SERRANÓPOLIS DO IGUAÇU/PR MATELÂNDIA/PR CÉU AZUL/PR CAPANEMA/PR REALEZA/PR CAPITÃO LEÔNIDAS MARQUES/PR

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1 RELATÓRIO TÉCNICO REFERENTE À SEGUNDA 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, JULHO DE 2018

2 BIMESTRAL DO ESTUDO HIDROSSEDIMENTOLÓGICO NO RIO IGUAÇU E AFLUENTES REGIÃO DO APROVEITAMENTO. 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. Helder Rafael Nocko, MSc. Eng. Civil CREA PR-67038/D Eng. Ambiental CREA PR-86285/D Equipe Wallington Felipe de Almeida Fábio Junior David Equipe de Apoio Gilmar Antunes DIVULGAÇÃO RESTRITA +.

3 APRESENTAÇÃO Apresentamos ao Consórcio Empreendedor Baixo Iguaçu, o presente RELATÓRIO DE ATIVIDADES referente à SEGUNDA CAMPANHA BIMESTRAL DO ESTUDO HIDROSSEDIMENTOLÓGICO NO RIO IGUAÇU E AFLUENTES REGIÃO DO APROVEITAMENTO. EnvEx Engenharia e Consultoria S/S LTDA EPP

4 SUMÁRIO SUMÁRIO...4 LISTA DE FIGURAS...5 LISTA DE TABELAS Introdução Área de Estudo Locais de Monitoramento Estações em operação Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I Estação UHE Baixo Iguaçu rio Floriano Estação Barra do Sarandi Estação rio Monteiro Estação rio Gonçalves Dias Seção Barra do Santo Antônio Determinação das Descargas Líquidas Hidrometria Metodologias Aplicadas Método de Integração da Distribuição de Velocidade Método Acústico Medição do Nível d Água Determinação das Descargas Sólidas Sedimentometria Metodologia aplicada Métodos de amostragem Materiais de amostragem Acondicionamento e encaminhamento das amostras Cálculo de descarga sólida total Levantamento da Área Molhada (Batimetria) Configurações do Software Hypack Levantamento da área seca (Topografia) Descrições dos monitoramentos Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I Estação UHE Baixo Iguaçu Rio Floriano Estação Barra do Sarandi Estação rio Monteiro Estação rio Gonçalves Dias Seção Barra do Santo Antônio Rastreio dos RN s Considerações Finais Referências Bibliográficas... 77

5 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Mapa de localização da UHE Baixo Iguaçu Figura 2: Mapa de localização das estações fluviométricas na região do aproveitamento hidrelétrico UHE Baixo Iguaçu Figura 3: Estação Montante I Rio Capanema Figura 4: Estação Montante II Rio Andrade Figura 5: Margem esquerda da estação Jusante I Rio Iguaçu Figura 6: Estação Rio Floriano Figura 7: Estação Barra do Sarandi Rio Cotegipe Figura 8: Lances de régua na estação Rio Monteiro Figura 9: Visão geral à jusante da estação do rio Gonçalves Dias. À direita o Parque Nacional do Iguaçu Figura 10: Vista da margem direita da seção Barra do Santo Antônio Figura 11: Molinete Fluviométrico modelo MLN Figura 12: Guincho Fluviométrico modelo GFL Figura 13: Lastro Fluviométrico LAS Figura 14: Equipamento ADCP SonTek modelo ADP 3D Figura 15: Forma esquemática de discretização da seção transversal Figura 16: Fixação do ADCP na embarcação durante a medição de vazão por método acústico Figura 17: Lances de réguas linimétricas instaladas na margem esquerda da estação Jusante 1 Rio Iguaçu Figura 18: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo DH Figura 19: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo D Figura 20: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo AMS Figura 21: Draga modelo Van Veen para coleta de material do leito Figura 22: Ecobatímetro SDE-28 da marca SOUTH Figura 23: DGPS Hemisphere Figura 24. Esquema da montagem dos equipamentos e envio de informações para o software Hypack Max Figura 25: Nível ótico (A), tripé de alumínio (B) e mira (C) utilizados para levantamentos das áreas secas Figura 26: Esquema de nivelamento geométrico Figura 27: RN1 e RN2 instalados na estação Montante I rio Capanema Figura 28: Lances de régua instalados na estação Montante I rio Capanema Figura 29: Medição de vazão na estação Montante I rio Capanema Figura 30: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Montante I rio Capanema Figura 31: Levantamento da área seca na estação Montante I rio Capanema Figura 32: RN1 e RN2 instalados na estação Montante II rio Andrade Figura 33: Lances de réguas instalados na estação Montante II rio Andrade

6 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 Figura 36: Levantamento da área seca na estação Montante II rio Andrade Figura 37: RN1 e RN2 instalados na estação Jusante I rio Iguaçu Figura 38: Lances de régua na estação Jusante I rio Iguaçu Figura 39: Medição de vazão com ADCP na estação Jusante I rio Iguaçu Figura 40: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na estação Jusante I Figura 41: RN1 e RN2 instalados na estação Rio Floriano Figura 42: RN MF01ME e RN MF02ME instalados na estação Rio Floriano Figura 43: Lances de régua na estação Rio Floriano Figura 44: Medição de vazão na estação Rio Floriano Figura 45: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador DH-48 na estação Rio Floriano Figura 46: Coleta de material de leito na estação Rio Floriano Figura 47: RN1 instalado na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe Figura 48: RN2 e RN3 instalados na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe Figura 49: Lances de réguas instalados na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe Figura 50: Medição de vazão na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe Figura 51: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe Figura 52: Localização da estação Rio Monteiro Figura 53: Lances de réguas instalados na estação rio Monteiro Figura 54: Medição de vazão na estação Rio Monteiro Figura 55: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador DH-48 na estação Rio Monteiro Figura 56: Coleta de material de leito na estação Rio Monteiro Figura 57: Levantamento da área seca na estação do rio Monteiro Figura 58: RN M17 e RN M17A instalados na estação Rio Gonçalves Dias Figura 59: Lances de réguas instalados na estação Rio Gonçalves Dias Figura 60: Medição de vazão na estação Rio Gonçalves Dias Figura 61: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Rio Gonçalves Dias Figura 62: Coleta de material de leito na estação Rio Gonçalves Dias Figura 63: M11ME e M11AME instalados na seção 11 de batimetria (Barra do Santo Antônio) Rio Iguaçu Figura 64: Vista da margem direita da seção Barra do Santo Antônio Figura 65: Medição de vazão com ADCP na seção Barra do Santo Antônio Rio Iguaçu Figura 66: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na seção Barra do Santo Antônio Rio Iguaçu Figura 67: RTK R4 Trimble Figura 68: Rastreio do RN 2 da estação Montante I rio Capanema Figura 69: Rastreio do RN 2 da estação Montante II rio Andrade Figura 70: Rastreio do RN 2 da estação Montante I rio Capanema

7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Número e posição de pontos de medição na vertical recomendados de acordo com a profundidade do rio Tabela 2 Distância recomendada entre verticais, de acordo com a largura do rio Tabela 3 Check List de Informações levantadas na estação Montante I Tabela 4 Check List de Informações levantadas na estação Montante II Tabela 5 Check List de Informações levantadas na estação Jusante I Tabela 6 Check List de Informações levantadas na estação Rio Floriano Tabela 7 Check List de Informações levantadas na estação Barra do Sarandi Tabela 8 Check List de Informações levantadas na estação Rio Monteiro Tabela 9 Check List de Informações levantadas na estação do rio Gonçalves Dias Tabela 10 Check List de Informações levantadas na seção Barra do Santo Antônio Rio Iguaçu

8 RELAÇÃO DE SIGLAS CEBI GPS IAP ICMBio RN UHE UTM ANA IID IIL NA Consórcio Empreendedor Baixo Iguaçu Sistema de Posicionamento Global Instituto Ambiental do Paraná Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade Referência de Nível Usina Hidrelétrica Universal Transversa de Mercator Agência Nacional de Águas Igual Incremento de Descarga Igual Incremento de Largura Nível d água 8

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 no rio Iguaçu, bacia do rio Paraná, entre os municípios de Capanema e Capitão Leônidas Marques PR. 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 segunda campanha bimestral de hidrometria e sedimentometria, realizada entre os dias 25 de Junho á 05 de Julho 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. 9

