Avaliação da influência da inserção da batimetria e resolução topográfica na propagação da onda de cheia gerada pela ruptura hipotética de barragens com vale moderadamente encaixado

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Fraga, Fernando de Oliveira
• Orientador(a): Teixeira, Eder Daniel
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Ruptura de barragens; Batimetria; Modelos digitais de elevação; Modelos hidrodinâmicos; Imagens de satelite; Modelo HEC-RAS; Propagação de cheias; Segurança de barragens
• Palavras-chave em Inglês: Dam break; Bathymetry; Digital elevation models; Hydrodynamic simulation; HEC-RAS
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/298158

A obtenção de dados batimétricos para simulações de ruptura de barragens enfrenta desafios técnicos, logísticos e econômicos, fazendo com que os impactos da batimetria real nas simulações hidrodinâmicas sejam pouco conhecidos. Esta pesquisa avaliou a influência da batimetria e da resolução dos Modelos Digitais de Elevação (MDEs) nos resultados de simulações de ruptura hipotética em uma barragem, tendo como estudo de caso um trecho de vale de morfologia comum no cenário nacional. Quatro MDEs foram analisados: LiDAR com batimetria (LiDAR-CB); LiDAR sem batimetria (LiDAR-SB); modelo derivado de aerofotogrametria (100m-SB) e modelo global de livre acesso (FABDEM). Para isso, foram utilizadas simulações bidimensionais no software HEC-RAS divididas em duas etapas: preliminares e finais. As simulações preliminares consistiram na variação da largura e do tempo de formação da brecha de ruptura, com o intuito de se obter os cinco cenários de ruptura hipotética (QP1 a QP5) a serem propagados nas simulações finais. A largura final da brecha revelou-se o principal fator de controle da severidade do evento simulado, influenciando diretamente os hidrogramas de ruptura e resultando em diferenças de até 70% na vazão de pico quando adotadas larguras inferiores às recomendadas pelas diretrizes técnicas. Nas simulações finais, a análise dos resultados foi conduzida em três etapas: (i) avaliação topográfica dos modelos; (ii) comparação dos parâmetros hidráulicos — vazão máxima, tempo de pico, profundidade e velocidade; e (iii) análise espacial da inundação através da delimitação das manchas de inundação e do risco hidrodinâmico (RH) em todos os cenários simulados. Os resultados das simulações finais demonstraram que o modelo LiDAR, mesmo sem batimetria, apresentou excelente concordância, com diferenças inferiores a 1% nos principais parâmetros, incluindo vazão de pico, tempo de chegada e área inundada. Esses resultados estendem-se também ao modelo 100m-SB, que apresentou comportamento bastante semelhante ao LiDAR-SB, com divergências pontuais e localizadas. Já o FABDEM apresentou os comportamentos mais divergentes. Em certos trechos, as profundidades foram subestimadas em mais de 13 metros, enquanto as velocidades apresentaram variações superiores a 30%. Ainda assim, nos parâmetros mais relevantes para estudos de ruptura hipotética — como vazão de pico, tempo de chegada e área inundada — o FABDEM demonstrou um comportamento conservador do ponto de vista da segurança, ao prever vazões cerca de 9% maiores, manchas de inundação até 12% mais extensas e tempos de resposta mais curtos em relação aos demais MDEs. Ainda, observou-se que os efeitos da ausência de batimetria se intensificam em cenários de menor vazão, e que a profundidade relativamente rasa do trecho estudado pode ter subestimado o impacto da batimetria nas simulações. Recomenda-se que estudos futuros explorem outros casos, com trechos com morfologias distintas e profundidades maiores, considerem MDEs com diferentes batimetrias, e incluam cenários de vazões de menor magnitude para aprofundar a avaliação da sensibilidade da batimetria em diferentes contextos hidrodinâmicos.