Mariana Ribeiro de Lima Brandão
Título
MODELAGEM HIDRODINÂMICA UNI E BIDIMENSIONAL APLICADA AO ROMPIMENTO DA BARRAGEM DO FUNDÃO EM MARIANA/MG
Orientador(es)
Otto Corrêa Rotunno Filho
Resumo
As barragens são estruturas artificiais que oferecem diversos benefícios para a humanidade, contudo, em caso de ruptura, a onda proveniente do reservatório aumenta significativamente a vazão no rio, expondo a área de jusante à inundação. Diante dos potenciais danos, estudos de ruptura hipotética de barragens de rejeitos são de extrema importância no que tange à segurança da população que habita o vale a jusante, porém as incertezas metodológicas inerentes a esses estudos requerem delimitação. A portaria DNPM no 70.389 pressupõe que o plano de segurança de barragens de mineração inclua o plano de ação emergencial em casos específicos, mas não especifica a metodologia a ser empregada. Nesse contexto, desenvolveu-se abordagem metodológica para tratar de premissas e procedimentos associados ao desenvolvimento de estudos de ruptura de barragens de rejeitos mediante modelagem hidrodinâmica de formulação uni e bidimensional com suporte de ferramentas computacionais, tendo como referência o caso da barragem do Fundão, em Mariana/MG, caracterizado por meio de técnicas de sensoriamento remoto e visita de campo. Os resultados mostraram que a inserção da calha nos cursos de água é importante para estimar o tempo de chegada da onda e a profundidade máxima da inundação. Quanto ao tipo de escoamento, newtoniano ou não-newtoniano, observou-se que houve pouca interferência na profundidade máxima da inundação. Em contrapartida, os cenários que propagaram fluido newtoniano retardaram menos o tempo de chegada da onda. O tempo de abertura da brecha não exerceu influência significativa sobre o tempo de chegada da onda ou sobre a vazão de pico do hidrograma.
Abstract
Dams are man-made structures that offer numerous benefits to mankind, however, in the event of a dam break, the uncontrolled wave released from the reservoir significantly increases river discharge, exposing the downstream area to flooding. Given the potential damage, hypothetical rupture studies of tailings dams are of utmost importance regarding the safety of the population living in the downstream valley, however the methodological uncertainties inherent in these studies require delimitation.
DNPM Ordinance no. 70,389 assumes that the mining dam safety plan includes the emergency action plan in specific cases, but does not specify the methodology to be employed. In this context, a methodological approach was developed to deal with assumptions and procedures associated with the development of tailings dam rupture studies through uni and bidimensional hydrodynamic modelling supported by computational tools taking as reference the case of the Fundão dam failure in Mariana/MG, which was characterized by remote sensing techniques and field visit. The results showed that the DEM stream burning is important to estimate the wave arrival time and the maximum flood depth. Regarding the flow type, newtonian or non-newtonian, it was observed that there was little interference to the maximum flood depth. In contrast, scenarios that propagated newtonian fluids represented better the wave arrival time than models that propagated non-newtonian fluids, even though both scenarios delayed the wave arrival time in comparison to the observed one. In addition, the dam breach opening time had no significant influence on the wave arrival time or the peak flow rate of the hydrograph.
