Autores

Lima, D.G. (UNB - UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA) ; Uagoda, R.E.S. (UNB - UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA)

Resumo

Apresentação dos dados coletados no Córrego Taquara, com metodologia de medição de vazão na estação telemétrica da ANA (Agencia Nacional de Águas), localizada na FAL(Fazenda Água Limpa), com o aparelho OTT-ADC (Acustic Digital Current) que se utiliza o princípio da física o efeito Doppler, para se mediar a velocidade e área de perímetro molhados do curso hídrico em questão, com isso calcular a vazão do trecho apresentado. Foram realizadas onze medições de vazão no córrego entre os dias 25/11/2016 e 31/03/2017, que se enquadra no período chuvoso do Centro- Oeste para construção da curva chave da bacia, onde a capitação desse trecho já e analisada, o presente trabalho visa apresentar os resultados das medições e suas análises, através do calculo da curva chave da vazão, realizado por métodos matemáticos exponenciais para que eventuais capitações no Córrego Taquara possam ser feitas com seu devido planejamento.

Palavras chaves

OTT-ADC (Acustic Digital Current); Vazão; Curva Chave

Introdução

A medição de fluxos de água se trata de uma atividade importante para entendimento do comportamento hídrico dos rios, isso se dá por análises de padrões hidrológicos podendo entender as secas e como o comportamento humano pode afeta a bacia diretamente. Esse tipo de medição se trará da analise do regime fluvial, como citado por Grison & Kobiyama (2011) o conhecimento de um regime fluvial é obtido por dados de vazão (produto da velocidade do fluxo d’água pela área de uma determinada seção transversal). Essas medições são realizadas pela hidrometria ciência da medida e da análise das características físicas e químicas da água, inclusive dos métodos, técnicas e instrumentação utilizados em hidrologia (Lista de Termos para o Thesaurus de Recursos Hídricos – ANA), nessa ciência de fluidos, a fluviometria apresenta uma interessante capacidade de analise em trechos e corpo hídricos, que podem e definem valores de representatividade hídrico dos trechos. Assim as medições de nível e velocidade com resultado final da vazão, são componentes de interesse para analise da vida hídrica, para Grison & Kobiyama (2009) os métodos convencionais de medição sempre exigiram muito tempo na obtenção de um dado de vazão. A necessidade de novas tecnologias apresentaram soluções baseada em um principio da física chamado de efeito Doppler, essa tecnologia com um método coeso, permitem aquisição de dados hídricos com maior confiança, não se descartando os erros, mais sim minimizando eles. As medições pontuais com o Acustic Digital Current (OTT-ADC) que se utiliza do efeito Doppler, o aparelho mede a velocidade, valores de cota se encontram na régua do córrego, como já citado que a vazão e o resultante desses dois valores, temos assim a vazão, esse tipo de aparelho tem diversas vantagens para medições de vazões como Grison & Kobiyama (2011) destacam que o aparelho Doppler é a sua rapidez na medição da velocidade da água. Além disso, mede muito mais pontos em uma seção transversal de um rio do que instrumentos convencionais, como molinetes. Com esses adventos dessas tecnologias manter os canais monitorados, se tornam cada vez mais necessário, onde os impactos gerados pela capitação desses trechos podem ser evitados, o problema de abuso de recursos hídricos, como o de extração, se dar se essa retirada for de acordo com a capacidade do córrego, respeitando suas baixas, podendo haver a tentativa de um consumo saldável. O Córrego Taquara apresenta uma grande importância na questão hídrica do Distrito Federal, onde sua foz alimenta a Bacia do Gama, um dos principais alimentadores do Lago Paranoá, onde uma má gestão do seu uso poderia agravar a crise hídrica instalada no Distrito Federal que almeja num futuro próximo a utilização das águas do Paranoá. O estudo realizado na foz da bacia hidrográfica do Córrego Taquara que possui uma área de 39km², afluente da margem direita da Bacia do Gama um dos principais tributários do Lago Paranoá, localiza-se no centro-sul do Distrito Federal a 28 km da Universidade de Brasília. Suas nascentes localizam-se no limite sudoeste da RECOR (Reserva Ecológica do IBGE) com a FAL o córrego faz o limite das reservas, trata-se de uma área de importante valor ambiental onde esta incluída em duas áreas de proteção ambiental (APA), que são elas APA da Bacia do Gama e APA Cabeça de Veado. O Córrego Taquara segundo LIMA(1995), percorre cerca de 7.125 m em direção NO/SE, apresentando ligeiras sinuosidades ao longo de seu curso, sua nascente se encontra na cota altimétrica de 1135m, poucos metros após formação do canal temos uma grande concentração de umidade na área, com seu leito bem encaixado na planície o córrego apresenta volumes e velocidade significativos em tempos de seca, como rio perene, na época de eventos metrológicos, principalmente nas chuvas, seu leito constituído por material argilosos permite um ponto de saturação e córrego alaga a sua várzea, nos períodos de cheia, LIMA (1995) constato aumento da águas de 1,50m.

