Barragens, Tipos de Acidentes

Ingenierıa del Agua, Vol. 14, No 4, Diciembre 2007

RISCO ASSOCIADO A RUPTURA PORGALGAMENTO DE BARRAGENS EM ATERROJ. Brito dos SantosDECivil, Instituto Superior Tecnico

M.J. FrancaDepartamento de Engenharia CivilPolo II da Universidade de CoimbraPinhal de Marrocos 3030-788 Coimbra, [email protected]

A. Betamio de AlmeidaDECivil, Instituto Superior Tecnico

Resumo: O enorme potencial destrutivo que constitui o volume de agua armazenado numa albufeira induz um factor

risco no vale a jusante de uma barragem. O conceito de risco assenta na estimativa de probabilidades de ocorrencia

e danos provocados pelo acidente, conduzindo a necessidade de modelacao de fenomenos. O presente artigo aborda a

modelacao fısica e matematica e a analise de incertezas associadas aos modelos de ruptura de barragens no ambito da

analise do risco. Ao tratar-se da condicao de fronteira a montante na analise de propagacao de cheias, a modelacao

fısica e matematica da ruptura de barragens constitui a base da analise do risco. A modelacao da ruptura de barragens

nao se trata de uma modelacao determinıstica; os resultados provenientes da modelacao transportam incertezas de

natureza epistemica e aleatoria que devem ser integradas na analise do risco. Neste documento apresentam-se resultados

provenientes de um estudo experimental e numerico de ruptura de barragens em aterro, assim como resultados da

aplicacao de um metodo de propagacao de incertezas (probabilidades) a um modelo de ruptura de barragens.

INTRODUCAO

Apesar de constituir um evento com baixa pro-babilidade de ocorrencia, as consequencias ca-tastroficas de uma cheia resultante de um aci-dente numa barragem leva os organismos res-ponsaveis pela seguranca e proteccao civil e acomunidade tecnico-cientıfica a se debrucaremsobre a problematica relacionada com este tipode acidente, para o correcto planeamento dasaccoes de prevencao e mitigacao dos seus efei-tos. A maior exigencia e percepcao dos poten-ciais perigos a que as populacoes estao sujei-tas tornam os aspectos relacionados com a se-guranca ambiental e riscos tecnologicos um as-sunto de emergente interesse publico ao qual opoder polıtico nao deve ficar indiferente.

A preocupacao patente no Regulamento deSeguranca de Barragens (RSB 1990) em vigorem Portugal que impoe estudos de ruptura ea realizacao de cartas de inundacao no vale ajusante correspondentes a cheias resultantes deuma eventual e hipotetica ruptura da barragem

e resultante desta perspectiva de seguranca epresenca de risco potencial admitido. Segundo oRSB, o conceito de seguranca de barragens po-de ser definido como a capacidade da barragempara satisfazer as exigencias de comportamentonecessarias para evitar incidentes ou acidentes(art. 3).

No sentido de melhorar a seguranca das ba-rragens e dos vales a jusante, o Comite Inter-nacional de Grandes Barragens (ICOLD) leva acabo accoes sistematicas para aprofundar o con-hecimento sobre a problematica da ruptura debarragens, baseadas em dados relativos aos ca-sos conhecidos de acidentes, e a preparacao derecomendacoes e criterios de projecto. Tarefa es-sencial para a caracterizacao da cheia induzidapor um acidente do tipo ruptura de barragem e amodelacao hidrodinamica e simulacao compu-tacional da mesma. E com base nos resultadosobtidos atraves da simulacao que se elaboram osmapas de inundacao e de zonamento e as cartasde risco de forma a ser feito o estudo das con-sequencias e das possıveis medidas a tomar para

© Fundacion para el Fomento de la Ingenierıa del Agua ISSN: 1134–2196 Recibido: Septiembre 2006 Aceptado: Mayo 2007

270 J. Brito dos Santos, M.J. Franca e A. Betamio de Almeida

mitigacao do acidente. Contudo, as incertezasassociadas a modelacao deste tipo de processosnao podem ser negligenciadas. Estas devem seranalisadas por metodos apropriados, caso a ca-so, para que a estimativa obtida revele o estadode conhecimento actual, caminhando-se de umconceito de seguranca para um conceito de risco.

