RESUMO A evolução da capacidade de processamento e memória dos computadores propiciou aos engenheiros e cientistas a modelagem numérica de fenômenos de natureza turbulenta complexa, tal como os ressaltos hidráulicos. Essa pesquisa avalia a capacidade de simular numericamente um ressalto hidráulico que ocorre na bacia de dissipação da UHE Porto Colômbia com uma vazão de 4,000 m3/s. Para isso, os resultados das simulações foram comparados com dados medidos três modelos físicos hidráulicos (escalas 1:32, 1:50 e 1:100) e medições em protótipo. As simulações utilizaram o solver Ansys CFX, empregando uma abordagem baseada em nas equações médias de Navier-Stokes por decomposição de Reynolds (RANS), o modelo de turbulência RNG κ-ε e o método Volume of Fluid (VOF) para interações água-ar. Diversas variáveis foram analisadas, com resultados satisfatórios para pressões médias, profundidades conjugadas, comprimento do rolo, perfil da linha d'água em áreas menos aeradas e velocidade média na seção de montante do ressalto hidráulico submerso, com erros inferiores a 10%. No entanto, a posição de início do ressalto hidráulico submerso e a representação do perfil da superfície da água na região próxima ao pé do ressalto apresentaram resultados mais discrepantes. Em conclusão, os métodos e condições aplicados nas simulações são adequados para representar variáveis menos afetadas pelo fenômeno de aeração, estabelecendo as simulações em CFD como uma ferramenta valiosa para a análise de ressaltos hidráulicos. complexa 4000 4 000 4,00 m3s ms m3 s m m3/s isso escalas 132, 132 1 32, 32 1:32 150 50 1:5 1100 100 1:100 protótipo CFX NavierStokes Navier Stokes RANS, RANS , (RANS) κε κ ε VOF (VOF águaar. águaar ar. ar água-ar analisadas conjugadas rolo dágua d 10 10% entanto discrepantes conclusão aeração 400 00 4,0 13 3 1:3 15 5 1: 110 1:10 (RANS 40 0 4, 11 1:1

ABSTRACT Advancements in computational capabilities have enabled engineers and scientists to numerically model complex turbulent phenomena such as hydraulic jumps. This research assesses the capability of numerically simulating a hydraulic jump that occurs in the UHE Porto Colômbia's stilling basin at a flow rate of 4,000 m3/s. To achieve this, simulation results were compared with data from three hydraulic physical models (scales 1:32, 1:50, and 1:100) and full-scale measurements. The simulations employed the Ansys CFX solver, utilizing a Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) approach, the RNG κ-ε turbulence model, and the Volume of Fluid (VOF) method for air-water interactions. Various variables were analyzed, with satisfactory results for mean pressures, conjugated depths, roller length, water profile in less aerated areas, and mean velocity at the submerged hydraulic jump upstream section, with errors below 10%. However, the submerged hydraulic jump's start position and the representation of the water surface profile in the region near the jump toe yielded more disparate results. In conclusion, the methods and conditions applied in the simulations are apt for representing variables less impacted by aeration phenomena, establishing CFD simulations as a valuable tool for hydraulic jump analysis. jumps Colômbias Colômbia s 4000 4 000 4,00 m3s ms m3 m m3/s this scales 132, 132 1 32, 32 1:32 150, 150 50, 50 1:50 1100 100 1:100 fullscale full scale measurements solver ReynoldsAveraged Reynolds Averaged NavierStokes Navier Stokes RANS (RANS approach κε κ ε VOF (VOF airwater air interactions analyzed pressures depths length areas section 10 10% However conclusion analysis 400 00 4,0 13 3 1:3 15 5 1:5 110 1:10 40 0 4, 1: 11 1:1

