Influência da Vegetação na Atenuação de Energia de Ondas

De Germano de Oliveira Mattosinho e Adriana Silveira Vieira

A propagação de ondas geradas por vento em reservatórios de grande dimensão pode pôr em risco a geração de energia, a segurança da navegação interior, bem como contribuir para a ocorrência de fenômenos erosivos recorrentes às margens desses reservatórios. O livro Influência da vegetação na atenuação de energia de ondas aborda a temática pouco explorada no Brasil, vis-à-vis à notoriedade que o tema recebe em outros países. Este trabalho compõe desenvolvimentos do grupo de pesquisa ONDAFEIS, com abordagem pioneira, e trata da relevância de estudos sobre atenuação de energia de ondas, além de apresentar o estudo de caso realizado no reservatório da Usina Hidrelétrica (UHE) de Ilha Solteira (SP). Dentro dessa perspectiva e privilegiando medidas não estruturais, como soluções de engenharia, de forma a mitigar a ação de ondas no processo de erosão de margens do entorno do reservatório, este trabalho estimou, com apoio da simulação numérica, os coeficientes de atenuação de energia de ondas produzidas por ventos quando estas se propagam sobre fundos com vegetação. Na pesquisa foram analisadas, utilizando-se o software SWAN-VEG, as alturas de ondas geradas para uma gama de ventos e sua atenuação, nos casos sem e com a presença de diversos cenários ou layouts de vegetação no fundo. Ainda foi verificada a influência do efeito de refinamento de malhas no modelo sobre os coeficientes de atenuação. Análises comparativas com estudos da literatura foram realizadas, apontando para a necessidade de se determinar, com acurácia, o coeficiente de arrasto, , no complexo fenômeno de atenuação de ondas propagando-se em águas confinadas com presença de vegetação. Após explorada a potencialidade do SWAN-VEG, pôde-se verificar que a atenuação devido à vegetação é um processo altamente dinâmico e complexo, cuja quantificação é importante na modelagem da hidrodinâmica costeira. Por fim, foram verificados os fatores de atenuação de ondas que dependem da densidade de plantas, do hábitat e da submergência. Por seu conteúdo pioneiro, este estudo torna-se ímpar para aqueles que querem aprofundar seus conhecimentos sobre as potencialidades de utilização da vegetação como medida não estrutural na proteção de encostas e margens de reservatórios e rios.

• Idioma: Português
• Editora: Editora Appris
• Data de lançamento: 17 de nov. de 2020
• ISBN: 9788547345143

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COMITÊ CIENTÍFICO DA COLEÇÃO SUSTENTABILIDADE, IMPACTO, DIREITO, GESTÃO E EDUCAÇÃO AMBIENTAL

DEDICATÓRIA

À minha família, em especial aos meus pais, Luiz Celso Vianna Mattosinho (in memoriam) e Inez de Oliveira Mattosinho, e a meu irmão, Rodrigo, por todo amor, suporte e apoio ao longo desta jornada, sempre acreditando e incentivando meu desenvolvimento.

A todos os leitores que estão prestigiando este livro e, mais carinhosamente, àqueles que se dedicam a encontrar soluções para melhorar e proteger nosso meio ambiente de maneira técnica.

AGRADECIMENTOS

Ao professor Geraldo de Freitas Maciel, por toda a orientação que tem expandido meus horizontes, e, principalmente, pelos conselhos e conversas que levo como experiência.

Ao pessoal integrante do Laboratório de Hidrologia e Hidrometria (LH²) da Faculdade de Engenharia, campus Ilha Solteira, da Universidade Estadual Paulista (FEIS/Unesp).

A todos os professores do curso de Engenharia Civil (básico e profissional) pelos ensinamentos, tanto teóricos como práticos, passados ao longo da minha graduação, que me deram toda a base de conhecimento em Engenharia.

A todos os professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (PPGEM) – Ciências Térmicas, por todos os ensinamentos, conselhos e compartilhamento de experiências, que fazem parte da minha formação.

A todos os funcionários, principalmente aos técnico-administrativos pela presteza e auxílios, e em especial aos pertencentes à seção de pós-graduação.

Por fim, ao Prof. Claúdio Freitas Neves, do Programa de Engenharia Oceânica da COPPE-UFRJ, pelas contribuições profícuas na fase primordial deste trabalho.

O sucesso não consiste em não errar,

mas em não cometer os mesmos equívocos mais de uma vez.

(George Bernard Shaw)

Se você quer ser bem-sucedido, precisa ter dedicação total,

buscar seu último limite e dar o melhor de si mesmo.

(Ayrton Senna)

Tente uma, duas, três vezes e se possível tente a quarta, a quinta e quantas vezes for necessário.

Só não desista nas primeiras tentativas, a persistência é amiga da conquista.

Se você quer chegar aonde a maioria não chega, faça o que a maioria não faz.

(Bill Gates)

PREFÁCIO

A pesquisa ora apresentada traz à discussão a ação de ondas geradas por ventos em reservatórios de barragens e seus efeitos de atenuação, quando elas se propagam sobre fundos com vegetação.

Nessas últimas décadas, trabalhos sobre o assunto têm sido reportados na literatura, quase exclusivamente desenvolvidos em nível de laboratório, sob condições controladas em canais de fundo horizontal ou simulando o fenômeno sobre fundos com declividade constante. Merecem destaque os trabalhos de Dalrymple, Kirby e Hwang (1984), modificados e aperfeiçoados por Mendez e Lozada (2004) e, mais recentemente, os trabalhos de Karambas, Koftis e Prinos (2016). Todos eles desenvolvidos a partir do balanço de energia e leis de atenuação prescritas.

No cenário brasileiro, pesquisas pioneiras sobre o assunto foram realizadas na rede Amigos de Boussinesq − Rede Cooperativa de Pesquisa sobre Hidrodinâmica Costeira e de Águas Rasas (Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ −, Universidade Estadual Paulista – Unesp − e Universidade Federal do Rio Grande do Sul − UFRGS), com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e estendida para outras IES (Instituições de Ensino Superior), além de laboratórios e universidades portuguesas.

Ressaltando os aspectos biomecânicos da vegetação, duas publicações merecem destaque: o trabalho de doutorado de Lima (2005) e a dissertação de mestrado de Vasco (2005). O primeiro, construído com base no balanço da quantidade de movimento, qual seja, desenvolvimento de um modelo mecânico que utiliza a velocidade relativa fluido-haste para calcular as forças exercidas pelas ondas sobre uma haste flexível, em função de um único parâmetro, o coeficiente de arrasto. A inserção dessa força na equação do movimento, integrada na vertical e promediada no tempo, como