Estudo experimental de escoamentos em rios com vegetação nas margens

Abstract

Quando um rio esgota a sua capacidade de vazão a água transborda do leito principal para os leitos de cheia, impondo ao mesmo uma configuração de secção composta. Esta situação dá origem a inundações com todos os seus inconvenientes. As inundações são muitas vezes atribuídas ao aumento da resistência ao escoamento provocada pela presença de vegetação ribeirinha. Esta vegetação, tal como árvores e arbustos, é muitas vezes observada nas margens de rios naturais. Assim, a presente dissertação contribui para o estudo da complexa estrutura do escoamento gerada pela existência de uma linha emergente de vegetação ribeirinha na interface entre o leito principal e o leito de cheia. De modo a compreender melhor a influência da vegetação na estrutura do escoamento, foram realizados ensaios experimentais, em regime uniforme, no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Os ensaios foram efectuados com o auxílio de um velocímetro de Doppler acústico (ADV) e tiveram lugar num canal de secção composta com 10mde comprimento e 2mde largura. Neste canal, foram modeladas árvores, com um tronco de 6mm de diâmetro e copa esférica de 9cm, ao longo da interface entre o leito principal e o leito de cheia. O perfil transversal da velocidade longitudinal é fortemente influenciado pela resistência provocada pelas árvores, na medida em que a velocidade longitudinal diminui localmente atrás das árvores e na interface entre os leitos. Em consequência, o perfil transversal da velocidade apresenta uma forma aproximadamente em "V", com dois pontos de inflexão. Esta característica é muito diferente do caso sem vegetação, no qual o perfil da velocidade tem apenas um ponto de inflexão. Para várias alturas relativas, analisou-se a influência de diferentes tipos de vegetação na distribuição da velocidade longitudinal, respectiva componente de flutuação e também na distribuição das tensões de Reynolds horizontais e verticais.