How to measure stream flow rate/pt

Esta página descreve métodos de baixa tecnologia para determinar a vazão de pequenos córregos e rios, bem como outras ferramentas que podem ser usadas para esse fim.

Vazão é o volume total de um fluido que passa por um ponto fixo em um rio ou córrego ao longo do tempo. É comparável à velocidade com que um volume de fluido se desloca, como mostrado na Figura 1. As taxas de vazão volumétrica podem ser medidas em várias unidades de volume/tempo, tais como:

• Litros por segundo (L/s)
• pés cúbicos por segundo (ft³/s)
• Galões por minuto (gal/min)
• metros cúbicos por segundo (m³/s)

Ferramentas domésticas ou medidores especializados podem ser usados ​​para determinar a vazão em tubulações, sistemas de esgoto e eletrodomésticos. Os dados de vazão são utilizados em sistemas microhidrelétricos , sistemas de tratamento de águas residuais , captação de água da chuva , auditoria hídrica , taxas de decantação, estatísticas do lençol freático e outras informações relacionadas à água . Para determinar a vazão em grandes corpos d'água, como rios principais ou represas, são utilizados medidores. ^{[ 1 ]}

Método 1:

O método do balde é uma maneira simples de medir a vazão usando itens domésticos. Requer um cronômetro, um balde grande e, de preferência, duas ou três pessoas. Para medir a vazão usando o método do balde:

1. Meça o volume do balde ou recipiente. Lembre-se de que um balde típico de 5 galões geralmente contém menos de 5 galões.
2. Procure um local ao longo do riacho que tenha uma cachoeira. Se não for possível encontrar nenhuma, uma cachoeira pode ser construída usando uma barragem (veja a Figura 4).
3. Com um cronômetro, meça quanto tempo a cachoeira leva para encher o balde com água. Inicie o cronômetro simultaneamente ao início do enchimento do balde e pare-o quando o balde estiver cheio. Não encha o balde segurando-o abaixo da superfície da água, pois essa não é a vazão real.
4. Registre o tempo necessário para encher o balde.
5. Repita os passos dois e três cerca de seis ou sete vezes e calcule a média. É uma boa ideia fazer alguns testes antes de registrar quaisquer dados, para que você possa se familiarizar com o tempo e as medições necessárias.
6. Só elimine os dados se surgirem problemas graves, como detritos na correnteza que interfiram no fluxo.
7. A taxa de fluxo é o volume do balde dividido pelo tempo médio que levou para encher o balde. ^{[ 2 ]}

Aqui está um exemplo usando dados encontrados para a vazão do riacho Jolly Giant no campus da Cal Poly Humboldt : Usando esses dados, a vazão volumétrica (Q) é igual ao volume do balde (V) dividido pelo tempo médio (t).

Método 2:

O método da bóia (também conhecido como método da seção transversal) é usado para medir a vazão em rios e córregos maiores. Ela é calculada multiplicando-se a área da seção transversal do curso d'água pela velocidade da água. Para medir a vazão usando o método da bóia:

1. Localize um ponto no córrego que servirá como seção transversal do mesmo.
2. Usando uma régua de um metro ou outro instrumento de medição, meça a profundidade do curso d'água em intervalos iguais ao longo de sua largura (veja a Figura 3). Esse método é semelhante ao cálculo manual da soma de Riemann para a largura do rio.
3. Após coletar esses dados, multiplique cada profundidade pelo intervalo em que foi coletada e some todos os valores. Esse cálculo representa a área da seção transversal do curso d'água.
4. Decida um comprimento do riacho, normalmente maior que a largura do rio, para enviar um objeto flutuante (laranjas funcionam muito bem). ^{[ 3 ]}
5. Usando um cronômetro, meça o tempo que a boia leva para percorrer o trecho do riacho descrito na etapa 4.
6. Repita o passo cinco de 5 a 10 vezes e determine o tempo médio que a bóia leva para percorrer o riacho. Lance a bóia na água a diferentes distâncias da margem para obter uma média mais precisa.
7. Divida o comprimento do fluxo encontrado na etapa 4 pelo tempo médio na etapa 6 para determinar a velocidade média do fluxo.
8. A velocidade encontrada na etapa 7 deve ser multiplicada por um fator de correção de atrito. Como a superfície de um curso d'água flui mais rápido que o fundo devido ao atrito com o leito, o fator de correção de atrito equaliza o fluxo. Para fundos irregulares ou rochosos, multiplique a velocidade por 0,85. Para condições de leito rochoso liso, lamacento, arenoso ou com afloramentos rochosos lisos, multiplique a velocidade por um fator de correção de 0,9.
9. A velocidade corrigida multiplicada pela área da seção transversal resulta na vazão em volume/tempo. (Certifique-se de manter unidades consistentes de comprimento/distância ao medir a seção transversal e a velocidade, por exemplo, metros, pés).

Método 3: Weirs

Barragens de desvio são pequenas represas que podem ser usadas para medir a vazão de riachos de pequeno a médio porte (com alguns metros ou mais de largura). Elas permitem que o excesso de água do riacho transborde pela parte superior da barragem, criando uma queda d'água, como mostrado na Figura 4. As barragens de desvio aumentam a variação de elevação, tornando o fluxo do riacho mais constante, o que resulta em medições de vazão mais precisas. No entanto, é muito importante que toda a água do riacho seja direcionada para a barragem de desvio para que ela represente com precisão a vazão do riacho. Também é importante evitar o acúmulo de sedimentos atrás da barragem. Barragens de crista fina são as mais indicadas. Existem muitos tipos diferentes de barragens de desvio, incluindo barragens de crista larga, barragens de crista fina, barragens combinadas, barragens em V e barragens de perda mínima de energia.

Método 4:

Os medidores são dispositivos que medem a vazão de um curso d'água medindo diretamente a corrente. Existem muitos tipos diferentes de medidores, mas os mais comuns são o medidor de Pygmy, o medidor de vórtice, a sonda de vazão e o medidor de corrente, descritos abaixo:

Para saber mais,

• Wikipedia: Vazão volumétrica
• Medição da taxa de fluxo volumétrico

referências