GESTÃO DE RISCOS E
SEGURANÇA
DE BARRAGENS
A. Veiga Pinto
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
GESTÃO DE RISCOS E SEGURANÇA DE
BARRAGENS (SUMÁRIO)
>
GESTÃO DE RISCOS
>
APLICAÇÃO DA LEGISLAÇÃO PORTUGUESA
SOBRE SEGURANÇA DE BARRAGENS
>
ANÁLISE ESTATÍSTICA DE DETERIORAÇOES
>
FACTOR HUMANO NO CONTROLO DE
SEGURANÇA
2
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BIBLIOGRAFRIA FUNDAMENTAL EM PORTUGUES
CALDEIRA, L. (2005) – Análise de riscos em Geotecnia. Aplicação a barragens de
aterro, Programa de Investigação para Obtenção de Habilitação para Funções de
Coordenação Científica, LNEC, Lisboa, 1- 248
ALMEIDA, A. B. (2006) – Emergências e gestão do risco,
Curso de Segurança e Exploração de Barragens, INAG ed., Lisboa, 7.1-7.110
VISEU, T. (2006) – Segurança dos vales a jusante de barragens. Metodologias de apoio
à gestão do risco, Tese de doutoramento, IST, Lisboa, 1- 377
PIMENTA, L. (2008) – Abordagens de riscos em barragens de aterro, Tese de
doutoramento, IST, Lisboa, 1- 534
CNPGB (2005) – Grupo de trabalho de análise de riscos em
barragens.1º Relatório de Progresso, INAG ed., Lisboa, 1-13
CNPGB (2006) – Grupo de trabalho de análise de riscos em
barragens.2º Relatório de Progresso, INAG ed., Lisboa, 1-27
A. Silva Gomes
A. Betâmio Almeida
A. Tavares de Castro
José Paixão
Laura Caldeira
Lurdes Pimenta
3
Teresa Viseu
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
PRINCIPAIS ASPECTOS QUESTIONADOS NESTE ESTUDO
SOBRE GESTÃO DE RISCOS
O QUE SE PRETENDEU SABER
1)
Objectivos e desenvolvimento histórico?
2)
Quais os conceitos fundamentais e
métodos utilizados?
3)
Casos de aplicação?
4)
Quais as perspectivas futuras?
4
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
RISCO
Risco
é o valor obtido a partir da consideração de
consequências possíveis (designadamente, perdas
de vidas e custos) de acontecimentos indesejáveis,
conjugada com a probabilidade de ocorrência de
factores (exógenos e endógenos) intervenientes no
processo
Como em qualquer outro acidente, também
neste caso o melhor remédio é a prevenção,
que passa pela gestão do risco do sistema
albufeira-barragem-vale a jusante
5
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
PRINCIPAIS ACTIVIDADES DA
GESTÃO DO RISCO
Descrição do âmbito
Identificação do perigo e
respectivos efeitos
Análise de
riscos
Avaliação de
riscos
Identificação das
consequências
Estimativa do valor
das consequências
Estimativa da probabilidade
das consequências
Estimativa de riscos
Gestão de
riscos
Apreciação de riscos
Admissibilidade de
riscos
Percepção de riscos
Tomada de
Decisões/Recomendações
Tomada de
decisões e
controlo
Controlo de riscos
Observação de riscos
6
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
Descrição do âmbito
Identificação do perigo e
respectivos efeitos
Análise
de
Análise de
riscos
riscos
Avaliação de
riscos
Identificação das
consequências
Estimativa do valor
das consequências
Estimativa da probabilidade
das consequências
Estimativa de riscos
Gestão de
riscos
Apreciação de riscos
Admissibilidade de
riscos
Percepção de riscos
Tomada de
Decisões/Recomendações
Tomada de
decisões e
controlo
Controlo de riscos
Observação de riscos
7
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ANÁLISE DE RISCOS
Por análise de riscos
entende-se o conjunto de procedimentos referentes à identificação dos
acontecimentos indesejáveis, que conduzem à materialização dos
riscos, à análise dos mecanismos que desencadeiam esses
acontecimentos e à determinação das respostas das estruturas e
das respectivas consequências (estimativa da extensão, da amplitude
e da probabilidade da ocorrência de perdas)
> Numa análise de riscos há 3 componentes:
Um acontecimento (mecanismo de deterioração)
z Uma probabilidade associada à ocorrência desse acontecimento
z Um dano potencial associado a esse acontecimento
z
O RISCO DE UM DADO ACONTECIMENTO É O PRODUTO
DA PROBABILIDADE PELO DANO POTENCIAL
8
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
MÉTODO LCI
Dos métodos qualitativos ou semi-quantitativos que melhor
parece se adequarem à análise de riscos de barragens são
os diagramas do tipo arborescente que se referem à
Localização, Causa e Indicadores de falhas (LCI)
O método LCI implementa-se em duas etapas. Numa
primeira etapa procede-se à identificação e avaliação das
potenciais consequenciais e à sua apreciação e, numa
segunda etapa (condicionada aos resultados da primeira), à
identificação e avaliação dos modos de ruptura com
capacidade para induzir uma onda de cheia no vale a jusante
(Pimenta, 2008)
A identificação das consequências conduz à estimativa do
caudal de ponta na secção da barragem, o tempo de
chegada após a ruptura e a altura atingida pela onda de
cheia em secções do vale previamente definidas
9
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
MÉTODO LCI
Com base no conhecimento do vale a jusante e dos níveis de
água atingidos pela onda de cheia, é calculado o índice
global de impacto (IGI), através da combinação ponderada
da perda potencial de vidas humanas (PPV) e das perdas
económicas (PE), no vale próximo (primeiros 5 km) e no vale
afastado (restante desenvolvimento)
A aplicação dos diagramas LCI implica, para além da análise
integrada de todos os elementos disponíveis (das fases de
projecto, construção e exploração), a realização de uma visita de
inspecção à obra. Na realidade, estes diagramas valorizam
muito a detecção visual de indícios e evidências de
comportamentos anómalos que possam conduzir à ruptura
Um diagrama do tipo LCI, adaptado a barragens de aterro, foi
desenvolvido no Reino Unido (Hughes et al., 2000). Em
seguida apresenta-se uma parte deste diagrama
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
As causas e os indicadores das
falhas são classificados de (1 a 5)
por intermédio de três atributos que
se discriminam subsequentemente
(Pimenta et al., 2005).
