José Carlos Guedes da Silva Junior
Resumo
Na presente dissertação, desenvolveu-se um estudo da modelagem da onda proveniente da ruptura de uma barragem, com o objetivo de discutir as várias possibilidades de representação da mesma, bem como as interações entre a topografia local e o processo da ruptura. Estudos como este são muito importantes na caracterização dos possíveis danos, assim como na elaboração do plano de ação de emergência, para as áreas a jusante de uma barragem. Como estudo de caso foi escolhida a barragem da Usina Hidrelétrica de Funil, localizada no rio Paraíba do Sul, sob concessão de FURNAS. Foram utilizados dois modelos hidrodinâmicos, capazes de representar a propagação da onda de ruptura para jusante da barragem, o HEC-RAS, unidimensional, desenvolvido pelo corpo de engenheiros do exército americano, e o MODCEL, pseudo-bidimensional, desenvolvido por pesquisadores da UFRJ, que possibilita a análise dinâmica das planícies e regiões de encosta associadas ao vale, bem como um estudo integrado com a onda negativa. A comparação dos modelos foi elaborada segundo resultados de níveis de água, velocidades, vazões e tempos de pico para os locais a jusante da barragem. Posteriormente, foi avaliado o potencial destrutivo da onda; para isso foi utilizado o conceito de fator de velocidade, constituído pelo produto da profundidade de alagamento e a velocidade de escoamento. Foi analisada também a propagação da onda negativa e suas consequências. Os mapas finais elaborados utilizaram os resultados obtidos pelo modelo MODCEL, pois o mesmo permite a representação de toda a bacia em estudo. Os resultados apresentados indicam que a capacidade de representação do modelo MODCEL, relacionada à simulação das planícies de inundação, foi fundamental na modelagem e explica as diferenças encontradas em relação ao modelo HEC-RAS.
Abstract
This work presents a study on dam break modeling with the purpose to discuss the several possibilities to represent it, as well as the interactions between the valley topography and the dam break process. This kind of analysis is very important to identify possible damages and for elaborating emergency action plans for dams downstream sites. Funil Hydropower Plant, located at Paraíba do Sul River, under FURNAS operation, was the case study chosen. Two models were used; HEC-RAS, a one-dimensional model developed by U. S. Army Corps of Engineers, and MODCEL, a pseudo-two-dimensional model developed by researchers of the Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). The MODCEL model enables a dynamic analysis of flood plains and nearby slope regions associated to the valleys, as well as an integrated study with the negative flood wave. The comparison between the two models considered water levels, flow velocities, discharges and peak times for downstream reaches. After this comparison, it was also assessed the wave destructive power employing the concept of velocity factor, obtained by the product of flow depths and flow velocities. The negative wave and its consequences were also evaluated. The MODCEL model results were used to elaborate the final maps due to its capability of spatially representing the basin. The results suggest that the MODCEL model representation ability related with the flood plain flows simulation is fundamental in this modeling process and it is capable to explain the differences found between the MODCEL and the HEC-RAS models.
