Título:
Análise do escoamento em rios sujeitos à influência da maré: curva de vazão
Resumo:
O escoamento nas secções mais a jusante dos rios, junto à foz ou imediatamente a montante de estuários onde desagúem, integra o conjunto de processos a que a água é sujeita desde a ocorrência das precipitações que o originam e sofre a influência das marés. No entanto, a bibliografia existente raramente aborda este tipo de escoamento e em especial a análise da vazão nas referidas secções do rio na zona das águas de transição. Assim, no âmbito da dissertação de mestrado do primeiro autor (Santos, 2004), desenvolveram-se modelos computacionais de simulação de escoamentos variáveis unidimensionais em cursos de água naturais, para estudo dos efeitos da maré no escoamento em rios sujeitos à sua influência. O problema foi formulado com base nas equações completas e unidimensionais de Saint-Venant e para a sua resolução realizaram-se três programas de computador: um para cálculo das características geométricas e hidráulicas fundamentais das secções transversais do rio e os restantes dois, interligados com o primeiro, para o cálculo do escoamento propriamente dito através dos métodos de diferenças finitas explícito de MacCormack (modelo Esquema_Explícito) e implícito de Preissmann (modelo Esquema_Implícito). Para concretização prática deste trabalho foi escolhido um trecho de cerca de 24 km no rio Sado, imediatamente a montante da cidade de Alcácer do Sal, no qual se verifica a influência da maré no escoamento fluvial e quando em cheia tem provocado importantes danos naquela cidade Assim, para o trecho do rio considerado, o qual foi discretizado em treze secções transversais, aproximadamente espaçadas entre si de uma distância de 2000 m, realizaram-se simulações computacionais dos modelos Esquema_Explícito e Esquema_Implícito com o objectivo de estudar o escoamento fluvial influenciado pela maré no que diz respeito às suas características em termos de caudal, altura do escoamento, velocidade do escoamento e número de Froude. Neste sentido, foram analisadas quatro situações de escoamento diferentes caracterizadas por: um hidrograma de cheia a montante (Qmáx = 2820 m3/s), Qmontante = 2000 m3/s, Qmontante = 3000 m3/s e Qmontante = 4000 m3/s, tendo sido, para cada uma delas, utilizado um hidrograma de alturas do escoamento na secção de jusante do trecho do rio em estudo, correspondente a um período de sizígia. Na Figura 1 apresenta-se um exemplo dos resultados obtidos relativamente à variação do caudal no tempo e ao longo do trecho de rio modelado num escoamento fluvial influenciado pela maré. Neste estudo procedeu-se também à análise da curva de vazão na secção final do trecho do rio Sado considerado (secção P13) para cada uma das quatro situações de escoamento referidas anteriormente, cheia e caudais a montante constantes de 2000 m3/s, de 3000 m3/s e de 4000 m3/s, tendo sido utilizadas quatro formulações matemáticas das teorias de onda cinemática, difusiva e dinâmica, com base nas quais se realizaram quatro modelos de curva de vazão fisicamente baseados e apoiados nas alturas do escoamento nas duas secções mais a jusante do citado trecho de rio. Na Figura 2 apresenta-se um exemplo dos resultados obtidos relativamente à curva de vazão na secção final do trecho do rio Sado em estudo. Os autores divulgam neste artigo os principais resultados obtidos no que diz respeito às características do escoamento fluvial influenciado pela maré (caudal, altura do escoamento, velocidade do escoamento e número de Froude) e os bons resultados que se conseguem com alguns dos modelos de curva de vazão, com os quais se explica mais de 90% da variância do caudal.
Autores:
Margarida Isabel Martins dos Santos, João Reis Hipólito