> Efeito (Ef.) relaciona o
indicador induzido pela causa
em análise numa
determinada localização com
a ruptura parcial ou total (1
para baixo, 5 para elevado)
>Verosimilhança ( Veros.)
da ruptura da componente no
caso da causa em análise e
indicador em estudo (1 para
baixa, 5 para elevada)
> Grau de confiança (Conf.)
do analista nas suas
estimativas do efeito e da
verosimilhança, face,
designadamente, às
incertezas no conhecimento
da componente em análise
(5 para baixo ou duvidoso, 1
para elevado)
11
APLICAÇÃO DO MÉTODO LCI
(Pimenta, 2008)
Concluída a atribuição dos atributos, são calculados quatro índices para
cada conjunto localização/causa/indicador:
1) Índice de ordenação, determinado pelo produto das classificações do
atributo efeito pelo atributo verosimilhança
2) Índice de confiança, igual ao grau de confiança
3) Índice de criticalidade, determinado pelo produto das classificações
atribuídas ao efeito, à verosimilhança e ao grau de confiança
4) Índice de risco, determinado pelo produto do índice de criticalidade
pelo índice global de impacto (relativo às consequências)
Os vários conjuntos localização/causa/indicador em estudo são
hierarquizados através dos valores dos respectivos índices, tendo em conta
o que se pretende com a realização da análise. Assim, por exemplo, para
definir prioridades de medidas de reabilitação é utilizado o índice de
ordenação e, para definir trabalhos de investigação complementar, o
índice de criticalidade
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ANÁLISE POR ÁRVORE DE EVENTOS
QUANTIFICAÇÃO DO RISCO
ÁNALISE QUANTITATIVA
Por definição (Berthin e Vaché, 2000), a análise por
árvore de eventos não é mais do que um esquema
lógico arborescente, que permite ligar, por um
método indutivo, os acontecimentos iniciadores às
consequências que podem provocar (diagramas
causa-efeito), e se requerido calcular as
probabilidades associadas. Permite ilustrar os efeitos
e/ou estados, intermédios e finais, susceptíveis de
ocorrer após o surgimento de um acontecimento
inicialmente seleccionado
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EXEMPLO DE UMA ANÁLISE POR ÁRVORE DE EVENTOS
(Caldeira, 2005)
Sistema constituído
Por duas barragens em
cascata, pretendendo-se
avaliar a possibilidade de ruptura
por galgamento da barragem a jusante
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Descrição do âmbito
Identificação do perigo e
respectivos efeitos
Análise de
riscos
Avaliação de
riscos
Identificação das
consequências
Estimativa do valor
das consequências
Estimativa da probabilidade
das consequências
Estimativa de riscos
Gestão de
riscos
Apreciação de
Apreciação
deriscos
riscos
Admissibilidade de
riscos
Percepção de riscos
Tomada de
Decisões/Recomendações
Tomada de
decisões e
controlo
Controlo de riscos
Observação de riscos
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
APRECIAÇÃO DE RISCOS
Após a realização de uma análise de riscos, há
que efectuar a apreciação do risco. Designa-se
por apreciação do risco o processo de
ponderação e de julgamento do significado do
risco obtido na análise dos riscos
É um campo em que se entra no domínio da
aceitabilidade e tolerabilidade do risco e
portanto é um dos aspectos mais controversos
da gestão dos riscos
A aceitabilidade do risco parece variar
significativamente com a condição socio-económica do local onde a barragem se insere
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ANÁLISE DO RISCO INDIVIDUAL
A aceitabilidade do risco a nível individual da ruptura em
barragens é da ordem de 10-6 (Reino Unido; Morris et
al.) a 10-6 a 10-8 (Austrália; ANCOLD, 1994) por pessoa
e por ano
O risco individual, geralmente associado à
probabilidade de perda de uma vida humana, é
uma forma sugestiva de representar o risco, já que
permite a sua comparação imediata com diferentes
tipos de acidente
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ACEITABILIDADE DO RISCO INDIVIDUAL
RISCO
ACEITÁVEL
POR MORTE
QUANDO UM
INDIVÍDUO É
EXPOSTO A
DIFERENTES
TIPOS DE
ACIDENTES
(Gulvanessian
et al.,2002)
18
ANÁLISE DO RISCO SOCIETAL
A aceitabilidade dos riscos societais são calculadas
por curvas FN, estabelecidas em termos do
número de vítimas, N, e a respectiva
probabilidade anual de ruptura (ou frequência, F,
acumulada, por barragem e por ano), com um valor
esperado de vítimas igual ou superior a N
Os critérios propostos para barragens pela
ANCOLD (1994) e pela BC Hydro (1993) estão
representadas em escalas logarítmicas na figura
seguinte
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ACEITABILIDADE DO RISCO SOCIETAL
20
Limites de aceitabilidade e tolerabilidade
ANÁLISES QUALITATIVAS OU SEMI-QUANTITATIVAS
Nas análises qualitativas ou semi-quantitativas,
os critérios de apreciação dos riscos mais
usuais são as matrizes de risco
Esta modalidade de apreciação do risco é mais subjectiva que
os critérios de risco individual e societal utilizadas no âmbito
da avaliação de análises de risco quantitativas. Verifica-se
pois a existência de diferentes matrizes de risco, consoante o
tipo de estrutura em causa, da sua localização e
enquadramento das entidades envolvidas
Nas matrizes de risco são normalmente consideradas 5
classes de probabilidade e 5 classes de consequências,
conduzindo a um conjunto de apreciação do risco associado
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
MATRIZ DE RISCO
EXEMPLO DE UMA MATRIZ DE RISCO
(ALMEIDA, 2006)
ANÁLISE QUALITATIVA
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
Descrição do âmbito
Identificação do perigo e
respectivos efeitos
Análise de
riscos
Avaliação de
riscos
Identificação das
consequências
Estimativa do valor
das consequências
Estimativa da probabilidade
das consequências
Estimativa de riscos
Gestão de
riscos
Apreciação de riscos
Admissibilidade de
riscos
Percepção de riscos
Tomada de
Decisões/Recomendações
Tomada de
Tomada de
decisões
decisões e e
controlo
controlo
Controlo de riscos
Observação de riscos
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CONTROLO DE RISCOS
O controlo dos riscos é um conjunto de actividades
integradas que engloba a decisão, a mitigação, a
prevenção, a detecção, o planeamento de emergência, a
revisão e a comunicação dos riscos. No fundo é um
conjunto de medidas com o objectivo de manter ou reduzir
o risco e a promoção de reavaliações periódicas da sua
eficácia
A observação dos riscos é concretizada através da
implementação de uma monitorização contínua de todos os
aspectos envolvidos, que incluem designadamente uma
revisão periódica da segurança das estruturas
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
Descrição do âmbito
Identificação do perigo e
respectivos efeitos
Análise de
riscos
Avaliação
Avaliação
de
riscos
de
Identificação das
consequências
Estimativa do valor
das consequências
riscos
Estimativa da probabilidade
das consequências
Estimativa de riscos
Gestão de
de
Gestão
riscos
riscos
Apreciação de riscos
Admissibilidade de
riscos
Percepção de riscos
Tomada de
Decisões/Recomendações
Tomada de