RESUMO

ABSTRACT The hydrodynamic conditions to which hydraulic structures such as spillways and stilling basins of dams are submitted under given conditions favor the occurrence of cavitation, damaging the concrete surfaces. This damage may be intensified by the cumulative effect of the successive hydrologic events that characterize the operational regime of these structures. Thus, the purpose of the present article is to identify the propensity for damage caused by cavitation by using SpillwayPro software to estimate the hydraulic parameters of flow (mean velocities and cavitation indices) based on information on smooth chute spillways at the Furnas, Luiz Carlos Barreto de Carvalho and Batalha hydroelectric power plants. The results shown were compared to the critical limits of cavitation defined in the literature on photographic records of inspections performed in the field. The highest mean velocities estimated coincided with the zones where the worst potential damage of the structures was identified. Nevertheless, most of the cavitation indices obtained did not present results similar to the limits presented by different authors, and thus do not favor the indication of cavitation risks due to this parameter in the spillways examined. surfaces Thus Furnas plants field identified Nevertheless authors examined

RESUMO O escoamento turbulento é responsável por diversos danos e falhas nas barragens. Neste artigo, introduz-se uma abordagem para estimar parâmetros característicos do dimensionamento de bacias de dissipação. Os desvios padrão das amostras de pressão de 24 ressaltos hidráulicos foram analisados em todo o eixo longitudinal da bacia de dissipação, e as posições de flutuação de pressão máxima foram identificadas. Em seguida, foram calculadas as pressões médias e extremas que ocorrem nesta posição. Finalmente, estes parâmetros foram plotados em relação ao número de Froude incidente e foram ajustadas curvas aos dados. A posição onde ocorre a máxima turbulência de ressaltos ondulados, fracos e oscilantes varia de acordo com o número de Froude. Ressaltos firmes e fortes são mais propensos a gerarem pressões negativas na bacia de dissipação. As conclusões ampliam o conhecimento sobre quais regiões da bacia de dissipação devem receber atenção especial e como minimizar as chances de danos. barragens artigo introduzse introduz se 2 identificadas seguida Finalmente dados ondulados

ABSTRACT Turbulent flow is responsible for a significant portion of damages and failures in dams. This paper sought to introduce novel approaches to the estimation of typical parameters used in the design of stilling basins. The standard deviations of pressure samples of 24 hydraulic jumps were analysed throughout the stilling basin longitudinal centreline, and the positions of maximum pressure fluctuation were identified. Next, mean and extreme pressures occurring at this position were calculated. Finally, these parameters were plotted against the inflow Froude number and curves were adjusted to the data. The position where maximum turbulence of undular, weak and oscillating jumps occurs varies according to the Froude number. Steady and strong jumps are more likely to induce negative pressures on the stilling basin. The findings of this paper broaden the knowledge on which regions of the stilling basin must receive special attention, and on how to minimize the chances of damages. dams basins 2 centreline identified Next calculated Finally data undular attention

RESUMO O estudo da interação entre estruturas hidráulicas em sistemas fluviais de leito móvel é complexo pois envolve transporte de sedimentos e mudanças dinâmicas nas condições de contorno, sendo necessário o uso de modelos físicos. Este artigo apresenta o procedimento para o desenho e construção de um modelo físico do reservatório e da barragem da Pequena Central Hidroelétrica (PCH) de Salto Paraopeba. Na fase de desenho, foi utilizada a modelagem computacional de transporte de sedimentos para a reconstituição da geometria primitiva do rio, também foram realizadas simulações do regime do escoamento e da capacidade de transporte ao longo do curso do rio; ambos os resultados permitiram delimitar a extensão do modelo. Considerando a escolha da escala e os critérios de semelhança entre o modelo e o protótipo, foi proposto o uso de um novo material alternativo, composto por partículas de borracha de pneu trituradas, de massa específica menor e diâmetro maior do que o sedimento do protótipo. Na fase de construção, foi aplicado um novo método construtivo do modelo físico empregando fibra de vidro, o método apresenta vantagens construtivas como melhor representação da morfologia, menor peso, instalação e desinstalação simples mediante módulos, e reparações simples e rápidas, entre outras. contorno físicos PCH (PCH Paraopeba rio protótipo alternativo trituradas vidro morfologia peso módulos rápidas outras