ENQUADRAMENTO

Breve historial

Os primeiros regulamentos com procedimen-tos de seguranca nos vales a jusante de ba-rragens surgiram na segunda metade do seculoXX. A ocorrencia de alguns acidentes com barra-gens na Europa, hoje considerados como casosparadigmaticos, levaram a comunidade tecnico-cientıfica, associada ao projecto, construcao eexploracao de barragens, a reflectir sobre os efei-tos de um acidente deste tipo e as medidas aadoptar, preventivas e mitigadoras. Referem-setres destes acidentes com barragens na Euro-pa na segunda metade do Seculo XX (Almeida2001):

Barragem de Malpasset (1959), Franca,de betao (abobada) com 61 m de altu-ra, a cheia induzida provocou 421 mortesao longo dos 11 km do vale ate ao Medi-terraneo;

Barragem de Vega de Tera (1959), Espan-ha, de contrafortes com 34 m de altura,colapsou parcialmente provocando a mor-te de 144 pessoas no vale a jusante;

Barragem de Vajont (1963), Italia, debetao (abobada) com 265 m de altura,foi galgada pela agua inicialmente arma-zenada na albufeira (150 × 106 m3), emresultado de um deslizamento de cerca de240 × 106 m3 de rocha de uma encosta,provocando a morte a cerca de 2 600 pes-soas no vale a jusante.

A eficacia dos procedimentos de seguranca debarragens e dos vales a jusante foi posta a pro-va nos acidentes com as barragens de BaldwinHill (1963) e San Fernando (1971), ambas nosEstados Unidos da America.

A partir da decada de 70 tem sido feito um es-forco para a melhoria dos sistemas de proteccaocivil, incluindo uma maior participacao publica,por forma a que as populacoes locais passem

a estar conscientes dos planos de emergencia,complementando as accoes de seguranca estru-tural e hidraulico-operacional das barragens (Al-meida 2001).

Nas decadas de 80 e 90 surgem novos concei-tos e metodologias integradas para a segurancanos vales a jusante de barragens que aglomeramdiversos domınios, nao so o domınio tradicionalrespeitante a tecnologia de engenharia de barra-gens, como tambem novas tecnologias de apoioa decisao e a proteccao civil, os meios de comu-nicacao social, as ciencias sociais aplicadas e oordenamento e a gestao do vale (Almeida 2001e Almeida 2000a,b).

Kreuzer (2000) enuncia os motivos que con-duzem ao crescente interesse da utilizacao daanalise do risco no processo de decisao relativosa seguranca de barragens e gestao do risco:

o aumento da idade das barragens;

a opiniao que a analise de risco permiteavaliar margens de seguranca mais realisti-camente que a abordagem tradicional (de-terminıstica) baseada em criterios de segu-ranca;

o desejo publico de quantificar os riscosdecorrentes de catastrofes;

o julgamento da seguranca dentro de umquadro de condicoes de mudanca climati-ca;

o aumento das consequencias nos valesde jusante resultantes de um aumento dadensidade populacional;

possibilidade de atingir benefıcioseconomicos da quantificacao do risco.

Causas de ruptura de barragens

Diversas sao as causas que podem levar a rup-tura de uma barragem podendo um acidenteocorrer devido a um factor isolado ou a um con-junto de factores combinados.

Johnson & Illes (1976) apresentam uma des-cricao dos varios tipos de ruptura, relacionandocada tipo de barragem (aterro, betao-gravidadee betao em arco) com a forma de ruptura maiscomum. Tambem Singh (1996) apresenta um re-sumo com as causas de ruptura ligadas a cadaum destes tres tipos de barragens. Apresenta-se um quadro resumo, Tabela 1, elaborado combase em ambas as referencias.

