Análise da influência da sinuosidade sobre o escoamento em rios com planície de inundação utilizando simulação numérica tridimensional

Abstract

O extravasamento das águas do leito de um rio em regime fluvial é uma consequência natural do ciclo hidrológico, com forte interação entre os fluxos do leito principal e da planície de inundação. Este trabalho tem por objetivo caracterizar o escoamento de rios com planície de inundação em situações com e sem extravasamento, para diferentes sinuosidades do canal principal e níveis de água, por meio de simulação numérica tridimensional, utilizando o software OpenFOAM. As análises foram realizadas para três diferentes sinuosidades do leito principal: canal retilíneo, canal com sinuosidade suave e severa. Para cada um destes casos, foram estabelecidos três níveis de água: o primeiro caso sem extravasamento e dois com extravasamento. Encontrou-se que nos resultados das simulações dos canais retilíneos existe pouca variação do nível da água, e não ocorre interação significativa entre o fluxo no canal principal e na planície de inundação. Verificou-se que a presença de meandros no canal exerce grande influência no comportamento do escoamento. Para canais sem planície de inundação, ocorre variação no nível da água, com inclinação da lâmina da água, e alteração na distribuição de velocidades. Estas mesmas mudanças são encontradas nos canais com planície de inundação com pequena altura da lâmina de água. Com o aumento do nível do escoamento sobre a planície de inundação, diminui a influência da sinuosidade sobre o fluxo de água. Nos canais sinuosos com planície de inundação foi observado o desenvolvimento de fluxo secundário em espiral ao longo da curva. Verificou-se ainda o movimento preferencial da água por caminhos mais curtos, com menor perda de energia.