Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2014-11-10T11:57:57Z : No. of bitstreams: 1 000794369.pdf: 1824313 bytes, checksum: e7f4d7351e03eb7f04ae797b049cad17 (MD5) / O escorregamento de massas sólidas em lagos de águas tranquilas geram ondas devido à transferência de energia da massa deslizante para o corpo d’água. Essas ondas, chamadas de ondas de submersão, em particular as ondas solitárias, são conhecidas e estudadas há vários anos principalmente pela capacidade energética deste tipo de onda e seu potencial danoso. Entretanto, aproximações analíticas do fenômeno em tela esbarram em diversas dificuldades. Em outras palavras, a fase de geração de ondas, notadamente das ondas de impacto, é sabidamente complexa, não apenas pela dificuldade no estabelecimento da superfície livre (região do splash), mas também pelo relacionamento da dinâmica do material impactante com a altura da onda resultante. Por esse motivo, técnicas numéricas vêm sendo empregadas nestes fenômenos. Entre as aproximações numéricas utilizadas mais recentemente, os métodos sem malha vêm ganhando notoriedade, principalmente frente às suas vantagens. Livres da discretização da malha, problemas de superfície livre, mesmo com alta variabilidade, são factíveis. Neste contexto, lança-se mão de um código baseado no modelo SPH (Smoothed Particle Hydrodymanics), desenvolvido no âmbito desta Tese de Doutoramento e validado utilizando casos clássicos da literatura em escoamentos de fluido ideal (ruptura de barragens, geração e quebra de onda e esvaziamento de um reservatório) e real, de reologia newtoniana (Poiseuille com superfície livre, Poiseuille plano, escoamento de Couette e ruptura de barragens). De posse do código numérico, estima-se a altura da onda solitária gerada a partir do impacto de uma massa deslizante em meio líquido. A massa deslizante é representada por duas formas distintas: um bloco indeformável, modelado como um corpo rígido e um fluido ideal. No caso do bloco indeformável, embora o perfil de onda seja bem representado, a altura da ... / Landslides that impact into water (such as lakes) can generate waves due to the energy transfer from the solid to the water. These submerged waves, or more specifically solitons, are well known and have been studied for many years specially because of their massive energy and destructive potential. However, analitical approches of this problem are difficult. In another words, the wave’s generation phase is complex, primary due to the determination of the free surface (splash) and correlation between the energy of the landslide and the genereted wave. So, numerical methods are an alternative and interesting option. Among the recently used numerical methods, the mesh free has become notorious because of its advantages. Without the mesh restrain, free surface problems are easier to handle. In this context it is proposed a program based on SPH (Smoothed Particle Hydrodymanics) model, developed in this Thesis and tested in different scenarios considering the flow of ideal (dam break, wave generation and wave breaking and reservoir) and newtonian fluids (free surface Poiseuille flow, plane Poiseuille flow, Couette flow and dam break). So, the numerical code is used in order to evaluate the solitary wave height that is generated from the impact of a mass, which represents a landslide in a fluid. The mass is represented by two forms: an undeformable solid block and an ideal fluid. Both forms are tested, and the solitary wave is reproduced, and compared to experiments. Differences are noted among wave heights using a solid block, as reported by the literature. The comparison with the results from the mass represented as an ideal fluid showed a good approach for both the shape and the wave amplitude

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Co-orientador: Geraldo De Freitas Maciel / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Luís Miguel Chagas da Costa Gil / Resumo: O escorregamento de massas sólidas em lagos de águas tranquilas geram ondas devido à transferência de energia da massa deslizante para o corpo d'água. Essas ondas, chamadas de ondas de submersão, em particular as ondas solitárias, são conhecidas e estudadas há vários anos principalmente pela capacidade energética deste tipo de onda e seu potencial danoso. Entretanto, aproximações analíticas do fenômeno em tela esbarram em diversas dificuldades. Em outras palavras, a fase de geração de ondas, notadamente das ondas de impacto, é sabidamente complexa, não apenas pela dificuldade no estabelecimento da superfície livre (região do splash), mas também pelo relacionamento da dinâmica do material impactante com a altura da onda resultante. Por esse motivo, técnicas numéricas vêm sendo empregadas nestes fenômenos. Entre as aproximações numéricas utilizadas mais recentemente, os métodos sem malha vêm ganhando notoriedade, principalmente frente às suas vantagens. Livres da discretização da malha, problemas de superfície livre, mesmo com alta variabilidade, são factíveis. Neste contexto, lança-se mão de um código baseado no modelo SPH (Smoothed Particle Hydrodymanics), desenvolvido no âmbito desta Tese de Doutoramento e validado