HYDRODYNAMICS OF ENVIRONMENTAL AQUATIC SYSTEMS

Transcrição

1 1, Michael Mannich HYDRODYNAMICS OF ENVIRONMENTAL AQUATIC SYSTEMS

2 2 Content Processing temperature profiles in Matlab Determining thermocline (Read) Available tools for processing

3 3 Processing

4 4 Processing

5 5 Processing

6 6 Processing Thermocline? Pycnocline?

7 7 Processing

8 8 Processing

9 9 Processing

10 10 Processing Exemplo: MCTR1 Rotinas e aplicações

11 Reservatório Vossoroca Formado em 1949 pelo represamento do Rio São João; Função: regularizar a vazão para a usina hidrelétrica de Chaminé (capacidade de 18 MW). Área Volume 35, m 3 Profundidade máxima 17 m Profundidade média 8 m Tempo de detenção 117 dias Figura 38: Reservatório Vossoroca Fonte: FAVORETO et al. (2003) Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental PPGERHA Universidade Federal do Paraná 11

12 Reservatório Vossoroca Figura 39: Temperatura no Reservatório do Vossoroca Dados: Projeto GEE-Apine Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental PPGERHA Universidade Federal do Paraná 12

13 Reservatório Vossoroca Figura 40: Dados Meteorológicos no Reservatório Vossoroca. a) Velocidade do vento b) Temperatura do ar c) Umidade relativa e d) Radiação solar. Dados: Projeto GEE-Apine Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental PPGERHA Universidade Federal do Paraná 13

14 Resultados: Índices físicos do reservatório Vossoroca W = g L Figura 41: Índices Físicos para o reservatório Vossoroca a) Números de Wedderburn e do Lago, b) Frequência de Brunt-Väisälä z e u 2 L N = S t(z e + z h ) N 2 = g ρ 2ρ h u 2 A s z ρ v w0 z Tabela 7: Número de dias que T>1, 2 e 3 C, W>1 e L N >1 para os dados medidos no reservatório Vossoroca * Índices físicos calculados com o Lake Analyzer Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental PPGERHA Universidade Federal do Paraná 14

15 CARACTERIZAÇÃO HIDRODINÂMICA DE RESERVATÓRIOS COM BASE NOS NÚMEROS DE FROUDE E LAGO Rocianne Bortolazzo Pinto: Eng. Ambiental, rocianne@gmail.com : Eng Civil, Dr., tobias.bleninger@gmail.com Akemi Kan: Eng Eng. Civil, Dr., akemi.kan@lactec.org.br

16 Motivação Reservatórios hidrelétricos são monitorados continuamente: Medições continuas (meteorologia e hidrologia) Medições esporádicas (qualidade de água) Dados ainda pouco utilizados para a caracterização dos processos e definição de períodos de campanhas ou modelagem Objetivo Avaliar utilização de índices de parâmetros físicos de reservatórios para classificar processos hidrodinâmicos e definir períodos característicos para analise de qualidade de água

17 Números característicos Número de Lago (IMBERGER, 1989) L N = u S ( H h) t 2 3 / 2 * A ( H hv ) S t h h v u * : a estabilidade de Smith (FISCHER et al., 1979); : a profundidade da termoclina; : a altura do centro de volume do corpo d água; : a velocidade de corte do vento. H: profundidade A: Area L N L N >>1, estratificação forte, pouca mistura no hipolímnio; <1 estratificação débil, mistura maior Número de Froude densimetrico do afluente (FISCHER et al., 1979): ( Fr ) t 2 = U g' R i h U R h g' i : velocidade media tributário : raio hidráulico do tributário; : gravidade reduzida (baseada nas diferenças de densidade, rio - ) >>1 ou -1, mistura forte do tributário com reservatório (perfil uniforme) >0, rio espalha na superfície; <0, rio espalha no fundo

18 Área do estudo: Capivari, PR Potência de 250 MW; Medições (LACTEC, 2013 Perfil de temperatura Perfil de oxigênio dissolvido em 3 pontos Estação meteorológica (UFPR LACTEC) Nível/Vazao (COPEL)

19 Ln OD (mg/l) Vazão (m³/s) Vel. de corte (m/s) e St (10^6) Resultados 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 St 30,00 20,00 10,00 vazão 2 0,00 u* vazão 1 01/09/ /01/ /05/ /10/ /02/ /07/ /11/ /04/ /08/2013 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Q (E1) Q(E5) u* St 16, , Ln OD 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0 0,0 01/09/ /01/ /05/ /10/ /02/ /07/ /11/ /04/ /08/2013 Ln OD (mg/l) Período em vermelho: Afluente espalha na superfície (Fr^2 positivo) Resto: afluente entra no fundo (Fr^2 negativo)

20 Conclusão Poucos dados e dados existentes permitem uma analise rápida dos processos de mistura num reservatório Existem correlações entre OD e os números característicos, porem não sempre e necessita-se combinações dos números característicos Promissor para desenvolver uma ferramenta de gestão de reservatórios Complementando com modelagem matemática (1D vertical e/ou 3D) Planejamento de campanhas de medição

21 21 Processing Literature (article)

22 22 Processing Advanced analysis BUENO, Rafael de Carvalho and BLENINGER, Tobias Bernward. Ondas Internas produzidas pelo vento no Reservatório do Vossoroca, PR, Brasil. RBRH [online]. 2018, vol.23, e25. Epub June 18, ISSN X.

23 23 Processing

24 24 Thank you