uma característica uniforme ao longo da seção transversal, o que




28

não foi observado nos rios avaliados neste estudo. Desta forma, não será possível a

aplicação desse tipo fórmula de cálculo de descarga sólida do leito.

5.2. Métodos de amostragem

A concentração de sedimentos em suspensão é obtida através de coleta de

amostras de água na seção de medição de descarga líquida. Existem dois métodos

mais comuns para a amostragem de água para a determinação da concentração de

sedimentos em suspensão: Igual Incremento de Descarga (IID); e o método de Igual

Incremento de Largura (IIL).

Estes métodos são caracterizados por coletas de amostras de água por

integração na vertical, portanto, ao longo da seção de medição de descarga líquida

definem-se verticais de coleta de amostras de água nas quais é realizada a

descida/subida, com velocidade predeterminada, de um amostrador que possui um

bico para tomada de água. As amostras de água coletadas em cada vertical de

amostragem são armazenadas para posterior determinação da concentração de

sólidos em suspensão.

Neste estudo optou-se pelo método do igual incremento de largura, mais

comumente utilizado. Como o próprio nome indica, no método IIL a seção de medição

é dividida em segmentos de tamanhos iguais para a realização da coleta de

subamostras de água. Neste método, a partir das características de descarga líquida

do corpo hídrico, é determinada uma velocidade constante de descida/subida do

amostrador que será usada em todas as verticais. Pelo fato das verticais de coleta

normalmente possuírem profundidades distintas, as subamostras auferem volumes de

água diferentes entre si.

5.3. Materiais de amostragem

Os equipamentos para amostragem de sedimentos variam de acordo com as

características de cada rio, sendo que estes devem ser escolhidos de forma que

atendam as necessidades de coleta no ponto (CARVALHO, 2000).




29

Partindo desses conceitos, utilizaram-se três equipamentos de coletas de

sedimentos em suspensão: DH-48, D-49 e AMS-8.

O DH-48 é um amostrador de sedimentos em suspensão leve, com haste a vau

para ser operado em rios e pequenos córregos com profundidades de até 1,5 metros.

Fabricado pela empresa Hidromec, este amostrador pesa em média 2 kg e tem 33 cm

de comprimento. Possui uma garrafa de vidro de 500 ml para coleta do material em

suspensão.

Figura 18: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo DH-48.

Fonte: Hidromec (2018).

O amostrador modelo D-49 foi fabricado pela empresa Hidromec (Figura 19)

para ser operado a partir de guincho fluviométrico instalado na embarcação. Este é

feito em bronze fundido e tem 60 cm de comprimento, pesando 28 kg. O amostrador

apresenta um “cata-vento” de cauda para orientar o bocal de admissão na aproximação

de fluxo, quando o mesmo se encontra submerso. Conta também com uma garrafa de

vidro de 500 ml para amostragem, sendo que o equipamento deve ser utilizado em

profundidades máxima de 5 metros para não transbordar a garrafa.




30

Figura 19: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo D-49.


Assim como o D-49, o amostrador AMS-8 também foi projetado para ser

operado através do guincho fluviométrico. Fabricado pela empresa Hidromec, o AMS-8

conta com saca de plástico de 7,6 litros para coleta do material em suspensão (Figura

20). Pesa em média 14 kg e tem comprimento total de 80 cm. É um equipamento

destinado à obtenção de amostras de sedimentos em suspensão pelo processo de

integração vertical, qualquer que seja a profundidade. Possui leme hidrodinâmico para

direcionar o bico na posição contra a corrente.

Figura 20: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo AMS-8.





31

Quando possível, a coleta de material de leito foi realizada através de uma

Draga Van Veen (Figura 21). Este equipamento é fabricado em aço inox com chapa de

1/8” de espessura. Possui área amostral de 682 cm² e capacidade volumétrica de 5,12

litros.

Figura 21: Draga modelo Van Veen para coleta de material do leito.


5.4. Acondicionamento e encaminhamento das amostras

As coletas foram realizadas em, no mínimo, dez verticais em cada estação,

seguindo as orientações feitas por Carvalho (2000) para se atingir uma média

considerável material em suspensão da seção.

Ao final da amostragem as subamostras são misturadas e armazenadas em

galões de 5 litros, os quais possuem coloração escura para diminuir a incidência de luz

solar na amostra e consequentemente evitar a proliferação de algas. Os galões, por

sua vez, foram identificados e acondicionados em um local isolado de luz ambiente até

o fim do mês de coleta.

As amostras foram encaminhadas para análises em laboratório ao final do mês

de coleta. O método utilizado para a obtenção da granulometria e concentração de

sedimentos em suspensão do material foi o do tubo de retirada pela base,

possibilitando, enfim, a determinação da descarga sólida em suspensão.




