Caracterização experimental do escoamento em torno de vegetação nas margens de rios

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

Nas últimas décadas tem-se registado um aumento considerável de cheias fluviais. O carácter normalmente devastador das cheias obriga a que se procure entender, controlar ou em último recurso minimizar as consequências deste fenómeno natural. As cheias fluviais ocorrem quando a capacidade de vazão do leito principal é excedida, passando o escoamento a ser repartido entre o leito principal e os campos marginais. A invasão dos campos marginais, ou leitos de cheia, impõe uma nova configuração transversal ao escoamento. Nesta nova configuração o escoamento no leito principal, normalmente mais fundo e mais rápido, é obrigado a interagir com o escoamento nos leitos de cheia, mais lento e menos profundo. Além disso, os leitos de cheia encontram-se frequentemente cobertos de vegetação rasteira existindo vegetação ripícola nas margens do leito principal. A existência de vegetação tem influência na capacidade de vazão dos rios, dado que interage com o escoamento originando estruturas turbulentas que aumentam a dissipação de energia. Com o objectivo de caracterizar experimentalmente o escoamento em torno de elementos verticais (que simulam vegetação ripícola), alinhados longitudinalmente na interface entre o leito principal e os leitos de cheias rugosos, realizaram-se ensaios experimentais num canal de secção composta com 10 metros de comprimento e 2 metros de largura. Cinco escoamentos em regime uniforme foram testados para duas configurações diferentes. A primeira, com relva sintética cobrindo a totalidade dos leitos de cheia e arbustos artificiais, formados por um tronco de 6 mm e uma copa esférica de 9 cm de diâmetro, dispostos em linha recta na interface dos leitos. Na segunda configuração manteve-se os troncos retirando-se a copa esférica. Para medir o campo de velocidades nas três alturas relativas foi utilizado um velocímetro doppler acústico. Os resultados permitem concluir que a vegetação ripícola influencia fortemente a distribuição espacial da velocidade e da tensão de Reynolds horizontal. Observam-se ainda regiões do escoamento onde aquela tensão assume valores positivos e outras onde os valores são negativos, pelo que se conclui que perto dos elementos verticais a tensão anula-se, ou seja, os elementos verticais impedem a transferência de quantidade de movimento entre os escoamentos no leito principal e nos leitos de cheia. As conclusões referidas anteriormente tornam-se ainda mais evidentes quando a vegetação é dotada de folhagem e a altura do escoamento é maior.

Fundação para a Ciência e Tecnologia - PTDC/ECM/099752/2008