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

Abstract

A construção de barramentos ao longo dos rios causa muitas alterações no meio envolvido. Entre esses 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 esse efeito, em muitas barragens, verifica-se a necessidade da implantação de mecanismos de transposição de peixes (MTP). Entre esses 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 realizadas 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 deste trabalho foram divididos em duas partes: (1) os parâmetros médios do escoamento e (2) características turbulentas do escoamento. Neste artigo, que representa a parte 1, são apresentados parâmetros adimensionais do escoamento e mostramse através de campos de isolinhas as características da profundidade do escoamento, das pressões e das velocidades médias do escoamento. Os resultados permitem caracterizar o comportamento médio do escoamento nessa estrutura e definir adimensionais importantes no dimensionamento dessas estruturas, entre eles, o coeficiente de descarga e a vazão adimensional. Quanto às velocidades do escoamento, verifica-se que estas não se alteram em função da descarga e da profundidade do escoamento, sendo a posição na bacia o principal fator que interfere. As velocidades máximas chegam, transpondo para o protótipo, a 2,0 m/s, sendo que predominam as componentes horizontais. As componentes verticais não ultrapassam 0,7 m/s (no protótipo) em regiões isoladas. Uma análise que confrontou os campos de velocidade na estrutura e as velocidades características de algumas espécies presentes na ictiofauna brasileira demonstrou que há regiões do escoamento que podem representar barreiras ao livre deslocamento dessas espécies.

Dam construction along the rivers affects the biological communities by changing aquatic habitats, 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 a 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 represents 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. This paper (part (1) of the study) presents the non-dimensional flow parameters and isoline maps showing the characteristics of the flow depth, pressures and mean velocities. Through the analysis of results it was possible to characterize the average behavior of the flow. The results allowed defining important non-dimensional parameters of these structures, such as the discharge coefficient and the non-dimensional flow rate. Flow velocities do not change based on discharge and flow depth, the pool position is the main factor of interference. The maximum velocity of the flow can reach up to 2.0 m/s (prototype scale) and the horizontal components are predominant. The vertical components do not exceed 0.7 m/s (prototype scale) in isolated regions. An analysis that contrasted the velocity fields of the structure and the velocity characteristics of some species of Brazilian ichthyofauna demonstrated that there are regions of the flow with barriers preventing the free passage of these species.