Dissertação

{pt_PT=Hydrodynamic characterization of mountain river flow: influence of bed hydraulic conductivity} {} EVALUATED

{pt=Os rios de gravilha desempenham um importante papel ecológico, constituindo habitat para fauna e flora ripícola. O efeito das características macroscópicas da morfologia do leito e o dos processos que ocorrem na região hiporreica são cruciais na caracterização do escoamento junto ao leito. Poucos estudos abordaram a questão da influência das interações entre a zona hiporreica e subsuperficial. O principal objetivo desta dissertação é o estudo do efeito da condutividade hidráulica em escoamentos turbulentos junto ao fundo em leitos móveis e hidraulicamente rugosos constituídos por sedimentos sem coesão. Para atingir este objetivo, testes laboratoriais foram realizados em leitos de alta condutividade (esferas de vidro de tamanho único) para comparar com dados de leitos de baixa condutividade, mantendo constante a faixa de valores de porosidade, parâmetro de Shields e número de Reynolds. A novidade do trabalho consiste na variação da condutividade hidráulica por alteração da tortuosidade (e as dimensões dos caminhos dos poros) e não da porosidade. A base de dados existente é composta por quantidades médias do escoamento e turbulência, obtidas a partir de dados adquiridos com um sistema LDA (Laser Doppler Anemometry). A nova bases de dados consiste em mapas 2D de velocidades instantâneas medidas com um sistema PIV (Particle Image Velocimetry). A condutividade hidráulica foi medida para os dois tipos de leito. Os resultados indicam que o aumento da condutividade do leito conduz a uma redução da força de arrastamento sem que os parâmetros de rugosidade se alterem. , en=Gravel-bed rivers play an important ecological role as they provide habitat for fauna and flora. The detailed description of the structure of the near-bed turbulent flow is an essential aspect for the understanding the overall river dynamics. The effect of the macroscopic properties of bed morphology and the effect of the hyporheic region flow are of paramount importance to characterize the flow in the near bed and, in general, the inner flow layer. Not many studies addressed the issue of the influence of hyporheic interactions. The main objective of this dissertation is to study the effect of the hydraulic conductivity on near bed turbulent flows of viscous fluids over mobile and hydraulically rough beds of cohesionless sediment. In order to fulfil this objective, experimental tests performed in high conductivity beds are compared with the existing database of low conductivity beds of Ferreira et al. (2012), keeping constant the range of values of porosity, Shields parameters and roughness Reynolds numbers. The hydraulic conductivity is varied by changing the tortuosity (and the dimensions of the pore paths) and not the porosity, which results in an absolutely novel study. The database of Ferreira et al. (2012) is obtained from an original Laser Doppler Anemometry (LDA) database. A new database consists of 2D instantaneous velocities acquired from Particle Image Velocimetry (PIV). The hydraulic conductivity was measured for both types of bed. The results indicate that the increase in bed conductivity leads to a reduction in the drag force without changing the roughness parameters. }
{pt=Rios de montanha, condutividade hidráulica, lei logaritmica, transporte de sedimentos, PIV, média dupla espácio-temporal, en=mountain rivers, hydraulic conductivity, log-law, bed load transport, PIV, Double-Averaging Methodology.}

Julho 5, 2018, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Rui Miguel Lage Ferreira

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado

ORIENTADOR

Ana Margarida Da Costa Ricardo

CERIS - Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability

Investigadora Pós-Doutoramento