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.

medição caudal

  • 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.

medição caudal

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.

medição caudal

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

Q= 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.