RESUMO Os escoamentos em canais em degraus têm sido amplamente estudados nas últimas décadas devido às numerosas barragens construídas com concreto compactado a rolo e aos vertedouros em degraus incorporados. Além dessa aplicação, há interesse prático no uso de canais em degraus para promover a re-aeração e a dessorção de compostos voláteis. Este trabalho teve como objetivo modelar numericamente o escoamento em quedas sucessivas sem ressalto hidráulico, incluindo a equação de advecção-difusão para estudar a re-aeração. O modelo multifásico homogêneo foi utilizado com a equação de advecção-difusão, reescrita em termos de campos médios e incluindo o número de Schmidt turbulento e o modelo de turbulência k-ε. Para modelar a interface ar-água em relação ao fluxo de massa, empregou-se o modelo de resistência de dois filmes com o coeficiente global de transferência de massa. Os resultados numéricos, quando comparados com dados da literatura, possibilitaram o ajuste do modelo às observações experimentais, utilizando para isso o número de Schmidt turbulento e o coeficiente global de transferência de massa. As soluções mostram concentrações crescentes de oxigênio dissolvido ao longo do canal em degraus, com eficiências de re-aeração de até 77%. Uma equação empírica ajustada a partir dos dados experimentais foi então proposta, tendo apresentado aderência aos mesmos e elevado coeficiente de correlação. incorporados aplicação reaeração re aeração voláteis hidráulico advecçãodifusão advecção difusão reaeração. aeração. advecçãodifusão, difusão, kε. kε k ε. ε k-ε arágua ar água massa empregouse empregou se numéricos literatura 77 77% proposta correlação 7

ABSTRACT Flows in stepped chutes have been widely studied in recent decades due to the numerous dams built with roller-compacted concrete and stepped spillways. Besides this application, there is practical interest in using stepped chutes for re-aeration and desorption of volatile compounds. This work aimed to numerically model the nappe flow without a hydraulic jump, including the advection-diffusion equation for studying re-aeration. The homogeneous multiphase model was used with the advection-diffusion equation, rewritten in terms of average fields and including the turbulent Schmidt number and the k-ε turbulence model. The two-film resistance model was applied at the interface using the global mass transfer coefficient. Numerical results were compared to literature data, allowing model adjustment to experimental observations using the Schmidt number and mass transfer coefficient. Solutions show increasing dissolved oxygen concentrations along the stepped chute, with re-aeration efficiencies up to 77%. An empirical equation fitting the experimental data with a high correlation coefficient was then proposed. rollercompacted roller compacted spillways application reaeration re aeration compounds jump advectiondiffusion advection diffusion reaeration. aeration. kε k ε twofilm two film chute 77 77% proposed 7

Com o aumento das taxas de poluição e sobre-explotação, a disponibilidade de água em muitas regiões do mundo tem diminuído. Nesse contexto, o gerenciamento quali-quantitativo dos recursos hídricos disponíveis torna-se de primordial importância. Assim, este trabalho objetiva avaliar a aplicabilidade de dois métodos de medição de vazão de baixo custo, porém com precisão adequada: método eletromagnético e método do bueiro. Os métodos foram aplicados em campo (bacia do Ribeirão da Onça), visando à identificação de suas vantagens e desvantagens, tendo como referência o método tradicional de medição de vazão (molinete). Comparando as vazões com medições convencionais, o medidor eletromagnético apresentou um desvio médio de -5%, porém possibilitou a medição de velocidades em condições de turbulência, ocasionadas pelas paredes laterais do canal. O método do bueiro apresentou desvios de vazão de 2,1%, porém apresentou limitações em situações de cheia. Os dois métodos de baixo custo apresentaram bons resultados referente à determinação da vazão, porém é fundamental o conhecimento de suas limitações operacionais.

Increasing rates of pollution and over-exploitation have reduced the availability of water in many regions of the world. In this context, the qualitative and quantitative management of available water resources becomes paramount. Thus, this study evaluated the applicability of two low-cost discharge measurement methods that are adequately precise: the electromagnetic method and the culvert method. The methods were applied in the field (Ribeirão da Onça Basin) in order to assess their advantages and disadvantages with reference to the conventional method of discharge measurement. Compared with the traditional method, the electromagnetic method resulted in a deviation of -5%, but allowed velocity measurements in the turbulent conditions caused by the channel's side walls. The culvert method resulted in discharge deviations of 2.1%; however, it had limitations in high water situations. The two low-cost methods showed good results in determining the rate of discharge, but it is crucial to understand their operational limitations.