ABSTRACT The study of the interaction between hydraulic structures in mobile bed river systems is complex because it involves sediment transport and dynamic changes in the boundary conditions, requiring the use of physical models. This article presents the procedure for the design and construction of a physical model of the reservoir and dam of the Small Hydroelectric Power Plant (SHPP) of Salto Paraopeba. In the design phase, computational modelling of sediment transport was used to reconstitute the primitive geometry of the river, and simulations of the flow regime and the transport capacity along the course of the river were also carried out; both results allowed to delimit the model extension. Considering the choice of scale and the similarity criteria between the model and the prototype, the use of a new alternative material was proposed, composed of crushed tire rubber particles, with a lower specific mass and a larger diameter than the prototype's sediment. In the construction phase, a new constructive method of the physical model was applied using fiberglass, the method presents constructive advantages, such as better representation of the morphology, lower weight, simple installation and uninstallation through modules, and simple and fast repairs, among others. conditions models SHPP (SHPP Paraopeba phase out extension prototype proposed particles prototypes s fiberglass advantages morphology weight modules repairs others

RESUMO Sistemas aeradores promovem a inserção adicional de ar no escoamento e podem reduzir a chance de ocorrência de cavitação e consequentes danos nas estruturas hidráulicas. Este trabalho analisa as pressões hidrodinâmicas sobre os degraus de um modelo físico (com inclinação de calha de 53,13º) submetido a diferentes condições de aeração. Comparando-se os resultados com diferentes coeficientes de entrada de ar no escoamento, concluiu-se que a incorporação de ar não altera de forma generalizada todos os parâmetros estatísticos associados às pressões hidrodinâmicas sobre os degraus. Contudo, com a inserção de ar no escoamento, observou-se aumento nos valores mínimos de pressão medidos na região do impacto do jato e logo a jusante. Propõe-se equações empíricas para previsão da distribuição das pressões nos degraus nas condições de aeração induzida, válidas para estruturas cuja razão entre a altura do defletor e a altura dos degraus é igual a 0.167, com sistema aerador instalado no início da calha em degraus. hidráulicas 53,13º 5313º º 53 13º Comparandose Comparando se concluiuse concluiu Contudo observouse observou jusante Propõese Propõe induzida 0167 0 167 0.167 5 016 16 0.16 01 1 0.1 0.

ABSTRACT Aerator systems promote additional insertion of air into the flow and can reduce the risk of cavitation and consequent damage to hydraulic structures. This work analyzes the hydrodynamic pressures on the steps of a physical model (with a chute inclination of 53.13º) subjected to different aeration conditions. When comparing the results with different air intake coefficients in the flow, it was concluded that the incorporation of air does not change in a generalized way all the statistical parameters associated with hydrodynamic pressures on the steps. However, with the insertion of air in the flow, there was an increase in the minimum pressure values measured in the region of the jet impact and downstream. Empirical equations for predicting the distribution of pressures on the steps under induced aeration conditions were proposed, valid for structures whose ratio between the height of the deflector and the height of the steps is equal to 0.167, with an aerator system installed at the beginning of the stepped chute. 53.13º 5313º º 53 13º However downstream proposed 0167 0 167 0.167 5 016 16 0.16 01 1 0.1 0.

RESUMO Vertedouros em degraus têm sua operação limitada a faixas de vazões devido ao risco de ocorrência do fenômeno de cavitação e erosão em seus degraus. Como há demanda por vertedouros com possibilidade de extravasamento de maiores vazões, procura-se aumentar a concentração de ar do escoamento, que pode ocorrer através da instalação de pilares no vertedouro, para assim proteger a estrutura contra os referidos danos. O objetivo deste trabalho é avaliar as características do escoamento e as pressões extremas mínimas e máximas com probabilidade de 0,1% e 99,9% de não-excedência, atuantes nas quinas dos degraus do vertedouro com aeração induzida por pilares, através da análise experimental em um modelo físico. Baseado nos resultados obtidos foi definido o comportamento do escoamento e foram propostas equações de previsão das pressões extremas que ocorrem ao longo do vertedouro em degraus com aeração induzida por pilares.