decisões e
controlo
Controlo de riscos
Observação de riscos
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CASOS DE APLICAÇÃO HIPOTÉTICOS DE ANÁLISE DE RISCOS
(Pimenta, 2008)
1
Comparação de riscos com vista à escolha de soluções a executar e/ou à
localização de medidas de prevenção e detecção de riscos
2
Estudo de condicionantes geológico-geotécnicos complexos que podem
determinar durante a construção diversas situações de atrasos e acréscimos de
custos
Projecto/
construção
3
Barragem em que se verificou a suspensão da empreitada com os aterros
parcialmente executados
Construção
4
Barragem em que se verificou a existência de deficiências construtivas com
impacto na segurança da barragem
Construção
Barragem em que se verificaram comportamentos anómalos
1º
Enchimento
5
Projecto
6
Portefólio de barragens que se pretende hierarquizar, com vista a estabelecer
prioridades de intervenção para mitigação dos riscos
Exploração
7
Barragem em que foram detectados indicadores de estados limites como, por
exemplo, infiltrações excessivas pelo corpo do aterro
Exploração
8
Barragem com alterações significativas de ocupação no vale a jusante
Exploração
9
Barragem com elevada vida útil que importa adequar às exigências da
regulamentação actual
Exploração
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
LIMITAÇÕES DA ANÁLISE DE RISCOS
As análises de riscos ainda não constituem uma prática
corrente na Engenharia de Barragens, apontando-se,
entre outros, os seguintes motivos (Morris et al., 2000):
zA
reduzida familiaridade e o cepticismo de parte da comunidade
científica e técnica relativamente às técnicas de análise de
riscos
z O facto dos dados se revelarem inadequados para aplicação
de alguns métodos de análise de riscos
z A dependência do comportamento de uma barragem de
interacções complexas entre as suas diversas componentes
z A complexidade da estimativa da probabilidade de
ocorrência de determinados modos de ruptura, em que a
erosão interna do corpo de barragens de aterro é o exemplo
mais frequentemente assinalado
z Os custos envolvidos nas análises serem muito elevados
z A existência de dificuldades de aplicação de alguns métodos
e na compreensão ou nas consequências dos resultados
associados à avaliação dos riscos de uma barragem
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
A análise de riscos
possui uma forte
componente científica e
técnica que apoia e
fundamenta os passos
seguintes da gestão do
risco
A gestão do risco falha
muitas vezes pela:
9dificuldade em definir a
probabilidade de uma
dada incerteza
9flexibilidade e fragilidade
do sistema em relação a
acções excessivas ou
não expectáveis
No futuro prevê-se a:
• elaboração de normas de aplicação de análises de
riscos a barragens de aterro
• adequação das Normas de Projecto de Barragens à
filosofia dos Eurocódigos e das abordagens orientadas
para o risco
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ANÁLISE DE RISCOS VERSUS CONTROLO DA SEGURANÇA
As acções de apreciação, de controlo e de mitigação
de riscos exigem o envolvimento activo de entidades
sociais, políticas e reguladoras, e podem incorporar
a comunicação ao público e a participação activa da
sociedade
Na fase de tomada de decisão e controlo e mitigação
dos riscos entra-se numa área comum do controlo de
segurança de barragens que está presente na maior
parte das disposições normativas e regulamentares, como
sejam, por exemplo, a realização de estudos de ruptura
para caracterização das consequências, a realização de
Planos de Emergência e a implementação de sistemas
de aviso e alerta
Há muito que o controlo de segurança de barragens
tem sido uma preocupação para fazer face ao elevado
número de rupturas ocorridas neste tipo de
estruturas e as consequências resultantes
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CONTROLO DA SEGURANÇA
ESPANHA
Acções implementadas com vista à
segurança de barragens
• 1802 R. da B. de Puentes (110 vítimas)
• Escuela de Ingenieria
• 1959 R. da B. de Vega de Tera (144 vítimas)
• Servicio de Vigilancia de Presas e elaboração de Normas
• 1982 R. da B. de Tous (40 vítimas)
• Programa de Seguridad y Explotación de las Presas del Estado
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CONTROLO DA SEGURANÇA
REINO UNIDO
ELABORAÇÃO DE REGULAMENTAÇÃO
Reino
Unido
„
1830/1930 - 12 rupturas (420 vítimas)
„
1930
- legislação (Reservoir Act)
Revisto em 1975
1930/2008
„
-
não houve mais vítimas
devido à ruptura de barragens
31
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CONTROLO DA SEGURANÇA
A segurança de uma barragem é a sua capacidade para
satisfazer as exigências do comportamento relativas a
aspectos estruturais, hidráulico-operacionais e ambientais,
de modo a evitar a ocorrência de acidentes ou incidentes ou
minorar as suas consequências ao longo da vida da obra
(RSB, 2007)
> Para controlo dessa segurança, os Países têm promovido a
elaboração de legislação, normas ou recomendações sobre
segurança de barragens
> Na maior parte dos países da Europa, sobretudo no Norte
(Reino Unido, Noruega, Suécia, Finlândia, Áustria e
Alemanha) foram elaborados documentos, relativamente à
segurança de barragens, em forma de recomendações
(guidelines)
> No entanto, noutros países, como Portugal e Espanha, a
legislação é de aplicação obrigatória e tem carácter
impositivo
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
LEGISLAÇÃO PORTUGUESA SOBRE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
1990 Regulamento de Segurança de Barragens (RSB)
Revisão efectuada em 2007
1993 Regulamento de Pequenas Barragens de Terra
1993 Normas de Projecto
Revisões em curso
1993 Normas de Observação e de Inspecção de Barragens
1998 Normas de Construção
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
REGULAMENTAÇÃO E RISCOS
RSB
Riscos
«Risco de acidente ou de incidente» é o produto dos
danos potenciais pela probabilidade de ocorrência do
acidente ou do incidente com eles relacionado
(RSB, Artigo 4º)
Na regulamentação Portuguesa
relativa a barragens recorre-se a métodos de
cálculo determinísticos e a coeficientes de
segurança globais, aplicados sobretudo ao
projecto de novas barragens, os quais não
permitem a avaliação quantitativa da
probabilidade da ruptura (especialmente, a
de barragens existentes)
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
FACTORES DE RISCO
Factores de apreciação das condições de risco
Boletim 41 da ICOLD (1982) apresenta uma proposta das
condições de risco para apoio à definição do sistema de
observação e sua exploração
Esta proposta foi incorporada nas
NOIB (1993), Artigo 8º,
da Normalização Portuguesa
A avaliação das condições de risco é efectuada atribuindo
valores αi a um conjunto de descritores agrupados em três
classes, associadas a factores exteriores ou ambientais
(E), à fiabilidade da obra (F) e factores humanos e
económicos afins à sua ruptura (R)
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
FACTORES DE RISCO
Índice parcial E – Relativo às condições exteriores ou de ambiente
1.
