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Tipo: Tese
Título: Modelagem determinístico-estocástica da dinâmica de sedimentos em reservatórios de água e de rejeitos de mineração
Título(s) alternativo(s): Deterministic-stochastic modeling of sediments dynamics in water and mining tailings reservoirs
Autor(es): Laquini, João Paulo
Primeiro Orientador: Azevedo, Roberto Francisco de
Primeiro coorientador: Azevedo, Izabel Christina D' Almeida Duarte de
Segundo coorientador: Nogueira, Christianne de Lyra
Primeiro avaliador: Villar, Lúcio Flávio de Souza
Segundo avaliador: Consoli, Nilo César
Terceiro avaliador: Vargas Junior, Eurípedes do Amaral
Abstract: Os sedimentos transportados por um rio provocam o assoreamento de reservatórios de água, reduzindo sua capacidade de armazenar água e prejudicando o seu funcionamento. Reservatórios de rejeitos, no entanto, são criados para armazenar o material descartado de processos de mineração. Qualquer que seja a função do reservatório é fundamental estimar o processo de acúmulo de sedimentos ao longo do tempo. Para tanto, desenvolveu-se um modelo matemático determinístico quase-tridimensional capaz de representar os fenômenos físicos envolvidos no processo de acúmulo de sedimentos em reservatórios: o transporte, a deposição, a erosão e o adensamento dos sedimentos. O modelo considera a variação granulométrica dos sedimentos que entram no reservatório e dos que são depositados. Por meio de uma rede de canais, o modelo permite simular o aporte de sedimentos que entram no reservatório em diferentes pontos ao longo de seu comprimento. O modelo hidrodinâmico é resolvido pelo esquema de Preissmann e pelo método da varredura dupla, num esquema incremental- iterativo. O modelo de sedimentos é resolvido pelo método das diferenças finitas implícito e por um método acoplado direto. O modelo de adensamento com grandes deformações também é resolvido por diferenças finitas implícito no tempo e um processo iterativo, e então acoplado aos modelos hidrodinâmico e de sedimentos. O caráter estocástico do enchimento de reservatórios é simulado através do método de Monte Carlo e da técnica de amostragem hipercubo latino. O modelo desenvolvido foi implementado em um programa de computador ao qual se deu o nome de SimSed. Um reservatório de água é simulado deterministicamente, mostrando que o modelo consegue prever com sucesso o assoreamento. O enchimento de uma barragem de rejeitos de bauxita é analisado pelo modelo, que prevê satisfatoriamente o processo. Por fim, analisou-se outro reservatório de água através do método de Monte Carlo, obtendo-se respostas que foram satisfatoriamente analisadas com o modelo estocástico.
Sediments transported by rivers accumulate into water reservoirs, reducing their water storage capacity and prejudicing their operation. Tailing reservoirs, however, are built to store waste of mining processes. No matter what is the reservoir function, it is fundamental to estimate the sediment deposition along time. Therefore, a quasi-tridimensional deterministic mathematical model was developed to represent the physical phenomena involved on the sediment filling process in a reservoir: transport, deposition erosion and consolidation of sediments. The model considers the grain-size distribution of the inflow and deposited sediments. Through a network channel delineation, the model allows simulating the sediment inflow contribution from tributaries entering any place along the reservoir. The hydrodynamics model is solved by the Preissmann scheme and the double-sweep algorithm, through an incremental-iterative scheme. The sediment model is solved by an implicit finite difference scheme and a direct-coupled method. The finite strain consolidation model is also solved with an implicit finite difference scheme in time and an iterative procedure and then it is coupled to the hydrodynamics and sediment models. The stochastic character of the silting up of reservoirs is simulated through the Monte Carlo and the Latin hypercube sampling methods. The developed model was implemented in a computer program named SimSed. A water reservoir is deterministically simulated, showing that the model predicts successfully the silting up. The filling of a bauxite red mud tailing reservoir is analyzed by the model, which satisfactorily calculates the process. Finally, another water reservoir was analyzed by the Monte Carlo xix method, providing answers that were satisfactorily analyzed by the stochastic model.
Palavras-chave: Sedimentação
Adensamento
Reservatório
Monte Carlo
Sedimentation
Densification
Reservoirs
Monte Carlo
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Geotecnia
Programa: Doutorado em Engenharia Civil
Citação: LAQUINI, João Paulo. Deterministic-stochastic modeling of sediments dynamics in water and mining tailings reservoirs. 2009. 207 f. Tese (Doutorado em Geotecnia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2009.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/812
Data do documento: 27-Mar-2009
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