32

Em cada seção foi aferida a temperatura da água com um termômetro digital,

para obter a viscosidade cinemática, que é um valor utilizado em algumas fórmulas de

transporte de sedimentos.

5.5. Análises laboratoriais

Já em laboratório as amostras de sedimentos em suspensão são submetidas

aos ensaios necessários para se obter os seguintes parâmetros: turbidez,

condutividade iônica, sólidos dissolvidos totais, sólidos suspensos totais e

granulometria dos sedimentos. Por sua vez, do material de leito são obtidos os dados

referente à concentração de sedimentos e granulometria.

A análise granulométrica mede a distribuição do tamanho das partículas que

compõem o sedimento. A classificação granulométrica simplificada de sedimento,

adotada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, compreende em

pedregulho (4,8 a 76 mm), areia (0,05 a 4,8 mm), silte (0,05 a 0,005 mm) e argila (<

0,005 mm).

O método utilizado para determinar os sólidos dissolvidos foi o Tubo de Retirada

pelo Fundo, cujo ensaio consiste em separar a fração areia por peneiramento e a

fração silte e argila. É utilizado um tubo de vidro de aproximadamente de 1 m,

graduado (Figura 22), com diâmetro conhecido e extremidade afunilada e são retiradas

alíquotas em horários pré-estabelecidos de acordo com a temperatura. Após uma série

de cálculos é traçada a curva de Oden, que permite a determinação das porcentagens

das diversas faixas granulométricas da amostra.




33

Figura 22: Tubos utilizados no ensaio pelo método do tubo de retirada pelo fundo.

Fonte: Carvalho, et al, 2000.

Sendo obedecidas as limitações de análise e os outros cuidados necessários, o

resultado permitirá o traçado da curva granulométrica com boa precisão.

Já para a determinação da granulometria do sedimento de fundo o método de

determinação utilizado foi o peneiramento. Esse método utiliza uma série de peneiras

de malhas padronizadas, sendo a mais comum à série de Tyler. São empilhadas,

estando à peneira de maior diâmetro de malha no topo e a de menor no fundo, todas

acopladas para um recipiente final que recebe os finos da última peneira. Podem ser

agitadas manualmente, mas devido ao peso do conjunto convém que sejam acopladas

a um equipamento (ro-tap) que agita mecanicamente. Existem séries de peneiras de

diâmetros diversos cujo uso é função da quantidade de sedimento disponível para a

análise (Carvalho, et al, 2000).

Existem dois processos de peneiramento, o úmido e o seco. No úmido a amostra

é colocada na peneira de cima sendo adicionada água corrente para forçar as

partículas mais finas passarem pelas malhas, não devendo ter o recipiente final para

retenção dos finos da última peneira. Cada porção de material retido na peneira é

pesado, sendo a porcentagem de cada diâmetro de malha de peneira obtida com a

divisão pelo peso total da amostra (Carvalho, et al, 2000).




34

5.5.1. Cálculo de descarga sólida total

Foi adotado o método simplificado de Colby (1957) para o cálculo do transporte

de sedimento do leito nos pontos de medição. Este método é amplamente utilizado

pela comunidade científica por apresentar resultados satisfatórios e por não depender

de informações mais complexas acerca das características do ponto de determinação

da descarga sólida e do corpo hídrico avaliado.

Este método possui três ábacos distintos a partir dos quais se obtém parâmetros

em função dos dados de entrada descritos acima. Os parâmetros obtidos dos ábacos

são introduzidos em equações para a determinação da descarga sólida do leito. Ao

final, é então determinada a descarga sólida total, através da soma da descarga sólida

em suspensão e a descarga não amostrada (CARVALHO, 2008).

O cálculo da descarga sólida total pelo método simplificado de Colby é realizado

pela seguinte equação:

Onde é a descarga sólida total, é a descarga sólida medida, e é a

descarga sólida não medida. O valor de corresponde à descarga sólida em

suspensão, enquanto o valor de corresponde à descarga de arrasto somada à

descarga não amostrada (CARVALHO, 2008).

A determinação da descarga sólida medida é obtida a partir da concentração de

sedimentos em suspensão ( ) e da vazão líquida medida ( ) no momento da

amostragem de sedimentos em suspensão. Assim,

( )

A descarga sólida não medida é obtida através da descarga sólida não medida

aproximada por metro de largura ( ), da largura do rio ( ) e do fator de correção ,

conforme desmonstrado na equação a seguir:




35

A variável é obtida através do primeiro ábaco estabelecido por Colby, onde

a partir da velocidade média da seção se obtém esse dado. Com as informações de

profundidade média e velocidade média da seção obtém-se no ábaco 2 a concentração

relativa ( ) que, por sua vez, é utilizada para calcular a razão de eficiência (

). Por

fim, através do ábaco 3 e utilizando o valor de

obtém-se o fator de correção ( ).

