Modelagem matemática para ações de resposta a vazamentos de óleo em empreendimentos hidrelétricos

Abstract

Resumo: Considerando que rios e reservatórios estão sujeitos a graves acidentes ambientais envolvendo derramamento de hidrocarbonetos, e que a modelagem matemática pode contribuir significativamente no planejamento e resposta a este tipo de emergências, tal qual já ocorre em áreas costeiras e oceânicas, este trabalho testou o uso do software DELFT3D como ferramenta operacional para a simulação de cenários de vazamento de óleo, tomando como objeto de estudo uma usina hidrelétrica no rio Iguaçu: a UHE Governador Ney Braga (GNB), no Estado do Paraná. Adotando critérios da Resolução Conama 398/2008, que baliza a elaboração de Planos de Emergência voltadas para áreas costeiras, foram compilados dados, avaliadas as vulnerabilidades e definidos os possíveis cenários mais críticos. Foram simuladas diferentes condições hidrodinâmicas e diversos cenários de vazamento e ações de resposta para as primeiras 24 horas após a ocorrência. Pode-se dizer que o DELFT3D atendeu bem aos principais requisitos necessários à modelagem em águas interiores, permitindo acurácia no cálculo das velocidades do escoamento, a representação adequada da morfologia, de condições de fluxo não permanente, variações de vento, interação com as margens, além dos processos de transporte e degradação do óleo, bem como a simulação de inserção de barreiras. A possibilidade de modelagem rápida do vazamento também se mostrou viável, permitindo obter em menos de 30 minutos os resultados para a simulação de períodos de 24 horas, desde que os cenários hidrodinâmicos mais prováveis tenham sido previamente executados. Avalia-se que seja necessário um aprofundamento dos estudos para uma definição mais acurada de parâmetros, uma vez que a maioria das referências de literatura são voltadas para ocorrências em áreas oceânicas, como coeficientes de dispersão, arraste do vento e probabilidade de adesão às margens. Apesar disso, a comparação entre os cenários modelados permite observar coerência e confiabilidade entre os resultados obtidos. Torna-se evidente, por exemplo, que a redução temporária da vazão e a mobilização imediata para a instalação de barreiras de contenção podem reduzir a área atingida de dezenas de quilômetros para algumas centenas de metros, dependendo do tempo dispendido nessas operações. Nesse sentido, a disponibilidade de pessoal treinado e de materiais adequados no local é imprescindível, bem como o mapeamento de áreas sensíveis à jusante do empreendimento e a priorização de proteção desses locais em situações de emergência. Para isso, como medida preventiva, considera-se que empreendimentos em águas interiores com potencial de ocorrências igual ou superior ao nível Tier 2 deveriam possuir planos de resposta à emergência ambiental, considerando a elaboração de cartas de sensibilidade ambiental e modelagem matemática do potencial transporte do óleo, adaptando a estruturação proposta pela Resolução Conama 398/2008. Embora a modelagem matemática de vazamentos de óleo ainda demande aprofundamento da pesquisa aplicada, especialmente para rios e reservatórios, em seu estágio atual ela já é capaz de cumprir um papel fundamental, tanto para a conscientização de empresas, autoridades e sociedade quanto aos riscos relacionados a seus empreendimentos, quanto para reforçar a necessidade de evitar toda e qualquer emergência, mas ainda assim garantir que todos estejam preparados da melhor forma possível

Abstract: By considering that rivers and reservoirs can suffer serious environmental accidents involving hydrocarbon spills, and that mathematical modeling can be a powerful tool to the planning and response to those types of emergencies, akin to its utilization in coastal and oceanic regions, this study explores the application of the DELFT3D software as an operational tool for simulating oil spill scenarios. The Governador Ney Braga Hydroelectric Power Plant (GNB), located on the Iguaçu River in Paraná, serves as the object of study. Adopting criteria from the Conama1’s Resolution 398/2008, which guides the preparation of Emergency Plans for coastal areas, there were analyzed data, assessed vulnerabilities and the most critical scenarios were determined. There were simulated different hydrodynamic conditions and several leak scenarios and their respective response actions were noticed for the first 24 hours after the occurrence. It can be said that DELFT3D effectively meets the essential requirements for modeling in inland waters. This encompasses precise modeling of flow velocities, accurate representation of river morphology, consideration of oil dispersion under unsteady flow conditions, accounting for wind variations, interactions with riverbanks, oil transport, weathering, and simulations of oil boom deployment. Furthermore, the software allows for rapid modeling, yielding results within 30 minutes for 24-hour simulation periods when relevant hydrodynamic scenarios have been preexecuted. It is considered that further studies are necessary for a more accurate definition of parameters which, in the biggest part of the literature references are dedicated to occurrences in ocean areas, such as dispersion coefficients, wind drag and sticking probability. Nevertheless, the comparison between the modeled scenarios allows us to evaluate the results as coherent and reliable. It makes clear, for instance, that temporary reduction of the HPP flow and immediate mobilization for the oil boom deployment can reduce the affected area of dozens of kilometers for a few hundred meters, depending on the time spent in these operations. Thus, the presence of welltrained personnel and appropriate response materials is imperative, as is the identification and prioritization of environmentally and socially vulnerable areas downstream in emergency scenarios. Therefore, as a preventive measure, it is considered that enterprises in inland waters, with a potential for incidents equal to or exceeding Tier 2 severity, should develop comprehensive environmental emergency response plans. These plans should include the creation of environmental sensitivity maps and mathematical models to predict oil transport, aligning with the framework outlined in Conama's Resolution 398/2008. While further research is required for the mathematical modelling of oil spills, particularly for rivers and reservoirs, it is already playing a key role in creating awareness among companies, authorities and society about the risks related with their operations. In addition, it highlights the importance of both preventing emergencies and being well-prepared, in the best possible way, in case it occurs