Desenvolvimento de metodologia para estimativa de velocidade do escoamento e do transporte de sedimentos em um escoamento raso
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
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| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Alfenas
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia Ambiental
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| Departamento: |
Instituto de Ciência e Tecnologia
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
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| Link de acesso: | https://repositorio.unifal-mg.edu.br/handle/123456789/2427 |
Resumo: | Surface runoff corresponds to the segment of the hydrological cycle related to the movement of water over the soil surface. When runoff occurs in impermeable urban areas, it usually happens in shallow water depth, referred to as shallow flow. Characterizing shallow flow is challenging due to the impracticality of using conventional techniques, as they substantially alter the flow conditions themselves. During this phase, water pollution entering the stormwater collection system is typically more concentrated compared to the rest of the rainfall. Studies on rainfall-runoff behavior and material transport in rainfall and runoff simulators have increased due to the difficulty of data collection in urban environments and their greater ease, cost reduction, speeding up, and optimizing data collection. An alternative to traditional techniques for measuring sediment transport velocity by surface runoff in the simulator is infrared thermography, which is based on the physical phenomenon that every object, with a temperature above absolute zero (-273.15°C), emits electromagnetic radiation originating from the excitation of its constituent molecules. The methodology developed in this study used a thermal camera to analyze sediment transport velocity through the acquisition and processing of thermographic images, observing displacement, knowing the time interval, and using image processing software called Tracker, the sediment transport velocity could be determined under varied conditions and parameters. Experiments were conducted varying the flow rate and sediment granulometry, collecting optical and thermal data, in addition to using different techniques for determining velocity and flow and sediment transport. All techniques used were compared to each other to conclude which technique was the most representative. The optical measurement technique was less accurate regarding variations than the thermographic technique. |
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Characterizing shallow flow is challenging due to the impracticality of using conventional techniques, as they substantially alter the flow conditions themselves. During this phase, water pollution entering the stormwater collection system is typically more concentrated compared to the rest of the rainfall. Studies on rainfall-runoff behavior and material transport in rainfall and runoff simulators have increased due to the difficulty of data collection in urban environments and their greater ease, cost reduction, speeding up, and optimizing data collection. An alternative to traditional techniques for measuring sediment transport velocity by surface runoff in the simulator is infrared thermography, which is based on the physical phenomenon that every object, with a temperature above absolute zero (-273.15°C), emits electromagnetic radiation originating from the excitation of its constituent molecules. The methodology developed in this study used a thermal camera to analyze sediment transport velocity through the acquisition and processing of thermographic images, observing displacement, knowing the time interval, and using image processing software called Tracker, the sediment transport velocity could be determined under varied conditions and parameters. Experiments were conducted varying the flow rate and sediment granulometry, collecting optical and thermal data, in addition to using different techniques for determining velocity and flow and sediment transport. All techniques used were compared to each other to conclude which technique was the most representative. The optical measurement technique was less accurate regarding variations than the thermographic technique.O escoamento superficial corresponde ao segmento do ciclo hidrológico relativo ao deslocamento das águas sobre a superfície do solo. Quando o escoamento ocorre em áreas urbanas impermeabilizadas, geralmente ocorre em baixa lâmina d’água, denominado escoamento em baixa lâmina (Shallow flow). Sua caracterização é dificultada por conta da inviabilidade de se utilizarem técnicas convencionais, pois alteram substancialmente as próprias condições do escoamento. Durante esta fase a poluição da água que entra na rede de coleta pluvial é tipicamente mais concentrada em comparação com o restante da chuva. Estudos sobre comportamento da precipitação-escoamento e transporte de material em simuladores de chuva e escoamento aumentaram por conta da dificuldade de coleta de dados em ambientes urbanizados e também à sua maior facilidade e redução de custo, agilizando e otimizando a coleta de dados. Uma alternativa às técnicas tradicionais de medição da velocidade do carreamento de sedimentos pelo escoamento superficial no simulador é a termografia por infravermelho, que se baseia no fenômeno físico de que todo objeto, com temperatura acima de zero absoluto (-273,15 °C), emite radiação eletromagnética oriunda da excitação das moléculas que o constituem. A metodologia desenvolvida neste trabalho utilizou uma câmera termográfica para analisar a velocidade do transporte de sedimentos por meio da aquisição e tratamento de imagens termográficas, observando o deslocamento, conhecendo o intervalo de tempo e fazendo uso do software de tratamento de imagens denominado Tracker, pode-se determinar essa velocidade de carreamento em condições e parâmetros variados. Foram realizados experimentos variando a vazão e a granulometria dos sedimentos, coletando dados óticos e térmicos, além da utilização de técnicas diferentes de determinação da velocidade do escoamento e do transporte de sedimentos. Todas as técnicas utilizadas foram comparadas entre si para a conclusão de qual técnica foi a mais representativa. A técnica de medição ótica se mostrou menos precisa em relação às variações da técnica termográfica.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIGapplication/pdfporUniversidade Federal de AlfenasPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia AmbientalUNIFAL-MGBrasilInstituto de Ciência e Tecnologiainfo:eu-repo/semantics/openAccessescoamento superficial.shallow flow.carreamento de sedimentos.transporte de poluentes.termografia por infravermelho.ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOSDesenvolvimento de metodologia para estimativa de velocidade do escoamento e do transporte de sedimentos em um escoamento rasoinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion-4297417259498638931600600600600162673199464443160-2555911436985713659-1527361517405938873reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alfenas - RiUnifalinstname:Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL)instacron:UNIFALCoelho, Rogério MagalhãesLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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