This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Li... more This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Proposal to use new methods of design and construction in mobile riverbed physical models: the Salto do Paraopeba dam case Proposta de uso de novos métodos de desenho e construção de modelos físicos de fundo movél: o caso da barragem do Salto do Paraopeba
REM - International Engineering Journal, Sep 1, 2021
The installation of solar parks requires extensive areas and results in soil erosion in many case... more The installation of solar parks requires extensive areas and results in soil erosion in many cases. One suitable solution is applying lime to improve soil characteristics, such as mechanical strength, stability, workability, durability, and internal and surface erosion resistance. This soil treatment is of particular importance when dealing with hydraulic structures conceived in the solar park drainage systems. The erodibility tests were performed in a solar complex soil in an EFA apparatus constructed to measure the erosion rate of cohesive and non-cohesive soils in different flow rates. The tests were performed with or without 3% lime addition and two compaction conditions. The experiments indicated that the erodibility of lime-treated soils represents between 26% and 12% of the values obtained from untreated soils and under reduced compaction. The values ranged from 16% to 7% for controlled compaction. The results represent a significant reduction in the soil erodibility treated with lime even with reduced compaction, performing an efficient, economical, and sustainable solution for erosion control.
Introdução Referencial teórico Descidas em degraus Bacias de dissipação Sistema (Modulação da Des... more Introdução Referencial teórico Descidas em degraus Bacias de dissipação Sistema (Modulação da Descida e Bacia de Dissipação) Materiais e métodos Instrumentação de medição Resultados e discussão Análise dimensional do módulo em estudo Coleta dos dados no Modelo Físico Reduzido Análise dos resíduos Considerações finais Referências RESUMO-Estruturas hidráulicas de dissipação de energia em degraus são há muito utilizadas em obras de diferentes portes como infraestrutura urbana, drenagem rodoviária e vertedouros de usinas. Na mineração, pilhas de estéril-estruturas de disposição de materiais sem valor econômico, extraídos para liberação do minério das cavas-são aterros formados pelo método ascendente, com bancos a cada dez metros de desnível, podendo atingir, somados, até 300 m de empilhamento. As descidas de água são construídas em taludes (1V:2H) padronizados pelo projeto geométrico geotécnico, seguidos de patamares horizontais (bermas) de três a oito metros de comprimento. Há várias soluções de projeto para essas estruturas de drenagem como seção retangular revestida em concreto armado, lisas ou em degraus, geocélula preenchida em concreto em seção trapezoidal, lisas e gabiões. Propõe-se neste estudo o desenvolvimento de um equacionamento que permita, empregando um modelo físico reduzido na escala 1:10, direcionar os critérios de projeto dessas estruturas de drenagem superficial aplicadas à geometria pré-fixada. Os resultados obtidos permitiram constatar que a partir de uma formulação adequada é possível tratar o sistema formado pela descida e bacia de dissipação, otimizando-se a fase de projeto, diminuindo-se os riscos associados à erosão e criando-se balizas para economicidade de execução. Palavras-chave: Drenagem superficial em pilhas de estéril. Descida de água modular. Descida em degraus. Drenagem superficial para mineração. ABSTRACT-Stepped chutes have long been used in works of different sizes of urban infrastructure, road drainage, spillways, and mine drainage. Mine waste dumps are structures for the disposal of materials with no economic value, extracted to release ore exploration. These deposits are formed by the ascending method, with banks at every ten meters of unevenness, which can reach, in total, up to 300 m of stacking. Their drainage systems use stepped chutes built on slopes defined by geotechnical design (usually 1V: 2H), followed by horizontal levels (berms) from three to eight meters in length. There are several design solutions for these drainage structures: reinforced concrete, smooth or stepped rectangular section chutes; concrete filled geocell, smooth trapezoidal section chutes; gabion, smooth or stepped, rectangular or trapezoidal chutes; etc. This study proposes an equation to design criteria surface drainage structures applied to mine waste dumps geometry. The results indicated that it is possible to treat the hole system as if formed by a single stepped chute and stilling basin system, optimizing design effort, reducing associated risks with erosion, and creating beacons for economic execution.
