Determinação da capacidade máxima de transporte por arraste de um escoamento sobre fundo móvel

Abstract

Este estudo visa a determinação da capacidade máxima de transporte de um escoamento sobre fundo móvel, a partir da identificação do início de depósito. Os ensaios foram realizados em um canal de laboratório objetivando determinar as condições hidráulicas que assinalam a saturação do escoamento e, portanto, o início de depósito. O método experimental baseou-se na injeção de uma certa quantidade de sedimentos num escoamento permanente uniforme e levantamento das cotas do trecho móvel antes e depois de cada ensaio. Os resultados finais obedecem uma lei expressa pela relação: <fórmula> com coeficiente de correlação R= 0,89 que foi comparada com estudos semelhantes a fundo fixo e com fórmulas clássicas de transporte por arraste. Da comparação com os estudos a fundo fixo confirma-se que as necessidades energéticas para o transporte sólido de uma mesma descarga sólida é maior (da ordem de 2,5 vezes no caso presente) num fundo móvel do que num fundo fixo liso e do que num fundo fixo rugoso. Da comparação com as fórmulas clássicas de transporte por arraste observa-se que não há contradições entre os dados deste estudo e aqueles empregados pelos autores, uma vez que se situam dentro da nuvem de pontos que gerou aquelas relações. Outras variáveis hidráulicas como: tensão de cisalhamento e velocidade média foram utilizadas para representar o escoamento porém, com resultados menos conclusivos do que a potência. Empregou-se os diâmetros 1,98mm, 1,22mm e 0,77mm, potências na faixa de 0,49/2,20 W/m² e profundidades médias entre 1,77mm x 10⁻²/5,72 x 10⁻²m. Trata-se de uma primeira tentativa, aparentemente bem sucedida, que requer complementações para a ampliação da faixa de potências e descargas sólidas, expansão dos diâmetros ensaiados e redução das declividades a fim de se aproximar melhor da realidade dos cursos d'água.

The purpose of this study is to determine maximum transport capacity of a flow over a movable bed using as criterium the beginning of deposit formation. Tests were performed in a laboratory channel in order to establish the hydraulic conditions characteristic of flow saturation and the beginning of deposit formation. The experimental method consisted of injecting a certain quantity of sediment into steady uniform flow, surveying the level of the movable bed reach before and after each test. The results obtained are expressed by relation: <formula> with a correlation coefficient of R = 0, 89 which was compared to similar fixed bed studies and to classical bed load transport formulas. Comparison to the fixed bed studies confirms that energy requirements for the transport of a same amount of bed load are greater (on the order of 2.5 times in the present case) in a movable bed than in a smooth fixed bed or rough fixed bed. In comparing these results to the classical bed load formulas it is found that there is no contradiction between the data in this study and those utilized by the authors, since they are within the cloud of experimental points which generated those relations. Other hydraulic variables such as: shear stress and mean velocity were used to represent streamflow but results were less conclusive than power. Diameters 1.98mm, 1.22mm and 0.77mm, powers ranging between 0.49 and 2.20 W/m² and mean depths of 1,77 x 10⁻² to 5.72 x 10⁻²m were used. This is a first, apparently successful attempt which must be complemented to increase the range of powers and solid loads. Tested diameters must be expanded and slopes must be reduced for a better approach to the reality found in watercourses.