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.Palavras-chave: escadas para peixes, mecanismos de transposição de peixes, velocidades, parâmetros hidráulicos, dissipação da energia. INTRODUÇÃOCada parte de um rio constitui o habitat de determinadas espécies de peixe, que aí se estabele-ceram devido às características do local: velocidade da corrente, profundidade da água, natureza do leito e das margens, possibilidade de...

Three-dimensional numerical simulation of flow in vertical slot fishways: validation of the model and characterization of the flow

“…Numerical flow simulations were performed for three discharge rates: 0.02159 m 3 /s, 0.02451 m 3 /s and 0.02916 m 3 /s, which are the same flow rates evaluated experimentally by Sanagiotto et al (2011Sanagiotto et al ( , 2012. These discharges correspond to prototype flow rates of 1.21 m 3 /s, 1.37 m 3 /s and 1.63 m 3 /s, respectively.…”

“…The focus of this work is the vertical slot fishway installed at Igarapava Hydropower Plant (HPP) in Brazil, described by Viana, Martinez and Marques (2007) and Viana, Faria and Martinez (2014). Prior studies have presented results on the behavior of the flow in this structure, obtained through a partial physical model at a 1:5 scale (SANAGIOTTO et al, 2012(SANAGIOTTO et al, , 2011. In this work, we validate a 3D computational fluid dynamic model for analysis of vertical slot fishways.…”

“…Locations of pressure and velocity measurement points are shown in Figure 2c. Details of the experimental studies, including data treatment and analysis of the mean and turbulent flow behavior, are described in Sanagiotto et al (2012Sanagiotto et al ( , 2011.…”

“…To diminish this negative effect, technical fish passes have been implemented for the operational life of many physical barriers. Such mechanisms, can be fishways or fish ladders, locks, elevators, or systems of capture, transport and release (MIRZAEI, 2017;SANAGIOTTO et al, 2012). These structures should ensure the movement of fish to their areas of interest as well as a return path in a manner compatible with the swimming skills and biological characteristics of the particular species.…”

“…The flow in vertical slot fishways has been the subject of prior experimental studies (e.g., BOMBAČ et al, 2014;CALLUAUD et al, 2014;MARRINER et al, 2016;VAN DER VINNE;KATOPODIS, 1986;SOLANKI, 1992;SANAGIOTTO et al, 2012SANAGIOTTO et al, , 2011VIANA;MARTINEZ, 2014;WU;KATOPODIS, 1999) and numerical evaluations (e.g., AN et al, 2016;NOVAK, 2017;MARRINER et al, 2014).…”