Material e métodos

Foram realizadas as medições na estação telemétrica da ANA, estação Córrego Taquara, que se encontra próximo da foz da Taquara, instalado previamente por SOUSA (2015) juntamente com a ponte e a régua utilizadas no local. Com o parelho OTT-ADC trata-se de um aparelho de medição de corrente acústico móvel projetado especificamente para medir a velocidade de pontos e as suas profundidades da água em canais abertos e fluxos naturais, com isso através do efeito Doppler o aparelho emite um pulso acústico quando submerso no córrego, onde essa onda e transmitida pela agua ate sofrer dispersão em algum material sedimentar, com retorno desse pulso, o eco recebido pelo aparelho calcula o efeito Doppler e a velocidade do fluxo, FILHO et al.(1999) explica que como o material em suspensão se desloca na mesma velocidade da corrente de água, a magnitude do efeito Doppler é diretamente proporcional a essa velocidade. A forma de uso do aparelho deve se adequar ao tipo do corpo hídrico, onde Grison & Kobiyama (2011) descrevem os métodos convencionais, de medição consiste em traçar a área da seção transversal e determinar a velocidade média do fluxo nessa seção. Como em cada vertical, determinam-se várias velocidades em diferentes profundidades diferentes o nível que rio se encontra, com isso método utilizado para o córrego Taquara foi o de acordo com o seu nível, a régua do rio, por se tratar de um canal pequeno quando apresentava valores acima de 30 cm foi utilizado o método de dois pontos onde primeira medição acontecia a 20% da profundidade total e a segunda a 80% como apresentado na equação da velocidade onde: ν ̅=(ν_(0,2)+ν_(0,8))/2 quando abaixo do 30cm utilizamos o método de um ponto onde única medição a 60% da profundidade, assim única medição era a velocidade da vertical representado por: ν ̅=ν_(0,6) . A escolha do número de verticais de profundidade deve ser tal que a vazão média em cada vertical não ultrapasse 10% da vazão média total da seção descreve Grison & Kobiyama (2011), então como o Córrego Taquara apresenta um 2,7m de largura horizontal, foi utilizado 0,30cm de distancia entre as verticais como indicado pelos manuais de hidrometria DNAEE (1967),onde neste método temos a divisão por seções do rio e as medições são realizadas a partir do d_1 , e todas as velocidades medidas sejam dois pontos ou um ponto, neste método vamos primeiro calcular a velocidade média na subseção: ν_i=(( ν ̅_i+ ν ̅_(i-1) ))/2; o calculo de ν_i é a velocidade média na subseção, que dada em m.s^(-1), o calculo dos segmentos de cada área se dar por: a_i=(d_i-d_(i-1) )((h_i+h_(i-1))/2); os valores de h_i e h_(i-1) são as cotas(m). Com isso temos a vazão parcial dada por q_i = ν_i+a_i, para finalizar o calculo com a vazão total, apenas some todas as parciais Q_T=∑▒q_i . O aparelho apresenta seu calculo seguindo a mesma lógica duplicando as variáveis, como apresentado por SOUSA (2015), é para as seções verificadas foi estabelecido às velocidades de mensuração, nosso caso cada medição durou 30 segundos por subseção, de um leito ao outro, utilizando as seguintes variáveis q_n é a vazão; V_(m(n-1)) é a velocidade média por subseções; b_(n-1) são as subseções; h_n altura da seção molhada; como podemos ver no seguinte exemplo a equação : q_3=V_m3×(((b_3-b_2 )+(b_4-b_3 ))/2)×h_3. Com pressuposto de que podemos expressos esses trechos sucessivos matematicamente, relação cota/vazão pode ser expressa de forma exponencial, para determina a curva chave da vazão, utilizando a equação Q=k〖(h-h_o)〗^n , onde Q e o resultado de vazão (m^3.s^(-1)) dada pelo modelo; k e n são constantes determinadas pelos dados locais do córrego ou rio, h e h_o são valores do nível da régua correspondentes, com esses valores podemos fazer a extrapolação da curva chave, para analisarmos o comportamento do rio em sues diferentes picos.

Resultado e discussão

As medições se apresentam com os resultados das vazões, do aparelho Doppler, As analises se apresentam em diversos valores no nível da régua, assim como resultados diversos valores de vazão, permitindo uma analise de curva-chave mais detalhada. O córrego taquara apresenta um sistema fluvial, com resposta muito rápida, ao mesmo tempo em que havia precipitação nos dias anteriores as medições, canal se mostro muito variável, com isso dependência da sua capacidade de saturação, ou seja, para altas vazões eram necessário muitos dias de chuvas para manter os seus maiores fluxos, enquanto apenas precipitação normal não afetava sua vazão e seção molhada. Com levantamento no aparelho, através do software proprietário Q-Review, se permite realizar as analise, o software em questão permite a interpretação dos valores em três tipos gráficos (Figura 1); Velocidade (ft/s) como apresentado nos cálculos a velocidade média sobre a profundidade total para cada vertical. As setas indicam a velocidade e a direção relacionadas à Direção da seção transversal; Altura (ft) é um perfil batimétrico da seção medida. As áreas utilizadas no cálculo da descarga estão marcadas com uma linha vermelha; Vazão/Vertical (ft³/s), vazão corrigida pela largura da seção medida. A linha mostra a vazão absoluta e as barras mostram a vazão relativa. Uma barra verde indica valores de <5% e uma vermelha> 5% de vazão da vertical específica em relação à vazão total. Nos gráficos da figura 1, temos analise de 3 dias de medições, onde cada um teve sua peculiaridade, a medição 1 realizada dia 03/02/2017, vazão medida pelo OTT- ADC 0.312m²/s, menor vazão medida dentro das medições realizadas, porém apresento uma vazão padrão para porte do córrego analisado, o seu fluxo pela analise dos gráficos se concentra no centro diferente das outra medições, pois quando o nível do córrego abaixa a vegetação da borda atrapalha fluxo, criando contra fluxos que fazem as bordas apresentaram valores negativos como apresenta a Figura 1 1.C régua do córrego se em apresentava 22 cm; 2 medição realizada dia 21/03/2017, vazão medida 0.508m²/s, considerando como vazão normal de época chuvosa, ainda assim apresenta perda de velocidade nas bordas, pois o fluxo desses pequenos trechos tem sua vazão e velocidade no meio, pois córrego como já apresentado se trata de trecho muito encaixado com forma em V, então os melhores valores de medições se dá no meio, régua do córrego apresentam 28 cm; 3: Medição realizada dia 31/03/2017, vazão medida 1.956 ²/s, vazão medida em evento, maior valor de vazão encontrada, mostrada que em momentos de alta do córrego temos fenômenos onde as bordas alcança tal velocidade e volume, que não mais temos interferências de fatores adversos no seu calculo de vazão régua do córrego apresento 56 cm de altura. Os valores medidos na seção do Córrego Taquara, podem ser observados na Figura 2.A, esses dados foram aplicados, a modelo de Q(Exponencial), com um coeficiente determinação de R^2=0,9668, apresentado na figura2.B, determinando que o modela se explica em 96% dos casos dos dados adquiridos pelo OTT-ADC, para determinar os parâmetros para ajustas os pares de vazão e altura, a expressão geral tem aplicados o lineadores a(0,335991334) e b (0,508287069) por regressão linear e h0 pela menor conta encontrada no córrego sem medição, a o se aplicar na equação resultante Q=7,009281746*〖(h-0,21)〗^(1,6011961300084) , assim se determinou a equação da curva chave, que apresenta como uma curva exponencial na Figura 2.B, o gráfico da curva chave. O coeficiente de correlação (r) entre vazão calculada e a observada, foram um pouco destoantes, pela falta de mediações adicionais, apresentando um erro no modelo de 0,4378, mesmo assim o comportamento dos dados no gráfico apresentado, mostra uma relativa significância que pode ser melhorada com os dados da estação telemétrica da ANA, que se apresenta na estação Taquara.

