Aplicação de soluções analíticas no estudo de correntes secundárias em canais com secção composta

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

A presente dissertação apresenta uma contribuição para o estudo de escoamentos fluviais, em particular a previsão de alturas de água e distribuição lateral de velocidades em escoamentos em secções compostas. O principal desafio dá-se numa situação de cheia, que ocorre quando o leito principal é insuficiente para o caudal e transborda, passando assim a ocupar os seus leitos de cheia. Nesta situação o escoamento ocorre em secção composta o que leva ao aparecimento de estruturas de escoamento secundário. Para ser capaz de entender melhor o fluxo do rio é necessário continuar a desenvolver modelos analíticos, para que se tornem mais precisos e permitam prever o impacto no escoamento devido a alterações no canal. Nesta dissertação vamos abordar situações de canais de secção composta com rugosidade homogénea e com rugosidade heterogénea. Nesta dissertação adoptou-se o Método de Shiono e Knight (SKM), que é aplicado a canais com rugosidade homogénea e heterogénea. O SKM é conhecido como uma ferramenta capaz de modelar com precisão canais de secção composta. Demonstra-se também que o SKM é capaz de prever, com precisão, distribuições transversais de velocidade média em profundidade. Este modelo contabiliza o atrito do leito, tensões laterais e o escoamento secundário através dos três parâmetros de calibração, nomeadamente ⅄, ƒ, Γ, que por sua vez representam viscosidade turbulenta, resistência do leito e as correntes secundárias respectivamente. Realizou-se um estudo sobre a influência dos parâmetros de calibração do SKM e sobre a divisão lateral do canal que neste caso serve de guia para a calibração e aplicação do modelo. Para a validação do modelo e da calibração efectuada foram utilizados resultados experimentais.