Risco associado a ruptura por galgamento de barragens em aterro 271

Tipo de barragem Tipo de ruptura

Aterro GalgamentoErosao internaEscorregamento da fundacaoAccao de ondas da albufeiraErosao da fundacao a jusante da barragem

Betao gravidade Deterioracao dos materiaisFalha da fundacao da barragemFalta de estabilidade do corpo da barragemErosao da fundacao a jusante da barragemActos de guerra

Betao em arco Falha dos encontros laterais do vale de fundacaoSaturacao das fundacoes rochosasCarga excessiva resultante de um excessivo enchimento da albufeiraDeslizamento do corpo da barragemErosao da fundacao a jusante da barragem

Tabela 1. Causas da ruptura de barragens, segundo em Johnson e Illes (1976)e em Singh (1996)

Segundo Serafim (1981), as principais causasde ruptura de barragens sao o galgamento (emgeral devido a ocorrencia de cheias excepcionaisou a falha dos mecanismos de abertura de com-portas), responsavel por cerca de um terco dototal dos desastres, a erosao interna (fenomenosde piping ou uplifting) que corresponde a ou-tro terco e ainda a inadequacao das fundacoes,sismos, falta de capacidade resistente dos ma-teriais, erros de projecto e de construcao, comosendo as restantes causas responsaveis pela rup-tura de barragens. O galgamento e a erosao in-terna sao causas de ruptura de barragens de ate-rro, o que indica a maior vulnerabilidade destetipo de barragens.

Definicao de emergencia em acidentes combarragens

Actualmente, o conceito relacionado com se-guranca de barragens mais comum assenta emduas componentes relacionadas com a segurancado vale a jusante (Almeida 2001 e Almeida2000a):

Emergencia: elaboracao, planeamento etreino de procedimentos especiais preven-tivos para dar resposta a situacoes deemergencia ocasionadas pela ocorrenciade situacoes crıticas que possam constituirperigo;

Gestao do Risco: avaliacao dos nıveis derisco envolvidos nas diversas fases da vi-da de uma barragem, desde a construcaoate ao abandono da obra, e promocao demedidas mitigadoras de danos causadospor eventuais acidentes face a inevitabi-

lidade de uma seguranca nao absoluta ousujeita a incertezas.

Wahl (1997) introduz tres nocoes uteis para oenquadramento temporal de todo o processo re-lacionado com o accionamento dos mecanismosde emergencia de aviso e possıvel evacuacao novale de jusante, em caso de acidente numa ba-rragem: tempo de inıcio da brecha: tempo entreo inıcio da ocorrencia de condicoes crıticas deformacao da brecha, suficientes para accionar osdispositivos de alerta, (por exemplo galgamen-to da barragem por um caudal significativo) e ocomeco da formacao da brecha; tempo de rup-tura ou tempo de formacao da brecha: tempoentre a formacao inicial da brecha e a sua for-macao total (configuracao final); tempo de aviso(em relacao a uma determinada posicao no va-le a jusante): soma do tempo de ruptura como tempo de inıcio da brecha e com o tempo dechegada da onda de cheia desde a barragem aposicao considerada.

A Figura 1 ilustra o esquema integrado de mi-tigacao do risco que devera ser montado o sis-tema barragem-vale a jusante.

Analise do risco

O objectivo fundamental na analise do ris-co associado a ruptura de uma barragem e aavaliacao do risco para as populacoes e bens ajusante da barragem para aplicacao nos seguin-tes domınios: avaliacao de solucoes de projecto edimensionamento alternativas; a verificacao dosregulamentos e normas de seguranca; estabeleci-mento de sistemas de proteccao das populacoes,nomeadamente no que respeita a definicao dos


Figura 1. Sistema integrado de mitigacao do risco no vale de jusante (Almeidaet al. 2003)

planos de emergencia e a garantia de nıveis derisco aceitaveis; desenvolvimento de metodolo-gias de implementacao de sistemas integrados dedefesa nao estrutural; obtencao de instrumentosde apoio a decisao que promovam a percepcaopublica dos riscos e a partilha de responsabilida-des da sociedade (Almeida 2001).

Na terminologia adoptada pelo ICOLD (Kreu-zer 2000), o risco e uma medida de probabilidadede um acontecimento adverso para a vida, saude,bens ou ambiente, devendo ser estimado mate-maticamente pelos valores esperados das con-sequencias do acontecimento adverso (i.e. pro-duto de uma probabilidade de ocorrencia e osdanos provocados), ou pela probabilidade asso-ciada a um conjunto de cenarios e as suas con-sequencias. Em Portugal, o Regulamento de Se-guranca de Barragens (RSB, Art. 3) define doistipos de risco: o risco efectivo (produto do ris-co potencial pela probabilidade de ocorrencia deacidente relacionado a esse risco num determi-nado perıodo de tempo ou de vida da obra) e orisco potencial (quantificacao das consequenciasde um acidente, independentemente da probabi-lidade de ocorrencia).

