Estudo comparativo de propagação hidrodinâmica de fluidos não newtonianos utilizando HEC-RAS e RiverFlow2D

Abstract

Resumo: O estudo de ruptura hipotética de barragens tem o objetivo de investigar o escoamento, pelo vale a jusante, do volume liberado por uma barragem em colapso parcial ou total. O objetivo geral do trabalho é avaliar a aplicabilidade de métodos e critérios adotados em estudos de ruptura de barragens de contenção de fluidos não newtonianos bidimensional implementados pelos softwares HEC-RAS e RiverFlow2D, nos resultados obtidos na simulação hidrodinâmica da ruptura da barragem B1, em Brumadinho, Minas Gerais. De cada cenário foram extraídos os resultados de área atingida, profundidade, velocidade e tempo de chegada da onda de inundação, assim como, os valores de pico de vazão da onda de ruptura, acompanhado do tempo de ocorrência. As informações conhecidas do evento de ruptura real foram utilizadas como parâmetros de comparação dos resultados das simulações. Os parâmetros reológicos do rejeito foram determinados com base em referências bibliográficas, sendo realizada uma análise crítica da aplicabilidade dos parâmetros com relação os resultados obtidos, sempre comparados ao evento observado. Em síntese, os resultados do estudo evidenciam o potencial do HEC-RAS na simulação hidrodinâmica de fluidos não newtonianos como ferramenta relevante para avaliação da segurança de estruturas hidráulicas, com especial enfoque na previsão do comportamento do fluxo não newtoniano em cenários críticos. Contudo, faz-se necessário enfatizar a necessidade de cuidadosa avaliação e calibração do modelo, aliada à complementação por outras ferramentas de análise, para garantir a confiabilidade dos resultados

Abstract: The study of hypothetical dam breaches aims to investigate the downstream flow of the volume released by a partially or totally collapsed dam. The general objective of the work is to evaluate the applicability of methods and criteria adopted in studies of dam breach of containment dams for non-Newtonian fluids implemented by the HEC-RAS and River-Flow2D software, in the results obtained in the hydrodynamic simulation of the breach of dam B1 in Brumadinho, Minas Gerais. From each scenario, the results of the affected area, depth, velocity, and arrival time of the flood wave were extracted, as well as the peak discharge values of the breach wave, accompanied by the time of occurrence. The known information of the real breach event was used as parameters for comparing the results of the simulations. The rheological parameters of the tailings were determined based on bibliographic references, with a critical analysis of the applicability of the parameters concerning the results obtained, always compared to the observed event. In summary, the results of the study highlight the potential of HEC-RAS in the hydrodynamic simulation of non-Newtonian fluids as a relevant tool for the evaluation of the safety of hydraulic structures, with a special focus on predicting the behavior of non-Newtonian flow in critical scenarios. However, it is necessary to emphasize the need for careful evaluation and calibration of the model, combined with supplementation by other analysis tools, to ensure the reliability of the results