Abordagem probabilística em estudos de ruptura de barragens de rejeitos com fins de definição de metodologia consistente

Resumo

Barragens de rejeitos são estruturas susceptíveis a falhas e apresentam riscos extraordinários para a comunidade, infraestrutura e meio ambiente. Diante do grande risco associado às barragens de rejeitos e desastres recentes (Mount Polley (2014), Mariana-MG (2015) e Brumadinho-MG (2019)), a manutenção dessas obras deve ser inevitavelmente intensificada, não obstante, estudos numéricos de rupturas hipotéticas devem ser realizados para estimar regiões de desocupação, a extensão dos danos e determinar planos de emergência e de mitigação. Ademais, não existem metodologias normatizadas e específicas para esses estudos, além de que características físicas dos rejeitos introduzem incertezas significativas quando do estudo da propagação desse material no vale a jusante da barragem. Na ausência de modelos explícitos para determinação de parâmetros de entrada incertos como volume liberado, hidrograma de ruptura e reologia de rejeitos, a abordagem probabilística se mostra como opção viável de estudo. Com base nesta motivação, o objetivo geral deste projeto é propor uma metodologia numérica mais assertiva para previsão de escoamentos produzidos por ruptura de barragens de rejeitos com base em dados pré-ruptura da barragem e com ênfase na quantificação de incertezas e análise de sensibilidade global dos parâmetros de simulação via modelo probabilístico. Considerando os estudos de caso de Mariana-MG (2015) e de Brumadinho-MG (2019), o software HEC-RAS 6.2 será utilizado como modelo determinístico para processar as diversas realizações (cerca de 700 combinações de parâmetros de entrada por cenário estudado) e gerar dados de saída, como mancha de inundação, profundidades, velocidades e tempos de chegada. A partir dos dados de saída do software HEC-RAS 6.2, a construção e validação de um modelo substitutivo (metamodelo) pelo método de Expansão em Polinômio Caos (PCE) via regressão, usando o pacote UQLab (Matlab), possibilitará tanto a análise de sensibilidade global (método dos Índices de Sobol, que fornecerá quantitativamente a contribuição de cada variável de entrada nos resultados finais), quanto redução drástica no custo computacional para se obter resultados. Por fim, os resultados deste caminho metodológico deverão fornecer subsídios com embasamento estatístico para elaboração de estudos de rupturas hipotéticas e a futura tese contribuir para o estabelecimento de uma metodologia mais assertiva para estudos de rompimento de barragens de rejeitos.