Influência da rugosidade dos leitos de cheia em escoamentos em canais de secção composta

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

O escoamento de um rio ao esgotar a sua capacidade de vazão em situação de cheia transborda do seu leito principal e estende-se aos denominados leitos de cheia, impondo ao rio uma configuração de secção composta. No leito principal, com maior profundidade, o escoamento atinge velocidades superiores comparativamente às que se verificam nos leitos de cheia. A influência das diferenças de velocidades e rugosidades entre os leitos condiciona o desenvolvimento do escoamento devido à interacção do escoamento no leito principal com o escoamento no(s) leito(s) de cheia, provocando transferências de massa e quantidade de movimento. Na presente dissertação são apresentados e analisados os resultados obtidos em ensaios experimentais realizados num canal de secção composta em regime uniforme. Foram medidas as alturas de água, velocidades longitudinais e tensões de arrastamento, parâmetros estudados para diferentes alturas relativas de escoamento com leitos de cheia em fundo liso e leitos de cheia em fundo rugoso, este último simulando a vegetação natural dos rios com a rugosidade dada por panos de relva sintética. Comparam-se os fenómenos ocorridos para as mesmas alturas de água no canal, em leitos de cheia com fundo liso e fundo rugoso. Com a passagem de leitos de cheia lisos para leitos de cheia rugosos verificou-se uma diminuição da capacidade de vazão do canal e um aumento da transferência de quantidade de movimento entre o leito principal e os leitos de cheia. O desenvolvimento da camada de mistura é condicionado pela altura relativa, mas ainda mais pela rugosidade nos leitos de cheia, cuja turbulência gerada junto ao fundo limita o desenvolvimento da camada de mistura.