Simulação computacional do escoamento em regime variável através de barragens em rotura

Abstract

As cheias provocadas por roturas de barragens constituem eventos catastróficos que podem conduzir a perdas consideráveis de vidas humanas e de bens materiais. Para melhorar a segurança em relação a este risco potencial torna-se necessário avaliar a segurança das estruturas, existentes ou a construir, e estimar a extensão dos danos em caso de acidente. Nesta perspectiva, este tipo de cheia tem, nos últimos anos, sido objecto de numerosas análises.

No presente estudo, após a exposição de uma síntese dos conhecimentos existentes, é apresentada uma panorâmica geral da fenomenologia das roturas de barragens, definindo os tipos e causas de rotura e a geometria e dimensões das brechas que caracterizam as roturas históricas.

Apresentam-se seguidamente as equações básicas que definem a vazão através de descarregadores e que caracterizam o processo de formação da cheia, considerando-se as hipótese de modelo de vazão permanente ou quase-estacionário e de modelo de vazão variável, e as equações de Saint-Venant que carcterizam o processo de propagação da cheia.

Posteriormente é apresentada a modelação numérica que engloba a simulação dos processos de formação e de propagação da cheia e desenvolve-se o respectivo programa de cálculo automático (COLAPS).

Após realizada uma validação do modelo COLAPS e desenvolvidas análises de sensibilidade, realiza-se a exploração do modelo por forma a caracterizar a cheia provocada pela rotura de barragens, quantificando-se a diferença de resultados obtidos pelos dois modelos de vazão, permanente e variável, e verificando-se a influência que as características da brecha têm no hidrograma efluente na secção de rotura e em secções a jusante. Apresentam-se ainda equações que permitem calcular o caudal máximo efluente da brecha para as hipóteses de rotura total e rotura instantânea.