Estudo laboratorial de escoamentos em leitos com vegetação emersa e rígida

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 coberto vegetal presente na superfície dos leitos e margens dos cursos de água desempenha um papel fundamental para evitar o risco de erosão hídrica, proporcionar habitats e depurar o escoamento. Nos últimos anos, crescentes preocupações ambientais motivaram a necessidade de compreensão do comportamento hidrodinâmico de rios sujeitos a reabilitação morfológica e ecológica, nomeadamente quanto à interacção do escoamento com vegetação. No âmbito da presente dissertação, pretende-se caracterizar experimentalmente escoamentos em leitos povoados por vegetação emersa e rígida. Simularam-se as condições do escoamento para dois leitos e duas densidades de hastes, num total de três ensaios. Recorrendo a um sistema de medição de reduzida intrusão, o Particle Image Velocimetry (PIV), mediram-se os campos de velocidade instantânea do escoamento. O tratamento de dados consistiu na aplicação da metodologia de dupla média espácio-temporal, necessária para caracterizar escoamentos com grande heterogeneidade espacial. Os resultados obtidos permitiram concluir que a influência relativa do leito diminui com o aumento da densidade de hastes. A ordem de grandeza dos termos dispersivos na equação de conservação da quantidade de movimento é idêntica à dos termos turbulentos. Em geral, observou-se um aumento de tensões dispersivas e de Reynolds para um aumento de densidade de hastes, como também, para um aumento do comprimento de onda formas do fundo. Ao contrário do caso de escoamentos em camada limite de fundo, em que existem perfis universais de primeiros e segundos momentos de quantidades turbulentas, não parece haver, em escoamentos com vegetação emersa e rígida, escalas características que normalizem as quantidades turbulentas por forma a obter perfis universais. Como consequência da natureza complexa do escoamento, as escalas parecem depender da variável em análise.