Análise do risco associado à rotura da barragem de Fernandilho. Modelação hidrodinâmica da onda de cheia

As cheias provocadas por roturas de barragens constituem eventos catastróficos que podem conduzir a perdas consideráveis de vidas humanas e de bens materiais. Para melhorar a segurança, em relação a este risco potencial, torna-se necessário avaliar a segurança da população e das estruturas, existentes ou a construir, e estimar a extensão dos danos em caso de acidente. Neste estudo, após a indicação da legislação em vigor, apresenta-se uma descrição sumária do modelo DamBreak. Descrevem-se as equações básicas que definem o modelo de formação da brecha e que caracterizam o processo de formação da cheia. Também se referem as equações de Saint-Venant, as quais caracterizam o processo de propagação da cheia. De seguida é feita uma descrição da barragem de Fernandilho, do leito do Barranco

Utilização de redes TIN em modelos distribuídos de precipitação/escoamento superficial

A comunicação apresenta as directivas de desenvolvimento de um modelo distribuído e a sua aplicação à Ribeira da Pradiela (distrito de Évora, afluente do Dejebe). A utilização de modelos distribuídos de precipitação/escoamento superficial para modelação integrada dos fenómenos hidrodinâmicos, transporte de sedimentos e qualidade da água à escala da bacia hidrográfica, é fundamental para uma correcta percepção dos binómios causas/efeitos e consequente gestão optimizada dos recursos hídricos. Os modelos distribuídos existentes assentam em malhas estruturadas de células regulares adjacentes (DEM) ou em malhas de triângulos irregulares adjacentes (TIN). Os primeiros têm um processamento relativamente simples e são compatíveis com a estrutura matricial de uma imagem raster, contudo obrigam a uma densidade de informação uniforme sobre a área em estudo, apresentam problemas de escala na representação das linhas de água e das variáveis distribuídas como a altitude, classes de solo, classes de uso do solo, dotações de rega, fertilizantes e pesticidas. As redes TIN são mais versáteis e no caso particular de os pontos levantados sobre o terreno formarem uma métrica regular, a rede TIN representa uma malha estruturada. Os modelos existentes que utilizam uma malha TIN definem a rede hidrográfica pelas arestas comuns dos triângulos que formam um ângulo côncavo entre si. Esta implementação pode forçar a existência de linhas de água onde não existem traços morfológicos da sua existência. A metodologia proposta para gerar as linhas de água passa por definir uma área de influência associada a cada nó (polígono de Voronoi) que drena por uma linha de água definida entre o próprio nó e o nó vizinho com o qual forma o maior declive. Esta metodologia é relativamente simples, não cria ambiguidades e permite criar uma rede hidrográfica cuja estrutura é perfeitamente compatível com a implementação de um algoritmo de diferenças finitas. As secções transversais das linhas de água são definidas como função da área a montante da respectiva secção. A precipitação efectiva é calculada à escala da bacia pelo método da curva número (CN) do Soil Conservation Service (SCS) e à escala de uma parcela pela equação de Richardson. O escoamento é resolvido pela equação da onda cinemática nas linhas de água de ordem superior, pela equação de conservação da massa nas depressões e pelas equações de Saint-Venant na linha de água principal. É considerado o destacamento nas encostas e o destacamento/ transporte/ deposição nas linhas de água. Também é considerado o transporte de poluentes adsorvidos aos sedimentos, bem como fenómenos de wash-off

Um modelo distribuído de precipitação/escoamento superficial. Aplicação à Ribeira de Alportel em condições de cheia

Este artigo apresenta um modelo de precipitação/escoamento superficial que toma em consideração o fenómeno distribuído em toda a área da bacia. A metodologia é válida para todos os pontos da bacia, encosta ou linha de água, pelo que o modelo apresentado é uma ferramenta de análise adequada para a previsão das modificações induzidas na relação precipitação/escoamento superficial devido a modificações antrópicas ou não na bacia hidrográfica. Além disso, este modelo possibilita uma abordagem do controlo de cheias não só pela intervenção no leito como é usual, mas também pelo reordenamento da bacia, práticas de conservação do solo e alteração do seu uso. O modelo desenvolvido é aplicado à bacia hidrográfica da Ribeira de Alportel, exemplo que serve para aferir os dados por retro-análise, comparando os caudais obtidos pela simulação com os caudais medidos na estação hidrométrica de Bodega. Deste modo, é possível prever para possíveis cenários de alteração das condições da bacia hidrográfica qual a futura resposta da bacia hidrográfica a eventos pluviométricos

