Characterization of woody material transport on the Madeira River at the Jirau Hydroelectric Power Plant: a study using a three-dimensional particle model

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos Vol. 29
• Main Authors: Caldatto, Isabela Rodrigues, Becker, Ana Carolina Canossa, Bleninger, Tobias, Polli, Bruna Arcie, Daru, Rubem Luiz, Penteado, Renato, Freitas, Claudiney
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Associação Brasileira de Recursos Hídricos 01.01.2024
• Subjects: ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; Hydrodynamics; Lagrangian; Log boom; Particles; Reservoirs; Wood transport; Partículas; Lagrangian; Lagrangiano; Log boom; Hydrodynamics; Reservoirs; Hidrodinâmica; Wood transport; Transporte de troncos; Reservatório; Particles
• ISSN: 1414-381X; 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.292420230128

ABSTRACT The Madeira River is characterized by large amount of woody material transported, especially during floods, which interferes with the operation of the Jirau Hydroelectric Power Plant. There are many logs and the log boom structures inserted to retain them do not always present the desired efficiency. This work involves the hydrodynamic simulation of the Madeira River and the three-dimensional simulation of these woody materials to analyze their trajectories along the river and to obtain knowledge of their transport and position according to the flow, different plant operations ways and the influence of log booms. The logs are simulated as particles by the PART module of Delft3d, using the Lagrangian particle tracking model. The hydrodynamic model was validated and it was possible to represent the main variations of three-dimensional velocities and water levels. The particle tracking simulation was consistent with the flow distribution and thus it was possible to identify the most attractive destination for the logs, according to power plant operations. RESUMO O rio Madeira é caracterizado pela grande quantidade de material lenhoso transportado, principalmente durante as cheias, e isso acaba influenciando as condições operativas tornando-se um grande desafio para a geração de energia na UHE Jirau. São muitos troncos e as barreiras flutuantes do log boom que tem a função de retê-los, nem sempre apresentam a eficiência desejada, em especial pelas inúmeras variáveis envolvidas e o regime de vazões. Este trabalho envolve a simulação hidrodinâmica do rio Madeira e a simulação tridimensional desse material lenhoso, para analisar seu comportamento ao longo do rio e ter conhecimento da sua posição conforme o escoamento, do seu destino e da influência das barreiras de log boom na hidrodinâmica e no transporte de partículas. Os troncos foram simulados como partículas pelo módulo PART do Delft3d, através do modelo Lagrangiano. O modelo hidrodinâmico foi validado e foi possível representar as principais variações de velocidades tridimensionais e níveis d’água. A simulação de partículas foi condizente com a distribuição de vazões e assim foi possível identificar, conforme a operação da usina, os destinos mais atrativos para os troncos.