utilizando casos clássicos da literatura em escoamentos de fluido ideal (ruptura de barragens, geração e quebra de onda e esvaziamento de um reservatório) e real, de reologia newtoniana (Poiseuille com superfície livre, Poiseuille plano, escoamento de Couette e ruptura de barragens). De posse do código numérico, estima-se a altura da onda solitária gerada a partir do impacto de uma massa deslizante em meio líquido. A massa deslizante é representada por duas formas distintas: um bloco indeformável, modelado como um corpo rígido e um fluido ideal. No caso do bloco indeformável, embora o perfil de onda seja bem representado, a altura da ... / Abstract: Landslides that impact into water (such as lakes) can generate waves due to the energy transfer from the solid to the water. These submerged waves, or more specifically solitons, are well known and have been studied for many years specially because of their massive energy and destructive potential. However, analitical approches of this problem are difficult. In another words, the wave's generation phase is complex, primary due to the determination of the free surface (splash) and correlation between the energy of the landslide and the genereted wave. So, numerical methods are an alternative and interesting option. Among the recently used numerical methods, the mesh free has become notorious because of its advantages. Without the mesh restrain, free surface problems are easier to handle. In this context it is proposed a program based on SPH (Smoothed Particle Hydrodymanics) model, developed in this Thesis and tested in different scenarios considering the flow of ideal (dam break, wave generation and wave breaking and reservoir) and newtonian fluids (free surface Poiseuille flow, plane Poiseuille flow, Couette flow and dam break). So, the numerical code is used in order to evaluate the solitary wave height that is generated from the impact of a mass, which represents a landslide in a fluid. The mass is represented by two forms: an undeformable solid block and an ideal fluid. Both forms are tested, and the solitary wave is reproduced, and compared to experiments. Differences are noted among wave heights using a solid block, as reported by the literature. The comparison with the results from the mass represented as an ideal fluid showed a good approach for both the shape and the wave amplitude / Doutor

Orientador: Milton Dall'Áglio Sobrinho / Banca: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Carlos Henrique de Almeida Couto Medeiros / Resumo: No Brasil existe um número significativo de pessoas que residem em regiões situadas a jusante de barragens. A Lei 12.334/2010 determina aos proprietários de barragens a elaboração de um Plano de Segurança e um Plano de Ação Emergencial para barragens classificadas como passíveis de provocar Dano Potencial Alto. O presente trabalho busca avaliar o comportamento das ondas de cheia geradas por vazões induzidas e vazão de ruptura hipotética da barragem da usina hidrelétrica de Três Irmãos, da CESP - Companhia Energética de São Paulo, para elaboração de um Plano de Ação Emergencial. Foram avaliados os tempos de chegada da onda, as cotas e vazões máximas alcançadas em diferentes pontos do curso d'água, para diferentes cenários. São apresentados mapas de inundação indicando a área atingida pela onda de ruptura que serviram de base para definição de plano de evacuação da população impactada. Foi usado o modelo hidrodinâmico unidimensional HEC-RAS, calibrado a partir da reprodução de níveis d'água históricos. Os hidrogramas de ruptura gerados a partir de diferentes equações resultaram em vazões máximas entre 20.915 e 40.507 m3/s, com tempos de abertura de brecha entre 1,0 e 14,0 h. A onda de cheia foi propagada em uma extensão de 32 km desde a usina até a confluência com o rio Paraná. Os resultados mostraram pouca variação tanto na extensão quanto no tempo de submersão das áreas atingidas pela inundação, com diferença sensível apenas no tempo de chegada do pico. Além disso, as simulações em regime permanente e variável não apresentaram grandes variações nas cotas máximas observadas a jusante, o que mostra que a cheia gerada pela ruptura tem características de onda cinemática, devido ao longo tempo de esvaziamento do reservatório. Tendo em vista que a barragem de Jupiá, localizada a jusante, opera a fio d'água e pode controlar vazões até cerca de 50.000 m3/s, não se ... / Abstract: In Brazil there is a significant number of people living in regions located downstream of Dams. The law 12.334/2010 determines that the dam's owners have to elaborate a Security Plan and an Emergency Action Plan for dams classified as likely to cause High Potential Damage. The present study attempts o evaluate the behavior of waves generated by full flow and flow induced by hypothetical dam rupture of the Três Irmãos hydroelectric, of CESP, Energetic Company of São Paulo, for preparation of an Emergency Action Plan. We evaluated the arrival times of the wave, quotas and peak flows achieved at different points of the watercourse, for different scenarios. Flood maps are presented indicating the area affected by the flood wave that served as the basis for