2.
3.
4.
5.
Sismicidade
Escorregamento de taludes
Cheias superiores ao Projecto
Gestão da Albufeira
Acções agressivas (Clima, água)
1 5
E = ∑ αi
5 i=1
Índice parcial F – Relativo à fiabilidade da obra
1.
2.
3.
4.
Dimensionamento estrutural
Fundações
Órgãos de descarga
Manutenção
1 9
F = ∑ αi
4 i=6
Índice parcial R – Relativo a factores humanos e económicos
1.
2.
Volume da albufeira
Instalações a jusante
O valor do índice de risco global é o
produto dos índices parciais
1 11
R = ∑ αi
2 i=10
αg = E × F × R
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
36
TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO DO RISCO
COM VISTA À SUA QUANTIFICAÇÃO
NOIB (1993)
37
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CLASSES DE BARRAGENS – NORMAS
As NOIB (1993) no Artigo 47º, relativo às inspecções das
barragens existentes, para adequá-las ao RSB (1990),
definiu as barragens em 3 classes baseadas na anterior
classificação dos factores de risco
1. Classe A, barragens com pelo menos um factor
com classificação de 6
2. Classe B, barragens com índice global superior a
20 e o índice parcial R maior ou igual a 3
3. Classe C, as restantes barragens
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CLASSES DE BARRAGENS – RSB
Com a revisão do RSB (2007), foi proposta uma nova classificação de
barragens, tendo em conta os danos que podem ser causados a vidas
humanas, bens e ambiente
Classe
Ocupação humana, bens e ambiente
I
Residentes em número igual ou superior a 25
II
Residentes em número inferior a 25.
Instalações ou bens ambientais de importância
considerável
III
As restantes barragens
Na nova classificação das barragens, associada ao seu risco, deu-se
uma maior importância aos danos potenciais que podem ser causados
a jusante, devido a uma onda de inundação que pode afectar a
população, bens ou ambiente
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
DESENVOLVIMENTO DA LEGISLAÇÃO
A partir do final do século XX a evolução da legislação de
segurança de barragens evoluiu no sentido a:
>
dar mais importância à mitigação das
consequências, sobretudo perda de vidas humanas,
a jusante devido a uma potencial onda de inundação
do que à importância da estrutura, em termos da sua
dimensão, isto é, sobretudo a altura da barragem e a
capacidade do reservatório
>
integrar a barragem, a albufeira e o vale a jusante
>
incorporar alguns aspectos da gestão dos riscos
>
introduzir a caracterização probabilística da
segurança em vez do conceito da garantia de
segurança (coeficiente de segurança)
40
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
RSB – ENTIDADES ENVOLVIDAS
Autoridade (Instituto da Água – INAG)
Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC)
Autoridade Nacional de Protecção Civil (ANPC)
Comissão de Segurança de Barragens (CSB)
Dono de Obra
41
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
DIRECTOR TÉCNICO DA OBRA E
TÉCNICO RESPONSÁVEL PELA EXPLORAÇÃO
Dono de Obra
Propõe
Director Técnico da Obra
(preferencialmente deveria ser
designado o Chefe da
Fiscalização)
Técnico Responsável pela
Exploração
Técnico encarregado pela exploração,
Responsável técnico pelos trabalhos
nomeadamente nos aspectos de segurança
na fase de construção
Autoridade
Aprova
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
42
EXPERIÊNCIA NA APLICAÇÃO DO
RSB
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
1. Cumprimento eficaz da Regulamentação e
Normalização pelos vários intervenientes,
nomeadamente pelo dono de obra
A existência de Regulamentos, Normas e
Recomendações (legislação) sobre barragens não
são suficientes para um controlo de segurança eficaz.
Há, por vezes, deficiências na sua aplicação.
Depende da consciencialização humana
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
2. Elaboração de um adequado Plano de
Observação, antes do início da construção,
baseado nos pressupostos do Projecto
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
COMPONENTES FUNDAMENTAIS DE UM PLANO DE
OBSERVAÇÃO
1) Análise do Projecto
>
Previsão do comportamento estrutural
•
•
•
Deformações
Níveis piezométricos
Caudais, etc.