De acordo com Almeida et al. (2003), o risco(Ri) devido ao acontecimento Ei e dado por:

Ri =P (Ei)

Dmax∫

0

Qmax∫

0

P (Qp|Ei)P (D|Qp)D dD dQ

(1)

em que P (Qp|Ei) e a probabilidade condicio-nal de ocorrencia de uma cheia anormal comcaudal de ponta de cheia igual a Qp induzi-do pela resposta da barragem ao acontecimentoEi; P (D|Qp) e a probabilidade condicional deocorrerem D perdas ao longo do vale devido aocaudal de ponta induzido Qp;Qmax e o caudalde ponta maximo possıvel, Dmax sao os maioresdanos possıveis.

A dificuldade de caracterizar as probabilidadescondicionadas em toda a extensao do intervalode integracao e um aspecto evidente, constituin-do uma das razoes dos “opositores”da analise dorisco em detrimento da aplicacao de criterios deseguranca. Esta dificuldade e contornada atravesde simplificacoes a equacao descrita, decompo-sicao dos acontecimentos (e.g. arvores de even-tos), atribuicao de probabilidades subjectivas,consideracao de criterios ou conjunto de cenariosde combinacao dos eventos considerados e anali-se das incertezas de parametros no encadeamen-to de acontecimentos (Almeida 2001), tornando-se para tal essencial a modelacao dos fenomenosimplicados.

MODELACAO DA RUPTURA DEBARRAGENS

Consideracoes gerais

No ambito dos estudos sobre ruptura de ba-rragens levados a cabo no CEHIDRO (IST),


desenvolveram-se modelos fısicos a escala redu-zida de barragens de aterro (Franca & Almei-da 2002) e elaborou-se um modelo numericocomputacional em ambiente amigavel denomi-nado RoDaB - Rockfill Dam Breaching (Fran-ca & Almeida 2004, Franca et al. 2004). Estepretende ser uma ferramenta para a pratica deengenharia e tambem de suporte a investigacaoem metodologias matematicas para a simulacaode rupturas de barragens.

Modelacao fısica

A avaliacao dos efeitos de uma ruptura de ba-rragens devera ter em conta a quantidade deagua armazenada na albufeira, o caudal afluen-te a albufeira, a forma e as dimensoes da brecha,a carga hidraulica e o tempo de formacao da bre-cha (FEMA 1999 e Atallah 2002). A escassez dedados existentes e a incerteza relacionada coma determinacao dos parametros fısicos da brechaem barragens de aterro justificam o recurso amodelacao em laboratorio de forma a obter for-mulacoes empıricas para os parametros descrito-res da brecha, permitindo a sua implementacaoem modelos numericos do desenvolvimento debrechas. No ambito do projecto de investigacaoPOCTI/ECM/2688/2003 - Ruptura de Barra-gens: Estudo de Causas Naturais e Tecnologicase Modelacao das Questoes Hidrodinamicas As-sociadas, foi levada a cabo uma campanha deensaios laboratoriais no CEHIDRO em rupturade barragens de enrocamento (Franca 2002), verFigura 2.

Figura 2. Modelacao fısica da ruptura de barragensem enrocamento (Franca 2002))

A modelacao fısica permitiu fornecer infor-macao adicional a fenomenologia da ruptura de

barragens de enrocamento de onde se destaca: aconfirmacao de um criterio de instabilizacao e deinıcio de ruptura definido em termos de caudalespecıfico, para barragens de enrocamento sujei-tas a galgamento; a evolucao da brecha e o res-pectivo hidrograma efluente nao sao contınuos,estando sujeitos a escorregamentos no talude dejusante que o fragilizam e permitem a conti-nuacao do processo erosivo; a configuracao fi-nal da brecha tem uma forma parabolica comuma relacao entre a largura no topo e a alturada barragem de cerca de 2,25, e entre a larguramedia e a altura da barragem de cerca de 1,70(Figura 3); a taxa de evolucao da largura dabrecha e inferior a taxa de evolucao da soleira,verificando-se que nos instantes iniciais a brechaadquire uma largura da ordem de grandeza daaltura da barragem; a deposicao dos blocos deenrocamento a jusante trava o processo erosivo,limitando a profundidade da brecha a cerca de80 % da altura da barragem (Figura 3). Dos en-saios laboratoriais em modelo reduzido e possıvelprever um tempo de ruptura entre 0.9 a 2.4 ho-ras para uma barragem prototipo tipo com 25 mde altura.

