RESUMO A abordagem tradicional para a caracterização hidrodinâmica do escoamento sobre vertedouros em degraus é feita através da modelagem física, a qual é suscetível aos efeitos de escala e possui limitações relacionadas ao aparato experimental, espaço físico de laboratório e discretização espacial da obtenção de dados. A fluidodinâmica computacional é uma importante ferramenta de análise dos escoamentos, pois, se utilizada corretamente, apresenta grande potencial de aplicação na engenharia hidráulica. Neste trabalho, foi utilizada fluidodinâmica computacional para modelar o escoamento deslizante sobre turbilhões em um vertedouro em degraus. Buscou-se investigar os efeitos de possíveis erros de medição de pressão devido às incertezas na posição dos medidores dentro dos degraus. O modelo numérico foi validado através de dados de pressão obtidos experimentalmente e dados de velocidade encontrados na literatura. Os resultados mostram que os melhores valores de fração de água (α) que definem a superfície livre são α = 0,30 para a região não aerada e α = 0,10 para a região aerada. Utilizando-se dados experimentais, foram calculados parâmetros estatísticos para estimar pressões extremas. O uso destes parâmetros, em conjunto com os resultados das simulações, permite definir que as pressões extremas positivas ocorrem na região 0,81 < x/l < 0,98 nos patamares e as mínimas na região 0,93 < y/h < 0,98 nos espelhos.

ABSTRACT The traditional approach for the hydrodynamic characterization of the flow down stepped spillways is through physical modeling, which is susceptible to scale effects and has limitations related to experimental apparatus, laboratory space and the spatial discretization of data collection. Computational fluid dynamics (CFD) is an important tool for hydrodynamic analysis because, if used properly, it presents great potential for application in hydraulics. In this work, CFD was used to model the skimming flow down a stepped spillway to investigate the effects of possible pressure measurement errors due to uncertainties in the position of the sensors within the steps. The numerical model was validated through literature velocity profiles and pressure experimental data. The results showed that the best values of water fraction (α) to define free surface are α = 0.30 in the nonaerated region and α = 0.10 in the aerated region. Statistical parameters were calculated using experimental data to estimate extreme pressures. These parameters and the simulation results were used to determine that the extreme maximum and minimum pressures occur, respectively, in the region of 0.81 < x/l < 0.98, in the horizontal faces, and in the region of 0.93 < y/h < 0.98, in the vertical faces.

O crescimento da população urbana tem gerado impactos negativos muito mais significativos sobre o meio ambiente, tais como as enchentes, que se mostram cada vez mais severas em decorrência da impermeabilização do solo com a falta de um plano de manejo das águas pluviais, e o emprego excessivo de canalizações. Diante da necessidade de uma mudança de paradigma na concepção das obras de drenagem pluvial, surgiu o conceito de Desenvolvimento de Baixo Impacto (DBI), cujo princípio é a gestão das águas pluviais próximo a sua origem, buscando a utilização de técnicas que permitam mimetizar funções naturais que são perdidas com a urbanização. Nesse contexto, os telhados verdes vêm sendo empregados, pois, além de outros benefícios, contribuem para o controle quali-quantitativo das águas pluviais. Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo de longo prazo sobre a eficiência de um telhado verde no controle quantitativo das águas pluviais. Foi possível reduzir, em média, 62% do escoamento superficial, promovendo um retardo no escoamento e reduzindo as vazões de pico, o que gerou o controle desejado. No entanto, sua eficiência é altamente influenciada pelas condições climáticas e de umidade do solo que antecedem cada evento chuvoso.

Negative impacts on the environment, such as floods severity, have been significantly intensified due to urban population growth, soil imperviousness, the lack of a Stormwater Management Plan, and the overuse of channelization. Therefore, the need of a paradigm shift in the traditional conception of stormwater drainage originated the concept of Low Impact Development (LID), which has as a principle to manage stormwater as close to its source as possible by applying techniques that allow restoring natural functions lost due to urbanization process. In this context, the use of green roofs is a widely accepted technique because of its contribution to the quali-quantitative stormwater control, besides other benefits. This paper presents the results of a long-term study about the efficiency of a green roof on the quantitative stormwater control. It was possible to reduce, on average, 62% of runoff, promoting a runoff delay and a reduction on peak flow, allowing, therefore, the desired control. However, its efficiency is highly dependent on climatic and precedent soil moisture conditions.