2) Grandezas a medir
•
3)
4)
5)
6)
7)
Análises dos índices de risco
Dispositivos de observação com especificações para a sua
instalação
Localização da aparelhagem
Inspecção visual
Frequência de leituras
Modelos de comportamento
46
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ANÁLISE ESTATÍSTICA DE ACIDENTES EM BARRAGENS
No Plano de Observação devem-se estimar os
mecanismos de acidente que poderão ocorrer na
barragem
A análise de riscos, como se viu atrás, também
recomenda a análise histórica dos mecanismos de
deterioração
Um dos métodos mais eficazes de analisar as
causas potenciais de deterioração é a análise
estatística dos acidentes em barragens
A título de exemplo refira-se alguns aspectos
do estudo elaborado no âmbito da ICOLD
47
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ESTATÍSTICA DE DETERIORAÇÕES
> ICOLD (1983) - 14 700 barragens analisadas (até 1979)
- 1 014 deteriorações
> INCIDENTES - 1 em cada 15 barragens (7.10-2)
> RUPTURAS
- 1 em cada 250 barragens (4.10-3)
Frequência relativa da ruptura de barragens
- 10-4
Frequência relativa da ruptura de centrais nucleares- 10-5 a 10-6
48
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO
1 - GALGAMENTO PELO COROAMENTO
2 - EROSÃO INTERNA NO CORPO DA BARRAGEM
3 - DEFORMAÇÃO EXCESSIVA
4 - EROSÃO INTERNA NA FUNDAÇÃO
5 – EROSÃO SUPERFICIAL
6 – DEGRADAÇÃO DAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
7 – SUPERFÍCIES DE DESLIZAMENTO
8 – INSTABILIDADE DEVIDO A ACÇÕES SÍSMICAS
49
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
GALGAMENTO
Maior número de vítimas
Origem - Capacidade insuficiente do
descarregador de cheias
Cheias subestimadas (dados meteorológicos e hidrológicos escassos)
Estudo de 8 800 barragens existentes nos EUA
Jansen (1983)
• 3 000 (34%) consideradas inseguras
• 81% incapacidade dos órgãos de descarga
50
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EROSÃO INTERNA
Erosão interna < perigosidade <>galgamento
mais fácil a detecção e execução de medidas correctivas
• Galgamento
perda de vidas humanas em 75% dos casos
• Erosão interna
perda de vidas humanas em 50% dos casos
51
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
INSEGURANÇA AOS SISMOS
Nenhuma barragem sofreu colapso aos sismos
Comportamento estrutural excelente
127 barragens (EUA, Japão, Rússia)
(Seed et al., 1978)
Magnitude
(Richter)
- 8,3
Aceleração
- 1,3 g
Assentamento
- 0,8 m
Revista Soils & Rocks, Sep./Dec., 2008
VULNERABILITY OF ROCKFILL DAMS TO SEISMIC HAZARD
A. Veiga Pinto
52
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
3. Efectuar um Controlo de Execução do Plano
de Observação eficaz, nomeadamente com
uma instalação dos dispositivos de
observação fiável e interpretação e análise do
comportamento da estrutura logo após a
aquisição dos dados
4. Apresentação, pelo dono de obra, no final da
obra do relatório de síntese da construção
53
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
5. Elaboração de um Plano de Primeiro
Enchimento fiável que incorpore a informação
obtida na fase de construção
6. Controlo de Execução do Plano de Primeiro
Enchimento eficaz, nomeadamente
efectuando a análise do comportamento da
estrutura nos patamares de enchimento
Da análise estatística de acidentes em barragens, verifica-se
que, em termos relativos, a fase de primeiro enchimento tem
sido a mais crítica
54
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
7. Realizações periódicas de inspecções visuais
de especialidade ou de rotina de modo fiável
(mitigação do risco por prevenção)
>As inspecções visuais têm por objectivo (NOIB, 1993):
zA
detecção de sinais ou evidências de deteriorações ou
sintomas de envelhecimento
z A detecção de anomalias do sistema de observação
instalado
Nas vistas de inspecção deve incluir-se a verificação do funcionamento
dos órgãos hidráulico-operacionais
55
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
INSPECÇÃO VISUAL
B. Roxo
B. Meimoa
Assentamentos
excessivos
Desalinhamentos
Quebra de peças e
fissuras
56
EFICÁCIA NA DETECÇÃO DAS DETERIORAÇÕES
Sistema de observação
(34%)
Inspecção visual
(66%)
Importância do factor humano (conhecimento,
experiência, sentido de responsabilidade,
capacidade de julgamento, etc.)
57
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
8. Organizar um Arquivo Técnico, que inclua as
fases de Projecto, Construção e Exploração da
barragem, tê-lo actualizado e de fácil consulta
no caso de ocorrer uma deterioração.
Deste arquivo deve também fazer parte o
Livro Técnico da Obra
58
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
EFICIÊNCIA E EFICÁCIA NO CONTROLO DE SEGURANÇA DE
BARRAGENS
9. Dispor de medidas de protecção civil
fiáveis e eficazes (mitigação do risco pela
preparação)
Das medidas de protecção civil fazem parte (RSB, 2007):
z Uma
carta de riscos (mapa com as zonas inundadas no caso da
ocorrência de uma ruptura)
z Planos de Emergência Interno (PEI) e Externo (PEE)
z Sistemas de aviso e alerta
O PEI, da responsabilidade do dono de obra, visa a segurança da barragem e do
vale a jusante na zona de auto-salvamento (distância ao local da chegada da
cheia induzida pelo acidente em meia hora, com o mínimo de 5 km)
O PEE, da responsabilidade do sistema de protecção civil, abrange todo o vale
jusante, para além da zona de auto-salvamento
59
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
GESTÃO DO RISCO NOS VALES A JUSANTE DE BARRAGENS
Enquadramento geral
(Viseu, 2005)
60
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
Mitigação do risco nos vales a jusante de barragens
(Viseu, 2005)
Preparação
(planeamento
de emergência)
…reduzir o “volume de perdas” em caso de ocorrência de um acidente
61
AVISO DA POPULAÇÃO
A informação da população
EVACUAÇÃO VERTICAL
nas zonas em risco deve ser
(Viseu, 2005)
o mais simples possível.
Por exemplo, na cidade
Suíça de Zurique,
estimando somente cerca
de 1h entre a eventual
ruptura das Barragens de
In den Schlagen e de
Huhnermatt e a chegada da
onda de inundação à
cidade, a medida prática de
protecção principal, fora da
zona de risco maior,
consiste em deslocar as
pessoas para andares
superiores ao 3ºpiso dos
edifícios, ou seja
preconiza--se o princípio da
62
evacuação
verticalde Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
3º Simpósio
MEIOS DE ALERTA E DE AVISO
(Viseu, 2005)
MEIOS DE ALERTA E DE AVISO
Como avisar? … Exemplo dos avisos sonoros na barragem de Alqueva
63
REGULAMENTAÇÃO EUROPEIA NO CONTROLO DO RISCO
>O risco aceitável está cada vez mais
associado ao número de pessoas residentes
a jusante da barragem
>A supervisão do risco (controlo externo) é
efectuada pela Autoridade e a sua responsabilidade
(controlo interno) é do dono de obra
>Existe um Técnico Responsável pela Exploração
(Portugal, Reino Unido, Áustria, França e Espanha)
>As barragens dispõem de um Arquivo Técnico
da Obra
>São definidas cartas de risco a jusante devido
a uma onda de inundação e zonas de evacuação
64
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
O FACTOR HUMANO
Acidentes
rupturas
ANÁLISE ESTATÍSTICA DE
DETERIORAÇÕES EM BARRAGENS
Exemplos de erros humanos são os erros de projecto, de
construção ou de fiscalização, os erros de manutenção ou de
operação, a maleficência deliberada ou as práticas inadequadas
de gestão (Caldeira, 2005)
A quantificação da contribuição dos erros humanos para o
risco é uma tarefa complexa, que os peritos de risco não são
muitas vezes capazes de levar a efeito (Caldeira, 2005)
65
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
O FACTOR HUMANO
(Caldeira, 2005)
A nossa sociedade está-se a tornar cada vez menos
tolerante a rupturas de estruturas de engenharia,
incluindo acidentes provocados por fenómenos
naturais que afectam as áreas desenvolvidas
Os engenheiros tendem a ser considerados
culpados pelas suas acções ou pelas suas
omissões, existindo uma pressão crescente pela
sua responsabilização e por mais transparência
66
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ERRO HUMANO
ERRO HUMANO NAS FASES DE INTERVENÇÃO
(ICOLD, 1972_Lessons from dam incidents)
Fase
Número de casos
VA
CB
PG
TE
ER
Outros
Total
Reconhecimento
9
5
6
49
2
1
72
Material (caracterização)
1
2
8
1
4
17
3
Planeamento
11
25
Projecto
4
6
13
48
3
Construção
1
1
2
32
5
41
5
1
6
3
5
Exploração
Inspecção e observação
Total
1
1
16
14
27
162
14
2
3
76
236
67
CONSEQUÊNCIAS DA RUPTURA DE BARRAGENS
300.000 mortes no
acidente de Chernobyl
Cerca de 3 milhões de pessoas
vítimas oficiais da explosão
O número de perda de vidas humanas
(após 1800) em consequências da
ruptura de barragens atingiu um valor da
ordem de 17 000 (Lempérière, 1993)
BARRAGEM
PAÍS
ANO
VÍTIMAS
Puentes
Inuka
South Fork
Orós
Vajont
Vratsa
Machu
Gouhou
Espanha
Japão
EUA
Brasil
Itália
Bulgária
Índia
China
1802
1868
1889
1960
1963
1966
1979
1993
607
1 200
2 209
1 000
2 600
600
2 000
1 257
68
ANÁLISE
POR
ÁRVOREEDE
EVENTOS
O FACTOR
HUMANO
LEGISLAÇÃO
90% dos acidentes devem-se ao
factor humano
A legislação começa a ser cada vez
mais vinculativa
com sanções crescentes
O FACTOR COMPLACÊNCIA (SARKARIA, 1999)
SARKARIA, 1999) – The Complacency Factor in Dam Safety Assessments,
´99 International Conference on Dam Safety and Monitoring, China
book press, TGP Site, 210-216
69
O FACTOR COMPLACÊNCIA (Sarkaria, 1999)
O QUE É?
