dissertação
Retroanálise da ruptura por liquefação de barragens alteadas a montante
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A utilização da disposição de rejeitos de mineração em meio úmido, tal como em barragens, tem sido amplamente utilizada na história da mineração em Minas Gerais, e a presença destas estruturas gerou a necessidade da criação de uma legislação nacional própria ao conhecimento da sua segurança. Da Lei nº 12.334 (2010), a Política Nacional de Segurança de Barragens, até a sua atualização pela Lei nº 14.066 (2020), houve uma década de discussões e proposições de melhorias sobretudo após os rompimentos em Mariana (2015) e Brumadinho (2019), onde os Planos de Segurança das Barragens – PSB, passaram a exigir estudos de dam break, ou rompimento hipotético mais rigorosos, sobretudo visando as situações de piores condições. Neste âmbito, este presente trabalho visou a concepção de um estudo de dam break em retroanálise destes dois casos, a partir de dados retirados de documentos originais da gestão e auditoria destas barragens. Os hidrogramas foram criados a partir do software Hec-HMS® 4.7.1, para diversos métodos de aferição do volume mobilizado na ruptura, obtendo um valor de vazão máxima para Mariana, de 22.082,8 m³/s para 32 Mm³ de rejeitos mobilizados. Para Brumadinho, foi encontrada a vazão máxima de 27.178,9 m³/s, para 9,7 Mm³ dispersados. As manchas de inundação foram obtidas através do software Hec-RAS® 6.0, baseado nos modelos digitais de elevação SRTM (resolução de 30 m) e Alos Palsar (resolução de 12.5 m), obtendo uma melhor aferição dos resultados hidrodinâmicos e maior fidelidade à situação real pelo modelo de 12.5 m em ambos os casos de estudo, nas aferições do tempo de chegada da onda, a velocidade e a profundidade máxima da alcançada do fluxo, sobretudo na simulação de risco. Concluiu-se por fim, que houve limitações com o uso do Hec-HMS® devido ao modo de ruptura do software só contemplar falhas por piping e overtopping, porém obteve-se como uso do modo “piping”, resultados satisfatórios. O uso do Hec-RAS® com o novo módulo para fluidos não newtonianos mostrou-se muito satisfatória necessitando de poucos ajustes em detrimento do módulo anterior newtoniano, a qual necessitava de ajustes para calibração. As zonas de risco foram bem delimitadas quando comparadas aos dados técnicos disponíveis e aos conceitos de interpretação de engenharia, corroborando para utilização destas técnicas com material gratuito e livre, para estudos de dam break.
Abstract
The use of mining tailings disposal in a wet environment, such as in dams, has been widely used in the history of mining in Minas Gerais, and the presence of these structures generated the need for the creation of a national legislation proper to the knowledge of their safety. From Law No. 12334 (2010), the National Dam Safety Policy, until its update by Law No. 14066 (2020), there was a decade of application and proposals for improvements, especially after the disruptions in Mariana (2015) and Brumadinho (2019), where the Dam Safety Plans - PSB started to require more rigorous studies of dam failure, or hypothetical failure, primarily in the worst situations. In this context, this present work aimed to design a study of dam breakage in retro-analysis of these two cases, based on data taken from original management and audit documents of these dams. The hydrographs were created using the Hec-HMS® 4.7.1 software, for various methods of measuring the volume mobilized at the rupture, obtaining a maximum flow rate for Mariana, of 22,082.8 m³/s for 32 Mm³ of mobilized tailings. For Brumadinho, it was found a maximum flow of 27,178.9 m³/s, for 9.7 Mm³ dispersed. Flood spots were overcome by the Hec-RAS® 6.0 software, based on the digital elevation models SRTM (30 m resolution) and Alos Palsar (12.5 m resolution), obtaining a better measurement of hydrodynamic results and greater fidelity to the real situation by the 12.5 m model in both case studies, in the measurements of the wave arrival time, the velocity and the maximum flow depth reached, especially in the risk simulation. Finally, it was concluded that there were limitations with the use of Hec-HMS® due to the software's rupture mode only contemplating failures due to piping and overtopping, but satisfactory results were obtained using the “piping” mode. The use of Hec-RAS® with the new module for non-newtonian fluids has been shown to be very satisfactory, requiring few adjustments at the expense of the previous Newtonian module, which needs adjustments for calibration. The risk zones were well delimited when compared to the available technical data and engineering interpretation concepts, corroborating the use of these techniques with free and free material, for studies of dam failure
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LEÃO, L. de M. Retroanálise da ruptura por liquefação de barragens alteadas a montante. 2021. 158 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.