ABSTRACT This note proposes a technical approach towards the disaster occurred on January 8, 2022, in the tourism region of Capitólio (Minas Gerais state, Brazil), where a massive quartzite rock broke from a cliff and toppled on to pleasure boaters drifting on a lake, leaving 10 people dead and 30 others injured. Even though the rockfall was decisive in the tragedy, it is reasonable to affirm that the submersion-wave impact certainly potentialized the accident. Along these lines, this work not only aims to videographically explore the geometric / kinematic characteristics of the solid block, but also to discuss the specificities pertaining the event. Lastly, with basis on the Noda Method (1970), this manuscript also estimates the resulting wave amplitude (near the impact) and the energy-transfer coefficient between the block and the body of water.

RESUMO Esta nota propõe uma abordagem técnica para o desastre ocorrido em 8 de janeiro de 2022, na região turística de Capitólio (MG), onde uma enorme rocha quartzítica se desprendeu de um penhasco e tombou sobre barqueiros de recreio à deriva em um lago, deixando 10 mortos e outros 30 feridos. Ainda que a queda da rocha tenha sido decisiva na tragédia, é razoável afirmar que o impacto da onda de submersão certamente potencializou o acidente. Nessa linha, este trabalho não só tem como objetivo explorar videograficamente as características geométricas/cinemáticas do bloco sólido, mas também discutir as especificidades pertinentes ao evento. Por fim, com base no Método de Noda (1970), este manuscrito também estima a amplitude de onda resultante (próxima ao impacto) e o coeficiente de transferência de energia entre o bloco e o corpo d'água.

ABSTRACT Non-Newtonian rheology effects, such as pseudoplasticity and viscoplasticity, are understood as shear stresses, incorporated to the energy slope term in the Shallow-Water Equations (SWE). However, non-Newtonian shear stresses are dependent of the shear rate, whose formulation is a function of the gradient of the velocity profile in the bottom. This study investigated two shear rate formulations that are commonly applied in the SWE literature: 1) a non-parameterized function; and 2) a function based on the Herschel-Bulkley rheological model. Their influence in steady uniform flows of non-Newtonian fluids was evaluated through numerical-theoretical comparisons. A Lax-Friedrichs scheme was implemented to solve the SWE system and allowed employing the shear rate formulations. Experimental tests were carried out and numerical simulations of hypothetical scenarios were performed. It was found that the non-parameterized formulation presented deviation in normal depth up to 14% in comparison with theoretical solution, while the formulation based on the Herschel-Bulkley model provided a good agreement, corroborated by punctual Computational Fluid Dynamics simulations (deviation less than 2%) and experimental data. The ratio of both shear rate formulations is strongly correlated to the deviation of normal depth, indicating that the non-parameterized shear rate function does not provide an acceptable result in the steady uniform flow.

RESUMO Efeitos de reologia não-Newtoniana, como pseudoplasticidade e viscoplasticidade, são interpretados como tensões cisalhantes, incorporados à declividade da linha de energia nas Equações de Águas Rasas. Entretanto, tensões de cisalhamento devido a efeitos não-Newtonianos são dependentes da taxa de deformação, cuja formulação é função do gradiente do perfil de velocidade no fundo do canal. No contexto do sistema de Equações de Águas Rasas, este estudo investigou duas formulações de taxa de deformação comumente empregadas na literatura: a primeira é uma função não-parametrizada e a segunda é uma função baseada no modelo reológico de Herschel-Bulkley. A influência dessas formulações em escoamentos permanentes e uniformes idealizados de fluidos não-Newtonianos foi avaliada através de comparações numéricas e teóricas. O esquema Lax-Friedrichs de diferenças finitas foi implementado para resolver o sistema de Equações de Águas Rasas e permitiu empregar as formulações de taxa de deformação. Várias simulações numéricas de cenários hipotéticos e casos experimentais foram executadas. Observou-se que a formulação não-parametrizada apresentou desvios na solução da lâmina normal até 14% em comparação com a solução teórica, enquanto que a formulação baseada no modelo de Herschel-Bulkley forneceu uma boa confrontação, corroborada por simulações pontuais de Fluidodinâmica Computacional (desvio de menos de 2%) e dados experimentais. A razão entre ambas formulações está fortemente correlacionada com o desvio na solução da lâmina normal, o que indica que a formulação não-parametrizada de taxa de deformação não produz resultados aceitáveis em escoamentos permanentes e uniformes.

RESUMO O modelo numérico SWAN (Simulating WAves Nearshore) tem sido usado e validado em vários estudos de regiões costeiras abertas e estuarinas. Sua aplicação em águas interiores ou restritas (reservatório de barragens) não é apenas inovadora e desafiadora, mas também uma importante contribuição científica, preenchendo uma lacuna na literatura. Analisamos o desempenho do SWAN na caracterização da agitação causada pela ação das ondas geradas pelo vento no reservatório da barragem de Ilha Solteira, considerando velocidades de vento medidas e uma complexa batimetria. A área estudada está próxima a um trecho da hidrovia Tietê-Paraná, no Brasil. As condições do vento foram obtidas por um anemômetro sônico 2D instalado no reservatório durante uma das campanhas de medição, por um período de 3 meses. As estimativas da amplitude das ondas geradas no reservatório foram comparadas com as medidas da elevação da superfície livre obtidas por um sensor de pressão Druck instalado no reservatório da barragem, a cerca de 300 m da margem (já em águas intermediárias/profundas), e a 1,0 m de profundidade. Os resultados obtidos (amplitudes e períodos de onda) mostraram-se promissores e, com alturas significativas superestimadas, poderiam ser utilizados em nível de anteprojetos de engenharia.

ABSTRACT The SWAN (Simulating WAves Nearshore) numerical model has been used and validated in numerous studies of open coastal and estuarine regions. Its application on inland or restricted waters (dam reservoir) is not only innovative and challenging, but also an important scientific contribution, filling a gap in the literature. We analyze the performance of the SWAN in the characterization of the agitation caused by the action of wind waves in the reservoir of the Ilha Solteira dam, considering measured wind velocities and a complex bathymetry. The studied area is close to a segment of the Tietê-Paraná waterway, in Brazil. Wind conditions were obtained by a 2D sonic anemometer installed in the reservoir during one of the measurement campaigns, for a period of 3 months. The estimates of the amplitude of waves generated in the reservoir were compared with measurements of the free surface elevation obtained by a Druck pressure sensor installed in the reservoir of the dam, about 300 m from the margin (already in intermediate/deep waters), and 1.0 m deep. The results obtained (amplitudes and wave periods) were shown to be promising and, albeit with significative heights overestimated, could be used for engineering preliminary drafts.