Breach parameters for cascade dams’ breaks using physical, empirical and numerical modeling Translated title: Parâmetros de brecha em rupturas de barragens em cascata utilizando modelagens física, empírica e numérica

Abstract

ABSTRACT The environmental, economic, and social consequences of dam breaks are catastrophic and require their prior knowledge to minimize risks. These consequences are directly related to rupture breach parameters, such as formation time and breach geometry (width, height, and lateral slopes). These parameters must be adequately representative of a real rupture to obtain a rupture hydrograph also representative (temporal evolution, volume, and peak flow). This representation becomes more reliable as the closer to the actual consequences of a rupture it is, thus creating conditions for an adequate emergency action plan. This research evaluates the parameters of breach formation for a possible rupture, specifically for the case of reservoirs in a sequence, also called cascade reservoirs. The adopted methodology uses physical reduced models and numerical modeling to define these parameters, trying to represent two cascade dams, based on a reference case, determining their values in each dam after the simulated rupture events.

Translated abstract

RESUMO As consequências ambientais, econômicas e sociais das rupturas de barragens são catastróficas e demandam seu conhecimento prévio para minimização dos riscos. Essas consequências estão diretamente relacionadas às brechas de ruptura, cujos parâmetros de tempo de formação e geométricos – largura, altura e declividades dos taludes laterais – devem ser adequadamente representativos de uma ruptura real, para que se possa obter um hidrograma de ruptura representativo (evolução temporal, volume e vazão de pico). Esta representação se torna mais fidedigna quanto mais próxima das consequências reais de uma ruptura, criando condições para respostas à emergência mais adequadas. Assim, esta pesquisa determina os parâmetros de formação de brecha para ruptura hipotética, especificamente para o caso de reservatórios em cascata (em série ou em cadeia). Para que possam ser determinados estes parâmetros, a metodologia utiliza modelos físicos reduzidos e modelagem numérica procurando representar duas barragens justapostas em cascata, baseadas em um caso de referência, determinando os parâmetros resultantes em cada barramento após os eventos de ruptura simulados.