Modelação matemática bidimensional da rotura de barragens por galgamento

Abstract

Neste trabalho efetuou-se a adaptação de um modelo numérico que permite a resolução das equações de conservação discriminadas para escoamentos pouco profundos (STAV2D) por forma a compatibiliza-lo com a utilização como modelo determinístico para a simulação de rotura de barragens de aterro por galgamento. O modelo bidimensional resultante (STAVBreach) foi discretizado com um esquema robusto de 1a ordem uma malha ortogonal estruturada. Deste modo, a geração de malha é dispensada facilitando assim a sua utilização por utilizadores não proficientes em modelação numérica. 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 sólido, e com dados experimentais. Os ensaios de rotura por galgamento, com os quais se adquiriram os dados necessários à validação do modelo numérico, foram realizados numa instalação experimental de média escala (aterros até 0.5 m de altura) construída no Laboratório Nacional de Engenharia Civil em condições hidráulicas e geotécnicas controladas. O tratamento dos dados adquiridos permitiu obter estimativas detalhadas dos hidrogramas efluentes da rotura assim como, auxiliou a caracterização do processo de erosão durante rotura. As barragens de aterro ensaiadas em ambiente laboratorial foram simuladas numericamente por forma a poder validar o STAVBreach. Este trabalho mostrou a necessidade de incluir os deslocamentos de massas de solo no modelo de simulação de rotura de barragens e evidenciou a adequação do mecanismo adotado para modelar os fenómenos de instabilização geotécnica.