Clear-water scour at single piers and pile groups

The major damage to bridges at river crossings occurs during floods. Damage is caused for various reasons, one of the main reasons being the riverbed scour at bridge foundations. Local scour is induced by the flow field generated around piers typically inserted in movable bed rivers. In Portugal, the tragic accident of Entre-os-Rios was mostly due to scour at one of the bridge piers. Physical and economic reasons lead to bridge foundations composed of a pier column founded on a pile cap, supported by an array of piles. Piers of this configuration are known as complex piers. Frequently the pile cap is completely buried, or in opposition, above the water, being the column or the pile group respectively the only structural element interacting with the flow and causing local scour. In modern bridges it is also common to find structural solutions where the deck is supported directly by pile groups composed of only one alignment, without pile cap. For scouring proposes the structural elements may be considered as single piers, pile groups and pier alignments. The construction of new bridges and the maintenance of thousands of bridges built before the main developments in local scour prediction, amount to costs of billions of Euro and justifies a rigorous prediction of the scour depth, both for economic and safety of human lives reasons. The present study develops an extensive research to systematically map equilibrium scour at single cylindrical piers and pile groups and relate the observations with the characteristic variables of the tests. Special attention is given to the effect of time, relative sediment size and relative approach flow depth at single cylindrical piers and spacing, skew-angle, number of columns and time at pile groups. The pertinence of considering the effect of viscosity it is also assessed. Using dimensional analysis, the following major conclusions are achieved. Regarding single cylindrical piers, it is discussed the required duration of the laboratory tests to render reliable equilibrium scour depths and it is confirmed that equilibrium scour depth decreases with the relative sediment size. It is suggested a predictor for the equilibrium scour depth at single cylindrical piers, function of relative sediment size and relative approach flow depth. The parameters of the equation suggested by Franzetti et al. (1982) are fully characterized rendering a predictor of the scour depth time evolution. Regarding pile groups and pier alignments, it is assessed the effect of the test duration on the equilibrium scour depth and it is confirmed that the spacing factor and the factor for the number of aligned rows recommended in the predictors commonly used in engineering practice are reliable since the scour depth at single cylindrical piers and pile groups remain essentially self-similar in time. The prediction of the equilibrium scour depth at pile groups is improved by the suggestion of a aggregate pile group factor, function of the pile spacing, skew-angle and number of parallel pile alignments. Finally it is revealed that the viscosity may affect scouring in laboratory tests

Apresentação de um modelo distribuído de precipitação/escoamento superficial

O estudo e compreensão dos fenómenos que provocam uma cheia é fundamental para a segurança das populações e dos bens que se encontram em zonas ciclicamente inundáveis. Estes locais são preferenciais para a fixação de população, tanto pela via de comunicação fluvial, como pela fertilidade dos solos aluvionares. O aspecto mais relevante desta comunicação consiste em apresentar um modelo de precipitação/escoamento superficial que toma em consideração o fenómeno distribuído em toda a área da bacia, sendo a metodologia válida para todos os pontos da bacia, encosta ou linha de água, por forma a conseguir prever quais as modificações induzidas na relação precipitação/escoamento superficial devido a modificações antrópicas ou não na bacia. Possibilitando uma abordagem de controlo de cheias, não pela intervenção no leito como é usual, mas pelo reordenamento da bacia, práticas de conservação do solo e alteração do seu uso. O modelo baseia-se em equações físicas para modelar os fenómenos da infiltração e do escoamento superficial. Para modelar o escoamento superficial o modelo desenvolvido emprega a equação da onda cinemática. Esta equação é resolvida por dois métodos numéricos distintos, por forma a detectar acumulação de erros e problemas de convergência. A rede hidrográfica é alimentada por caudais de percurso que são determinados pelo excesso de precipitação, numa visão do escoamento superficial descrita por Horton, 1933. O excesso de precipitação é função da intensidade de precipitação e das propriedade hidrológicas do solo. A modelação da infiltração é efectuada por dois métodos distintos, a equação de Green-Ampt e o método da Curva Número do Soil Conservation Service, por forma a que os resultados possam ser controlados e aferidos mais facilmente. O modelo desenvolvido é aplicado à bacia hidrográfica da Ribeira de Alportel, exemplo que serve para aferir os dados por retro-análise, comparando os resultados obtidos pela simulação com os valores de campo observados na estação hidrométrica de Bodega. Deste modo, é possível prever para possíveis cenários de alteração das condições da bacia hidrográfica qual a futura resposta da bacia hidrográfica a eventos pluviométricos

Recomendações para a incorporação de agregados resultantes de RCD em betões de ligantes hidráulicos – Um contributo