1,70 hD

2,25 hD

0,80 hDhD

Figura 3. Modelo da configuracao final da brechapara barragens de enrocamento (Franca2002)

O processo de experimentacao laboratorial en-volve diversos erros e incertezas que virao asso-ciados aos resultados obtidos e que deverao sertidas em conta aquando modelacao dos proces-sos em situacoes da pratica de engenharia.

Modelacao numerica - RoDaB

O RoDaB, inicialmente concebido para seraplicado a barragens de enrocamento, e um mo-delo computacional simplificado, para a simu-lacao de ruptura por galgamento de barragensem aterro (Franca & Almeida 2004, Franca etal. 2004). O modelo e baseado numa metodo-logia simples de esvaziamento de albufeira (re-servoir routing), tendo como condicao fronteirade jusante a vazao na brecha que, por sua vez,e dependente da erosao da brecha. O RoDaB


faz o calculo da evolucao da brecha recorren-do a tres metodologias diferentes: i) totalmen-te empırica; semi-racional e racional. A primeiraabordagem baseia-se no conhecimento a prioridos parametros da brecha (geometria final, tem-po de formacao e tipo de evolucao da brecha).A metodologia semi-racional requer o conheci-mento da geometria final da brecha mas a suaevolucao e controlada pela erodibilidade do ma-terial da barragem, usando para tal uma equacaode erosao de Exner (Exner 1925) adaptada. Porfim, na abordagem racional, toda a simulacaoe baseada nas caracterısticas de erodibilidade domaterial da barragem (uma vez mais utilizandouma equacao de erosao de Exner adaptada).

Franca (2002), com base numa versao preli-minar do modelo RoDaB, efectuou diversas si-mulacoes numericas que permitiram avaliar aconsistencia dos seus resultados fısicos face aoutras formulacoes existentes para a determi-nacao dos parametros da brecha, e a sensibili-dade do hidrograma de cheia a factores comoo tempo de ruptura e o volume da albufeira.A aplicacao dos parametros baseados na experi-mentacao fısica ao caso real da ruptura da ba-rragem de Castlewood mostrou uma boa con-cordancia com a aplicacao das formulacoes deFroehlich (1987). Verificou-se a influencia dastaxas de evolucao da brecha diferentes na formados hidrogramas resultantes. Verificou-se a im-portancia da determinacao do tempo de rupturapara a correcta avaliacao do hidrograma de cheiae do correspondente caudal maximo efluente pe-

la brecha (a sensibilidade destes e grande a va-riacao do tempo de formacao da brecha). O va-lor de pico do hidrograma efluente e o instan-te da sua ocorrencia sao sensıveis ao volumede agua libertado no momento do acidente. Asimplicidade da formulacao na metodologia ra-cional do modelo RoDaB reside na sua simplesdependencia de dois parametros de erosao de-terminados empiricamente em funcao do mate-rial constituinte da barragem e do coeficiente deresposta dinamica da albufeira que e funcao dageometria desta.

Franca et al. (2004) aplicaram o modelo Ro-DaB para o caso de estudo da ruptura da ba-rragem de Salles Oliveira no Brasil, ocorrido noano de 1977 (Figura 4). O empreendimento, des-tinado a producao de energia electrica, foi cons-truıda no ano de 1966, cerca de 10 km a jusanteda barragem de Euclides da Cunha. A barragemde Salles de Oliveira foi galgada durante setehoras (Ponce 1982) ate que o caudal de cheiaproveniente da ruptura da barragem de Euclidesda Cunha despoletou a formacao de uma brechae consequente ruptura. O tempo de formacao dabrecha foi aproximadamente de duas horas. Deacordo com Singh (1996) o caudal maximo re-sultante da ruptura da barragem de Euclides daCunha foi de 1,01× 103 m3/s. Este valor e utilpara a definicao do hidrograma afluente a seccaoda barragem de Salles Oliveira. A calibracao domodelo teve em conta os dados conhecidos acer-ca do tempo de formacao da brecha e do caudalmaximo de ruptura.