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. 10

11 Figura 1: Mapa de localização da UHE Baixo Iguaçu. Fonte: Envex (2017). 11

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 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 Jusante I, UHE Baixo Iguaçu Jusante II, UHE Baixo Iguaçu Montante I e UHE Baixo Iguaçu Montante II) 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. 12

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

14 3.1. Estações em operação 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 S W (Figura 3), ponto 1 da Figura 2. Figura 3: Estação Montante I Rio Capanema Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II 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 Andrade, à montante da futura barragem nas coordenadas 25 25'18.1"S 53 30'1"O (Figura 4), ponto 2 da Figura 2. 14

15 Figura 4: Estação Montante II Rio Andrade Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I Estação completa (pluviométrica, hidrométrica, sedimentométrica e linimétrica) 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 S W (Figura 5), ponto 3 da Figura 2. Figura 5: Estação Jusante I rio Iguaçu Estação UHE Baixo Iguaçu rio Floriano 15

16 Estação completa (pluviométrica, hidrométrica, sedimentométrica e linimétrica) instalada no ano de 2016, para atendimento aos critérios para licenciamento ambiental 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 W (Figura 6), ponto 4 da Figura 2. Figura 6: Estação Rio Floriano 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. 16

17 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 durante a campanha de monitoramento em questão, 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 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 25º S 53º W (Figura 9), ponto 6 da Figura 2. 17

18 Figura 9: Estação Rio Gonçalves Dias 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 Figura 10: Seção Barra do Santo Antônio. 18

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 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. 19

20 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. 20

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 curva de calibração 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 21

22 resultar 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 > ,0 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: ( ) ( ) 22

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. 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: 23

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 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. 24

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. Fonte: Envex (2016). 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. 25

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

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 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 27

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 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 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). 28

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. 29

30 Figura 19: Amostrador de sedimentos em suspensão modelo D-49. Fonte: Hidromec (2017). 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. Fonte: Hidromec (2018). 30

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 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. 31

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 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. 32

33 Figura 22: Tubos utilizados no ensaio pelo método do tubo de retirada pelo fundo. Fonte: Carvalho, et al (2000). Sendo obedecidas às 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). 33

34 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: 34

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. 35

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 pósprocessamento, 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; 36

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. 37

38 O Hypack Max também recebe as informações batimétricas através do ecobatímetro, o qual é alimentado pelas informações da sonda (ou transdutor) monofeixe. 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 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 38

39 esse datum, sendo utilizado então o elipsóide Australian National, equivalente ao South American 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). 39

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; Tripé de alumínio com trava borboleta; Mira Leica CLR104 Telescopic; Trena de 50 metros; Trena de 5 metros. 40

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. 41

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 visadas de mudança. 42

43 8. DESCRIÇÕES DOS MONITORAMENTOS Estação UHE Baixo Iguaçu Montante I As medições neste ponto aconteceram no dia 29 de junho de Primeiramente, foi necessário localizar a estação através da sua coordenada, dado que este foi o primeiro monitoramento realizado neste ponto. A estação conta com dois marcos de referência de nível instalados, os quais são nomeados como RN 1 e RN 2. Estes, por sua vez, apresentam informações de cota arbitrária, sendo referenciados a partir do ponto zero da seção. A Figura 28 apresenta os respectivos RN s. Figura 28: RN1 e RN2 instalados na estação Montante I rio Capanema. Os lances de réguas instalados são de 5 metros acima do ponto zero, conforme demonstrado na Figura

44 Figura 29: Lances de régua instalados na estação Montante I rio Capanema. 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. 29/06/2018. A Tabela 3 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 3 Check List de Informações levantadas na estação Montante I. Data: 29/06/2018 Horário de início da hidrometria: 10h50m Horário de término da hidrometria: 12h40m Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7 Leitura da régua inicial: 3,20 metros Leitura da régua final: 3,17 metros Distância entre as margens: 25 metros Distância entre as verticais: 1,17 metros Número de verticais medidas: 20 Profundidade máxima: 3,11 metros Número de pontos monitorados: 5 (S; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 p) Horário de início da sedimentometria: 13h30m Horário de término da sedimentometria: 14h40m Amostrador: D-49 Diâmetro do bico: 1/8 Número de verticais coletadas: 20 Coleta de Material do Leito: Não 44

