[pt] Esta dissertação tem por objetivo a implementação de uma
ferramenta numérica para avaliação do fluxo transiente 3D
saturado-não saturado em barragens de terra e enrocamento,
baseado no método dos elementos finitos e no
programa GEOFLUX implementado por Machado Jr. (2000) para
análise de problemas 2D. Nesta nova versão, foram incluídos
elementos triangulares de 3 nós para análises 2D e
elementos tetraédricos de 4 nós para análises 3D.
Implementam-se também subrotinas que oferecem a
possibilidade de variação das condições de contorno com o
tempo. A equação de Richards é solucionada
considerando a formulação mista e o método iterativo de
Picard Modificado para solução do sistema de equações não-
lineares. Para a solução do sistema de equações utiliza-se
um armazenamento especial para matrizes esparsas associado
com o método do gradiente bi-conjugado, tornando o processo
muito rápido, mesmo em sistemas de grande porte. Utilizam-
se dois modelos para representar as curvas características:
o modelo exponencial proposto por Srivastava e Yeh (1991)
e o modelo proposto por van Genuchten (1980). O programa
computacional desenvolvido (GEOFLUX3D) foi aplicado na
análise de fluxo na barragem de enrocamento de Gouhou,
China, e na barragem de terra Macusani, Peru. Os
resultados numéricos indicam a necessidade de análises
numéricas 3D em barragens situadas em vales estreitos, onde
os efeitos de geometria nas condições de fluxo são
significativos e não podem ser ignorados. / [en] The main objective of this thesis is to implement a
numerical tool for the
evaluation of 3D saturated / unsaturated transient flow
through earth and rockfill
dams with basis on the finite element method and a computer
program written by
Machado Jr. (2000) for analysis of similar 2D flow
problems. In the 3D version,
developed in this thesis, four-nodes tetrahedral elements
were implement as well
as special subroutines that make possible to vary in time
the boundary conditions.
The Richards` equation is solved through a mixed
formulation, for the solution of
the non-linear system of equations a Modified Picard`s
method is employed. A
special algorithm is used to store the sparse matrices
which, in association with the
bi-conjugated gradient method, rend the solver
computationally very efficient,
even for a large number of equations. Two different models
were used to represent
the characteristic curves: the exponential curve proposed
by Srivastava and Yeh
(1991) and the formulation suggested by van Genuchten
(1980). The improved
computer program, thereafter named GEOFLUX3D, was then
applied for flow
analysis of the Gouhou rockfill dam (China) and the
Macusani earth dam (Peru).
Numerical results point out that 3D numerical analyses are
necessary for dams
situated in narrow valleys, where the influence of the
terrain geometry on the flow
conditions are quite significant and cannot be just ignored.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:12189 |
| Date | 15 September 2008 |
| Creators | ROBERTO JUAN QUEVEDO QUISPE |
| Contributors | CELSO ROMANEL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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