Estudo experimental das características do escoamento em escadas para peixes do tipo ranhura vertical : turbulência do escoamento

Abstract

A construção de barramentos ao longo dos rios causa muitas alterações no meio envolvido. Entre estes impactos, tem-se a formação de uma barreira que impede o deslocamento do habitat aquático, interferindo, principalmente, na reprodução das espécies migratórias. Na tentativa de mitigar este efeito, em muitas barragens, verifica-se a necessidade da implantação de mecanismos de transposição de peixes (MTP). Entre esse MTP têm-se as escadas para peixes que, quando empregadas e projetadas adequadamente, possibilitam a livre circulação das espécies. As escadas/passagens para peixes apresentam diferentes geometrias, de acordo com características natatórias dos peixes, altura do obstáculo e vazões disponíveis. Neste trabalho avaliam-se as características do escoamento em uma escada do tipo ranhura vertical. Realizaram-se ensaios em um modelo com 0,60 m de largura, 0,60 m de profundidade, 9 m de comprimento e 6% de declividade, onde se representa, na escala 1:5, parte da escada para peixes instalada na UHE Igarapava (Minas Gerais). Foram realizados medições da profundidade do escoamento, das pressões junto ao fundo e das velocidades do escoamento, em uma das bacias da estrutura, para três descargas. A região da ranhura na bacia, onde ocorre a passagem da água entre bacias consecutivas foi estudada detalhadamente, já que representa uma região de passagem obrigatória e onde se esperam as maiores velocidades. Os resultados desse trabalho foram divididos em duas partes: (1) os parâmetros médios do escoamento e (2) características turbulentas do escoamento. Um velocímetro acústico Doppler (ADV) foi utilizado para medir velocidades nas três direções em uma malha tridimensional em uma das bacias do modelo. Neste artigo, que representa a parte 2 desse trabalho, apresentam-se os resultados da avaliação da turbulência do escoamento através de mapas de isolinhas dos parâmetros analisados. Os parâmetros que melhor indicaram os padrões de turbulência do escoamento foram a energia cinética turbulenta e as tensões de Reynolds.

Dam construction along the rivers affects the biological communities by changing the aquatic habitat, interfering in fish movements and causing serious restrictions to the reproduction of migratory species. In an attempt to reduce these effects, many dams include fishways to help species maintain their life cycles. Fishways can be of various types according to the obstacle height, fish species and available discharges. In this paper, flow patterns in a vertical slot fishway were studied. An experimental arrangement consisting of a 0.60 m wide, 0.60 m deep and 9 m long flume divided into nine pools was evaluated. This model represents part of the fishway installed at the Igarapava Hydropower Plant in Minas Gerais (Brazil). Measurements were carried out on the flow depth, bottom pressure and flow velocity in one of the pools for three discharges. The slot region between consecutive pools was studied in detail since it is an obligatory passage and it is where the highest velocities are expected. The results of this paper were divided in two parts: (1) the average flow parameters and (2) the characteristics of the turbulent flow. An acoustic Doppler velocimeter (ADV) was used to measure three direction velocities in a three-dimensional mesh in one pool of the model. In this article, which represents the second part of this work, results show turbulence patterns through isoline maps of the evaluated parameters. The parameters that best show the patterns of flow turbulence were the turbulent kinetic energy and Reynolds shear stress.