A: Velocidade por sessão; B: Perfil Batimétrico; C: Vazão com componentes de cada seção; 1: 03/02/2017; 2: 21/03/2017; 3: 31/03/2017.

Considerações Finais

Esse tipo de trabalho se apresenta cada vez mais necessários, em eventos que analisamos escassez hídrica, levando em consideração apenas pluviometria, e não comportamental anual de nossos rios se apresentam cada vez mais lacunas informacionais. Esse tipo dado se apresenta como uma solução para comportamentos de corpos hídricos, mesmo com erro do modelo, os dados a serem de disponibilizados pela ANA, representaram uma acurácia no modelo, podendo apresentar uma correlação positiva de >90% entre os modelos aplicados.O monitoramento desses trechos apresenta uma importância para que extração desse recurso natural, que serve para manutenção da vida, como a da água, seja analítico e cauteloso, uma análise prévia que nos permita analisar capacidade que esses trechos possuem, o Córrego Taquara visa utilizado no sistema de abastecimento humano, com isso, com construção e ajuste do modelo, esse tipo de capitação, possa ser seu planejamento, através da análise do seu comportamento pela cota, para que assim permita se retirar desses trechos apenas o necessário, diminuindo o impacto sobre os pequenos trechos e aumentando a informação sobre recursos hídricos da região centro-oeste.

Agradecimentos

Tenho muito a agradecer as minha colegas que ajudaram nas coletas que foram feitas, Fernanda Serafim Alves, Gabriella Duarte Soares Pereira e Barbara Marques Marciano, Agência Nacional de Águas(ANA), que forneceram a estação taquara e seus dados, para melhora do modelo, e aos trabalhadores da Fazenda Água Limpa (FAL – UnB), sempre fornecendo toda ajuda e transporte necessário.

Referências

Agência Nacional de Águas (Brasil) (ANA). Lista de Termos para o Thesaurus de Recursos Hídricos da Agência Nacional de águas Brasília: ANA, 2002.
FILHO, Geraldo Lúcio Tiago, et al. "O uso do ADCP em pequenos e médios cursos d’água." Grupo de Trabajo Sobre Hidromecánica, 5a Reunión. site de origem:<http://www.provitec.com.br/pdf/awg_200_5000_5900_a_espanhol_080500.pdf>. Acesso em 15 Julho(1999).

GRISON¹, Fernando; KOBIYAMA, Masato. ERROS EI CERTEZAS A ESTIMATIVA DE VAZÕES E O TRAÇADO DE CURVAS-CHAVE. ABRH(2009).

GRISON, Fernando & KOBIYAMA, Masato. MEDIÇÃO E ESTIMATIVA DE VAZÃO. IN: Curso de capacitação em hidrologia e hidrometria para conservação de mananciais 3ª edição – Florianópolis: UFSC/CTC/ENS/LabHidro,2011.

LIMA, Maria das Graças C. F. 1995. Hidrografia. p. 165-181. In: Zoneamento Ambiental da Bacia do Córrego Taquara - DF. Vol II, Goiânia. MPO/FIBGE. Diretoria de Geociências do Centro-Oeste – DIGEO/GO.

Da SILVA, Marinoé Gonzaga, et al. "DETERMINAÇÃO DA CURVA-CHAVE DA VAZÃO DO RIO POXIM, SERGIPE."

SOUZA. Isabela Catarina de. Aspectos da Morfometria de Drenagem e Produção de Sedimentos em Relação a Variante Chuva x Vazão de Diferentes Trechos da Bacia do Ribeirão do Gama – Distrito Federal nos anos de 2014 a 2015. 2015. Tese (Mestrado em Geografia) – Departamento de Geografia, Universidade de Brasília.