ABSTRACT The operation of stepped spillways is limited by a range of discharges due to the risk of occurrence of the cavitation phenomenon and erosion on its steps. Since there is a demand for spillways with the possibility of overflow of greater discharges, the designs seek to increase the air concentration of the flow, which can occur through the installation of piers in the spillway in order to protect the structure from the above mentioned damage. The aim of this work is to analyze flow characteristics and extreme minimum and maximum pressures with non-exceedance probability of 0.1% and 99.9% acting next to the step edges of the spillway with aeration induced by piers through an experimental analysis in a physical model. Based on the results obtained, flow behavior was defined and equations for predicting the extreme pressures that occur along the stepped spillway with aeration induced by piers were proposed.

RESUMO Entre as medidas de prevenção e mitigação da sedimentação em reservatórios, descarregadores de fundo se apresentam como uma forma de remover sedimentos que se depositam junto ao barramento. Dada a restrita remoção de sedimento gerada pelos descarregadores tradicionais em condições de pressure flushing, este artigo propõe uma nova configuração de descarregador de fundo que visa aumentar o alcance de remoção de sedimentos no sentido paralelo ao eixo da barragem. Foi empregada uma instalação experimental para avaliar seu funcionamento em função da variação de seu diâmetro e de características do escoamento e do sedimento. Através da análise da batimetria gerada pela estrutura, desenvolveu-se uma relação adimensional que estima o alcance de remoção de sedimento, apresentando bom ajuste aos dados experimentais.

ABSTRACT Among several techniques for prevention and mitigation of reservoir sedimentation, bottom outlets arise as a means of removing sediment deposited close to the dam. Given the reduced sediment removal provided by traditional bottom outlets under pressure flushing conditions, this article proposes a new type of structure that aims to increase sediment removal in the direction parallel to the dam axis. An experimental installation was employed to evaluate its operation as a function of the variation of its diameter and flow and sediment characteristics. Through analysis of the bathymetry generated by the structure, a dimensionless relation for predicting the scour pit length was obtained, presenting good fitness to the experimental data.

RESUMO Devido à possibilidade de danos em decorrência do fenômeno da cavitação, o projeto de vertedouros em degraus considera vazões específicas máximas de 15 a 30 m2/s, limite consideravelmente inferior ao praticado em calhas lisas. Aeradores promovem a inserção de ar no escoamento e podem viabilizar o incremento das vazões específicas. Este trabalho analisa as pressões sobre as faces verticais dos degraus e o coeficiente de entrada de ar no escoamento, através de estudo experimental em modelo físico de calha em degraus com ângulo de 53,13o, considerando a instalação de aerador em diferentes posições na calha. Comparando-se os resultados com a aeração natural, conclui-se que a instalação do aerador não altera a magnitude das pressões extremas mínimas na estrutura, mas antecipa o início da aeração no escoamento. Propõe-se nova equação para estimativa do coeficiente de entrada de ar no escoamento, bem como metodologia para previsão de pressões extremas nas faces verticais dos degraus, válidas no intervalo 3,0 ≤ Fr ≤ 6,0.

ABSTRACT The possibility of damage due to the phenomenon of cavitation leads the design of stepped spillways considering maximum specific discharges of 15 to 30 m2/s, a limit considerably lower than that practiced on smooth chutes. Aerators promote the insertion of air in the flow, allowing for the increase of specific flow rates. This work analyzes the pressures on the vertical faces of the steps and the air entrainment coefficient in the flow, through an experimental study in a physical model with a stepped chute angle of 53.13o, considering the installation of aerators in different places of the channel. Comparing the tested conditions with the natural aeration, it is concluded that the installation of the aerator does not change the magnitude of the minimum extreme hydrodynamic pressures, but anticipates the beginning of the flow aeration. A new equation is proposed to estimate the air entrainment coefficient, as well as a methodology for forecasting extreme pressures on the vertical faces of the steps, both valid in the range 3.0 ≤ Fr ≤ 6.0.

