Estudo computacional da onda gerada pela ruptura de uma barragem

Abstract

Resumo: Após a exposição de uma síntese do conhecimento atual sobre o tema, esta dissertação apresenta um panorama geral sobre rupturas de barragens, definindo o seu mecanismo essencial. Alguns casos reais são apresentados para mostrar a importância do tema. Em seguida, as equações básicas que definem o escoamento não permanente e o processo de formação de onda de ruptura de barragem são apresentados. As características da frente de onda são as maiores preocupações do primeiro estágio, desde a ruptura da barragem até a dissipação do choque. São estudadas no estágio seguinte as características do fluxo não permanente em seções pré-estabelecidas. Levando em conta que o programa ROTRET de FABIANI [1995], elaborado em linguagem Pascal, tinha muitas restrições, este foi reestruturado com a inclusão de várias melhorias sendo a nova versão renomeada ROTBAR. A versão anterior era limitada a seções retangulares, mas o novo programa foi adaptado para seções naturais de rios. O uso de condições de contorno não permanentes e variações da declividade e rugosidade entre duas seções consecutivas são as melhorias feitas. Agora a variação da rugosidade para diferentes cotas é também possível levar em conta. Finalmente, a análise do programa ROTBAR foi feita com sua aplicação em três casos clássicos disponíveis na literatura.

Abstract: After exposing a synthesis of the available knowledge about the subject, this dissertation presents a general outlook of dam break pattern, defining its essential mechanism. Some real cases are quoted to show the importance of the subject. Then the basic equations which define the unsteady flow and dam break wave formation process are presented. The characteristics of the wave front is the main subject during the first stage, since the dam break until the dissipation of the chock. Then, disregarding the shock itself, the characteristics of the unsteady flow in determined sections are studied in the following stage. Taking into account that the ROTRET program by FABIANl [1955], prepared in Pascal language had many restrictions, it was re-structured with the inclusion of many improvements being this new version renamed ROTBAR. The previous version was limited to rectangular sections but the new program is appropriate for natural river sections. The use of unsteady boundary conditions and the variations of the slope and the roughness between two consecutive sections are the improvement made. Now the variation of roughness according to the level is also possible to be taken into account. Finally the analysis of ROTBAR was made by using it in three classic cases given in the literature.