Espalhamento de rejeitos em cenários de ruptura de barragens : simulações em modelo reduzido e proposta de método para avaliação de área atingida

Abstract

Resumo: O aumento da preocupação ambiental, assim como a criação de novas leis que visam a segurança do meio ambiente e da população tem gerado um aumento na demanda de precauções e avaliações de impactos causados pela ação humana. Um desses impactos que tem se destacado, exigindo avaliações cada vez mais eficientes, são as barragens de rejeitos. Barragens de rejeito são utilizadas em indústrias de mineração, a fim de conter os resíduos desta atividade. Sua ruptura pode ocasionar a liberação de resíduos, os quais podem atingir grandes extensões de áreas, podendo alcançar e afetar a população e o ambiente a jusante. Em 2010 entrou em vigor a Lei 12.334 que estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens, que entre outros medidas estabelece a elaboração do PAE - Plano de Ações Emergenciais. Dentre as informações necessárias para sua elaboração destaca-se a necessidade de obtenção de um mapa de inundação. Este trabalho apresenta uma metodologia desenvolvida para determinar da área inundada, a descrição do formato do perfil de inundação em casos de ruptura de barragens de rejeitos. Foram simulados 9 cenários de ruptura no modelo reduzido, com declividades do talvegue principal de 0°, 2° e 4°, e teores de umidade do rejeito de 60%, 73% e 86%. A observação dos resultados obtidos na modelagem física foram comparados com o modelo numérico proposto por Lucia (1981), aplicado nos mesmos cenários simulados fisicamente. Observou-se que os valores obtidos foram próximos aos conseguidos na modelagem física, mostrando que a modelagem física foi satisfatória e reproduz os resultados obtidos por meio do modelo numérico de Lucia (1981). Tendo em vista que a altura do fluxo é consideravelmente menor que a distância percorrida em uma ruptura e observando na modelagem física, considerou-se que a teoria do talude infinito poderia ser aplicada com o objetivo de determinar a distância percorrida pelo fluxo e o formato do perfil de rejeito depositado ao longo do talvegue. O método numérico proposto foi aplicado nas condições de um dos cenários de ruptura simulado no modelo reduzido. Observou-se grande similaridade entre os perfis. A partir dos perfis gerados foi possível traçar as curvas de nível do modelo e determinar a área inundada pelo espalhamento do rejeito. A metodologia adotada nessa pesquisa mostrou-se satisfatória ao demonstrar que o modelo numérico proposto conseguiu descrever a área inundada com eficiência, além de possibilitar a descrição do formato do perfil de inundação. Palavras-chave: ruptura de barragens; modelo reduzido; modelo numérico; talude infinito.

Abstract: The increasing environmental concerns, as well as the creation of new laws which aims safety of the environment and the population has generated an increase in precautions and actions of impacts caused by human action. One of these impacts have required reviews more efficient, are the tailings dams. Tailings dams are used in mining industry, to contain the waste of this activity. A break may cause the release of waste, which can reach large areas of extensions, may reach and affect the population and the downstream environment. In 2010 it was introduced the Law 12,334 establishing the National Politics on Dam Safety, that establishes the preparation of PAE - Emergency Action Plan. One of the information necessary is the elaboration of the flood inundation map. This paper presents a methodology developed to determine the flooded area, the description of the geometry of the flood profile in break of tailings dams. It was simulate nine rupture scenarios in a reduced model, with slopes of the main valley 0°, 2° and 4°, and water content of the tailings it was 60%, 73% and 86%. The observation at this results in the physical modeling were compared with the numerical model proposed by Lucia (1981), applied at the same physically scenarios. It was observed that the results obtained were similar to those achieved in the physical modeling, showing the physical modeling was satisfactory and reproduces the results obtained by the numerical model Lucia (1981). Based on the flow high is significantly smaller than the distance of the flow and observing a break in the physical modeling, it was considered that the theory of infinite slope could be applied in order to determine the flow distance and the tailings profile format deposited along the slope. The numerical method proposed was applied at the same conditions of scenarios simulated in the reduced model. It was observed similarity between the profiles. From the generated profiles it was possible to trace the contours lines and determinate the flooded area by the tailings. The methodology used in this research was satisfactory to demonstrate that the proposed numerical model could describe the area flooded efficiently, and enable to describe the geometry of the flood profile. Keywords: dam break; reduced model; numerical model; theory of infinite slope.