O método simplificado de Colby, portanto, não depende da entrada de dados

referentes aos sedimentos do leito. Os dados de entrada deste método são:

profundidade média da seção; velocidade média da água na seção; largura da seção;

descarga líquida e; concentração de sólidos em suspensão.




36

6. LEVANTAMENTO DA ÁREA MOLHADA (BATIMETRIA)

O levantamento da área molhada aqui tratado refere-se às atividades de

batimetria realizadas nas seções transversais de monitoramento, o qual tem como

objetivo detalhar as profundidades das seções obtidas durante as medições de vazões.

A metodologia descrita é a que foi aplicada nesses levantamentos batimétricos

realizados. Salienta-se que os levantamentos primários foram complementados com a

topografia da margem de cada seção transversal, a fim de melhorar interpolação dos

dados batimétricos e extrapolar os níveis d’água nas seções.

Os dados brutos levantados em campo foram submetidos a um pós-

processamento, com remoção de ruídos e correção das profundidades a partir das

cotas dos RN’s das estações. Em seguida, com as profundidades já corrigidas, foram

gerados os mapas batimétricos.

Os equipamentos utilizados para as atividades batimétricas foram:

Barco de alumínio de 5 metros;

Motor de Popa Yamaha 15 HP, 2 tempos;

Ecobatímetro SDE-28 (feixe único) marca SOUTH (Figura 23);

DGPS Hemisphere R-130 (Figura 24);

Software Hypack Max para obtenção e processamento dos dados

coletados;

Notebooks para utilização do software;

2 Baterias blindadas para obtenção de energia para funcionamento do

notebook, do ecobatímetro e do DGPS;




37

Figura 23: Ecobatímetro SDE-28 da marca SOUTH.


Figura 24: DGPS Hemisphere 130.


A obtenção dos dados depende de correta configuração dos equipamentos e

sincronismo com o software de coleta (Hypack Max). O software é alimentado com as

informações do DGPS, o qual recebe sinais da antena Hemisphere A30. Visando uma

maior acurácia no posicionamento, foi ativado o sistema de correção diferencial por

satélite (VBS) da empresa OMNISTAR.

Essa tecnologia proporcionou uma precisão entre 20 e 40 cm durante a

aquisição dos dados batimétricos, além de dispensar a necessidade de instalação de

uma base fixa para a correção da posição geográfica.




38

O Hypack Max também recebe as informações batimétricas através do

ecobatímetro, o qual é alimentado pelas informações da sonda (ou transdutor) mono-

feixe.

Para a alimentação de energia dos equipamentos (notebook, DGPS e

Ecobatímetro) durante as campanhas de medição, foram utilizadas duas baterias de 12

V. As configurações e interligações estão representadas na Figura 25.

Figura 25. Esquema da montagem dos equipamentos e envio de informações para o software Hypack Max.


A fixação da posição da sonda batimétrica e do DGPS em relação a uma origem

no barco é essencial para a correta interpretação dos dados pelo software,

assegurando assim a qualidade dos dados coletados. Para tanto, utilizou-se um

suporte de fixação da haste com uma chapa de alumínio dobrada adaptada a uma

tábua de madeira, sendo essa utilizada também como mesa para os equipamentos.

6.1. Configurações do Software Hypack

No software Hypack foi criado um projeto para todas as seções de levantamento

através da opção Project Manager. Após a criação do projeto foram determinados os

parâmetros geodésicos.

Todas as bases cartográficas e mapas elaborados relacionados para o projeto

PPAC utilizam como datum oficial o SIRGAS2000. No entanto, o Hypack não possui




39

esse datum, sendo utilizado então o elipsoide Australian National, equivalente ao South

American 1969. Após as etapas de coleta e processamento dos dados no Hypack, foi

efetuada a conversão do produto final (batimetria) para SIRGAS2000, mantendo-se

assim a padronização definida para o projeto.

A etapa seguinte consistiu na configuração do hardware, onde foram fornecidos

os parâmetros necessários para a comunicação do software com os dispositivos

(DGPS e ECOBATÍMETRO) e informações a respeito da configuração espacial dos

equipamentos em relação ao ponto de origem definido no barco.

Na etapa seguinte, foram importados os pontos com a localização das seções

transversais das estações. A partir dos pontos, foram então planejadas as seções

batimétricas através da opção Preparation>Editor>Line Editor, onde podem ser salvas

e adicionadas ao projeto com uma numeração definida automaticamente pelo software.

A aquisição dos dados batimétricos foi realizada com o auxílio do programa

Hypack Survey, o qual integra as informações transmitidas pelo DGPS e pelo

ecobatímetro ao projeto criado no Hypack Max, em tempo real. As principais

informações monitoradas foram: velocidade de navegação; status de coleta

(“registrando” ou “não registrando”); data e hora; distância do barco em relação às

linhas planejadas (desvio máximo de 5 metros para bombordo ou estibordo).