Figura 4. Apresentacao de resultados do RoDaB para o caso da simulacao numerica daruptura da barragem de Salles Oliveira, recorrendo a uma abordagem racional


INCERTEZAS ASSOCIADAS A MODELACAODA RUPTURA DE BARRAGENS

Consideracoes gerais

De acordo com Parry (1996) ha tres elementosa executar na analise da incerteza de um modelono ambito da analise do risco:

caracterizacao da incerteza dos elementosdo modelo;

propagacao dessas incertezas de forma aobter uma caracterizacao da incerteza dosresultados do modelo;

interpretacao dos resultados e das incerte-zas.

O modelo computacional RoDaB, simula aabertura de uma brecha na barragem de enroca-mento decorrente do galgamento, baseando-senos seguintes parametros: altura crıtica; coefi-ciente de vazao da brecha; expoente e coeficien-te de erosao do fundo; expoente e coeficiente deerosao lateral; altura e largura finais da brecha;largura inicial da brecha. O resultado do mo-delo computacional adoptado e um hidrogramaafluente e, em particular, o caudal de ponta e oseu tempo de ocorrencia.

A caracterizacao das incertezas baseia-se emensaios experimentais, tornando-se de especialrelevancia a modelacao fısica levada a cabo, ebibliografia disponıvel, representando-se a incer-teza associada aos parametros e variaveis de en-trada do modelo atraves de funcoes de densidadede probabilidade.

Essas incertezas sao propagadas atraves domodelo com o metodo de simulacao de Mon-te Carlo, utilizando um metodo de amostragemestratificado, o Latin Hypercube Sampling (Hel-ton & Davis 2003) . Os resultados do metodo

de simulacao de Monte Carlo sao a caracteri-zacao da incerteza dos resultados do modelo Ro-DaB, nomeadamente no que respeita ao caudalde ponta e a obtencao de probabilidades de naoexcedencia de caudais.

O metodo de simulacao de Monte Carlo con-siste na repeticao sistematica de um fenomenode modelacao, atribuindo-se, a cada iteracao, di-ferentes valores aos parametros e as variaveis deentrada (“input”), por forma a obter uma ca-racterizacao estatıstica dos resultados, ou seja,o metodo de simulacao de Monte Carlo e umestimador da incerteza. O metodo de simulacaode Monte Carlo compreende tres etapas: a ge-racao de numeros aleatorios, a amostragem e asiteracoes do metodo de simulacao.

Atraves deste metodo foi analisado um casode estudo (Santos 2004) que compreende umabarragem de enrocamento e uma albufeira comas caracterısticas definidas na Tabela 2, cujasdimensoes tem um factor de escala igual a 50relativamente a barragem dos ensaios levados acabo por Franca e Almeida (2002, 2004). A soli-citacao que desencadeia o galgamento da barra-gem e um caudal efluente e igual a 700 m3/s,encontrando-se a albufeira a cota do nıvel depleno armazenamento no instante inicial de ca-da simulacao.

Caudal de Ponta

O metodo de simulacao de Monte Carlo apli-cado a todos os parametros e variaveis de en-trada permite concluir que o caudal de pontamedio e igual a 4957 m3/s, numa amostra comum desvio-padrao igual a 630 m3/s e um coe-ficiente de assimetria igual a 0,217. O intervalode confianca, com um grau de 95 %, obtido paraa media e [4956,3; 4958,8]. O caudal de pontamaximo da amostra e igual a 6814 m3/s e ocaudal mınimo da amostra e igual a 3325 m3/s.Estes valores traduzem a forte incerteza relati-vamente ao caudal de ponta, que pode tambemser verificada no grafico da Figura 5.

