Hydraulic modeling for flows downstream of dams : applications to the study of floods

Autor: Silva, Maria Inês da, 1991
Přispěvatelé: Rodrigues, Diego Samuel, 1985, Ferreira, Laura Maria Canno, 1977, Martim, André Luís Sotero Salustiano, Molina Júnior, Vitor Eduardo, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Diego Samuel Rodrigues, Laura Maria Canno Ferreira Fais Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: Com o crescimento populacional e o desenvolvimento de determinadas regiões no Brasil, observou-se a necessidade de aumento de recursos hídricos, e com isso houve a necessidade de construção de novas barragens. Ao mesmo tempo, rompimentos de barragens têm ocorrido com mais frequência nos últimos anos, resultando em vários impactos ambientais, econômicos e sociais. A despeito da tomada de ações para prevenção de acidentes, também é relevante minimizar seus danos em áreas atingidas. Para isso, é fundamental a possibilidade de se avaliar vários cenários definidos por determinadas condições de inundação, através de simulações computacionais de modelos hidrodinâmicos, as quais requerem conhecer dados topográficos da área de estudo, condições de contorno e hidrogramas de fluxo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de vazões de cheia, o tempo de chegada e a dinâmica de escoamentos hidráulicos que ocorrem à jusante de barragens. No quesito de resistência ao escoamento, foi utilizado o coeficiente de Manning. Em relação à área escolhida, trata-se das imediações da Barragem Duas Pontes, localizada no Município de Amparo, no Estado de São Paulo, que terá capacidade útil de armazenamento de aproximadamente 53 bilhões de litros de água. A modelagem hidrodinâmica à jusante da referida barragem é desenvolvida utilizando-se das equações de águas rasas bidimensionais em regime não-permanente. Para tanto, como condição de contorno é imposta uma vazão proveniente de um hidrograma de fluxo parametrizado por volume vazado, vazão de pico e tempo de pico. Para a topografia da área de estudo é utilizado um modelo digital de elevação da base Alos-Palsar. As simulações são implementadas e desenvolvidas integralmente utilizando-se o software livre HEC-RAS. Para geração do hidrograma de fluxo, no qual a vazão é apresentada minuto a minuto, foram desenvolvidos códigos próprios no Octave e no Wolfram Mathematica. Neste último, como uma contribuição original deste trabalho, além da visualização paramétrica interativa da curva da vazão, o volume vazado também foi calculado analiticamente. Para os resultados são apresentados 9 cenários nos quais a vazão de pico é fixada a partir de informações de projeto. Em relação aos tempos de pico foram utilizados os valores de 5, 10 e 15 minutos. Para o volume percentual, observou-se que ele está aproximadamente e diretamente correlacionado à área inundada. Embora os resultados relativos às áreas de inundação tenham escopo limitado, espera-se que eles motivem outros trabalhos científicos relacionados no tema destinados a contribuir para o desenvolvimento de estratégias e ações em seguranças de barragens Abstract: With population growth and the development of certain regions in Brazil, there was a need for increased water resources, and with this, a need for the construction of new dams. At the same time, dam breaches have occurred more frequently in recent years, resulting in various environmental, economic, and social impacts. Despite taking actions to prevent accidents, it is also relevant to minimize their damage in the areas likely to be affected. To this end, it is essential to be able to evaluate various scenarios defined by certain flood conditions, through computer simulations of hydrodynamic models, which require knowledge of topographic data of the study area, boundary conditions and flow hydrographs. Accordingly, the objective of this work is to study the behavior of flood flows, the time of arrival, and the dynamics of hydraulic flows that occur downstream of dams. In terms of flow resistance, Manning's coefficient was used. Regarding the chosen area, it is the vicinity of the Duas Pontes Dam, located in the municipality of Amparo, in the state of São Paulo, which will have a useful storage capacity of approximately 53 billion liters of water. The hydrodynamic modeling downstream of the aforementioned dam is developed using the form of two-dimensional shallow water equations in a non-permanent regime. To this end, as a boundary condition, a flow rate is imposed from a flow hydrograph parameterized by flow volume, peak flow rate, and peak time. For the topography of the study area, a digital elevation model from Alos-Palsar is used. The simulations are implemented and fully developed using the free software HEC-RAS. For the generation of the flow hydrograph presented minute by minute, computational codes were developed in Octave and Wolfram Mathematica. In the latter, as an original contribution of this work, besides the interactive parametric visualization of the flow curve, the flow volume was also calculated analytically. For the results, 9 scenarios are presented and for which the peak flow rate is fixed in an established value found in the dam's project. The adopted values for the peak time were 5, 10, and 15 minutes. It was observed that the percentage volume is approximately and directly correlated to the flooded area. Although the results regarding the flooded areas are preliminary, it is hoped that they will motivate other related scientific work on the subject aimed at contributing to the development of strategies and actions in dam safety Mestrado Ambiente Mestra em Tecnologia CAPES 88887.484294/2020-00 FAEPEX 378/2020
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: