Waves and turbulence on submerged and emergent aquatic vegetation

Abstract

Coastal zones are governed by physical forces originating from tidal currents, waves, winds and night convection, amongst others, and are characterized by the presence of canopy meadows. This thesis studies the hydrodynamic in a fluid dominated by: nearly isotropic turbulence, progressive waves and breaking waves in different canopy models. Under nearly isotropic turbulence sheltering is enhanced by a reduction in the plant-to-plant distance. Under progressive waves sheltering is associated with the reduction of wave velocity at the top of submerged rigid canopy. Sheltering observed in the submerged flexible model is caused by blade movement which absorbes the energy. Emergent rigid vegetation shows sheltering. On the other hand, for some specific progressive wave conditions and plant densities and under a fluid dominated by breaking waves, turbulence increases within the meadow if Reynolds number, based on wave velocity, is larger than 300

Les zones costeres estan governades per forces físiques originades per la marea, l’onatge, i la convecció nocturna, entre d’altres, i caracteritzades per la presència de plantes aquàtiques. Aquesta tesi té per objectiu estudiar la hidrodinàmica d’un fluid dominat per: turbulència quasi-isotròpica, onades progressives i onades trencants en diferents models de vegetació. En un fluid dominat per turbulència isotròpica, la reducció de la turbulència augmenta al reduir la distància entre plantes. En un fluid dominat per onades progressives, la disminució de la turbulència està associada a la reducció de la velocitat d’onada al cim de la vegetació. Aquesta reducció s’observa en plantes submergides flexibles degut a que el moviment de les plantes absorbeix l’energia. La vegetació emergent també redueix la turbulència. Per condicions específiques d’onades progressives i densitat de plantes i sota un fluid dominat per onades trencants, la turbulència incrementa si el número de Reynolds és més gran que 300