RESUMO Métodos simplificados são alternativas úteis para análise prévia dos efeitos da ruptura de barragens, podendo orientar a tomada de decisão da realização de estudos mais completos. Nesse contexto, propõe-se uma nova abordagem simplificada para análise de aspectos da ruptura de barragens de terra, cuja falha ocorre por galgamento, a partir da altura da barragem e do volume do reservatório como dados de entrada. Casos hipotéticos de ruptura foram analisados por meio de simulações hidrodinâmicas, cujos resultados permitiram desenvolver equações capazes de estimar o amortecimento da vazão de pico e o tempo de chegada da vazão máxima no vale a jusante. A abordagem proposta foi aplicada em estudo de caso hipotético (em uma barragem com 15 m de altura e 17 hm3 de volume no reservatório), obtendo-se resultados próximos dos alcançados por meio de outros metodos, especialmente na estimativa da vazão máxima no vale a jusante, onde as diferenças médias entre os resultados dos métodos considerados foram da ordem de 15%.

ABSTRACT Simplified methods are useful alternatives for prior analysis of the effects of dam rupture and can guide the decision-making process for carrying out more complete studies. In this context, a new simplified approach is presented, which enables the analysis of aspects from dam rupture of earthen dams that failed due to overtopping, considering dam height and reservoir volume as input data. Hypothetical cases were analyzed applying dam-break hydrodynamic simulations, which results allowed the development of equations capable of estimating peak flow attenuation and peak discharge arrival time along the downstream valley. The proposed approach was applied in a hypothetical case study (15 m high dam and 17 hm3 reservoir volume), obtaining results close to those achieved through other methods, especially in case of estimating the maximum discharges throughout the downstream valley, where the average differences between the results of the methods were of the order of 15%.

RESUMO Vertedouros em degraus têm por objetivo dissipar, ao longo da calha, uma parcela da energia do escoamento. No entanto, a utilização dessas estruturas está limitada a uma restrita faixa de vazões específicas devido aos riscos de cavitação e erosão. Como a introdução de ar no escoamento permite a proteção do concreto contra os danos mencionados, uma possível solução por aeradores instalados ao longo da calha, já difundida para calhas lisas, está sendo estudada para ser utilizada também em vertedouros em degraus. A presente pesquisa tem o propósito de caracterizar um escoamento sobre vertedouros em degraus com aeração induzida por defletor e fornecimento de ar por uma câmara de ar através de ensaios realizados em um modelo físico reduzido. São apresentadas zonas e posições características do escoamento observadas durante os ensaios e também, quatro equações que permitem calcular, aproximadamente, a sua localização em um protótipo.

ABSTRACT Stepped spillways aim to dissipate part of the upstream energy during the flow passage by the chute. However, the use of these structures is limited to a restrict range of specific discharges due to the risk of cavitation damage. As the air entrainment into the flow assists the concrete protection against the aforementioned damages, a possible solution by aerators installed along the chute, already disseminated to smooth chutes, is being studied to be used also in stepped spillways. The purpose of the present paper is to characterize a flow over a stepped chute with induced aeration by deflector and air supply by an airtight chamber trough tests conducted on a reduced scale physical model. The main regions observed during the tests are presented and were developed four equations that allow to approximately predict the location of the main regions for a given spillway.

RESUMO Apesar da frequência com que ressaltos hidráulicos afogados ocorrem nas estruturas de extravasamento de barragens, são poucos os estudos que abrangem este tipo de fenômeno. Sendo o ressalto hidráulico acompanhado de impactos violentos e variações bruscas de velocidade e pressão, é importante que se conheça a região em que o fenômeno incidirá, a fim possibilitar um dimensionamento seguro e econômico. Neste trabalho, é proposta uma metodologia para a determinação da posição inicial do ressalto afogado ao longo da calha de um vertedouro do tipo Creager. Verificou-se que esta posição é função do número de Froude incidente e do grau de submergência imposto.

ABSTRACT Although sloping hydraulic jumps are frequent in energy dissipators, there are few studies regarding this type of phenomenon. Since the jump is accompanied by violent impacts and sudden variations of velocity and pressure, it is important to know the region where the phenomenon will occur, in order to make a safe and economic design possible. In this paper, a methodology for the determination of the start position of the sloping jump along a Creager spillway is introduced. It was verified that this position is a function of both the incident Froude number and the submergence factor.