40

7. LEVANTAMENTO DA ÁREA SECA (TOPOGRAFIA)

A morfologia das seções transversais de cada estação será obtida a partir de

levantamentos batimétricos na sua área molhada e por levantamentos topográficos na

sua área seca. Conforme orientações da ANA (2013), para o levantamento da área

seca deve-se empregar o mesmo referencial altimétrico usado no levantamento

batimétrico, podendo ser executado por métodos terrestres ou espaciais.

O objetivo dos nivelamentos geométricos dessa campanha foi complementar as

seções batimétricas realizadas com o ecobatímetro. Operacionalmente, a cada 10

metros ou com uma distância inferior conforme a variação da declividade local deve-se

coletar informações planialtimétricas de pontos desde o nível d’água (NA) no qual foi

efetuado o levantamento da área molhada e o nível máximo maximorum (ANA, 2013).

Para coleta das informações de desníveis das margens foi utilizado os seguintes

equipamentos:

Nível ótico modelo AT-G3 da marca Topcon (Figura 26);

Tripé de alumínio com trava borboleta (Figura 26);

Mira Leica CLR104 Telescopic (Figura 26);

Trena de 50 metros;

Trena de 5 metros.




41

Figura 26: Nível ótico (A), tripé de alumínio (B) e mira (C) utilizados para levantamentos das áreas secas.

Fonte: Topcon (2018).

O nivelamento geométrico baseado na diferença de leituras em miras verticais

graduadas, devidamente amarradas umas às outras, realizadas em um terreno com

desnível considerável.

A primeira visada é realizada sobre um ponto com cota conhecida, geralmente

um RN, sendo esta conhecida como “visada de ré”. Todas as visadas a partir da visada

de ré são chamadas “visadas de vante”. Desta forma, para cada estação de

nivelamento, tem-se uma visada de ré e uma ou mais visadas de vante.

Para o cálculo das cotas dos pontos nivelados é necessário ainda, realizar a

medição da altura do instrumento, ou seja, a altura do eixo ótico acima do plano de

referência.

Com o nível posicionado em certa estação (1), visa-se a mira colocada no que

representará a leitura de ré (A). Em seguida faz-se a leitura de vante em um ponto da

seção (M); sendo esta a última visada de vante com o nível na estação em questão,

será chamada de “vante de mudança”. Muda-se depois o nível para e estação seguinte

(2), de onde se fará uma visada de ré no mesmo ponto onde foi feita a leitura de vante

de mudança da primeira estação (M) e, posteriormente uma visada de vante no

próximo ponto da seção (B). A Figura 27 demonstra o esquema de nivelamento

geométrico descrito.




42

Figura 27: Esquema de nivelamento geométrico.


As grandezas medidas em um nivelamento geométrico são registradas em uma

planilha, para depois efetuarem-se os cálculos.

Por sua vez, os cálculos utilizados para o nivelamento são os seguintes:

AI (altura do instrumento) = cota + visada de ré;

Cota = AI - visada a ré;

Prova de cálculo: Cota final = cota inicial + soma visada ré - soma visada

de mudança.




43

8. DESCRIÇÕES DOS MONITORAMENTOS

8.1.1. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I

As medições neste ponto aconteceram no dia 11de outubro de 2018. A estação

conta com dois marcos de referência de nível instalados, os quais são nomeados como

RN 1 e RN 2 (Figura 28). Estes, por sua vez, apresentam informações de cota

arbitrária, sendo referenciados a partir do “ponto zero” da seção.

Figura 28: RN1 e RN2 instalados na estação Montante I – rio Capanema.


Os lances de réguas instalados são de 7 metros acima do “ponto zero”,

conforme demonstrado na Figura 29.




44

Figura 29: Lances de régua instalados na estação Montante I – rio Capanema.


O monitoramento nessa estação abrangeu a medição de descarga líquida e a

coleta de sedimentos.

A Tabela 3 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia

11/10/2018.

Tabela 3 – Check List de Informações levantadas na estação Montante I.

Data: 11/10/2018

Horário de início da hidrometria: 11h35m

Horário de término da hidrometria: 13h10m

Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades

Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7

Leitura da régua inicial: 3,24 metros

Leitura da régua final: 3,20 metros

Distância entre as margens: 24,20 metros

Distância entre as verticais: 1,13 metros

Número de verticais medidas: 20

Profundidade máxima: 1,34 metros

Número de pontos monitorados: 3 (0,2; 0,6; 0,8 p)

Horário de início da sedimentometria: 13h27m

Horário de término da sedimentometria: 15h20m

Amostrador: D-49

Diâmetro do bico: 1/4”

Número de verticais coletadas: 20

Coleta de Material do Leito: Não




45

Data: 11/10/2018

Tempo: Nublado

Na Figura 30 pode-se notar a medição de vazão realizada pelo método de

integração da distribuição de velocidades com molinete fluviométrico.

