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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Utilização de modelagens Uni e bidimensional para a propagação de onda de cheia proveniente de ruptura hipotética de barragem - estudo de caso: Barragem de Rio de Pedras - MG
Autor(es): Lucas Samuel Santos Brasil
primer Tutor: Luiz Rafael Palmier
primer Co-tutor: Nilo de Oliveira Nascimento
primer miembro del tribunal : Mauro da Cunha Naghettini
Segundo miembro del tribunal: Podalyro Amaral de Souza
Tercer miembro del tribunal: Evandro Leite de Vasconcelos
Resumen: O presente estudo tem o objetivo de avaliar a propagação de uma onda de inundação causada por uma ruptura de barragem utilizando abordagens uni e bidimensional. Essas abordagens foram aplicadas ao caso da barragem de Rio de Pedras, situada na bacia do Alto rio dasVelhas. O reservatório associado à barragem recebe a contribuição de uma área de drenagem de 542 km², sendo o seu volume total de aproximadamente 6,0 hm³. A barragem é de concreto, do tipo contraforte, com 17 arcos múltiplos. O comprimento total da crista é de 122,00 m e a altura máxima é de 32,00 m. A onda de ruptura foi propagada ao longo de 82 km no rio das Velhas, atravessando as cidades de Rio Acima, Raposos e Sabará, como também dois bairros de Nova Lima: Honório Bicalho e Santa Rita, no estado de Minas Gerais. Para simular um evento de ruptura torna-se necessário, primeiro, determinar o hidrograma defluente devido à brecha formada. As características principais a serem obtidas no momento da ruptura são a forma da brecha e seu tempo de formação. A propagação da onda de rupturaenvolve fenômenos de difícil caracterização matemática e com grande variação das variáveis hidráulicas no tempo e espaço. Entre as ferramentas existentes para a propagação da onda de inundação em formulação unidimensional, o modelo numérico FLDWAV foi escolhido. Esse modelo foi desenvolvido pelo National Weather Service (NWS) dos Estados Unidos e está baseado na solução das equações completas de Saint-Venant. O modelo numérico bidimensional usado para a propagação de escoamento não permanente e gradualmentevariado é o modelo FESWMS. Esse modelo foi desenvolvido pelo Federal Highways Administration (FHWA) dos Estados Unidos e foi escolhido porque é um modelo hidrodinâmico que simula a descarga bidimensional de sistemas fluviais com topografia complexa. Durante as simulações realizadas usando o modelo FLDWAV, um estudo desensibilidade foi feito para avaliar a influência da descarga de pico e do hidrograma de ruptura na variação da onda de cheia formada. As influências do coeficiente de rugosidade e o número de seções transversais utilizadas também foram verificados. Os resultados numéricos foram associados à cartografia da região estudada, com a intenção de gerar mapas de inundação para áreas rurais e urbanas. O software IDRISI, desenvolvido pela Universidade de Clark, no Instituto de George Perkins Marsh, foi usado para associar os dados derivados dassimulações numéricas à cartografia da área de estudo. Esse modelo também permitiu a delimitação das áreas inundadas a jusante da represa para diferentes cenários adotados.
Abstract: The present study has the objective to evaluate the propagation of a flood wave caused by a dam failure using one and two-dimensional modeling approaches. Those approaches were applied to the case of the Rio de Pedras Dam, which is located in the rio das Velhas UpperBasin. The associated reservoir receives the contribution of a drainage area of 542 km². The total reservoir volume is about 6.0 hm³. The dam was made of concrete, type buttress, with 17 multiple arches. The total length of the crest is 122.00 m and the maximum height is 32.00 m.The flood, due to hypothetical dam breathing, was routed along 82 km of the rio das Velhas River, passing through the cities of Rio Acima, Raposos and Sabará, as well as two neighbourhoods of Nova Lima: Honório Bicalho and Santa Rita, in the Brazilian state of Minas Gerais. In order to simulate a dam failure event it is firstly necessary to determine the breach outflow hydrograph. The main characteristics to be obtained in the moment of the failure process are the form of the breach and its time formation. The routing of the flood wave caused by a dam failure involves phenomena of difficult mathematical characterization and with great variation of the hydraulic variables with time and space. Among the existent tools for the one-dimensional flood wave routing, the numerical model FLDWAV has been chosen. This model was developed by the National Weather Service and it is based on the solution of the complete Saint-Venant equations. The numerical model used for the wodimensional propagation of unsteady and gradually varied flow is the model FESWMS. This model was developed by U. S. Federal Highways Administration (FHWA) and it has been chosen because it is a hydrodynamic model that simulates two-dimensional discharge offluvial systems with complex topography. During the simulations carried out using the numerical model FLDWAV, a sensitivity study has been done to evaluate the influence of the peak discharge and the breach outflow hydrograph variation. The influences of the roughnesscoefficient and the number of cross sections, used to route the flood wave, was also verified.The numerical results were associated to the cartography of the area, with the intention of generating flood maps for rural and urban areas. The software IDRISI, developed by the George Perkins Marsh Institute at Clark University in Worcester, has been used to associate the data produced by the numerical simulation to the contour map of the study area. This model also allowed the delimitation of the flooded areas downstream of the dam for differentadopted scenarios.
Asunto: Hidraulica
Meio ambiente
Recursos hídricos Desenvolvimento
Engenharia sanitária
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/REPA-6HXMEF
Fecha del documento: 8-nov-2005
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