Leito vivo : caracterização do acoplamento entre rugosidade dinâmica do leito e parâmetros do escoamento fluvial

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Granadier, Vinícius, 1996-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/70606
Resumo: Orientador: Prof. Dr. William Bonino Rauen
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spelling Granadier, Vinícius, 1996-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalRauen, William Bonino, 1976-2021-06-09T15:21:44Z2021-06-09T15:21:44Z2020https://hdl.handle.net/1884/70606Orientador: Prof. Dr. William Bonino RauenDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 06/11/2020Inclui referênciasResumo: Este estudo objetivou subsidiar melhores entendimento e capacidade de modelagem dos efeitos da variação temporal do coeficiente de rugosidade de leitos aluviais, sendo tal variação causada pelo desenvolvimento de formas de fundo. Foram consideradas condições de escoamento turbulento, subcrítico, com superfície livre em canais largos, com leitos arenosos sujeitos à ocorrência de mini-ripples ou de dunas. Foram investigados cenários nos quais tal variação temporal pode impactar significativamente as respectivas previsões de nível de água e descarga sólida. Foi desenvolvido e testado um procedimento de cálculo de parâmetros hidrossedimentológicos típicos na modelagem 1D de hidráulica fluvial, sob vazão constante ou variável, com desenvolvimento de mini-ripples ou de dunas no leito aluvial. Análises de sensibilidade foram realizadas contemplando variações de métodos de cálculo, modelos e coeficientes, bem como características do escoamento e do sedimento, quanto às incertezas de simulação. O procedimento foi aferido com base em simulações de regime transiente com o modelo computacional HEC-RAS, sob a condição de coeficiente de rugosidade temporalmente constante calculado em função das dimensões de equilíbrio de formas de fundo. O novo procedimento foi, então, aplicado em planilha eletrônica com a abordagem de retroalimentação morfodinâmica, na qual as condições do escoamento e do leito interagiram de modo a proporcionar variação temporal da respectiva condição de contorno na modelagem. Os resultados assim gerados foram comparados com os resultados correspondentes obtidos com a abordagem padrão de coeficiente temporalmente constante, observando-se o efeito sobre as estimativas de nível de água no canal. O ganho de capacidade descritiva alcançado com a abordagem aqui proposta superou as incertezas metodológicas correspondentes, nos testes realizados, indicando potencial contribuição à redução de incertezas da modelagem computacional 1D da hidráulica fluvial - especialmente sob passagem de onda de cheia concomitantemente à ocorrência de dunas no leito aluvial. Palavras-chave: Escoamento Transiente. Forma de Fundo. Hidráulica Fluvial. Incerteza. Modelagem CFD. Resistência Hidráulica.Abstract: This study aimed to contribute towards a better understanding and modelling capacity of the effects of a temporally varying alluvial roughness coefficient, where such variation is caused by bedform development. Turbulent, subcritical, free surface wide channel flow conditions were considered, with sandy beds subjected to the occurrence of mini-ripples or dunes. Investigation covered scenarios in which such temporal variation may significantly impact the corresponding water level and sediment flux predictions. A calculation procedure was developed and tested involving typical hydro-sedimentological parameters of 1D fluvial hydraulics modelling, under constant or variable discharge, with mini-ripples or dunes undergoing development on the alluvial bed. Sensitivity analyses were conducted for the impacts on modelling uncertainty of varying calculation methods, coefficients, flow and sediment characteristics. Procedural performance was assessed vis-à-vis transient flow simulations using the computational model HEC-RAS, with the roughness coefficient as a constant calculated as a function of equilibrium bedform dimensions. The new procedure was, then, applied in spreadsheet software with the morphodynamic feedback approach, in which flow and bed conditions interacted in such a way as to provide a temporally varying lower boundary condition in modelling. Results thus obtained were contrasted with the corresponding ones of a standard approach using constant roughness coefficient values, focusing on effects on water level predictions in the simulated open channels. Gains in descriptive capacity associated with the new approach surpassed methodological uncertainty in tests undertaken herein, indicating a potential contribution to reducing uncertainty of 1D computational fluvial hydraulics modelling - particularly under a passing flood wave occurring concurrently with dunes on the alluvial bed. Keywords: Bedform. CFD Modelling. Fluvial Hydraulics. Hydraulic Resistance. Transient Flow. Uncertainty.1 arquivo [165] p. : il. (algumas color.).application/pdfEscoamentoHidraulica - ModelosRecursos HídricosLeito vivo : caracterização do acoplamento entre rugosidade dinâmica do leito e parâmetros do escoamento fluvialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - VINICIUS GRANADIER.pdfapplication/pdf4381037https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/70606/1/R%20-%20D%20-%20VINICIUS%20GRANADIER.pdf83d4cbe189691ffad01a34962d69badfMD51open access1884/706062021-06-09 12:21:44.262open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/70606Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-06-09T15:21:44Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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