In reservoir projects it is important to estimate when the accumulated sediments will start to in... more In reservoir projects it is important to estimate when the accumulated sediments will start to interfere with their functions. However, predicting silting is difficult because the processes involved have some uncertainties. Thus, the study is not only deterministic, as currently performed, but also stochastic. Thus, the objective of this paper was to develop a stochastic method and evaluate its performance in estimating silting in reservoirs. The method has as originalities the fact of having coupled a deterministic model widely used in the area of Hydraulics to a stochastic one. Another originality was to validate the stochastic method developed from silting data obtained in the reduced model of a Small Hydroelectric Power Plant (SHP). Thus, it was observed that the real silting was always between the 1st and 3rd quartile of probability of the stochastic result. Thus, the main advantage of the stochastic model developed was to allow obtaining the probabilities of silted heights in the stretches of interest. In addition, the variability of the results in the simulations indicated the sections that may suffer greater silting. In this way, hydraulic structures can be better positioned. Preventive and corrective measures can also be better planned and executed.
Estruturas hidráulicas de dissipação de energia em degraus são há muito utilizadas em obras de di... more Estruturas hidráulicas de dissipação de energia em degraus são há muito utilizadas em obras de diferentes portes como infraestrutura urbana, drenagem rodoviária e vertedouros de usinas. Na mineração, pilhas de estéril – estruturas de disposição de materiais sem valor econômico, extraídos para liberação do minério das cavas – são aterros formados pelo método ascendente, com bancos a cada dez metros de desnível, podendo atingir, somados, até 300 m de empilhamento. As descidas de água são construídas em taludes (1V:2H) padronizados pelo projeto geométrico geotécnico, seguidos de patamares horizontais (bermas) de três a oito metros de comprimento. Há várias soluções de projeto para essas estruturas de drenagem como seção retangular revestida em concreto armado, lisas ou em degraus, geocélula preenchida em concreto em seção trapezoidal, lisas e gabiões. Propõe-se neste estudo o desenvolvimento de um equacionamento que permita, empregando um modelo físico reduzido na escala 1:10, direcion...
Among the main issues that may arise when evaluating studies of cascade dam ruptures, perhaps the... more Among the main issues that may arise when evaluating studies of cascade dam ruptures, perhaps the most important, is to determine if the downstream dam can start into a cascade rupture, considering the hypothesis of the preliminary rupture of the upstream dam. This paper proposes a methodology to determine if a pair or a group of dams can fail in a cascade, suggesting a safe distance between them to avoid this effect. Additionally, this paper proposes a reunion with other researchers' methodologies in a step-by-step sequence, identifying when a cascade dam break is likely and should be included in the hypothetical dam break studies.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Li... more This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Proposal to use new methods of design and construction in mobile riverbed physical models: the Salto do Paraopeba dam case Proposta de uso de novos métodos de desenho e construção de modelos físicos de fundo movél: o caso da barragem do Salto do Paraopeba
REM - International Engineering Journal, Sep 1, 2021
The installation of solar parks requires extensive areas and results in soil erosion in many case... more The installation of solar parks requires extensive areas and results in soil erosion in many cases. One suitable solution is applying lime to improve soil characteristics, such as mechanical strength, stability, workability, durability, and internal and surface erosion resistance. This soil treatment is of particular importance when dealing with hydraulic structures conceived in the solar park drainage systems. The erodibility tests were performed in a solar complex soil in an EFA apparatus constructed to measure the erosion rate of cohesive and non-cohesive soils in different flow rates. The tests were performed with or without 3% lime addition and two compaction conditions. The experiments indicated that the erodibility of lime-treated soils represents between 26% and 12% of the values obtained from untreated soils and under reduced compaction. The values ranged from 16% to 7% for controlled compaction. The results represent a significant reduction in the soil erodibility treated with lime even with reduced compaction, performing an efficient, economical, and sustainable solution for erosion control.