> Ter confiança em modelos teóricos ainda não testados
> Fazer interpretações subjectivas ou erradas, em
relação a resultados de análises de modelos
matemáticos ou físicos
> Subestimar o desencadear e as consequências de um
incidente numa barragem
> Adoptar procedimentos para além da experiência
consagrada, por exemplo, utilizando novos materiais ou
tipos de fundação
> Ser complacente em face das análises estatísticas
indicarem que a probabilidade de ruptura de um dado tipo
de solução estrutural é muito baixo
> Utilizar métodos comuns ou empíricos no projecto,
sem os adaptar aos materiais ou outras condições
locais
70
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE MALPASSET
(FRANÇA)
(1959)
71
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE MALPASSET (FRANÇA)
Relato do acidente
¾
Situada no Sul de França (Riviera Francesa). Barragem de betão abóbada; H = 66 m;
Valb = 47.106 m3
¾
A construção decorreu de 1952 a 1954. O 1º enchimento processou-se gradualmente
durante 5 anos
¾
Em 2 Dez. de 1959 a barragem atingiu o NPA pela primeira vez, a 2 m do coroamento.
Decidiu-se abrir, também pela primeira vez, às 18:00h, a descarga de fundo para
controlo dos caudais de cheia
¾
Às 19:30h o operador fecha a descarga de fundo e vai descansar numa casa localizada
cerca de 1,5 km da barragem, num ponto a uma cota elevada
¾
Pelas 9:10h da manhã do dia seguinte o seu repouso foi interrompido, ouviu-se uma
forte explosão. Apenas teve a oportunidade de ver pela janela do seu quarto o colapso
total da barragem pelas 9:13h
¾
No apuramento das caudas da ruptura, a Comissão de Inquérito ficou perplexa. Quer
o projecto, quer a construção tinham sido perfeitos. Começou-se pois a admitir as
situações mais inverosímeis como a existência de um sismo que, no entanto, não
tinha sido registado, queda de um meteorito, acções de sabotagem, etc.
Então, qual a causa da
ruptura?
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
72
BARRAGEM DE MALPASSET (FRANÇA)
Relato do acidente
Havia uma pequena
falha na fundação,
a cerca de 30 m a
jusante e inclinada
450 com a vertical.
A parte de
montante da
fundação, devido à
pressão da água,
deslizou sobre a de
jusante provocando
um abertura sob a
estrutura de betão
levando ao
escoamento súbito
da água da
albufeira e à
instabilidade da
abóbada
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
73
BARRAGEM DE MALPASSET (FRANÇA)
Relato do acidente
O que restou
421 MORTES
Este grave acidente contribuiu de
forma bastante decisiva para o
reconhecimento da necessidade
de um estudo mais aprofundado
dos maciços rochosos, dando
lugar à Mecânica das Rochas.
O LNEC teve um lugar destacadíssimo
nessa investigação a nível mundial, e,
em particular, o Eng.º Manuel Rocha
LNEC
1º Congresso Internacional de
Mecânica das Rochas, Lisboa,1966
74
BARRAGEM DE MALPASSET (FRANÇA)
Factor complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
Neste caso o projectista deu uma grande ênfase ao cálculo
estrutural da abóbada, optimizando a forma e distribuição
de tensões, mas negligenciou o reconhecimento e
caracterização geológico-geotécnica da fundação rochosa
e dos mecanismos de deterioração da mesma que
poderiam conduzir à instabilidade da estrutura
Não se promoveu também a drenagem da fundação,
porque o projectista considerava que as pressões
ascensionais não teriam qualquer consequência na
estabilidade da barragem, mesmo com uma abóbada
bastante delgada
75
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE MALPASSET (FRANÇA)
Factor
Factorcomplacência
complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
Para além da Barragem de Malpasset, os projectistas projectaram
outras 2 barragens de arco esbelto. A Barragem de Le Gage que já
tinha tido um comportamento anómalo e danos consideráveis e a
Barragem de Toll que veio também a ter danos estruturais bastante
significativos, tendo sido necessário reabilitá-la com novos arcos e
contrafortes. Era nítido que as formas eram demasiado finas e sem
margem de segurança à fendilhação devido aos elevados estados
de tensão. Por sua vez , os projectistas, erradamente, apontaram a
causa da fendilhação para a elevada rigidez das fundações
(Sarkaria, 1999)
Outro aspecto do factor complacência, e comum à fragilidade humana, é
a relutância, associada ao orgulho, em reconhecer o insucesso no
projecto e construção da Barragem Le Gage (acidente em 1955),
repetindo os mesmos erros na Barragem de Malpasset, conduzindo à
sua ruptura em 1959, e ainda vir a projectar, logo a seguir, em 1961, a
Barragem de Toll, com consequências novamente bastante danosas no
76
seu3ºcomportamento
estrutural
(Sarkaria,
1990)Associados – Nov. 2008
Simpósio de Segurança
de Barragens
e Riscos
BARRAGEM DE VAJONT
(ITÁLIA)
(1963)
77
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)
¾
Alpes Italianos; exploração de
energia hidroeléctrica
¾
Barragem arco de forma
esbelta
¾
H = 260 m
¾
Conclusão em 1960
¾
Primeiro enchimento em 1963
¾
Recorde a nível mundial
Características
78
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)
Análise da ruptura
¾ Os encontros eram constituídos por um maciço calcário entrecruzado com estratos
margosos, o que lhe confere uma elevada instabilidade
¾ Os engenheiros admitiram a possibilidade de poderem ocorrer pequenos deslizamentos
da encosta, contendo a albufeira, razão pela qual aconselharam suavizar a inclinação
dos taludes dos encontros laterais
¾ No entanto, não deram suficiente importância à instabilidade das encostas na zona da
albufeira
¾ Desde o primeiro enchimento começaram-se a observar deslizamentos da encosta, por
inspecção visual, e mais tarde após a colocação de testemunhos, sempre que subia o
nível de água da albufeira. Quando a altura da água atingiu os primeiros 30 m,
observaram que o maciço rochoso da montanha começou a deslizar cerca de 15 mm por
dia, o que aumentou a preocupação dos intervenientes
¾ Dada a necessidade, por questões económicas, de se iniciar de imediato a geração de
energia hidroeléctrica, a cota de água da albufeira subiu gradualmente, tendo os
engenheiros minimizado a importância dos deslizamentos que estavam a ocorrer
79
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)
Análise da ruptura (cont.)