45 Data: 29/06/2018 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. 45

46 A coleta de material do leito não foi realizada devido à grande turbulência do rio neste dia, uma vez que não foi possível manter a draga na vertical para a coleta. O levantamento da área seca da estação foi realizado através de topografia convencional utilizando nível óptico, conforme demonstrado na Figura 32. Figura 32: Levantamento da área seca na estação Montante I rio Capanema. Os dados do levantamento batimétrico e do levantamento da área seca da seção transversal do rio Capanema servirão como base para elaboração da modelagem hidrodinâmica e do transporte de sedimentos da estação Montante I Estação UHE Baixo Iguaçu Montante II As medições neste ponto aconteceram no dia 03 de julho de Primeiramente, foi necessário localizar a estação através da sua coordenada, dado que este foi o primeiro monitoramento realizado neste ponto. A estação conta com dois marcos de referência de nível instalados, os quais são nomeados como RN 1 e RN 2. Estes, por sua vez, apresentam informações de cota arbitrária, sendo referenciados a partir do ponto zero da seção. A Figura 33 apresenta os respectivos RN s. 46

47 Figura 33: 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 34. Figura 34: 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. A Tabela 4 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia 03/07/

48 Tabela 4 Check List de Informações levantadas na estação Montante II. Data: 03/07/2018 Horário de início da hidrometria: 15h15m Horário de término da hidrometria: 16h31m Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7 Leitura da régua inicial: 3,19 Leitura da régua final: 3,19 Distância entre as margens: 31,60 metros Distância entre as verticais: 1,5 metros Número de verticais medidas: 20 Profundidade máxima: 2,05 metros Número de pontos monitorados: 5 (S; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 p) Horário de início da sedimentometria: 16h40m Horário de término da sedimentometria: 17h20m Amostrador: D-49 Diâmetro do bico: 3/16 Número de verticais coletadas: 20 Coleta de Material do Leito: Não Tempo: Bom Na Figura 35 pode-se notar a medição de vazão realizada pelo método de integração da distribuição de velocidades com molinete fluviométrico. Figura 35: Medição de vazão na estação Montante II rio Andrade. 48

49 A Figura 36 demonstra o método de coleta de sedimentos em suspensão utilizando o amostrador D-49. Figura 36: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Montante II rio Andrade. O levantamento da área seca da estação foi realizado através de topografia convencional utilizando nível óptico, conforme demonstrado na Figura 37. Figura 37: Levantamento da área seca na estação Montante II rio Andrade. Os dados do levantamento batimétrico e do levantamento da área seca da seção transversal do rio Andrade servirão como base para elaboração da modelagem hidrodinâmica e do transporte de sedimentos da estação Montante II. 49

50 Estação UHE Baixo Iguaçu Jusante I As medições nesta estação aconteceram no dia 25 de junho de 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 38 apresenta os respectivos RN s. Figura 38: 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 39 apresenta os lances dessa estação. Figura 39: Lances de régua na estação Jusante I rio Iguaçu. 50

51 O monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de sedimentos, uma vez que os levantamentos batimétricos e topográficos já foram realizados nas campanhas anteriores. 25/06/2018. A Tabela 5 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 5 Check List de Informações levantadas na estação Jusante I. Data: 25/06/2018 Horário de início da hidrometria: 15h20m Horário de término da hidrometria: 15h50m Método utilizado: Acústico (efeito Doppler) Equipamento para hidrometria: ADCP modelo ADP 3D Leitura da régua inicial: 4,0 metros Leitura da régua final: 4.13 metros Distância entre as margens: 349,68 metros Distância entre as verticais: - Número de verticais medidas: - Profundidade máxima: 9,40 metros Número de pontos monitorados: - Horário de início da sedimentometria: 16h20m Horário de término da sedimentometria: 17h00m Amostrador: AMS-8 Diâmetro do bico: 1/4 Número de verticais coletadas: 20 Coleta de Material do Leito: Não Tempo: Chuvoso Na Figura 40 pode-se notar a medição de vazão realizada pelo método acústico, utilizando ADCP. 51

