Investigação de fenómenos turbulentos e a sua aplicação à engenharia fluvial

Mário J. FrancaDECivil, Instituto Superior Técnico

Rio Amazonas, in Grands Fleuves 1968

EXEMPLO DE ESCOAMENTO TURBULENTO

Distribuição média de velocidades num rio Variação de velocidades em torno da média

Os escoamentos/movimentos turbulentos exibem variações no tempo e no espaço dos valores locais de velocidade e pressão.

O QUE É A TURBULÊNCIA?

in Graf & Altinakar 1998

ALGUNS EFEITOS PRÁTICOS DA TURBULÊNCIA

mistura de massa / transferência de gases / transporte sólido

Movimentos turbulentos organizados, existentes entre camadas de escoamento de diferentes velocidades, promovem a mistura.

in Graf & Altinakar 1998

ALGUNS EFEITOS PRÁTICOS DA TURBULÊNCIA

mistura de massa / transferência de gases / transporte sólido

Zonas de movimento turbulento formadas no fundo atingem a superfície e estimulam a transferência de ar entre o escoamento e a atmosfera.

Rio Reno, in Grands Fleuves 1968

ALGUNS EFEITOS PRÁTICOS DA TURBULÊNCIA

mistura de massa / transferência de gases / transporte sólido

As flutuações de velocidade turbulentas são o motor do transporte de sedimentos nos cursos de água.

Banco de sedimentos no rio Venoge (Vaud, Suíça). Erosão localizada a jusante de um pilar de ponte; fotografia cedida pelo Prof. Júlio Appleton.

Estudo do escoamento turbulento em rios de leito de gravilha com recurso a um medidor de perfil de velocidades de efeito Doppler (rio Venoge, Vaud Suíça)

RESULTADOS

ADVP instalado no rio Venoge, Vaud Suíça

RESULTADOS – DISTRIBUIÇÃO DE VELOCIDADES

- Mono-logarítmica

- Em forma de “s”

- Duplamente logarítmica (transição)

in Franca 2005

RESULTADOS – ESTRUTURAS COERENTES E SVP

- Turbulência organizada: regiões no espaço com velocidades semelhantes que viajam ao longo do escoamento e induzem produção de turbulência de pequena escala junto ao fundo – SVP.

- A SVP condiciona eventualmente o transporte de material sólido junto ao fundo.

CONSIDERAÇÕES GERAIS

- As variações de velocidade momentâneas mas altamente energéticas existente nas fronteiras sólidas de um rio (fundo e margens) constituem o principal motor do transporte de sedimentos num rio.

- A investigação dos fenómenos turbulentos → melhoria dos modelos de previsão do transporte sólido, evolução morfológica, mistura de massa, transferência de gases e dissipação de energia.

- Campo de investigação que pretende satisfazer uma necessidade da engenharia prática → aplicações piloto para definir formas de intervenção no meio ambiente.

- O gestor fluvial deverá lidar com o carácter dinâmico dos escoamentos turbulentos.

CONSIDERAÇÕES GERAIS

Rio Noxon (Vaud, Suíça).

A aplicação de soluções rígidas, leva à criação de paisagens monótonas e à desvalorização ambiental.

CONSIDERAÇÕES GERAIS

A morfologia dinâmica de um rio deverá, o mais possível, ser respeitada e articulada com o uso humano do espaço fluvial.

Rio Venoge (Vaud, Suíça).

Rio Leach (Inglaterra), in The New Rivers & Wildlife Handbook 1995.

Mário J. FrancaDECivil, Instituto Superior Técnico

Rio Amazonas, in Grands Fleuves 1968