RESUMO Pressões extremas no ressalto hidráulico são associadas a riscos de danos no sistema extravasor de barragens por uma série de mecanismos. Assim sendo, o entendimento e a previsão destes esforços são cruciais para o dimensionamento seguro e econômico de sistemas extravasores. Este trabalho visa validar um método existente de previsão de pressões para a estimativa de pressões extremas em ressaltos hidráulicos com baixo número de Froude (abaixo de 4,5). Os resultados indicam que o método pode ser empregado para esta situação de forma preliminar. Recomenda-se que outros estudos sejam feitos para refinar a técnica e para que resultados mais precisos sejam obtidos.

ABSTRACT Extreme pressures in the hydraulic jump are associated with risk of damage to the flow discharge system of dams by a series of mechanisms. Therefore, understanding and predicting these efforts are crucial for the safe and economical design of discharge systems. Thus, this paper aims to validate an existing pressure forecasting methodology for estimating the extreme pressure in the hydraulic jump with low Froude number (below 4.5). Results have shown that the method may be used for this situation on a preliminary basis. Further studies are recommended to refine the technique and to achieve results that are more precise.

RESUMO Vertedouros em degraus vem sendo muito utilizados para escoamento de cheias devido às suas vantagens construtivas e em relação à dissipação de energia durante a queda, possibilitando que as estruturas de dissipação a jusante possam ser projetadas em menores dimensões. Devido a necessidade de estudos mais aprofundados sobre a ação do escoamento na calha de vertedouros em degraus e a análise dos adimensionais utilizados para caracterizar a distribuição longitudinal das pressões atuantes nas faces dos degraus de um vertedouro, o presente estudo objetiva a caracterização dos esforços atuantes nos degraus dos referidos vertedouros. Foram realizadas análises sobre um modelo físicos de vertedouro com declividade de 1V:0,75H e degraus de 6 centímetros de altura. Os campos de pressões nos degraus foram analisados e comparados com os resultados disponíveis na bibliografia. Como constatação geral sobre as pressões nos espelhos verificou-se que os esforços de tração e compressão têm magnitudes relativamente semelhantes, sendo mais intensas as pressões negativas. Sobre as pressões máximas nos patamares, destaca-se que os valores máximos de compressão ocorreram no final da calha, percebendo-se que as menores vazões geraram maiores valores de coeficientes de pressões.

ABSTRACT Stepped spillways have been widely used for flood runoff due to of their constructive advantages and in regards to energy dissipation during the drop, allowing downstream dissipation structures to be designed in smaller dimensions. Due to the need for further studies on the effect of runoff in the chute of the stepped spillway and the analysis of dimensionless numbers used to characterize the longitudinal distribution of the pressures acting on the faces of the steps of a spillway, this study aims to characterize the acting forces on the steps of said spillways. Analyses were performed on a physical model of spillway with a slope of 1V: 0.75H and steps with a height of 6 centimeters. The pressure fields on the steps were analyzed and compared with results found in literature. As a general finding concerning the pressure in the horizontal faces, it was ascertained that the traction and the compression loads have relatively similar magnitudes, the negative pressures being more intense. Regarding the maximum pressures at the horizontal faces of the steps, it should be emphasized that the maximum values of compression have occurred at the end of the chute and that the lower discharges yielded higher values of pressure coefficients.

RESUMO O sistema extravasor de uma barragem controla o nível d’água do reservatório com segurança. O projeto dessas estruturas deve prever os danos causados pela ação do escoamento turbulento a que está sujeito. A composição formada por vertedouro em degraus seguido por bacia de dissipação promove uma parte considerável da dissipação de energia na própria calha do vertedouro em degraus, mas não evita completamente o risco de danos na bacia. Neste trabalho, analisa-se a distribuição longitudinal das pressões extremas em uma bacia de dissipação a jusante de um vertedouro em degraus. O estudo foi realizado com base nos dados de pressões instantâneas obtidos em um modelo físico no Laboratório de Obras Hidráulicas do IPH/UFRGS. Assim, verificou-se um comportamento semelhante das pressões ao observado em estudos com vertedouros de calha lisa, exceto pela região junto ao pé do vertedouro em degraus, onde podem ocorrer grandes flutuações de pressões. O fato decorre do impacto do escoamento na estrutura de dissipação que não é observado a jusante de vertedouros de calha lisa devido à presença de uma curva de concordância vertical entre o vertedouro e a bacia de dissipação.

