Transporte de sedimentos em canais com o fundo em degraus: mecanismos e proposição de estruturas desarenadoras

Abstract

O conhecimento sobre as características de escoamentos de água em canais em degraus tem evoluído com a realização de análises e experimentos sobre a energia dissipada, aeração e outros fenômenos. Contudo, há considerável lacuna no conhecimento sobre o transporte de sedimentos em estruturas hidráulicas desse tipo. Este trabalho expõe resultados obtidos por meio de simulações numéricas efetuadas com as equações de Navier-Stokes, conservação de massa e o modelo de Turbulência k-ε, escritas sob a forma do modelo multifásico não-homogêneo. Os cálculos foram realizados em três domínios: um canal em degraus convencional, um canal em degraus com soleiras nas extremidades finais dos pisos e um canal em degraus com cavidades sobre os pisos. Para todos os casos, foram adotadas condições relativas ao escoamento do tipo quedas sucessivas sem a formação de ressaltos hidráulicos. A análise do campo de velocidade possibilitou identificar o mecanismo responsável pela ocorrência da sedimentação no escoamento em questão. As simulações mostraram que o canal em degraus convencional foi, dentre os três, o que reteve menor quantidade de sedimentos, seguido pelo canal com soleiras terminais e pelo canal com cavidades, respectivamente.