Banca de DEFESA: LUDMILA MOURA MOREIRA MENDES

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : LUDMILA MOURA MOREIRA MENDES
DATA : 10/02/2023
HORA: 09:00
LOCAL: https://youtube.com/live/rEWYd9FegUA?feature=share
TÍTULO:

Modelo hidrodinâmico do escoamento a jusante de usinas hidroelétricas: subsídios para avaliação de impactos a ictiofauna

PALAVRAS-CHAVES:

Escoamentos livres, migração para montante, rios tropicais, modelos numéricos

PÁGINAS: 120
RESUMO:

As Usinas Hidroelétricas (UHE) são fontes de energia renovável cuja capacidade mundial deve aumentar nos próximos. Entretanto, apesar de possuírem aspectos atrativos para os gestores públicos, sua presença fragmenta rios e altera o regime natural de vazões, e tais mudanças abióticas provocam alterações significativas no comportamento de espécies de peixes, que podem ser extintas dependendo do grau de impacto. Por outro lado, na tentativa de propor soluções sustentáveis as UHEs existentes, a área de Ecohidráulica tenta diagnosticar esses impactos utilizando-se da modelagem numérica do escoamento hidráulico e de técnicas de monitoramento de comportamento de peixes em tempo real. Entretanto, o desenvolvimento de modelos numéricos para longos trechos de rios não é trivial, principalmente considerando a resolução suficiente para se captar processos físicos de escala reduzida, como a proporcional à movimentação de peixes, ou mesmo de partes complexas do escoamento, como as que ocorrem em zonas laterais de escoamento secundários (meandros) ou em áreas de saída de turbinas. Portanto, o objetivo geral da presente pesquisa foi elaborar modelos numéricos de escoamentos hidráulicos a jusante de barramentos que representem de forma significativa os processos físicos, necessários para a compreensão do comportamento de espécies de peixes, principalmente relacionados a atração exercida pelas turbinas e a utilização de corredores de natação. De forma a avaliar o uso de modelos hidrodinâmicos para impactos relacionados a usinas hidrelétricas e ictiofauna, uma revisão sistemática foi realizada de forma a subsidiar definições mais holísticas sobre tema bem como fornecer informações a respeito das características dos modelos a serem empregados. Foram construídos e validados modelos hidrodinâmicos bidimensionais e tridimensionais do escoamento hidráulico a jusante da UHE de Três Marias (Brasil). Diferentes aproximações relacionadas a turbulência foram aplicadas e os resultados hidrodinâmicos serão confrontados com informações de capacidade natatória de peixes neotropicais. Após a simulação, foram obtidas informações sobre características hidráulicas relacionadas a velocidade, energia cinética turbulenta (em inglês, turbulent kinetic energy, TKE) e deformação hidráulica (em inglês, total hydraulic strain, THS). Esse trabalho respondeu as seguintes perguntas: 1) Ocorrem alterações nos campos de velocidade e turbulência do escoamento a jusante da UHE devido a sua operação que possam influenciar o comportamento de cardumes de peixes nessas áreas? 2) Existem corredores de natação em áreas a jusante de UHE que podem levar os peixes a áreas próximas às turbinas?  3) Onde se concentram os principais estudos de modelos hidrodinâmicos aplicados à problemas de ictiofauna oriundos da operação de UHE? 4) Quais os principais impactos abordados nesses estudos com modelos hidrodinâmicos? 5) Quais os critérios de seleção das espécies estudadas e técnicas para obter os dados de comportamento de peixes? 6) Quais as principais características dos modelos hidráulicos numéricos para estudos de impacto a ictiofauna devido a UHE? 7) Os modelos tridimensionais RANS (em inglês, Reynolds Averaged Navier Stokes) e DDES (em inglês, Delayed Detached Eddy Simulation) são semelhantes no processo de captura de fenômenos hidráulicos, importantes para a compreensão do comportamento ambiental de espécies de peixes, em diferentes áreas do escoamento ao longo do trecho do rio? 8) Como se comportam as variáveis hidráulicas velocidade da magnitude, turbulência e a deformação hidráulica (apontadas como importantes explicadores do comportamento de peixes) em trechos a jusante de UHE ao longo da distância? Observou-se como resultados principais os seguintes pontos: 1) os campos de escoamento do canal de fuga da UHE apresentam uma deformação hidráulica e uma homogeneidade de velocidade maiores que o campo de escoamento do trecho de rio a jusante; 2) as velocidades do canal de fuga são baixas para indivíduos maduros de todas as espécies estudadas, as quais podem nadar do trecho do rio a jusante para áreas inseguras no canal de fuga no modo sustentável e prolongado por corredores disponíveis para as diferentes vazões simuladas; 3) existe uma ampla contribuição dos modelos de CFD em estudos de impacto de barragens nas comunidades de peixes, porém há uma prevalência de pesquisas em passagens para peixes; 4) observou-se um aumento nas pesquisas sobre espécies não-salmonídeas, nativas ou ameaçadas de extinção, especialmente na China; 5) a amostragem de dados de peixes, a extensão do domínio e a complexidade dos fenômenos estudados no escoamento desempenham um papel importante na definição do modelo numérico; 6) a seleção do software está relacionada ao tipo de impacto estudado e a associação de diferentes modelos tem aprimorado a simulação de comportamento de peixes no campo hidrodinâmico; 7) há poucas pesquisas no hemisfério sul e em áreas com grande diversidade de peixes; 8) a qualidade do habitat e a modelagem do movimento do peixe são áreas promissoras para o uso do CFD; 9) foram observadas diferenças na velocidade de escoamento, energia cinética turbulenta e deformação hidráulica dos modelos DDES e RANS; 10) o modelo DDES apresentou uma maior concordância com os dados ADCP; 11) a velocidade do escoamento foi significativamente relacionada à distância da represa e algumas áreas no trecho de três quilômetros podem atuar como barreiras de velocidade para o Pimelodus maculatus. Espera-se que as contribuições dadas por essa tese possibilitem o avanço na discussão científica sobre impactos ambientais oriundos de UHE em ambientes aquáticos.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - HERSILIA DE ANDRADE E SANTOS
Interno - LINEKER MAX GOULART COELHO
Externa à Instituição - EDNA MARIA DE FARIA VIANA - UFMG
Externo à Instituição - LUIZ GUSTAVO MARTINS DA SILVA - UFSJ