Altura da Coroamento Inclinacao do Paramento

Barragem Comprimento Largura Montante Jusante[m] [m] [m] [V : H] [V : H]

25 100 10 2:3 2:3

Diametro Caracterıstico dos Blocos Area Superficial da Albufeirade Enrocamento [m] [km2]

0,1 0,50

Tabela 2. Caracterizacao da barragem do caso de estudo


0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

3225 3728 4230 4733 5235 5738 6240 6743

Caudal de Ponta (m 3/s)

Fre

quên

cia

Rel

ativ

a

Figura 5. Histograma da amostra de caudais de ponta (Santos 2004)

3300

4300

5300

6300

7300

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Tempo de Ocorrência do Caudal de Ponta(h)

Cau

dal d

e P

onta

(m

3 /s)

Figura 6. Registo do tempo de ocorrencia do caudal de ponta para oscaudais de ponta obtidos por simulacao (Santos 2004)

Foi conduzida uma simulacao da brecha comas melhores estimativas dos parametros (abor-dagem determinıstica) de forma a comparar comos valores obtidos, verificando-se um caudal deponta igual a 4653 m3/s, valor ligeiramente in-ferior ao valor medio da amostra de caudais deponta.

A avaliacao do tempo de ocorrencia do caudalde ponta, contabilizado desde o inıcio do galga-mento, e um aspecto essencial na analise do riscoassociado a ruptura de uma barragem. Contu-do, o tempo de ocorrencia do caudal de pontaapresenta uma forte incerteza, registando-se umvalor mınimo de 31 minutos e um valor maximode 74 minutos, podendo verificar-se a dispersaodos resultados obtidos no grafico da Figura 6.

Verifica-se nao ser possıvel estabelecer umacorrelacao entre o caudal de ponta e o tempode ocorrencia, optando-se por nao se procederao calculo da media da amostra. Considera-seque o procedimento mais correcto consiste na

analise dos valores de tempo de ocorrencia emfuncao de um caudal de ponta escolhido paraanalise.

Probabilidade de nao excedencia de caudaisem funcao do tempo

Almeida (2001) introduz o conceito de Tempode Avanco de Alarme, tratando-se de um dos as-pectos a ser considerado na elaboracao de planosde emergencia. O tempo de ocorrencia de cau-dais que possam colocar em risco populacoes ebens nao e uma medida determinıstica, nao de-pende apenas da morfologia e ocupacao do va-le, mas tambem do estado da incerteza relati-vamente ao fenomeno de ruptura. Um resultadoutil deste tipo de analise de incertezas sao ascurvas de probabilidade de nao excedencia decaudais em funcao do tempo semelhantes as daFigura 7, convem notar que nao se tratam dehidrogramas efluentes decorrentes da ruptura dabarragem.


Figura 7. Curvas de probabilidade que traduzem para cada instante aprobabilidade de nao excedencia do caudal P (x ≤ Q) = a

CONCLUSOES

No presente artigo apresentam-se resultadosde estudos levados a cabo no Centro de Estu-dos de Hidrossistemas sobre a problematica daruptura de barragens de aterro e analise de riscoassociado. Enquadrou-se o conceito de risco naquestao da seguranca de barragens como resul-tado das incertezas associadas a modelacao dofenomeno. Apresentam-se resultados provenien-tes de testes laboratoriais em modelos a esca-la reduzida de barragens em aterro de enroca-mento, nomeadamente sobre criterios de ruptu-ra, evolucao da brecha e respectivo hidrogramaefluente, geometria da brecha e taxas de erosao.E apresentado o modelo numerico de ruptura debarragens RoDaB e sao referidos resultados pro-venientes da experimentcao numerica no que dizrespeito a analises de sensbilidade a parametrosda brecha, da albufeira e de taxas de erosao.O modelo RoDaB e aplicado a um caso de es-tudo cujos resultados sao discutidos. Com baseno modelo RoDaB e apresentada uma analisede incertezas associadas a modelacao da brechanuma barragem fictıcia, utilizando o metodo depropagacao de Monte Carlo. Inclui-se a analisedo caudal de ponta e da probabilidade de naoexcedencia de caudais em funcao do tempo.

AGRADECIMENTOS

Joana Brito dos Santos agradece a Fun-dacao para a Ciencia e Tecnologia (POC-TI/ECM/2688/95) e Centro de Estudos de Hi-drossistemas o apoio financeiro individual. MarioFranca agradece a Fundacao para a Cienciae a Tecnologia o apoio financeiro individual(BPD 21712/2005). O trabalho experimental

foi realizado com apoio o financeiro da Fun-dacao para a Ciencia e a Tecnologia (POC-TI/ECM/2688/95).

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Barragens, Tipos de Acidentes

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