Qual a importância de medir o caudal em rios e ribeiras?
O caudal de um rio ou ribeira representa o volume total de água que passa num determinado ponto num determinado período de tempo, representado em metros cúbicos por segundo (m3/s).
A medição de caudal, apresentando inúmeras aplicações, verifica-se fundamental, nomeadamente na gestão das necessidades de consumo de recursos hídricos, no tratamento de águas residuais, na produção de energia elétrica, na aferição das taxas de reservas de águas nos aquíferos e na prevenção de inundações.
É ainda importante referir que, a medição de caudais permite obter um conhecimento das características dos regimes fluviais das bacias hidrográficas otimizando dessa forma os sistemas de aproveitamento de escoamentos superficiais.
Como medir o caudal em rios e ribeiras?
Existem diversos tipos de métodos para a medição de caudais, entre os quais métodos diretos e indiretos. No que respeita aos métodos indiretos, estes baseiam-se na medição da velocidade da água, a qual é utilizada depois no cálculo do caudal.
Nesse sentido, para a medição de caudais em cursos de água naturais, utilizam-se frequentemente o método secção-velocidade e o método estrutural.
A escolha do método mais adequado, seja ele direto ou indireto, depende dos seguintes fatores:
1. MÉTODO SECÇÃO-VELOCIDADE
Este método consiste na medição da superfície de uma secção transversal do curso de água e da velocidade média do fluxo de água que passa nessa secção.
Uma vez que a profundidade do rio é variável, o procedimento ideal é dividir o rio/ ribeira em secções iguais, e medir a profundidade em cada uma das secções como ilustra a seguinte imagem.
- A profundidade pode ser medida com recurso a uma haste, quando a corrente e a profundidade do rio permitem a entrada do operador na água.
- Quando o operador não consegue efetuar a medição manualmente, devem recorrer-se a outros equipamentos para leitura em profundidade.
- O número de pontos a medir em profundidade deve ser definido tendo em conta que, quanto mais próximos os pontos, mais exatidão se obterá.
Por sua vez a distância de uma margem à outra deve ser aferida com recurso a uma fita métrica, quando possível, ou por outro tipo de instrumentos quando se tratam de canais muito largos.
A velocidade é posteriormente medida utilizando um molinete, que consiste num sistema de hélice, em que a velocidade média da corrente é dada pelo número de rotações da hélice.
De forma a obtermos uma maior precisão no valor obtido da velocidade devem ser efetuadas duas leituras por secção, sendo que, quanto menor a área da secção maior será o rigor da medição.
Obtendo a velocidade e a área de cada secção, teremos o caudal por secção, que será:
Q = V x S
em que,
Q = caudal
V = velocidade
S = área à superfície da secção transversal
Assim, o caudal do rio ou ribeira irá ser o somatório dos caudais medidos em todas as secções a dividir pelo número de secções, tal como representado na seguinte figura.
O caudal total da secção será o somatório dos valores referentes a cada uma das partes, ou seja,
Q = Σ Qi
em que,
Q = caudal total
Qi = caudal por secção
2. MÉTODO ESTRUTURAL
No método estrutural recorre-se à instalação de estruturas hidráulicas fixas em pontos estratégicos dos canais para a medição de caudais, sendo as estruturas mais utilizadas, os descarregadores, os canais e as comportas.
O fundamento para este método baseia-se no facto de que pode ser determinada uma relação entre o caudal e a quantidade de água a montante da estrutura, ou entre o caudal e a quantidade a montante e a jusante.
O caudal é calculado de acordo com a seguinte expressão:
em que,
Q = caudal que passa no descarregador
µ = coeficiente de vazão (varia de acordo com o tipo de descarregador, entre 0,35 e 0,45)
L = comprimento
g = aceleração da gravidade
h = carga hidráulica (diferença de nível entre a linha de energia a montante e a soleira descarregadora)
O produto entre a altura medida (entre a cota mais baixa e a linha da água) e a largura da secção, considerando o coeficiente de vazão e o valor da aceleração da gravidade, dá-nos o caudal.
MÉTODO SECÇÃO VELOCIDADE vs MÉTODO ESTRUTURAL
A APO dispõe de um serviço de ensaios ambientais, efetuando medição de caudais em rios e ribeiras.
As informações aqui apresentadas não dispensam a consulta dos documentos originais (Ex: legislação, normas, etc…). O artigo reflecte uma análise do tema abordado à data da sua publicação.