¾
No Verão de 1963, chuvas excepcionais elevaram repentinamente o nível da albufeira para um
valor de apenas 13 m do NPA. Verificou-se a existência de deslizamentos importantes e
alarmantes nos taludes da albufeira. Reconheceu-se de imediato a necessidade de iniciar o
seu esvaziamento. No entanto, em Setembro, ocorreram novamente chuvas que, para além de
limitar a capacidade de esvaziamento da albufeira, saturaram os maciços dos encontros
tornando-os mais instáveis. No dia 1 de Outubro, conforme os relatos, os animais que
costumavam pastar na zona montanhosa começaram a afastar-se dessa zona junto à
albufeira, provavelmente porque tinham a capacidade de detectar os reduzidos movimentos da
encosta
¾
Em 8 de Outubro, os engenheiros concluíram que o volume da massa rochosa instável era
cerca de 5 vezes superior ao que tinham previsto inicialmente. Assim, decidiram abrir a
descarga de fundo no máximo
¾
Foi, no entanto, demasiado tarde. Em 09/10/1963, um apreciável volume de
240 milhões de m3 do maciço rochoso envolvente à albufeira deslizou na sua direcção com
uma velocidade de 30 m/s, provocando uma enorme onda que atingiu uma altura
impressionante de 40 m acima do anterior nível da albufeira
¾
No mesmo instante uma onda gigante galgou por cima da barragem, atingindo uma altura de
99 m acima do coroamento. Miraculosamente a barragem não ruiu, mas uma impressionante
área a jusante foi devastada. 2 min após o início do deslizamento da massa rochosa, uma
onda de cerca de 70 m de altura atingiu a Vila de Longarone, situada a apenas 1,5 km a
jusante da barragem, matando quase todos os seus habitantes
¾
Tudo se passou em 15 minutos
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
80
BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)
VILA DE LONGARONE
ANTES
2 600 MORTES
DEPOIS
81
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE VAJONT (ITÁLIA)
Factor complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
Em sumário, o factor complacência no caso da ruptura
da Barragem de Vajont pode ter envolvido, pelo menos
os seguintes aspectos:
¾ Estudos deficientes na caracterização do maciço
rochoso envolvente à albufeira
¾ Excesso de confiança quando os taludes
envolventes à barragem começaram a dar sinais
de instabilidade
¾ Actuação demasiado tardia por questões
economicistas
¾ Inexistência de planos de emergência
82
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE TETON
(EUA)
(1976)
83
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE TETON (EUA)
Planta e perfil tipo
84
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE TETON (EUA)
Relato do acidente
¾
Situada no Idhao (EUA), de aterro zonado com núcleo central;
H = 93 m
¾
Construção concluída em Novembro de 1975. O enchimento
processou-se rapidamente e a barragem rompeu em Junho de 1976,
causando uma onda induzida para jusante
¾
O Bureau of Reclamation (USBR), dono de obra, tinha atingido um
elevado prestígio a nível mundial por ser uma das organizações que
construíam das barragens mais seguras desde há mais de 50 anos
¾
Foi pois um choque esta ocorrência a nível mundial. Mas não
totalmente surpreendente porque os engenheiros sabiam e não tiraram
as devidas ilações da existência de um acidente idêntico na Barragem
de Fontenelle, com um perfil tipo muito semelhante ao de Teton
¾
Ambas as barragens foram constituídas com materiais argilo-siltosos,
tinham uma cortina corta-águas e uma simples linha de furos na cortina
de injecções
85
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE TETON (EUA)
Relato do acidente
¾
Na Barragem de Fontenelle, em 3 de Setembro de 1965, quando a
barragem atingiu o pleno armazenamento, observou-se uma infiltração,
através da barragem, junto ao encontro da margem direita. Como a
infiltração ia sucessivamente aumentando com arraste de solo, decidiu-se,
de imediato, esvaziar o albufeira. No final do esvaziamento, passados
3 dias, verificou-se a existência de uma enorme cavidade com cerca de
30 m de diâmetro. Foi estimado que tivessem sido erodidos cerca de
12 000 m3 de solo
¾
A barragem não ruiu totalmente e pôde ser reconstruída, o que pode ter
levado a um excesso de confiança por parte dos engenheiros do USBR e,
desse modo, subestimar este tipo de mecanismo de deterioração
¾
O processo de erosão interna na Barragem de Teton foi muito semelhante
ao da Barragem de Fontenelle
¾
A causa da ruptura da Barragem de Teton foi atribuída à erosão interna no
núcleo, pela passagem de água em juntas de compartimentação do
maciço rochoso vulcânico da fundação e encontros
86
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE TETON (EUA)
11:00h
Junho de 1976
USBR
Compactação do lado seco
12:00h
Corps of Engineers
Compactação do lado húmido
87
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE TETON (EUA)
Factor complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
Em sumário, o factor complacência no caso da ruptura da
Barragem de Teton pode ter envolvido os seguintes aspectos:
¾ Excesso de confiança em projectos tradicionais ou empíricos
que foram bem sucedidos na construção de muitas
barragens
¾ Terem subestimado as causas e as consequências que
levaram quase à ruptura da Barragem de Fontenelle
¾ Admitir que o fenómeno da erosão, por piping, numa
barragem de aterro é relativamente lento e pode ser
controlado antes da sua ruptura
¾ Não reconhecer eficazmente o papel de que pequenas
deficiências da fundação rochosa têm na segurança de
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
barragens
88
BARRAGEM DE TETON (EUA)
Plano de emergência
O que restou
A ruptura gradual da
barragem de Teton,
é um exemplo do sucesso
da aplicação
de um Plano de
Emergência eficaz,
uma vez que, das 25 000
pessoas a residir
