Estudo numérico do escoamento e transporte de sedimentos em torno de pilares de pontes

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Hidráulica do escoamento e transporte de sedimentos em sulcos em solo franco-argilo-arenoso

A erosão em sulcos caracteriza-se pelo escoamento superficial concentrado de uma lâmina d'água com tensão de cisalhamento suficiente para desagregar o solo, que deforma o sulco e altera as características hidráulicas do escoamento responsável pela dinâmica de formação dos sulcos. Os objetivos deste trabalho foram: avaliar as condições hidráulicas do escoamento em sulcos de erosão, que podem fornecer subsídios importantes às relações de erosão, e determinar as taxas de desagregação do solo, a erodibilidade do solo e a tensão crítica de cisalhamento, além de quantificar o transporte de sedimentos em sulcos por meio de expressões baseadas em variáveis hidráulicas. Para tanto, sulcos foram pré-formados em um solo de textura franco-argilo-arenosa, num campo com declive médio de 0,067 m m-1, e submetidos à aplicação de chuva simulada com intensidade de 74 mm h-1, durante 80 min, tendo sido aplicados nos sulcos, nos últimos 20 min, fluxos extras de escoamento superficial de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1. Os resultados mostraram que o regime de escoamento nos sulcos caracterizou-se como sendo de transição subcrítico a turbulento subcrítico. As taxas de desagregação do solo obtidas foram lineares às tensões de cisalhamento desenvolvidas, para uma erodibilidade em sulcos (Kr) de 0,0024 kg N-1 s-1 e uma tensão crítica de cisalhamento (tauc) de 2,75 Pa. Duas funções baseadas na potência do escoamento foram ajustadas para estimar o transporte de sedimentos nos sulcos de erosão, as quais explicaram 53 % da variação experimental, refletindo não só a dificuldade de ajuste de modelos de estimativa do transporte sólido às lâminas de escoamento pouco espessas que ocorrem nas áreas de cultivo agrícola, mas também a diversidade física e mineralógica das partículas e dos agregados do solo estudado.

Fórmulas para el cálculo aproximado de la capacidad de transporte de sedimentos en ríos de montaña

El cálculo de la capacidad de una corriente para el transporte de sedimentos de fondo requiere información sobre las características hidráulicas, geomorfológicas y granulométricas del cauce. Sin embargo, en ríos de fuerte pendiente y para caudales que superen ampliamente el umbral del movimiento de las partículas se dan una serie de circunstancias que permiten calcular el caudal sólido de acarreo a partir de ecuaciones muy simples, que involucran únicamente caudal líquido y pendiente longitudinal del lecho, con el consiguiente ahorro. En contrapartida la precisión de dichas ecuaciones es inferior, por lo que se recomienda restringir su empleo a la obtención de un primer orden de magnitud de la carga de fondo. En el presente artículo se incluye una compilación de este tipo de ecuaciones, así como un ejemplo ilustrativo de su utilización.

Rotina computacional e equação simplificada para modelar o transporte de sedimentos num Latossolo Vermelho Distrófico

Os objetivos do presente trabalho foram desenvolver rotina computacional para a solução da equação de Yalin e do diagrama de Shields e avaliar uma equação simplificada para modelar a capacidade de transporte de sedimento num Latossolo Vermelho Distrófico que possa ser utilizada no Water Erosion Prediction Project - WEPP, assim como em outros modelos de predição da erosão do solo. A capacidade de transporte de sedimento para o fluxo superficial foi representada como função-potência da tensão cisalhante, a qual revelou ser aproximação da equação de Yalin. Essa equação simplificada pôde ser aplicada em resultados experimentais oriundos de topografia complexa. A equação simplificada demonstrou acuracidade em relação à equação de Yalin, quando calibrada utilizando-se da tensão média cisalhante. Testes de validação com dados independentes demonstraram que a equação simplificada foi eficiente para estimar a capacidade de transporte de sedimento.

Estudo da concentração e do transporte de sedimentos em suspensão em cursos de água de montanha

O principal objectivo deste estudo foi o de verificar a aplicabilidade, às ribeiras da Ilha da Madeira, de técnicas indirectas de estimação do caudal e da concentração de sedimentos em suspensão e do seu emprego no cálculo do transporte sólido em suspensão nessas pequenas bacias de montanha. Particular ênfase é dada ao uso de traçadores químicos na determinação indirecta do caudal em cursos de água turbulentos com acentuados declives e à estimação da concentração de sedimentos em suspensão a partir de dados de turbidez da água, sendo tais técnicas aqui detalhadamente descritas. A campanha de medições da condutividade eléctrica e da turbidez da água realizada na Ribeira Seca do Faial, complementada pelos trabalhos realizados na Ribeira do Lajeado e na Ribeira de Santa Luzia, devido às suas grandes limitações em termos temporais e espaciais, não permitiu chegar a conclusões mais representativas sobre o transporte de sedimentos em suspensão na bacia hidrográfica em estudo. Ainda assim, os trabalhos de campo e em laboratório realizados possibilitaram confirmar a aplicabilidade das técnicas indirectas adoptadas na estimação de caudais e no estudo da concentração e do transporte de sedimentos em suspensão nesses cursos de água de montanha.

