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Dissertação

{pt_PT=Numerical modeling of earth dam breaching by overtopping} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=As barragens e reservatórios são fundamentais para o desenvolvimento socioeconómico de qualquer civilização porque providenciam água e energia. O aumento da pressão demográﬁca levou à necessidade de construir barragens para armazenamento de água, e portanto surgiram riscos de inundação nos vales de jusante. Roturas de barragem levam a perdas económicas severas e danos ambientais, havendo elevada probabilidade para perda de vidas humanas. Existem múltiplas causas de rotura de barragens, sendo o galgamento e a erosão interna os mais comuns em barragens de aterro (ICOLD (2013)). Um modelo numérico existente, STAV2D, foi adaptado para uma nova linguagem, MATLAB par que se torne uma toolbox do mesmo, chamada STAVBreach, especializado na simulação de rotura de barragens de aterro por galgamento. O modelo foi validado com soluções analíticas, que representam soluções particulares das equações de Saint-Venant em ambientes 1D e 2D, com e sem transporte de sedimentos, e com dados laboratoriais. O trabalho experimental levado a cabo no LNEC, forneceu os dados para modelar a rotura de barragens em modelos de pequena escala. Os resultados permitiram a obtenção de hidrogramas de cheia em várias localizações assim como a documentação do processo de rotura. Finalmente foram levadas a cabo simulações numéricas de barragens semelhantes às testadas em ambiente laboratorial e os resultados foram comparados e discutidos. Este trabalho mostrou a necessidade de incluir os deslocamentos de massas de solo no modelo de simulação rotura de barragens e evidenciou a adequação do mecanismo adotado para modelar os fenómenos de instabilização geotécnica., en=Water reservoirs are fundamental to socio-economic development of any civilization because they mainly provide water and energy. Increased demographic pressure has motivated the construction of dams to store water, therefore inducing ﬂood hazards on downstream valleys. Dam failures lead to extreme economical losses, environmental damages and are likely to cause human casualties. They may fail due to various causes, being overtopping and piping the most common in earth dams (ICOLD (2013)). An existing numerical model STAV2D was adapted to a new language with the purpose of producing a toolbox for MATLAB called STAVBreach, specialized in the simulation of breaching of embankment dams. Both the language and software used provide a more practical user interface for future work and learning. The model was validated for several well-known problems with analytical solutions that represent particular cases of the shallow water equations in both 1D and 2D environments with and without sediment transport. Experimental work performed at LNEC provided the data necessary to model the dam breaching process in small scale dams with good geotechnical design requirements. The results obtained provided estimations of the breach hydrographs in different locations and documentation of the breaching process. Finally numerical simulations were made for similar conditions as the experiments and the results are compared in order to validate the numerical model. This work has demonstrated the need to consider mass displacement in the breaching process of dams in dam breach simulations, and that the geotechnical instabilization engine developed is able to simulate the mass displacement phenomena.}
Keywords: {pt=Rotura de barragem, Modelação numérica, Equações de conservação, galgamento, en=Dam breach, Numerical modeling, Shallow water equations, Overtopping}

Discussão: novembro 30, 2015, 11:0