Figura 30: Medição de vazão na estação Montante I – rio Capanema.


A Figura 31 demonstra o método de coleta de sedimentos em suspensão

utilizando o amostrador D-49.

Figura 31: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Montante I – rio Capanema.


A coleta de sedimentos em suspensão rendeu uma quantidade de amostra

suficiente para realizar as análises de granulometria e concentração de sedimentos.




46

A coleta de material do leito não foi realizada nesse dia devido à turbulência da

água no ponto.

As amostras foram acondicionadas em local protegido da incidência de luz solar

e encaminhas ao laboratório no final da campanha.

8.1.2. Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II

As medições neste ponto aconteceram no dia 04 de outubro de 2018. A estação

conta com dois marcos de referência de nível, os quais são nomeados como RN 1 e

RN 2 (Figura 32). Estes, por sua vez, apresentam informações de cota arbitrária, sendo

referenciados a partir do “ponto zero” da seção.

Figura 32: RN1 e RN2 instalados na estação Montante II – rio Andrade.


Os lances de réguas instalados são de 6 metros acima do “ponto zero”,

conforme demonstrado na Figura 33.




47

Figura 33: Lances de réguas instalados na estação Montante II – rio Andrade.


O monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de

sedimentos, bem como o levantamento da área seca e da área molhada da estação.


04/10/2018.

Tabela 4 – Check List de Informações levantadas na estação Montante II.

Data: 04/10/2018





Leitura da régua inicial: -

Leitura da régua final: -

Distância entre as margens: 31 metros




Número de pontos monitorados: (S; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 p)



Amostrador: D-49



Coleta de Material do Leito: Sim

Tempo: Bom




48

Na Figura 34 pode-se notar a medição de vazão realizada pelo método de

integração da distribuição de velocidades com molinete fluviométrico.

Figura 34: Medição de vazão na estação Montante II – rio Andrade.




Figura 35: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Montante II – rio Andrade.


A coleta de material do leito foi realizada com a Draga Van Veen (Figura 36) em

cinco verticais distribuídas de forma que fornecesse uma composição média da

granulometria de fundo da seção.




49

Figura 36: Coleta de material do leito com draga Van Veen na estação Montante II – rio Andrade.


Tanto as coletas de sedimentos em suspensão como a de material de leito

renderam quantidades de amostras suficientes para realizar as análises de

granulometria e concentração de sedimentos.



8.1.3. Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I

As medições nesta estação aconteceram no dia 05 de outubro de 2018. A

estação conta com dois marcos de referência de nível instalados, os quais são

nomeados como RN1 e RN2. Estes, por sua vez, apresentam informações de cota

arbitrária, sendo referenciados a partir do “ponto zero” da seção. A Figura 37 apresenta

os respectivos RN’s.




50

Figura 37: RN1 e RN2 instalados na estação Jusante I – rio Iguaçu.


Os lances de réguas instalados são de 12 metros acima do “ponto zero”. A

Figura 38 apresenta os lances dessa estação.

Figura 38: Lances de régua na estação Jusante I – rio Iguaçu.



sedimentos, uma vez que os levantamentos batimétricos e topográficos já foram

realizados nas campanhas anteriores.


05/10/2018.




51

Tabela 5 – Check List de Informações levantadas na estação Jusante I.

Data: 05/10/2018



Método utilizado: Acústico (efeito Doppler)

Equipamento para hidrometria: ADCP modelo ADP 3D




Distância entre as verticais: -

Número de verticais medidas: -


Número de pontos monitorados: -



Amostrador: AMS-8




Tempo: Bom

Na Figura 39 pode-se notar a medição de vazão realizada pelo método acústico,

utilizando ADCP.

Figura 39: Medição de vazão com ADCP na estação Jusante I – rio Iguaçu.



utilizando o amostrador AMS-8 (amostrador de saca).




52

Figura 40: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na estação Jusante I.



suficiente para realizar as análises de granulometria e concentração de sedimentos

dessa estação.

Não foram realizadas coletas de material do leito no rio Iguaçu. Isto se deu por

conta do leito deste rio ser predominantemente rochoso.



8.1.4. Estação UHE Baixo Iguaçu Rio Floriano

As medições nesta estação aconteceram no dia 10 de outubro de 2018. A

estação conta com dois marcos de referência de nível instalados, os quais são

nomeados como RN1 e RN2. Estes, por sua vez, apresentam informações de cota

arbitrária, sendo referenciados a partir do “ponto zero” da seção. A Figura 41 apresenta

os respectivos RN’s.




53

Figura 41: RN1 e RN2 instalados na estação Rio Floriano.


Outros dois RN’s (MF01ME e MF02ME) foram implantados durante este estudo

para servir de apoio nos levantamentos batimétricos da seção. Estes, por sua vez,

foram referenciados com base na cota do nível do mar (Figura 42).