52 Figura 40: Medição de vazão com ADCP na estação Jusante I rio Iguaçu. A Figura 41 demonstra o método de coleta de sedimentos em suspensão utilizando o amostrador AMS-8 (amostrador de saca). Figura 41: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na estação Jusante I. Não foram realizadas coletas de material do leito no rio Iguaçu. Isto se deu por conta do leito deste rio ser predominantemente rochoso Estação UHE Baixo Iguaçu Rio Floriano As medições nesta estação aconteceram no dia 26 de junho de A estação conta com dois marcos de referência de nível instalados, os quais são nomeados como 52

53 RN1 e RN2. Estes, por sua vez, apresentam informações de cota arbitrária, sendo referenciados a partir do ponto zero da seção. A Figura 42 apresenta os respectivos RN s. Figura 42: RN1 e RN2 instalados na estação Rio Floriano. Outros dois RN s (MF01ME e MF02ME) foram implantados durante este estudo para servir de apoio para realização da batimetria da seção. Estes, por sua vez, foram referenciados com base na cota do nível do mar (Figura 43). Figura 43: RN MF01ME e RN MF02ME instalados na estação Rio Floriano. Fonte: Envex (2017). Os lances de réguas instalados são de 5 metros acima do ponto zero do rio. A Figura 44 apresenta as réguas dessa estação. 53

54 Figura 44: Lances de régua na estação Rio Floriano. O monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de sedimentos, uma vez que os levantamentos batimétricos e topográficos já foram realizados nas campanhas anteriores. 26/06/2018. A Tabela 6 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 6 Check List de Informações levantadas na estação Rio Floriano. Data: 26/06/2018 Horário de início da hidrometria: 11h30m Horário de término da hidrometria: 14h30m Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7 Leitura da régua inicial: 1,43 metros Leitura da régua final: 1,25 metros Distância entre as margens: 29,00 metros Distância entre as verticais: 1,40 metros Número de verticais medidas: 20 Profundidade máxima: 0,58 metro Número de pontos monitorados: 2 (0,2 e 0,8 p) Horário de início da sedimentometria: 14h40m Horário de término da sedimentometria: 15h43m Amostrador: DH-48 Diâmetro do bico: 3/16 Número de verticais coletadas: 20 54

55 Data: 26/06/2018 Coleta de Material do Leito: Sim Tempo: Chuvoso Na Figura 45 pode-se notar a medição de vazão, realizada a vau, pelo método de integração da distribuição de velocidades com molinete fluviométrico. Figura 45: Medição de vazão na estação Rio Floriano. A Figura 46 demonstra o método de coleta de sedimentos em suspensão utilizando o amostrador DH-48. Figura 46: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador DH-48 na estação Rio Floriano. 55

56 A coleta de material do leito foi manualmente devido às baixas profundidades da seção neste dia. Para isso adotou-se cinco verticais distribuídas de forma que fornecesse uma composição média da granulometria de fundo da seção. Figura 47: Coleta de material de leito na estação Rio Floriano Estação Barra do Sarandi As medições nesta estação aconteceram no dia 27 de junho de 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 48 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. 56

57 Figura 48: RN1 instalado na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe. A Figura 49 demonstra os RN2 e RN3 respectivamente, os quais se encontram instalados na estação Barra do Sarandi. Figura 49: 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 50 apresenta as réguas dessa estação. 57

58 Figura 50: Lances de réguas instalados na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe. O monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de sedimentos, uma vez que os levantamentos batimétricos e topográficos já foram realizados nas campanhas anteriores. 27/06/2018. A Tabela 7 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 7 Check List de Informações levantadas na estação Barra do Sarandi. Data: 27/06/2018 Horário de início da hidrometria: 10h30m Horário de término da hidrometria: 13h02m Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7 Leitura da régua inicial: 1,74 metros Leitura da régua final: 1,69 metros Distância entre as margens: 36 metros Distância entre as verticais: 1,72 metros Número de verticais medidas: 20 Profundidade máxima: 2,43 metros Número de pontos monitorados: 5 (S; 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 p) Horário de início da sedimentometria: 13h10m Horário de término da sedimentometria: 13h45m Amostrador: D-49 Diâmetro do bico: 3/16 Número de verticais coletadas: 20 58