Introdução Referencial teórico Descidas em degraus Bacias de dissipação Sistema (Modulação da Des... more Introdução Referencial teórico Descidas em degraus Bacias de dissipação Sistema (Modulação da Descida e Bacia de Dissipação) Materiais e métodos Instrumentação de medição Resultados e discussão Análise dimensional do módulo em estudo Coleta dos dados no Modelo Físico Reduzido Análise dos resíduos Considerações finais Referências RESUMO-Estruturas hidráulicas de dissipação de energia em degraus são há muito utilizadas em obras de diferentes portes como infraestrutura urbana, drenagem rodoviária e vertedouros de usinas. Na mineração, pilhas de estéril-estruturas de disposição de materiais sem valor econômico, extraídos para liberação do minério das cavas-são aterros formados pelo método ascendente, com bancos a cada dez metros de desnível, podendo atingir, somados, até 300 m de empilhamento. As descidas de água são construídas em taludes (1V:2H) padronizados pelo projeto geométrico geotécnico, seguidos de patamares horizontais (bermas) de três a oito metros de comprimento. Há várias soluções de projeto para essas estruturas de drenagem como seção retangular revestida em concreto armado, lisas ou em degraus, geocélula preenchida em concreto em seção trapezoidal, lisas e gabiões. Propõe-se neste estudo o desenvolvimento de um equacionamento que permita, empregando um modelo físico reduzido na escala 1:10, direcionar os critérios de projeto dessas estruturas de drenagem superficial aplicadas à geometria pré-fixada. Os resultados obtidos permitiram constatar que a partir de uma formulação adequada é possível tratar o sistema formado pela descida e bacia de dissipação, otimizando-se a fase de projeto, diminuindo-se os riscos associados à erosão e criando-se balizas para economicidade de execução. Palavras-chave: Drenagem superficial em pilhas de estéril. Descida de água modular. Descida em degraus. Drenagem superficial para mineração. ABSTRACT-Stepped chutes have long been used in works of different sizes of urban infrastructure, road drainage, spillways, and mine drainage. Mine waste dumps are structures for the disposal of materials with no economic value, extracted to release ore exploration. These deposits are formed by the ascending method, with banks at every ten meters of unevenness, which can reach, in total, up to 300 m of stacking. Their drainage systems use stepped chutes built on slopes defined by geotechnical design (usually 1V: 2H), followed by horizontal levels (berms) from three to eight meters in length. There are several design solutions for these drainage structures: reinforced concrete, smooth or stepped rectangular section chutes; concrete filled geocell, smooth trapezoidal section chutes; gabion, smooth or stepped, rectangular or trapezoidal chutes; etc. This study proposes an equation to design criteria surface drainage structures applied to mine waste dumps geometry. The results indicated that it is possible to treat the hole system as if formed by a single stepped chute and stilling basin system, optimizing design effort, reducing associated risks with erosion, and creating beacons for economic execution.
In reservoir projects it is important to estimate when the accumulated sediments will start to in... more In reservoir projects it is important to estimate when the accumulated sediments will start to interfere with their functions. However, predicting silting is difficult because the processes involved have some uncertainties. Thus, the study is not only deterministic, as currently performed, but also stochastic. Thus, the objective of this paper was to develop a stochastic method and evaluate its performance in estimating silting in reservoirs. The method has as originalities the fact of having coupled a deterministic model widely used in the area of Hydraulics to a stochastic one. Another originality was to validate the stochastic method developed from silting data obtained in the reduced model of a Small Hydroelectric Power Plant (SHP). Thus, it was observed that the real silting was always between the 1st and 3rd quartile of probability of the stochastic result. Thus, the main advantage of the stochastic model developed was to allow obtaining the probabilities of silted heights in the stretches of interest. In addition, the variability of the results in the simulations indicated the sections that may suffer greater silting. In this way, hydraulic structures can be better positioned. Preventive and corrective measures can also be better planned and executed.
Estruturas hidráulicas de dissipação de energia em degraus são há muito utilizadas em obras de di... more Estruturas hidráulicas de dissipação de energia em degraus são há muito utilizadas em obras de diferentes portes como infraestrutura urbana, drenagem rodoviária e vertedouros de usinas. Na mineração, pilhas de estéril – estruturas de disposição de materiais sem valor econômico, extraídos para liberação do minério das cavas – são aterros formados pelo método ascendente, com bancos a cada dez metros de desnível, podendo atingir, somados, até 300 m de empilhamento. As descidas de água são construídas em taludes (1V:2H) padronizados pelo projeto geométrico geotécnico, seguidos de patamares horizontais (bermas) de três a oito metros de comprimento. Há várias soluções de projeto para essas estruturas de drenagem como seção retangular revestida em concreto armado, lisas ou em degraus, geocélula preenchida em concreto em seção trapezoidal, lisas e gabiões. Propõe-se neste estudo o desenvolvimento de um equacionamento que permita, empregando um modelo físico reduzido na escala 1:10, direcion...
Among the main issues that may arise when evaluating studies of cascade dam ruptures, perhaps the... more Among the main issues that may arise when evaluating studies of cascade dam ruptures, perhaps the most important, is to determine if the downstream dam can start into a cascade rupture, considering the hypothesis of the preliminary rupture of the upstream dam. This paper proposes a methodology to determine if a pair or a group of dams can fail in a cascade, suggesting a safe distance between them to avoid this effect. Additionally, this paper proposes a reunion with other researchers' methodologies in a step-by-step sequence, identifying when a cascade dam break is likely and should be included in the hypothetical dam break studies.
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