Avaliação dos efeitos de obstáculos no controle de correntes de turbidez

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Cerqueira, Arthur Costa
• Orientador(a): Manica, Rafael
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Modelagem física; Sedimentos; Fluxos gravitacionais; Correntes de densidade
• Palavras-chave em Inglês: Experimental modeling; Turbidity currents; Obstacles
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/240087

As correntes de turbidez são o principal fenômeno de transporte de sedimentos nos ambientes marinho profundo. Ao longo do seu percurso, essas correntes passam por diversas configurações topográficas (obstáculos) que alteram o seu comportamento hidrodinâmico e deposicional. Essa interação pode ser compreendida em campo, através do monitoramento do fenômeno, ou por meio de estudos experimentais de correntes de turbidez em laboratório escoando sob condições controladas. Assim, essa pesquisa buscou avaliar experimentalmente correntes de turbidez escoando sob leitos com presença de obstáculos, visando o entendimento da interação hidrodinâmica entre o fluxo de sedimento e os seus respectivos depósitos gerados com os obstáculos. Nove simulações físicas com uma mistura de água e carvão mineral (Cvol = 5%) pobremente selecionado e cuja mediana (D50) é igual a 47 μm foram realizadas em um canal de acrílico de dimensões 4,0 x 0,49 x 0,24 metros. Três vazões de injeção foram empregadas (5, 10 e 25 L.min-1) em três configurações topográficas distintas: ensaios de controle sem obstáculos; ensaios com três obstáculos em sequência de 3 cm de altura e; ensaios com três obstáculos de 6 cm de altura. A partir destas simulações, os resultados indicam que o aumento da vazão de injeção é capaz de depositar partículas maiores em regiões distais da origem, no entanto, a presença de obstáculos alterou esta dinâmica. Quanto maior a altura dos obstáculos, maior é o bloqueio do fluxo e mais alterações nos seus perfis vertical de velocidade, na geometria e no padrão de sedimentação são verificados. Os sedimentos são barrados a montante causando o afinamento dos depósitos gerados. Entre os obstáculos, o fluxo troca de regime de escoamento, criando zonas de recirculação e também alterando o tamanho do grão ali depositado. E, após passagem sobre os mesmos, o fluxo tende a se reestabelecer a sua estrutura hidrodinâmica à condição anterior. A sedimentação dos depósitos apresentou alterações entre os segmentos antes, entre e depois dos obstáculos, sugerindo que os obstáculos funcionam na redistribuição das partículas promovendo diferenças na deposição entre estes trechos. Por último, os ensaios experimentais se mostraram ferramenta eficiente para entender essa interação do fluxo com os obstáculos topográficos, o que levaria, em sistemas naturais análogos, após sucessivas deposições nesta superfície, alterações significativas nas características do depósito gerado.