59 Data: 27/06/2018 Coleta de Material do Leito: Não Tempo: Nublado Na Figura 51 pode ser visualizada a medição de vazão realizada pelo método de integração da distribuição de velocidades, utilizando molinete fluviométrico. Figura 51: Medição de vazão na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe. A Figura 52 apresenta o método de coleta de sedimentos em suspensão utilizando o amostrador D-49. Figura 52: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Barra do Sarandi rio Cotegipe. 59

60 A coleta de material do leito não foi realizada devido à grande turbulência do rio neste dia, uma vez que não foi possível manter a draga na vertical para a coleta 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. Para definição do novo ponto primeiramente foi feita a sobreposição do arquivo da área de alagamento com as imagens de satélites da região. Na sequência, seguiram-se as orientações de Carvalho (2000) descritas no Guia de práticas Sedimentométricas para selecionar as áreas que atenderiam aos critérios de instalação. Já em campo foram visitados os locais predefinidos e assim selecionado o que atendeu aos critérios para instalação da estação. No mapa da Figura 53 é possível notar que o ponto selecionado fica fora da área que sofrerá influência de remanso com a formação do reservatório. 60

61 Figura 53: Localização da estação Rio Monteiro. Foram implantados dois RN s nesta estação (P003 e P004), no âmbito de fornecer apoio no nivelamento das réguas e fornecer a cota para levantamentos topográficos e batimétricos da seção. 61

62 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 04 de julho de 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. 04/07/2018. A Tabela 8 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 8 Check List de Informações levantadas na estação Rio Monteiro. Data: 04/07/2018 Horário de início da hidrometria: 15h20m Horário de término da hidrometria: 16h30m Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7 Leitura da régua inicial: 0,46 metros Leitura da régua final: 0,46 metros Distância entre as margens: 12,10 metros Distância entre as verticais: 0,55 metros Número de verticais medidas: 20 Profundidade máxima: 0,83 metros Número de pontos monitorados: 2 (0,2 e 0,8 p) Horário de início da sedimentometria: 16h40m 62

63 Data: 04/07/2018 Horário de término da sedimentometria: 17h48m Amostrador: DH-48 Diâmetro do bico: 3/16 Número de verticais coletadas: 20 Coleta de Material do Leito: Sim Tempo: Bom 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

64 Figura 56: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador DH-48 na estação Rio Monteiro. A coleta de material do leito foi manualmente devido às baixas profundidades da seção 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 de leito na estação Rio Monteiro. A batimetria na estação do rio monteiro foi realizada no momento das medições de vazão, onde através da haste graduada do molinete se obtém a profundidade da vertical. O levantamento da área seca da estação foi realizado através de topografia convencional utilizando nível óptico, conforme apresentado na Figura

65 Figura 58: Levantamento da área seca na estação do rio Monteiro. Os dados do levantamento batimétrico e do levantamento da área seca da seção transversal do rio Monteiro servirão como base para elaboração da modelagem hidrodinâmica e do transporte de sedimentos dessa estação Estação rio Gonçalves Dias As medições nesta estação aconteceram no dia 05 de julho do ano de 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 59 apresenta os dois RN s existentes na estação. Figura 59: RN M17 e RN M17A instalados na estação Rio Gonçalves Dias. Fonte: Envex (2017). 65

66 Os lances de réguas dessa estação são de 5 metros acima do ponto zero, conforme apresentado na Figura 60. Figura 60: Lances de réguas instalados na estação Rio Gonçalves Dias. O monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de sedimentos, uma vez que os levantamentos batimétricos e topográficos já foram realizados nas campanhas anteriores. 05/07/2018. A Tabela 9 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 9 Check List de Informações levantadas na estação do rio Gonçalves Dias. Data: 05/07/2018 Horário de início da hidrometria: 10h10m Horário de término da hidrometria: 12h30m Método utilizado: Integração da distribuição de velocidades Equipamento para hidrometria: Molinete Fluviométrico MLN-7 Leitura da régua inicial: 0,62 metros Leitura da régua final: 0,62 metros Distância entre as margens: 32 metros Distância entre as verticais: 1,12 metros Número de verticais medidas: 27 Profundidade máxima: 1,77 metros Número de pontos monitorados: 3 (0,2; 0,6 e 0,8 p) Horário de início da sedimentometria: 12h50m 66

