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Durante tempestades intensas, os moradores de áreas urbanas dependem de esgotos pluviais para evitar que ruas e casas sejam inundadas. Mas, em alguns casos, bolsões de ar nos esgotos se combinam com água em movimento rápido para produzir trombas d’água que podem atingir dezenas de metros de altura e durar vários minutos. Esses chamados gêiseres de tempestade podem inundar a área circundante, causar danos a estruturas próximas, ferir transeuntes e comprometer os canos de drenagem.
Em Física dos Fluidos, da AIP Publishing, pesquisadores da Universidade de Sichuan, da Universidade de Ningbo, da Universidade de Alberta e da Universidade de Hohai desenvolveram um modelo computacional de tubulação de águas pluviais para estudar gêiseres de tempestade. Eles usaram esse modelo para entender por que os gêiseres de tempestade se formam, quais condições tendem a piorá-los e o que os planejadores da cidade podem fazer para impedir que ocorram.
Talvez a maior causa de gêiseres de tempestade seja o mau planejamento da cidade. Com os eventos climáticos extremos se tornando mais comuns devido às mudanças climáticas, as cidades podem se encontrar despreparadas para grandes quantidades de chuva. As cidades em crescimento são especialmente vulneráveis. Cidades pequenas têm pequenos canos de drenagem, mas novas ruas e bairros resultam em maior escoamento, e esses pequenos canos podem não ser capazes de lidar com o aumento do volume.
“Isso pode levar a um fluxo pressurizado e ao potencial de bolsões de ar ficarem aprisionados e transportados pela tubulação”, disse o autor Jianmin Zhang, da Universidade de Sichuan. “Esses bolsões de ar podem ser descarregados através de buracos de manutenção, resultando em gêiseres de tempestade.”
Os autores dizem que a melhor cura para um gêiser de tempestade são canos maiores.
“A medida preventiva mais eficaz para tubulações de drenagem recém-planejadas é aumentar o diâmetro da tubulação e melhorar o projeto do sistema, o que reduz a probabilidade de condições de fluxo total e elimina gêiseres de tempestade”, disse Zhang.
No entanto, esse conselho é de pouca ajuda para cidades com infraestrutura de dutos existente. Nesses sistemas, o foco deve ser minimizar os danos potenciais, reduzindo a altura dos gêiseres, o volume de água expelida ou os danos resultantes na tubulação.
“Os estudiosos propuseram medidas de prevenção, como aumentar o diâmetro do orifício de manutenção, usar segmentos de expansão nos orifícios de manutenção, instalar placas de orifício e adicionar estruturas para permitir a liberação de ar, evitando o escoamento da água”, disse Zhang. “No entanto, essas medidas muitas vezes não podem atingir todos os objetivos mencionados simultaneamente.”
Embora seu modelo forneça orientação substancial para os planejadores da cidade, a equipe espera expandir seu trabalho para avaliar uma série de medidas de prevenção e identificar as melhores soluções gerais.
“Planejamos avaliar sistematicamente as medidas de prevenção existentes que receberam atenção significativa dos estudiosos, analisar suas vantagens e desvantagens e propor uma medida abrangente que alcance os melhores resultados”, disse Zhang. “Nosso objetivo final é aplicar essa abordagem abrangente em aplicações práticas de engenharia para eliminar gêiseres de tempestade”.
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