Calibração do modelo SKM com base em medições de turbulência

Abstract

Pretende-se, com a presente dissertação, apresentar um contributo para o estudo de escoamentos fluviais, nomeadamente na previsão de alturas de água, velocidades e tensões de arrastamento, em situação de cheia. Nestas situações, o leito principal não tem capacidade de vazão para o caudal e transborda, passando o escoamento a processar-se simultaneamente no leito principal e no leito de cheia. O escoamento passa, então, a ser efectuado em secção composta, o que origina o aparecimento de estruturas de escoamento que provocam alterações no mesmo. O modelo analítico de Shiono e Knight (SKM) requer três parâmetros de calibração, f,λ e,Ƭ referentes, respectivamente, à resistência de fundo, à viscosidade turbulenta e às correntes secundárias. Estes três parâmetros de calibração, quando correctamente definidos, permitem ao modelo obter uma distribuição da velocidade e da tensão de arrastamento bastante próxima da real, o que por sua vez, permitem obter uma estimativa bastante razoável da capacidade de vazão do canal. Nesta dissertação calibraram-se, a partir de dados experimentais já existentes, os parâmetros do modelo SKM, para seis séries de dados diferentes, correspondentes a seis alturas relativas. Após o cálculo dos parâmetros de calibração foi necessário verificar a sua validade, comparando as distribuições de velocidade longitudinal média em profundidade dada pelo modelo com os parâmetros calibrados com a velocidade longitudinal média em profundidade, calculada directamente a partir dos dados experimentais. Foi também estudado, mais aprofundadamente o parâmetro das correntes secundárias, sendo que se demonstrou que a obtenção do valor deste parâmetro a partir de dados experimentais de velocidade longitudinal e transversal não era de fácil concretização. Foram, ainda, realizados estudos para melhor se compreender o comportamento do escoamento que se basearam na equação da conservação da quantidade de movimento do escoamento.