Simulación de ruptura de presa con el Método de Puntos Materiales
Autores: Cao, Chendi; Neilsen, Mitchell
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación de ruptura de presa con el Método de Puntos Materiales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Rotura de diques de presas
Desbordamiento
Erosión interna
Flujo aguas abajo
Método de puntos de material
Parámetros de tasa de falla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Las brechas en el dique causadas por el sobrepaso o la erosión interna pueden afectar tanto a la vida como a la propiedad aguas abajo. Es importante predecir con precisión la cantidad de erosión, el caudal máximo y el flujo resultante aguas abajo. Este documento presenta un nuevo modelo basado en el método de puntos de material para simular la interacción entre suelo y agua y predecir los parámetros de tasa de falla. El modelo asume que el dique consiste en un terraplén homogéneo construido con suelo cohesivo, y el flujo de agua se define mediante un hidrograma utilizando otro software de enrutamiento de tramos fácilmente disponible. El modelo utiliza la teoría de mezcla continua para describir cada fase donde cada especie obedece individualmente la conservación de masa y momentum. Se utiliza un método de puntos de material de dos cuadrículas para discretizar las ecuaciones gobernantes. Se utiliza el modelo de flujo plástico de Drucker-Prager, combinado con un modelo de hiperelasticidad basado en la deformación de Hencky, para calcular el estrés del suelo. El agua se modela como un fluido débilmente compresible. El análisis del modelo demuestra la eficacia de nuestro enfoque para ejemplos existentes de brechas de diques por sobrepaso, fallas de diques y colisiones. Los resultados de la simulación de nuestro modelo se comparan con un modelo de ruptura basado en lo físico, WinDAM C. El nuevo modelo puede capturar la interacción entre agua y suelo con una granularidad más fina que WinDAM C. El nuevo modelo elimina gradualmente el material granular durante el proceso de brecha. También se analiza el impacto de las propiedades del material en el proceso de brecha del dique.
Descripción
Las brechas en el dique causadas por el sobrepaso o la erosión interna pueden afectar tanto a la vida como a la propiedad aguas abajo. Es importante predecir con precisión la cantidad de erosión, el caudal máximo y el flujo resultante aguas abajo. Este documento presenta un nuevo modelo basado en el método de puntos de material para simular la interacción entre suelo y agua y predecir los parámetros de tasa de falla. El modelo asume que el dique consiste en un terraplén homogéneo construido con suelo cohesivo, y el flujo de agua se define mediante un hidrograma utilizando otro software de enrutamiento de tramos fácilmente disponible. El modelo utiliza la teoría de mezcla continua para describir cada fase donde cada especie obedece individualmente la conservación de masa y momentum. Se utiliza un método de puntos de material de dos cuadrículas para discretizar las ecuaciones gobernantes. Se utiliza el modelo de flujo plástico de Drucker-Prager, combinado con un modelo de hiperelasticidad basado en la deformación de Hencky, para calcular el estrés del suelo. El agua se modela como un fluido débilmente compresible. El análisis del modelo demuestra la eficacia de nuestro enfoque para ejemplos existentes de brechas de diques por sobrepaso, fallas de diques y colisiones. Los resultados de la simulación de nuestro modelo se comparan con un modelo de ruptura basado en lo físico, WinDAM C. El nuevo modelo puede capturar la interacción entre agua y suelo con una granularidad más fina que WinDAM C. El nuevo modelo elimina gradualmente el material granular durante el proceso de brecha. También se analiza el impacto de las propiedades del material en el proceso de brecha del dique.