Resumo
Em hidrologia, têm sido amplamente utilizados traçadores fluorescentes para o estudo de escoamentos. Recentemente, começou a ser utilizado quinino como um traçador fluorescente, para estimar a velocidade de escoamentos superficiais em lâmina de água para várias condições da superfície do solo e ambientais. Neste trabalho, a visibilidade do traçador fluorescente (quinino) foi avaliada para diversas formas de aplicação do traçador (líquido, cubo de gelo e esponja embebida). A luminescência das três formas de aplicação do traçador foi estimada para todas as condições hidráulicas testadas (condição hidrostática e escoamentos linear e rotacional) e para água límpida e com média e elevadas cargas sólidas suspensas. Concluiu-se que a solução líquida de quinino, inserida com cuidado na superfície da água, quando usada como traçador da velocidade de escoamento, deve ser utilizada preferencialmente em escoamentos superficiais em lâmina de água ou em águas paradas, pouco profundas. A sua visibilidade em escoamentos superficiais profundos e com elevadas cargas sólidas suspensas é insuficiente para estimar velocidades de escoamento. Por sua vez, a esponja embebida em quinino, que flutua parcialmente, apresenta o seu melhor desempenho em águas límpidas ou com baixa-média carga sólida suspensa, independentemente da profundidade da água. No entanto, para escoamentos fortemente turbulentos e rotacionais, a esponja submerge e o traçador deixa de ser visível. Os cubos de gelo com quinino apresentam melhor visibilidade em todas as profundidades de água testadas e cargas de sedimentos em suspensão, embora, em profundidades de água/escoamento muito pequenas (de alguns milímetros), os cubos de gelo não sejam recomendáveis por poderem não acompanhar adequadamente o movimento do fluido, o que também se aplica à esponja.
Palavras-chave:
traçadores hidrológicos; visualização do escoamento; velocidade de escoamento; escoamentos com superfície livre
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Source: elaborated by the authors.
Source: elaborated by the authors.Note: The size of the ice and sponge was approximately 0.040 × 0.035 × 0.010 m3.
Source: elaborated by the authors.Note: The sketch is not to scale (laboratory flume dimension: 0.15 m wide and 4.00 m long).
Source: elaborated by the authors.Note: H is the depth of water in the cylinder (H = 0.10 m, before starting the rotation) and ω is the angular velocity.
Source: elaborated by the authors.Note: The images are top views of the water surface, where the tracers were applied.
Source: elaborated by the authors.Note: ND means no data (tracer could not be detected).
Source: elaborated by the authors.Note: The horizontal axes distance is expressed in pixels.
Source: elaborated by the authors.Note: The zero of the x-axis contains the brightest pixel of each of the tracer plumes, with this axis supporting the representation of the variation of the tracer brightness intensity across transects identified for each of the plumes of the various tracer forms (liquid, ice, and sponge). Regardless of the actual positioning of the tracer plume in the image, for the ice blocks and sponges, the transects were defined along the longest dimension of their rectangular shape, containing the brightest pixel; for the liquid tracer, imaginary circles were superimposed to the plumes, and the transects contained the circles’ centre and the brightest pixel in each image. The graph shows the mean values of three replicates.
Source: elaborated by the authors.Note: The water depth was 0.01 m and the flow velocity was approximately 0.10 m∙s-1.
Source: elaborated by the authors.Note: Two superimposed images are represented in each panel, for a time lapse Δt = 1 s. In the graphs, the water movement is from left to right. Flow velocity was approximately 0.02 m∙s-1. In the horizontal axes, the “distance” is expressed in pixels. Vertical scales are not the same in the three graphs, but, overall, the colour scale used is the same.
Source: elaborated by the authors.Note: The liquid quinine tracer form was not visible, and the soaked sponge brightness is strongly reduced for the high suspended load.
Source: elaborated by the authors.Note: The liquid and soaked sponge quinine tracer forms were not visible. The water column depth in the initial static condition was 0.10 m.