ABSTRACT The overflow system of a dam safely controls the water level of a reservoir. The design of these structures should predict the damage caused by the action of the turbulent flow to which they are subject to. The combination formed by a stepped spillway followed by a stilling basin promotes a considerable portion of the energy dissipation in the actual chute of the stepped spillway but it is not sufficient to completely avoid the risk of damaging the basin. In this paper, we analyze the longitudinal distribution of extreme pressures in a stilling basin downstream of a stepped spillway. The study was based on the instant pressure data from the tests carried out in a physical model in the Laboratório de Obras Hidráulicas in IPH/UFRGS. Thus, it was found that the pressure behavior is similar to that observed in studies involving smooth chute spillways, except in the area surrounding the base of the stepped spillway, where high pressure fluctuations may occur. This happens as a result of the impact caused by the flow in the dissipation structure, which is not observed downstream of smooth chute spillways due to the existence of a vertical concordance curve between the spillway and the stilling basin.

RESUMO A bacia de dissipação tem como finalidade dissipar, através de ressalto hidráulico, a energia do escoamento junto à base do vertedouro. Por ser um fenômeno turbulento que provoca amplas flutuações de pressão junto ao fundo da bacia, o ressalto hidráulico pode comprometer a estrutura do dissipador por mecanismos como fadiga, subpressão e cavitação. A utilização de vertedouros em degraus permite a dissipação de uma parte da energia ainda durante o escoamento da água pela calha, o que possibilita a redução das dimensões e do custo da estrutura da bacia de dissipação. O presente artigo apresenta a análise das distribuições longitudinais da pressão média, das flutuações de pressão e dos coeficientes de assimetria e curtose, oriundas de ensaios realizados em modelos físicos hidráulicos. Foi feita uma comparação das características das pressões obtidas em uma bacia de dissipação a jusante de um vertedouro em degraus (para números de Froude entre 5 e 8) com dados observados em uma bacia de dissipação a jusante de um vertedouro de calha lisa, com raio de concordância entre a calha e a bacia (para números de Froude compreendidos entre 4,5 e 10). A partir dessa análise pode-se concluir que, diferentemente do ocorrido na bacia de dissipação com calha lisa, as pressões médias e flutuações de pressão observadas na bacia de dissipação a jusante de calha em degraus tem seu máximo no ponto mais próximo ao pé do vertedouro. O desenvolvimento longitudinal dos coeficientes de assimetria e curtose possibilitaram determinar as posições de início do descolamento do escoamento, de fim do rolo e de fim da influência do ressalto hidráulico no escoamento.

ABSTRACT Stilling basins are structures built at the base of the spillway to dissipate energy, by means of a hydraulic jump. Hydraulic jump is a turbulent phenomenon that causes large pressure fluctuation in the stilling basin bottom, and can damage the sink structure through mechanisms such as fatigue, upflit pressure and cavitation. The use of stepped spillways allows the dissipation of a parcel of the energy while the water falls by the spillway, allowing a reduction in the stilling basin’s dimensions and cost. The present article presents the analysis of the longitudinal distribution of mean pressure, pressure fluctuations, skewness coefficient and kurtosis coefficient, derived from tests on physical hydraulic models. Pressure values measured in a stilling basin downstream of a stepped spillway (for Froude numbers between 5 and 8) were compared with data observed in a stilling basin downstream of a smooth spillway with a radius of concordance between the chute and the basin (for Froude numbers between 4.5 and 10). The results of these studies show that the mean pressures and the pressure fluctuation observed in the stilling basin downstream of stepped spillway present maximum values at the spillway’s closest point, differing, thus, from those at the smooth spillway. The longitudinal distribution of skewness and kurtosis coefficients enabled to define the positions for flow detachment start, roller ending and as well as the ending of the influence of the hydraulic jump over the flow.