Figura 42: RN MF01ME e RN MF02ME instalados na estação Rio Floriano.


Os lances de réguas instalados são de 5 metros acima do ponto zero do rio. A

Figura 43 apresenta as réguas dessa estação.




54

Figura 43: Lances de régua na estação Rio Floriano.






09/10/2018.

Tabela 6 – Check List de Informações levantadas na estação Rio Floriano.

Data: 09/10/2018










Profundidade máxima: 1,63 metro

Número de pontos monitorados: 3 (0,2; 06 e 0,8 p)



Amostrador: D-49






55

Data: 09/10/2018


Tempo: Chuvoso

Na Figura 44 pode-se notar a medição de vazão, realizada a vau, pelo método

de integração da distribuição de velocidades com molinete fluviométrico.

Figura 44: Medição de vazão na estação Rio Floriano.




Figura 45: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Rio Floriano.





56


suficiente para realizar as análises de granulometria e concentração de sedimentos

dessa estação.

A coleta de material do leito não foi realizada nesse dia devido à turbulência da

água no ponto.



8.1.5. Estação Barra do Sarandi

As medições nesta estação aconteceram no dia 08 de outubro de 2018. Foram

localizados três marcos de referências de níveis instalados. Dois desses marcos (RN2

e RN3) servem como apoio para atividades de batimetria e nivelamento das réguas e

um deles (RN1) tem a função de “marco base” da estação, sendo utilizado para corrigir,

quando necessário, a cota dos demais RN’s.

A Figura 46 apresenta o RN1 da estação Barra do Sarandi. Este marco possui

uma estrutura com maior estabilidade e maior fixação no solo comparado aos outros,

evitando assim qualquer deslocamento de sua coordenada.

Figura 46: RN1 instalado na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe.


A Figura 47 demonstra os RN2 e RN3 respectivamente, os quais se encontram

instalados na estação Barra do Sarandi.




57

Figura 47: RN2 e RN3 instalados na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe.


Os lances de réguas instalados são de 7 metros acima do “ponto zero” do rio. A

Figura 48 apresenta as réguas dessa estação.

Figura 48: Lances de réguas instalados na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe.






08/10/2018.




58

Tabela 7 – Check List de Informações levantadas na estação Barra do Sarandi.

Data: 08/10/2018











Número de pontos monitorados: 5 (S; 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 p)



Amostrador: D-49




Tempo: Bom

Na Figura 49 pode ser visualizada a medição de vazão realizada pelo método de

integração da distribuição de velocidades, utilizando molinete fluviométrico.

Figura 49: Medição de vazão na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe.


A Figura 50 apresenta o método de coleta de sedimentos em suspensão





59

Figura 50: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Barra do Sarandi – rio Cotegipe.





Figura 51: Coleta de material do leito na estação Barra do Sarandi.



renderam uma quantidade de amostras suficiente para realizar as análises de







60

8.1.6. Estação Rio Monteiro

Como já mencionado, esta estação foi relocada do seu ponto de origem. Essa

alteração foi necessária devido ao fato da mesma se encontrar dentro da área que

sofrerá influência de remanso do futuro reservatório.

Foram implantados dois RN’s nesta estação no âmbito de fornecer apoio no

nivelamento das réguas e fornecer a cota para levantamentos topográficos e

batimétricos da seção. A Figura 52 apresenta os RN’s P003 e P004 instalado na

estação Rio Monteiro.

Figura 52: RN P003 e P004 Instalados na estação Rio Monteiro.


O RN P003 foi utilizado como marco PI da seção, sendo implantado o Marco PF

na outra margem, conforme apresentado na Figura 53.

Figura 53: Marcos PI e PF da estação Rio Monteiro.





61

Os lances de réguas instalados são de 5 metros acima do “ponto zero” do rio. A

Figura 54 apresenta os lances dessa estação.

Figura 54: Lances de réguas instalados na estação rio Monteiro.


As medições nesta estação aconteceram no dia 10 de outubro de 2018. O

monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de sedimentos, bem

como o levantamento da área seca e da área molhada da estação.


10/10/2018.

Tabela 8 – Check List de Informações levantadas na estação Rio Monteiro.

Data: 10/10/2018











Número de pontos monitorados: 2 (0,2 e 0,8 p)



Amostrador: DH-48




62

Data: 10/10/2018




Tempo: Chuvoso

Na Figura 55 pode ser visualizada a medição de vazão, realizada a vau, pelo

método de integração da distribuição de velocidades, utilizando molinete fluviométrico

fixado na haste.

Figura 55: Medição de vazão na estação Rio Monteiro.


A Figura 56 apresenta a coleta de sedimentos em suspensão utilizando o

amostrador DH-48.

Figura 56: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador DH-48 na estação Rio Monteiro.