67 Data: 05/07/2018 Horário de término da sedimentometria: 13h35m Amostrador: D-49 Diâmetro do bico: 1/4 Número de verticais coletadas: 20 Coleta de Material do Leito: Sim Tempo: Bom 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. A Figura 62 apresenta o método de coleta de sedimentos em suspensão utilizando o amostrador D

68 Figura 62: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador D-49 na estação Rio Gonçalves Dias. A coleta de material do leito foi realizada com a Draga Van Veen (Figura 63) em cinco verticais distribuídas de forma que fornecesse uma composição média da granulometria de fundo da seção. Figura 63: Coleta de material de leito na estação Rio Gonçalves Dias. 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. 68

69 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 25 de junho de 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 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. A Figura 65 apresenta a seção Barra do Santo Antônio. 69

70 Figura 65: Vista da margem direita da seção Barra do Santo Antônio. O monitoramento abrangeu a medição descarga líquida e a coleta de sedimentos, uma vez que os levantamentos batimétricos e topográficos já foram realizados nas campanhas anteriores. 25/06/2018. A Tabela 10 apresenta as informações coletadas durante as medições do dia Tabela 10 Check List de Informações levantadas na seção Barra do Santo Antônio Rio Iguaçu. Data: 25/06/2018 Horário de início da hidrometria: Horário de término da hidrometria: Método utilizado: Equipamento para hidrometria: Leitura da régua inicial: - Leitura da régua final: - Distância entre as margens: Distância entre as verticais: - Número de verticais medidas: - Profundidade máxima: Número de pontos monitorados: - Horário de início da sedimentometria: Horário de término da sedimentometria: Amostrador: 11h50m 12h20m Acústico (efeito Doppler) ADCP modelo ADP 3D 583,97 metros 8,34 metros 12h30m 13h20m AMS-8 70

71 Data: 25/06/2018 Diâmetro do bico: 1/4 Número de verticais coletadas: 20 Coleta de Material do Leito: Não Tempo: Nublado Na Figura 66 pode-se observar a medição de vazão realizada pelo método acústico, utilizando ADCP. Figura 66: Medição de vazão com ADCP na seção Barra do Santo Antônio Rio Iguaçu. A Figura 67 apresenta o método de coleta de sedimentos em suspensão utilizando o amostrador AMS-8. Figura 67: Coleta de sedimentos em suspensão com amostrador AMS-8 na seção Barra do Santo Antônio Rio Iguaçu. 71

72 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. 72

73 9. RASTREIO DOS RN S Como já mencionado, nas estações Montante I, Montante II e Jusante I os RN s não são orientados com base na cota do nível do mar, sendo que desta forma não seria possível realizar a modelagem conjunta dos pontos. A cota dos marcos da estação Barra do Sarandi também não foi fornecida pela COPEL, uma vez que foi necessário referenciar um dos RN s existentes. Os RN s foram rastreados pelo tempo de uma hora. A base utilizada para rastreio foi o RN S07_M07A_ME da seção 7 de batimetria, sendo este o mais próximo das estações. O transporte das coordenadas foi feito pelo método estático diferencial, utilizando o rastreador de satélites geodésicos de dupla frequência (L1/L2 2) R4 (Figura 68), da marca Trimble. Figura 68: RTK R4 Trimble Fonte: Trimble (2017). A Figura 69 demonstra o rastreio realizado no RN 2 da estação Montante I rio Capanema. 73

74 Figura 69: Rastreio do RN 2 da estação Montante I rio Capanema. Na Figura 70 pode-se notar o rastreio realizado no RN 2 da estação Montante II rio Andrade. Figura 70: Rastreio do RN 2 da estação Montante II rio Andrade. Já a apresenta o momento do rastreio realizado no RN 1 da estação Barra do Sarandi rio Cotegipe. 74

75 Figura 71: Rastreio do RN 2 da estação Montante I rio Capanema. Com a identificação das cotas desses RN s será possível realizar a modelagem da descarga sólida que entrará no futuro reservatório, atendendo assim ao objetivo geral do estudo. 75