Modelação física da rotura de barragens de terra. Métodos de análise e pós-processamento de imagem

Abstract

O escoamento originado pela rotura de uma barragem de terra é tridimensional e bifásico (composto por água e sedimentos), logo é caracterizado por várias escalas espaciais. Assim, o estudo pormenorizado do processo de evolução da brecha só pode ser alcançado com uma campanha experimental abrangente e devidamente controlada. O presente estudo representa uma contribuição para atingir este objetivo e é baseado em ensaios experimentais de rotura por galgamento de barragens de terra homogéneas com uma elevada fração de finos. Estes foram realizados numa instalação experimental de média escala construída especificamente para o propósito no Laboratório Nacional de Engenharia Civil e foram conduzidos em condições hidráulicas e geotécnicas controladas. O principal objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de estimativas do hidrograma efluente da brecha (HEB) com base em medições locais e a comparação das mesmas com estimativas clássicas, i.e. baseadas, em balanços de massa na albufeira e em curvas de vazão calibradas em secções a jusante da barragem. Observou-se que as estimativas desenvolvidas estiveram de acordo com as estimativas clássicas, isto é, que o caudal aumenta de forma aproximadamente contínua, mesmo durante a ocorrência de episódios de erosão geotécnica (EEG), i.e. destacamentos súbitos de massas de solo do corpo da barragem. Assim, surgiu como segundo objetivo, compreender a razão pela qual erosões descontínuas da brecha (aumento súbito da área da brecha durante aos EEG) não causam descontinuidades no caudal. Para dar resposta a esta segunda questão estudou-se em detalhe a relação entre a hidrodinâmica do escoamento junto à brecha e a evolução morfológica da mesma. Esta análise permitiu demonstrar que o caudal efluente da brecha nem sempre aumenta na sequência de EEG, e mesmo quando o faz, este aumento é sempre gradual. Por fim, refira-se que a concretização dos dois objetivos propostos só foi possível devido à utilização de instrumentação recente, assim como, à adoção de métodos de medição inovadores, sendo que as variáveis de interesse do estudo foram maioritariamente extraídas por recurso a métodos de pós-processamento de imagem que aqui são apresentados.