Relações entre a capacidade de transporte por arraste e o depósito de sedimentos em um canal de fundo fixo rugoso

• Ano de defesa: 1991
• Autor(a) principal: Silvestrini, Jorge Hugo
• Orientador(a): Bordas, Marc Pierre
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Canais abertos; Sedimentação; Fundos fixos; Rugosidade de superfície; Transporte de sedimentos : Arraste
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/222775

A determinação da capacidade máxima de transporte por arraste é um assunto de fundamental importância para entender a propagação dos sedimentos em rios, a evolução de erosão e depósito e, em geral, para estabelecer balanços sedimentológicos em bacias hidrográficas. Este trabalho tem por objetivo principal sua quantificação a partir da observação e identificação do início de depósito., As experiências foram realizadas num canal de 26 m de comprimento, 1 m de largura e 0.90 m de altura. A metodologia de ensaio procura identificar a condição hidráulica para a qual começa o depósito dos sedimentos transportados, quando a vazão de ensaio vem sendo sistematicamente diminuída (para descarga sólida constante). Dois critérios foram utilizados para definir a vazão crítica, um experimental (baseado na observação do fenômeno) e outro analítico (baseado num conceito reformulado de taxa de depósito). Os valores ensaiados abrangeram uma faixa de descarga sólida de 300 a 5000 gr/min, declividades de 0.006, 0.008 e 0.010, vazões de 3 a 35 1/s, e diâmetros de areia de 0.77, 1.22 e 1.98 mm. Foram realizadas três series de experiências com diâmetro de areia injetada igual ao diâmetro da rugosidade de fundo do canal, e uma quarta com diâmetro de areia injetada maior que a rugosidade de fundo. Os resultados mostram que das quatro alternativas testadas para caracterizar a variável hidráulica, a potência do escoamento por unidade de superfície, teve a melhor performance. Foi verificada também a boa concordância que existe entre os resultados obtidos em pesquisas anteriores e os obtidos neste trabalho. Quanto às relações entre potência do escoamento e capacidade de transporte, foi confirmada a existência das três faixas de transporte de sedimentos definidas em pesquisas anteriores, porem, os limites foram outros. Na zona de transporte de sedimentos mais intensa (transporte de massa), pode ser constatada a existência de um mecanismo adicional de dissipação de energia, que se acredita ligado aos choques entre partículas. Este mecanismo faz com que o gradiente de potência de escoamento necessário para transportar igual volume de sedimentos seja maior para os diâmetros menores. A série de experiências com diâmetro de areia injetada maior que a rugosidade de fundo, permite analisar o comportamento de uma massa de grãos transportados (com diâmetro constante) sobre fundos com diferentes rugosidades e a sua influência no início de depósito. Os casos analisados foram 1.98/0.77, 1.98/1.22 e 1.22/0.77. Os resultados mostram que um fundo com rugosidade caracterizada por um diâmetro menor que o diâmetro do sedimento transportado não dissipa necessariamente menos energia que um fundo de rugosidade igual ao sedimento transportado. A incorporação do adimensional que caracteriza a rugosidade de fundo permitiu generalizar os resultados conseguidos anteriormente com estes novos, obtendo desta forma uma formulação final única que abrange os dois casos pesquisados.