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Tobias Bleninger
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HYDRODYNAMICS OF
ENVIRONMENTAL AQUATIC SYSTEMS
Tobias Bleninger, Michael Mannich
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Content
• Processing temperature profiles in Matlab
• Determining thermocline (Read)
• Available tools for processing
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Thermocline? Pycnocline?
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Exemplo: MCTR1
• Rotinas e aplicações
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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 35,7 106 m3
Profundidade máxima 17 m
Profundidade média 8 m
Tempo de detenção 117 dias
Figura 38: Reservatório VossorocaFonte: FAVORETO et al. (2003)
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Figura 39: Temperatura no Reservatório do Vossoroca
Reservatório Vossoroca
Dados: Projeto GEE-Apine
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Reservatório Vossoroca
Dados: Projeto GEE-Apine
Figura 40: Dados Meteorológicos no Reservatório Vossoroca.a) Velocidade do vento b) Temperatura do ar c) Umidade relativa e d) Radiação solar.
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Resultados: Índices físicos do reservatório Vossoroca
𝑊 =𝑔′
𝐿
𝑧𝑒𝑢∗
2
𝐿𝑁 =𝑆𝑡(𝑧𝑒 + 𝑧ℎ)
2𝜌ℎ𝑢∗2 𝐴𝑠𝑧𝑣
𝑁2 = −𝑔
𝜌𝑤0
𝜕𝜌
𝜕𝑧
Figura 41: Índices Físicos para o reservatório Vossorocaa) Números de Wedderburn e do Lago, b) Frequência de Brunt-Väisälä
Tabela 7: Número de dias que T>1, 2 e 3 °C, W>1 e LN>1 para os dados medidos no
reservatório Vossoroca
* Índices físicos calculados com o Lake Analyzer
CARACTERIZAÇÃO HIDRODINÂMICA DE RESERVATÓRIOS COM BASE NOS NÚMEROS DE
FROUDE E LAGO
Rocianne Bortolazzo Pinto: Eng. Ambiental, [email protected] Bleninger: Eng Civil, Dr., [email protected]
Akemi Kan: Eng Eng. Civil, Dr., [email protected]
Motivação
Reservatórios hidrelétricos são monitorados continuamente:
• Medições continuas (meteorologia e hidrologia)
• Medições esporádicas (qualidade de água)
Dados ainda pouco utilizados para a caracterização dosprocessos e definição de períodos de campanhas ou modelagem
Avaliar utilização de índices de parâmetros físicos dereservatórios para classificar processos hidrodinâmicos e definirperíodos característicos para analise de qualidade de água
Objetivo
Número de Lago (IMBERGER, 1989)
: 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: profundidadeA: Area
)(
)(2/32
* v
tN
hHAu
hHSL
−
−=
tS
h
vh
*u
>>1 , estratificação forte, pouca mistura no hipolímnio;<1 estratificação débil, mistura maiorNL
NL
Números característicos
Número de Froude densimetrico do afluente (FISCHER et al., 1979):
: velocidade media tributário
: raio hidráulico do tributário;
: gravidade reduzida (baseada nas diferenças dedensidade, rio - )
hi
tRg
UFr
')( 2 =
U
hR
ig '
>>1 ou -1, mistura forte do tributário com reservatório (perfil uniforme)>0 , rio espalha na superfície;<0 , rio espalha no fundo
• Potência de 250 MW; • Medições (LACTEC, 2013
• Perfil de temperatura• Perfil de oxigênio dissolvido em 3
pontos• Estação meteorológica (UFPR – LACTEC)• Nível/Vazao (COPEL)
Área do estudo: Capivari, PR
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
01/09/2002 14/01/2004 28/05/2005 10/10/2006 22/02/2008 06/07/2009 18/11/2010 01/04/2012 14/08/2013
Vel.
de co
rte
(m/s
) e S
t (10
^6)
Vazã
o (m
³/s)
Q (E1) Q(E5) u* St
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
01/09/2002 14/01/2004 28/05/2005 10/10/2006 22/02/2008 06/07/2009 18/11/2010 01/04/2012 14/08/2013
OD
(m
g/l)
Ln
Ln OD (mg/l)
Resultados
u*
vazão 1
St
vazão 2
OD
Ln
• Período em vermelho: Afluente espalha na superfície (Fr^2 positivo)
• Resto: afluente entra no fundo (Fr^2 negativo)
• Poucos dados e dados existentes permitem umaanalise rápida dos processos de mistura numreservatório
• Existem correlações entre OD e os númeroscaracterísticos, porem não sempre e necessita-secombinações dos números característicos
• Promissor para
– desenvolver uma ferramenta de gestão de reservatórios
– Complementando com modelagem matemática (1Dvertical e/ou 3D)
– Planejamento de campanhas de medição
Conclusão
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Literature (article)
http://gleon.org/research/projects/lake-analyzer
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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, 2018. ISSN 1414-
381X. http://dx.doi.org/10.1590/2318-0331.231820170203.
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S2318-
03312018000100221&script=sci_abstract&tlng=pt
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http://aed.see.uwa.edu.au/research/models/GLM/
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Thank you
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