Numerical modeling of sediment trap applied to a lake

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2022.010.0012

Keywords:

Sedimentation, Project, Sediment Trap, Numerical Modeling, Computational Fluid Dynamics

Abstract

This study presents the stages of development of a proposed solution for the advancement of silting of a lake in Paraná, interior of Brazil. The conception of the initial constructive project of the sediment trap took into account the average flow of the river of 2.21 m³/s and the contribution of the sediment load of approximately 0.18 kg/s. To verify the efficiency of the initial project proposed by Umeki (2012), numerical modeling based on computational fluid dynamics was used. Four possibilities for improvement in the initial design were identified: increasing the catchment width to eliminate a dead zone; changing the location of the sediment discharge gate to take advantage of the direction of the current lines to facilitate the outflow of sediments; eliminating of the internal slope, which proved to be unnecessary after changing the location of the sediment discharge gate; and increasing the diameter of the discharge pipe to decrease the sediment discharge velocity. Changes in the design were provided and proved the benefits of the sediment trap since it proved to be effective in controlling the advance of silting, as it presented a minimum efficiency equal to 76% when the entire granulometric distribution of sediments was considered, and of 100 % in retention of sediment classified as sand.

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Author Biographies

Sabrina Aguiar da Silva, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Docente no Departamento de Tecnologia (DTC) da Universidade Estadual de Maringá (UEM), Campus de Umuarama - PR, desde setembro de 2019 ministra disciplinas nas áreas de Geotecnia, Fundações, Transportes e Pavimentação para os cursos de Engenharia Civil e Tecnologia em Construção Civil. Atuou como docente no Centro Universitário Integrado, Campo Mourão - PR ministrando a disciplina de Análise Estrutural no curso de pós-graduação stricto senso em Cálculo de Estruturas Aplicadas a Construção Civil. Possui curso Técnico Integrado em Informática (nível médio), graduação em Engenharia Civil, e titulação de Mestre com sua linha de pesquisa desenvolvida na área de Saneamento e Recursos Hídricos. Todas as formações foram obtidas pela UTFPR (Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Campo Mourão). Cursou, em 2019, duas disciplinas a nível de pós graduação (stricto sensu) no Programa de Pós Graduação em Engenharia Urbana da Universidade Estadual de Maringá (UEM) - Mestrado Acadêmico, equivalente a 6 créditos. Também têm experiência na área de Engenharia de Transportes com ênfase em Infra-Estrutura de Transportes e foi responsável técnica nas Empresa C J L PODAS REMOÇÃO DE ÁRVORES LTDA, HD ESTRUTURAS E PRÉ MOLDADOS, e URBANO ENGENHARIA, todas localizadas na da cidade de Maringá (PR).

Flávia Aparecida Reitz Cardoso, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Graduada em Matemática, concluiu o doutorado em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Maringá; em 2014. Atualmente é professora titular da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Coordenadora Curso Técnico Integrado em Informática da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Membro do Conselho de Graduação e Educação Profissional da Universidade Tecnológica Federal do Paraná; e professora permanente do Mestrado em Inovações Tecnológicas e professora colaboradora no Mestrado em Tecnologia de Alimentos da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Revisora da Revista Varia Scientia, Chemical Product and Process Modeling (CPPM), FOOD CHEMISTRY, PLOSONE, Brazilian Journal of Food Research, Revista Brasileira de Ciências Ambientais, Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, Brazilian JOurnal of Biology, Journal of Food Processing and Preservation, British Food Journal e Journal of Pharmaceutical Research International, entre outras. Publicou 67 artigos em periódicos especializados e 75 trabalhos em anais de eventos. Possui 19 capítulos de livros e 8 livros publicados. Orientou 11 dissertações de mestrado e coorientou 4, além de ter orientado 43 trabalhos de iniciação científica e 60 trabalhos de conclusão de curso nas áreas de Ciência da Computação, Matemática, Tecnologia e Engenharia de Alimentos e Educação. Recebeu 5 prêmios e/ou homenagens. Entre 2004 e 2023 participou de 12 projetos de pesquisa, sendo que coordenou 7 destes. Atualmente participa de 11 projetos de pesquisa, sendo que coordena 6 destes. Desenvolve pesquisas no desenvolvimento de novos produtos alimentícios por meio de tecnologias inovadoras com ênfase em modelagem matemática e simulaçãocomputacional.

Matheus Korczovei Agostinho, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná(2018), ensino-fundamental-primeiro-graupela Escola Nossa Senhora de Fátima(2008) e ensino-medio-segundo-graupela Universidade Tecnológica Federal do Paraná(2012). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Construção Civil.

Eudes José Arantes, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (2000), mestrado (2003) e doutorado (2007) em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo pela Universidade de São Paulo. Tem experiência na área de Engenharia Civil e Ambiental , com ênfase em Hidráulica e Saneamento, atuando principalmente nos seguintes temas: fluidodinâmica computacional, vertedoures em degraus, hidráulica, hidrodinâmica de reatores para tratamento de efluentes, planejamento de recursos hídricos, águas subterrâneas, interação rio e aquífero. Atualmente é professor da Universidade Tecnologica Federal do Paraná - UTFPR e chefe do Departamento Acadêmico de Ambiental e membro representante no Conselho Municipal do Meio Ambiente de Campo Mourão, PR. 

Published

2023-01-08

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