Rotina computacional e equação simplificada para modelar o transporte de sedimentos num Latossolo Vermelho Distrófico

Os objetivos do presente trabalho foram desenvolver rotina computacional para a solução da equação de Yalin e do diagrama de Shields e avaliar uma equação simplificada para modelar a capacidade de transporte de sedimento num Latossolo Vermelho Distrófico que possa ser utilizada no Water Erosion Prediction Project - WEPP, assim como em outros modelos de predição da erosão do solo. A capacidade de transporte de sedimento para o fluxo superficial foi representada como função-potência da tensão cisalhante, a qual revelou ser aproximação da equação de Yalin. Essa equação simplificada pôde ser aplicada em resultados experimentais oriundos de topografia complexa. A equação simplificada demonstrou acuracidade em relação à equação de Yalin, quando calibrada utilizando-se da tensão média cisalhante. Testes de validação com dados independentes demonstraram que a equação simplificada foi eficiente para estimar a capacidade de transporte de sedimento.

Variabilidade temporal no transporte de sedimentos no rio Ivaí - Paraná (1977-2007)

This paper evaluates the behavior of suspended sediment load of the river Ivaí over a period of 32 years measured by the station further downstream the river (Novo Porto Taquara). The most suitable parameters for this assessment were the annual discharge of suspended sediment and water obtained from SUDERSA. The relationship between the concentration of suspended sediment and discharge of water had not a very good correlation (R 2 = 0,56) and hysteresis effect is quite clear. The justification for this behavior is given by the heterogeneity of the hydrological regime and basin occupation. There were no significant changes in annual flows which have remained the same during the study period. Already the discharge of suspended sediment showed a small gradual decline in which the end of the period (2007), the river carries less than 0.65 Mton at the beginning (1977). This reduction in suspended sediment transported is probably due to changes in soil management for agriculture.

Avaliação da erosão hídrica, transporte de sedimentos e qualidade da água na bacia do córrego Monjolo Grande

Understanding the linkages between the natural elements is essential for being promoted the land use, occupation and sustainable management of environmental systems. Universal Soil Loss Equation (USLE), as a predictive model of erosion, is important to allowing the prevention of possible environmental impacts which may drastically interfere in natural or anthropic environments, as well as prevent potential financial wastes and even contribute to greater efficiency of agricultural production. This research will be working some USLE parameters, emphasizing topographic factor from Ribeirão Monjolo Grande watershed. Among the factors considered by the USLE, the Topographic Factor interferes directly in the erosive dynamic of a watershed because it involves variables related to hydrological processes that occur on it. In this research, were discussed different methods for obtaining the Topographic Factor (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1985; MOORE e BURCH, 1986; DESMET E GOVERS, 1996) in GIS environment. After comparison between the methods, was indicated that best represents the conditions of geometry strand of the study area. Finally, other factors (R, K, C, P) considered by the USLE were obtained. The attainment of these parameters were guided by the use of geotechnologies, especially in Geographic Information Systems (GIS), with the assistance of secondary data and periodic field visits. The results obtained contributed to the understanding of hydrosedimentological dynamic in this area and serve as a viable strategy for studies of soil loss, aiming at developing consistent material for future researches about environmental planning and land management

Modelagem do transporte de sedimentos na alta Bacia do Córrego Cachoeirinha (Rio Claro, SP) através do software Soil and Water Assessment Tool (SWAT)

This study aimed to simulate and evaluate the sediment transport in Upper Basin Stream Cachoeirinha in Rio Claro, SP, and compare the results with previous studies performed in the same basin. The modeling software used in this study was Soil and Water Assessment Tool (SWAT), which is a very comprehensive tool that discusses many physical processes. In this work, the hydrosedimentological processes were treated, aiming to understand the sediment production and transport. The Basin Stream Cachoeirinha has an area with predominantly agricultural use, especially sugar cane. The database for inclusion in software was constructed from the following elements: climatic, topographical, soil type and use and land cover of the area, also including the parameters of Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE). The analysis was conducted for a period of 16 years (1994-2010), which is the range of data available from CEAPLA. The results were analyzed in terms of annual runoff and sediment yield. The average sediment delivery in the simulation was 0.94 t/ha/year, while the maximum annual contribution was 7.28 t/ha/year

Modelagem da capacidade de transporte de sedimentos em latossolo férrico

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Avaliação ambiental, caracterização da qualidade de água e transporte de sedimentos da bacia hidrográfica do Ribeirão Monjolo Grande (SP)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Erosão hídrica e transporte de sedimentos na bacia do Ribeirão Cachoeirinha, Rio Claro (SP)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da erosão hídrica e transporte de sedimentos através do modelo hidrossedimentológico SWAT (Soil and Water Assessment Tool)

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE