Análise da influência da topobatimetria de jusante em estudo de rompimento de barragem

A eventual ruptura de uma barragem tem potencial para gerar uma onda de cheia jamais observada no local e, portanto, impactar significativamente no vale a jusante da barragem. Nesse sentido, faz-se importante a execução de estudos de rompimento através da modelagem hidrodinâmica, para avaliar as consequências de um acidente desta magnitude. A topobatimetria de jusante consiste em um dos principais dados de entrada do modelo e questiona-se quanto a necessidade da representação detalhada da calha do rio, considerando a magnitude das vazões geradas pela ruptura de uma barragem. Nesta conjuntura, este estudo buscou avaliar a influência dos dados topobatimétricos de jusante nas principais variáveis analisadas em estudos de rompimento de barragens, através da simulação da propagação de onda de ruptura fictícia oriunda da Barragem Sul, localizada no município de Ituporanga, em Santa Catarina. Para tal, foi utilizado um Modelo Digital de Terreno (MDT) de alta precisão, com resolução de 2 m, que foi modificado para representar profundidades fictícias dos rios, definidas através da análise de perfis transversais de estações fluviométricas na área de estudo. Assim, foram estabelecidos quatro cenários, três com MDT modificados e um com MDT inalterado. Os demais dados de entrada do modelo foram fixados. As simulações foram conduzidas utilizando a abordagem bidimensional do modelo hidrodinâmico HEC-RAS versão 5.0.3. Primeiramente, foi conduzida uma simulação preliminar para definição do domínio de simulação, onde observou-se que a onda de cheia potencialmente iria impactar significantemente os rios Itajaí do Oeste e Trombudo, localizados à montante do trecho. Com o domínio definido, foram realizadas simulações de condições iniciais, para os quatro cenários propostos, visando o estabelecimento de uma vazão frequente (Q50) nos cursos hídricos do modelo no início das simulações de propagação de onda de ruptura. Nos resultados foi analisada a influência da calha através da extração das variáveis de interesse em seções, ao longo de 72 km do modelo, sendo essas os hidrogramas para análise das vazões de pico e tempos de pico e a elevação máxima do nível d’água. Também foram analisadas as manchas de inundação nos trechos estudados. De forma geral, as simulações de propagação de onda de ruptura mostraram que a influência do detalhamento da calha do rio é sensível às características geomorfológicas e a magnitude da vazão de pico. No trecho caracterizado como um vale relativamente mais encaixado e onde as vazões de pico apresentaram tempos de retorno superiores a 10 mil anos, não foram constatadas diferenças significativas nas variáveis de interesse e nas manchas de inundação, entre os cenários considerados. Quando o trecho adquire características de planície de inundação e a magnitude das vazões de pico se aproxima a vazões com tempo de retorno menores, observou-se que a extensão da inundação varia consideravelmente. Conclui-se que o detalhamento da calha influencia significantemente nos resultados, principalmente relativos a manchas de inundação e elevação máxima de nível d’água, quando se trata de local caraterizado como planície de inundação e quando as vazões máximas são próximas a vazões de calha cheia.The possible fail of a dam has potential to generate a flood wave that has never been observed locally, as a result, it can significantly impact the downstream valley of the dam. Therefore, is important to conduct dam break studies through hydrodynamic models in order to evaluate the consequences of an accident of this magnitude. The downstream topobatimetry consists of one of the main input data of the model and it is questioned the necessity of the detailed representation of the river channel, considering the magnitude of the flows generated by the rupture of a dam. This study aims to evaluate the influence of downstream topobatimetric data on the main variables analyzed by dam break studies, through the simulation of the fictitious rupture wave of Barragem Sul, located in the city of Ituporanga, Santa Catarina. For that, a precise Digital Terrain Model (TDM) was used, which was modified to represent fictitious depths of the rivers, defined through the analysis of fluviometric stations’ transversal profiles in the study area. Thus, four scenarios were established, three with modified MDT and one with unchanged MDT. The other input data of the model were fixed. The simulations were conducted using the two-dimensional approach of the hydrodynamic model HEC-RAS version 5.0.3. Firstly, a preliminary simulation was conducted to define the simulation domain, where it was observed that the flood wave would potentially significantly impact the rivers Itajaí do Oeste and Trombudo, located upstream of the stretch. With the domain defined, initial condition simulations were performed for the four proposed scenarios, aiming to establish a frequent flow (Q50) in the model water courses at the beginning of the wave propagation simulations. In the results, the influence of the river channel was analyzed by extracting the variables of interest in sections along 72 km of the model, being these the hydrographs for analysis of the peak flows and peak times and maximum water surface elevation. It was also analyzed the flood spots in the studied sections. In general, the propagation of rupture wave simulations showed that the influence of the river channel detail is sensitive to the geomorphological characteristics and the magnitude of the peak flow. In the section characterized as a relatively more enclosed valley and where peak flows had a return period greater than 10 thousand years, no significant differences were observed in the variables of interest and in flood spots, among the scenarios considered. When the stretch acquires features of flood plain and the magnitude of the peak flows approaches flow with smaller return periods, it was observed that the extension of the flood varied considerably. This study concludes that river channel details influences significantly the results, mainly concerning flood extent and maximum water surface elevation, when it is a place characterized as flood plain and when the maximum flows are close to flows of full river channel