63

A coleta de material do leito foi com a draga Van Veen neste dia. Para isso

adotou-se cinco verticais distribuídas de forma que fornecesse uma composição média

da granulometria de fundo da seção.

Figura 57: Coleta de material do leito com draga Van Veen na estação Rio Monteiro.



renderam uma quantidade de amostras suficiente para realizar as análises de




8.1.7. Estação Rio Gonçalves Dias

As medições nesta estação aconteceram no dia 03 de outubro do ano de 2018.

A estação do rio Gonçalves Dias conta com dois marcos de referência instalados, M17

e M17A, esses marcos foram implantados durante a campanha de batimetria deste

estudo. A Figura 58 apresenta os dois RN’s existentes na estação.




64

Figura 58: RN M17 e RN M17A instalados na estação Rio Gonçalves Dias.


Os marcos PI e PF dessa estação foram implantados de forma que fornecessem

o início e fim da seção, conforme apresentado na Figura 59.

Figura 59: Marcos PI e PF da estação Rio Gonçalves Dias.


Os lances de réguas dessa estação são de 5 metros acima do ponto zero,

conforme apresentado na Figura 60.




65

Figura 60: Lances de réguas instalados na estação Rio Gonçalves Dias.






25/07/2018.

Tabela 9 – Check List de Informações levantadas na estação do rio Gonçalves Dias.

Data: 03/10/2018







Distância entre as margens: 34 metros




Número de pontos monitorados: 5 (S; 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 p)



Amostrador: D-49






66

Data: 03/10/2018


Tempo: Nublado

Na Figura 61 é possível visualizar a medição de vazão realizada pelo método de

integração da distribuição de velocidade, utilizando molinete fluviométrico.

Figura 61: Medição de vazão na estação Rio Gonçalves Dias.




Figura 62: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Rio Gonçalves Dias.





67




Figura 63: Coleta de material de leito na estação Rio Gonçalves Dias.



renderam quantidades de amostras suficiente para realizar as análises de




Os dados do levantamento batimétrico e do levantamento da área seca da seção

transversal do rio Gonçalves Dias servirão como base para elaboração da modelagem

hidrodinâmica e do transporte de sedimentos dessa estação.

8.1.8. Seção Barra do Santo Antônio

Seção adotada para monitoramento hidrométrico e sedimentométrico, de forma

a conhecer as descargas líquidas e sólidas que saem da área de interesse deste

estudo, aumentando a precisão nas modelagens de transporte de sedimentos.

As medições nesta estação aconteceram no dia 19 de julho de 2018. Foram

localizados dois marcos de referência de nível, sendo eles M11ME e M11AME (Figura

64). Ambos os RN’s foram implantados durante as campanhas batimétricas




68

acontecidas no ano de 2016, uma vez que serviram de base para realização destes

trabalhos.

Figura 64: M11ME e M11AME instalados na seção 11 de batimetria (Barra do Santo Antônio) – Rio Iguaçu.


Como este ponto foi adotado apenas para conhecimento de descarga sólidas e

líquidas que saem da UHE Baixo Iguaçu, não serão geradas curvas chaves de vazão e

de produção de sedimentos. Dito isto, não houve necessidade de instalação de réguas

na seção.





02/10/2018.

Tabela 10 – Check List de Informações levantadas na seção Barra do Santo Antônio – Rio Iguaçu.

Data: 02/10/2018



Método utilizado: Acústico (efeito Doppler)

Equipamento para hidrometria: ADCP modelo ADP 3D

Leitura da régua inicial: -

Leitura da régua final: -




69

Data: 02/10/2018


Distância entre as verticais: -

Número de verticais medidas: -


Número de pontos monitorados: -



Amostrador: AMS-8




Tempo: Nublado

Na Figura 65 pode-se observar a medição de vazão realizada pelo método

acústico, utilizando ADCP.

Figura 65: Medição de vazão com ADCP na seção Barra do Santo Antônio – Rio Iguaçu.



utilizando o amostrador AMS-8.




70

Figura 66: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na seção Barra do Santo Antônio – Rio Iguaçu.


Conforme mencionado anteriormente, não foram realizadas coletas de

sedimentos de fundo no rio Iguaçu. Isto se deu pelo fato do leito desse rio ser

predominantemente rochoso.

A coleta de sedimentos em suspensão rendeu uma quantidade de amostras

suficiente para realizar as análises de granulometria e concentração de sedimentos. As

amostras foram acondicionadas em local protegido da incidência de luz solar e

encaminhas ao laboratório no final da campanha.




71

9. LANCES DE RÉGUAS DANIFICADOS

Em uma visita realizada na estação Montante II, no dia 10/10/2018, Notou-se

que as réguas linimétricas haviam sido danificadas. Devido aos dias de chuvas

intensas, o rio Andrade, assim como os demais rios da região, apresentou um grande

volume de água. Pelo fato de que a margem onde as réguas foram instaladas não

apresenta boa estabilidade, essa cheia provocou erosão no solo, fazendo com que os

lances de réguas se deslocassem da sua posição original.