Neste artigo apresentam-se recomendações técnicas gerais, com base nos resultados obtidos no âmbito do projeto de investigação “30307 – MULTIVALOR RCD – Otimização do Processo de Valorização de Resíduos de Construção e Demolição por Caracterização Mecânica, Física, Química e Ambiental”. As recomendações aqui apresentadas são relativas às medidas necessárias para incorporar os agregados resultantes de RCD em betões de ligantes hidráulicos. Pretende-se contribuir para a criação de condições mais favoráveis para a produção de agregados reciclados comerciáveis, respeitando os requisitos da regulamentação europeia em vigor. Procura-se assim produzir agregados reciclados que conduzam a betões mais sustentáveis e que ao mesmo tempo apresentem características de estabilidade, deformabilidade e durabilidade aceitáveis. O trabalho desenvolvido no âmbito do projeto permitiu identificar oportunidades de melhoria em todas as fases. Nomeadamente na fase de demolição, processamento e armazenamento, assim como na fase de produção do betão a partir das características intrínsecas dos agregados reciclados. São ainda apresentadas reflexões para a prescrição do betão com agregados reciclados em fase de projeto.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Pier shape and alignment effects on local scour

Bridge piers may have several horizontal shapes and be built with different alignment angles towards the flow direction. The effects of pier shape and alignment have been studied by only a few researchers, the most well-known being Laursen and Toch [1956]. In the present study, 55 long-duration laboratory tests were run under steady, clearwater flow close to the threshold for initiation of sediment motion, to address the effect of shape and skew-angle on the equilibrium scour depth. Five different pier shapes were considered: circular, rectangular square-nose, rectangular round-nose, oblong and piles group; the tested skew-angles were 0, 30, 45, 60, and 90°. Relevant contributions were achieved on the effect of shape at skewed piers and performance of the equation suggested by Richardson and Davis [2001] to account for the pier alignment factor.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Assessing equilibrium clear water scour around single cylindrical piers

The objective of this research is to investigate the pertinence of existing approaches to assess the onset of the equilibrium phase of scour at single cylindrical piers in experimental studies. The results of five long-lasting experiments are reported. The discussion has profusely shown that common methods used to decide on whether a given scour experiment has reached the equilibrium phase may be erroneous. It has also shown that known predictors of time to equilibrium may imply significantly wrong predictions of equilibrium depth. Finally, it seems that, typically, 7 days-long scour depth records adjusted though a 6-parameters polynomial function and extrapolated to infinite time render robust vales of the equilibrium scour depth at single cylindrical piers

Metodologia para o estudo hidráulico e sedimentológico em pontes. Aplicação à Ribeira de Oeiras, entre as localidades de Corte de Pão e Água e de Morena, concelho de Mértola

A erosão localizada nas fundações de pilares e encontros é uma das causas de rotura em pontes, podendo conduzir a perdas consideráveis de vidas humanas e bens materiais. Para avaliar este tipo de fenómenos, em estruturas existentes ou a construir e ainda estimar os danos provocados pela alteração da secção transversal do leito, é proposta uma metodologia para o estudo hidráulico e sedimentológico. Este estudo foca os níveis atingidos pela cheia, o risco de a obra ser galgada durante o seu tempo de vida útil e a erosão a que esta está sujeita junto dos pilares e encontros

Erosões localizadas junto de pilares simples: efeito do diâmetro relativo do sedimento na profundidade de equilibrio de cavidades de erosão

A comunicação apresenta os resultados preliminares de ensaios experimentais, sobre erosões localizadas junto a pilares cilíndricos isolados, realizados nos Laboratórios de Hidráulica das Faculdades de Engenharia da Universidade da Beira Interior (UBI) e da Universidade do Porto (FEUP). Nesse âmbito, foram realizados treze ensaios com o objectivo de analisar o efeito do diâmetro relativo do sedimento e da profundidade relativa do escoamento de aproximação na profundidade de equilíbrio das cavidades de erosão normalizada pelo diâmetro do pilar. Os ensaios foram realizados em condições de leito fixo (i.e., sem transporte sólido generalizado) e com durações compreendidas entre 4,1 e 12,9 dias. O conjunto de ensaios foi definido de modo a que a gama de parâmetros utilizada fosse o mais alargada possível, perspectivando, desta forma, tirar conclusões mais abrangentes do que as correspondentes à maioria dos trabalhos existentes neste domínio. As séries temporais do desenvolvimento da profundidade máxima das cavidades de erosão em pilares cilíndricos isolados foram analisadas e tratadas de acordo com metodologia proposta por Lança et al. (2010). Os resultados revelam que há uma forte dependência entre a profundidade de equilíbrio das cavidades de erosão em pilares cilíndricos isolados e o diâmetro relativo do sedimento, confirmando os resultados apresentados por Sheppard et al. (1995; 1999; 2004). Contrariando o instituído por alguma literatura da especialidade de referência, foi observado que a profundidade de equilíbrio das cavidades de erosão normalizada pelo diâmetro do pilar decresce com o diâmetro relativo do sedimento para valores superiores a ~100. Este efeito é possivelmente uma das causas da sobrestimação da profundidade de equilíbrio das cavidades de erosão obtidas através de fórmulas de uso reconhecido e que foram determinadas com base em trabalhos laboratoriais