Caracterização experimental da rotura de diques fluviais por galgamento. Influência do número de Froude na evolução hidro-morfodinâmica da Brecha

Abstract

O aumento da frequência de eventos hidrológicos extremos, devido às alterações climáticas, intensifica a necessidade de compreender os mecanismos de rotura das estruturas de defesa contra cheias, como sejam os diques fluviais, fundamentais para a proteção de zonas habitadas e infraestruturas críticas. A rotura destas estruturas pode resultar em inundações severas, perdas humanas e elevados prejuízos socioeconómicos, tornando essencial o aprofundamento do conhecimento sobre os processos de erosão associados à rotura. Neste contexto, a presente investigação insere-se no projeto DikesFPro – Integrating Data and Models to Understand Dikes Failure Processes (PTDC/ECI-EGC/7739/2020), financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), e recorre a um modelo físico experimental localizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para analisar a influência das condições do escoamento afluente, representadas pelo número de Froude, na evolução do processo de rotura (morfologia da brecha) e no caudal efluente da brecha (hidrograma de rotura). Foram realizados quatro (4) ensaios experimentais, induzindo uma rotura por galgamento de um dique fluvial homogéneo, mantendo constantes variáveis críticas, como o caudal afluente, o teor em água, a compactação, o material e a geometria do dique. Para monitorização e análise dos ensaios, recorreram-se a técnicas inovadoras, incluindo tecnologia LiDAR para captação da evolução do processo de rotura e o método Particle Tracking Velocimetry (PTV) para determinação dos campos de velocidade na aproximação à brecha. Os resultados obtidos nesta investigação contribuem para a caracterização detalhada do processo de rotura de diques, fornecendo dados para calibração e validação de modelos numéricos. Estes modelos permitirão melhorar a previsão do hidrograma de cheia efluente da rotura e assim, apoiar a definição de estratégias de mitigação e reforçar a segurança deste tipo de estruturas hidráulicas e das populações expostas aos riscos de inundação.