. Na Figura 67 podem-se notar os lances de réguas danificados pela cheia do rio

Andrade.

Figura 67: Lances de réguas danificados na estação Montante II.


Na estação Montante I ocorreu o mesmo problema. O volume elevado e a

grande velocidade da água fez com que a margem esquerda do rio sofresse danos

decorridos da erosão. As réguas, por sua vez, ficaram instáveis, pelo fato de que as

estacas de fixação foram abaladas. A Figura 68 apresenta as réguas da estação

Montante I.




72

Figura 68: Lance de régua na estação Montante I. Nota-se a ocorrência de erosão na margem, deixando a estaca de fixação da régua instável.


Para que se mantenha a confiabilidade nas medições nessas estações, é

necessário que seja feita a manutenção dos lances de réguas danificados. Visto que as

margens não apresentam a estabilidade necessária para fixar as réguas e para

prevenir uma nova manutenção decorrida da erosão, recomenda-se que seja analisado

um novo local para instalação dos lances de réguas.




73

10. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Essa campanha de monitoramento foi a ultima prevista no contrato do atual

estudo. Os volumes de água registrados nos rios de interesse foram superiores aos

monitoramentos da campanha anterior. O fato dos rios da região estarem entrando na

sua época de cheia foi determinante para justificar essas vazões. Os dados coletados

nesses eventos ajudam na elaboração da curva-chave, uma vez que ela deve ser

ajustada com todos os cenários do corpo hídrico à que se refere.

Em todas as estações as medições de vazões e coletas de sedimentos em

suspensão foram realizadas com sucesso. O material de leito foi coletado em apenas

quatro estações (Montante II, Barra do Sarandi, Rio Gonçalves Dias e Rio Monteiro).

Nas demais estações (Montante I, Rio Floriano, Jusante I e Barra do Santo Antônio) a

coleta não foi realizada devido às condições turbulentas e da predominância de rochas

no leito dos rios.

Conclui-se que o objetivo das campanhas de monitoramento do projeto foi

alcançado, uma vez que a quantidade de amostras de sólidos suspensos e material do

leito atende ao previsto para caracterizar e quantificar o transporte de sedimentos. Os

dados obtidos servirão como base para elaboração da curva-chave de produção de

sedimentos das estações.




74

11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANA; SGH. Medição de descarga líquida em grandes rios: manual técnico. Agência Nacional de Águas. – Brasília, 2009.

ANA, SGH. Orientações para atualização das curvas cota x área x volume. Agência Nacional de Águas (ANA); Superintendência de Gestão da Rede Hidrometeorológica. Brasília, 2013.

CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia Prática. 2 Ed., ver., atual. e ampliada. Rio de Janeiro: Interciência, 2008.

CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia prática. Rio de Janeiro: CPRM, 1994.

CARVALHO, N. O.; FILIZOLA JÚNIOR, N. P.; SANTOS, P. M. C.; LIMA, J. E. F. W. Guia de Práticas Sedimentométricas. Brasília, 2000. 154p.

HIDROMEC. Manual do amostrador de sedimentos em suspensão AMS-8. Rio de Janeiro, 2018.

HIDROMEC. Manual do amostrador de sedimentos em suspensão DH-48. Rio de Janeiro, 2018.

HIDROMEC. Manual do amostrador de sedimentos em suspensão D-49. Rio de Janeiro, 2017.

HIDROMET, JCTM. Informações dos equipamentos: Hidrologia. Disponível em: <http://www.jctm-hidromet.com.br/equipamentos/hidrologia>. Acesso em: 15 de dezembro de 2017.

SANTOS, I.; FILL, H. D.; SUGAI, M. R. V. B.; BUBA, H.; KISHI, R. T.; MARONE, E.; LAUTERT, L. F. Hidrometria aplicada. Curitiba: Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, LACTEC, 2001.

SONTEK. Products. Disponível em: < https://www.sontek.com/adp-acoustic-doppler-profiler>. Acesso em: 15 de dezembro de 2017.

TOPCON. Informações dos produtos: Lasers, Níveis e Teodolitos. Disponível em: <https://www.topconpositioning.com/pt-br/lasers-levels-theodolites/levels>. Acesso em: 23 Março de 2018.

TUCCI, C. E. M.. Hidrologia: ciência e aplicação. 4 Ed.. Porto Alegre: Editora da Universidade: ABHR, 2007. 943 p. (Coleção ABHR de recursos hídricos, v. 4).

WALLING, D. E.; WEBB, B. W. Suspended load in gravel-bed rivers. Sediment Transport in Gravel-bed Rivers, 1987.

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