defining evacuation plan of the affected population. It was used the one-dimensional hydrodynamic model HEC-HAS, calibrated from the reproduction of historical water levels. The outflow hydrographs generated from different available equations resulted in peak flows between 20.915 and 40.507 m³/s, with peak times between 1 and 14 h. The dam breach flood wave was propagated along a 32 km reach, from the plant to the confluence with the Paraná River. The results showed little variation in both the extent and the time of submersion of areas affected by flooding, with only appreciable difference in arrival time of the peak. Furthermore, the simulations in steady and unsteady flow regimes showed no large variations of the downstream maximum water depth, suggesting that the resulted flood wave propagates with characteristics of a kinematic wave, due to the long depletion time of the reservoir. The risk of cascade rupture was not identified, considering that at the downstream, the Jupiá dam operates at constant level and can control flow rates up to 50.000 m³/s. From the results and the methodology was elaborated an PAE - Emergency Action Plan for the Três Irmãos ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-25Bitstream added on 2014-12-02T11:20:49Z : No. of bitstreams: 1 000797929.pdf: 12522148 bytes, checksum: 64739180db3a3786cbd7a4443a47299e (MD5) / No Brasil existe um número significativo de pessoas que residem em regiões situadas a jusante de barragens. A Lei 12.334/2010 determina aos proprietários de barragens a elaboração de um Plano de Segurança e um Plano de Ação Emergencial para barragens classificadas como passíveis de provocar Dano Potencial Alto. O presente trabalho busca avaliar o comportamento das ondas de cheia geradas por vazões induzidas e vazão de ruptura hipotética da barragem da usina hidrelétrica de Três Irmãos, da CESP - Companhia Energética de São Paulo, para elaboração de um Plano de Ação Emergencial. Foram avaliados os tempos de chegada da onda, as cotas e vazões máximas alcançadas em diferentes pontos do curso d’água, para diferentes cenários. São apresentados mapas de inundação indicando a área atingida pela onda de ruptura que serviram de base para definição de plano de evacuação da população impactada. Foi usado o modelo hidrodinâmico unidimensional HEC-RAS, calibrado a partir da reprodução de níveis d’água históricos. Os hidrogramas de ruptura gerados a partir de diferentes equações resultaram em vazões máximas entre 20.915 e 40.507 m3/s, com tempos de abertura de brecha entre 1,0 e 14,0 h. A onda de cheia foi propagada em uma extensão de 32 km desde a usina até a confluência com o rio Paraná. Os resultados mostraram pouca variação tanto na extensão quanto no tempo de submersão das áreas atingidas pela inundação, com diferença sensível apenas no tempo de chegada do pico. Além disso, as simulações em regime permanente e variável não apresentaram grandes variações nas cotas máximas observadas a jusante, o que mostra que a cheia gerada pela ruptura tem características de onda cinemática, devido ao longo tempo de esvaziamento do reservatório. Tendo em vista que a barragem de Jupiá, localizada a jusante, opera a fio d’água e pode controlar vazões até cerca de 50.000 m3/s, não se ... / In Brazil there is a significant number of people living in regions located downstream of Dams. The law 12.334/2010 determines that the dam’s owners have to elaborate a Security Plan and an Emergency Action Plan for dams classified as likely to cause High Potential Damage. The present study attempts o evaluate the behavior of waves generated by full flow and flow induced by hypothetical dam rupture of the Três Irmãos hydroelectric, of CESP, Energetic Company of São Paulo, for preparation of an Emergency Action Plan. We evaluated the arrival times of the wave, quotas and peak flows achieved at different points of the watercourse, for different scenarios. Flood maps are presented indicating the area affected by the flood wave that served as the basis for defining evacuation plan of the affected population. It was used the one-dimensional hydrodynamic model HEC-HAS, calibrated from the reproduction of historical water levels. The outflow hydrographs generated from different available equations resulted in peak flows between 20.915 and 40.507 m³/s, with peak times between 1 and 14 h. The dam breach flood wave was propagated along a 32 km reach, from the plant to the confluence with the Paraná River. The results showed little variation in both the extent and the time of submersion of areas affected by flooding, with only appreciable difference in arrival time of the peak. Furthermore, the simulations in steady and unsteady flow regimes showed no large variations of the downstream maximum water depth, suggesting that the resulted flood wave propagates with characteristics of a kinematic wave, due to the long depletion time of the reservoir. The risk of cascade rupture was not identified, considering that at the downstream, the Jupiá dam operates at constant level and can control flow rates up to 50.000 m³/s. From the results and the methodology was elaborated an PAE - Emergency Action Plan for the Três Irmãos ...