na zona de risco no
vale a jusante,
“apenas” onze
perderam a vida
8 000 pessoas evacuadas do leito de cheia
2:00 h
11 MORTES
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
89
BARRAGEM DE GOUHOU
(CHINA)
(1993)
90
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE GOUHOU (CHINA)
Relato do acidente
¾
É uma barragem de cascalho com uma cortina de betão armado a montante, de 71 m
de altura. Tratava-se de uma das 4 barragens daquele tipo existentes em todo o mundo
¾
Na fase de primeiro enchimento, em 1989, quando o NAA estava a cerca de 22 m do
NPA começou a aparecer água no paramento de jusante, junto à saia do aterro, tendose efectuado uma reparação com sucesso
¾
Um ano decorrido voltou a verificar-se um caudal de infiltração concentrado no talude
de jusante, tendo novamente sido efectuada uma reparação. No entanto, não se fez
qualquer inspecção quanto à zona a montante que estava danificada e deixava passar
água
¾
Após cerca de um ano, a albufeira atingiu a sua cota máxima, tendo os operadores de
observação da barragem, em 26 de Agosto de 1993 às 08:30pm, ouvido um ruído e a
existência de água a fluir no paramento de jusante. Pelas 11:50pm, uma vila situada a
13 km da barragem foi atingida pela onda de inundação
¾
A barragem foi projectada de acordo com o estado da arte das barragens de
enrocamento com cortina a montante, mas após a compactação, o material tinha cerca
de 24% a 60% de partículas inferiores a 5 mm, tornando-se semi-impermeável e não
totalmente drenante
¾
Considerou-se que a ruptura foi devida a uma infiltração excessiva através de uma
fenda na cortina a montante, conduzindo ao arraste do material de aterro demasiado
91
fino para
exibir um
adequado eàRiscos
estabilidade
hidráulica
3º Simpósio
decomportamento
Segurança de Barragens
Associados
– Nov. 2008
BARRAGEM DE GOUHOU (CHINA)
Factor complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
Em sumário, o factor complacência no caso da ruptura da Barragem de
Gouhou pode ter resultado dos seguintes aspectos:
¾ Excesso de confiança relativamente à segurança das CFRD,
porque nenhuma destas barragens ainda ruiu
¾ Transportar indevidamente os conhecimentos e experiência
das CFRD para uma barragem cujo material de aterro era
diferente
¾ Terem utilizado materiais menos adequados porque, por
questões económicas, estavam próximos do local da obra
¾ Ter uma excessiva confiança de que as infiltrações através
das cortinas das CFRD podem ser reparadas com sucesso e
não afectam a estabilidade deste tipo de estruturas
1 257 MORTES
92
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
(EUA)
(1889)
93
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Perfil tipo
Coroamento – L = 300 m
Descarregador sup. - L = 22 m
Valb = 19.106 m3
94
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Objectivo e construção
> Afluente do Rio Mississipi; zona montanhosa
> Escoamento de produtos mineiros
> Aumentar as condições de navegação de um canal
> Construção durante 13 anos (conclusão em 1853)
> Aparecimento do caminho de ferro. Finalidade da barragem
obsoleta
95
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Exploração
> Dono de obra (Estado da Pensilvania) vende a barragem
> Comprada pelo empresário (Mr. Ruff) a custo da época de 2000
Euros
> Mr. Ruff funda o Clube de Pesca e Caça (zona de próspero e
denso agregado populacional)
> Venda de 100 lotes (2000 Euros cada) do terreno junto à
barragem
> Construção de um gradeamento metálico e colocação de uma
rede à entrada do descarregador para evitar a fuga de
peixes
> Decisão de baixar a cota do coroamento para permitir a
circulação de veículos
96
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Pré - ruptura
>
Cidade de Johnstown (30 000 habitantes) a 20 km a jusante da
barragem, a uma cota mais baixa em cerca de 450 m
>
Em 1880 os organismos estatais da cidade manifestam
preocupação crescente pela segurança da barragem
>
Mr. Ruff garante não haver perigo, mas substitui-se logo na
presidência do Clube de Pesca e Caça
>
1889 (31 de Maio) verifica-se elevada pluviosidade. Perigo
iminente
>
Tentativas para: remover o gradeamento do descarregador;
construir um novo descarregador na outra margem da
barragem; executar o alteamento do coroamento
97
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
ruptura
> Cerca das 11:00h os responsáveis pela obra admitiram que o
colapso da barragem era inevitável
> As acções de emergência e aviso e alerta também não
estavam a resultar. No entanto, consta-se que John Parke,
de 23 anos, jovem engenheiro contratado para tratar da
segurança desceu montanha abaixo no seu cavalo de modo
a avisar as populações
> 3:10h da tarde a barragem ruiu. Estimativa de 25 min para a
onda de cheia atingir a cidade de Johnstown, mas demorou
1:00h
> A comissão de inquérito, da ASCE, admitiu que a obra tinha
sido bem projectada e construída mas houve deficiências
graves na exploração
98
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Consequência da onda induzida
ANTES
DEPOIS
CIDADE DE JOHNSTOWN
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
GRAVURA DA ÉPOCA
2 209 MORTES
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Factor complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
9
ATITUDES ECONOMICISTAS PODEM CONDUZIR AO COLAPSO DE
BARRAGENS COM ENORMES CONSEQUÊNCIAS
9
A PASSAGEM DE DONOS DE OBRA DE ENTIDADES ESTATAIS
PARA PRIVADAS PODE SER BASTANTE NEGATIVO
9
ALTERAÇÕES AO PROJECTO, NA FASE DE EXPLORAÇÃO,
DEVEM SER ANALISADAS E AUTORIZADAS POR ENTIDADES
COMPETENTES
9
A GARANTIA DA SEGURANÇA POR PARTE DO DONO DE OBRA
DEVE SER VERIFICADA PELA AUTORIDADE
101
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
BARRAGEM DE SOUTH FORK
Factor complacência
LIÇÕES ADQUIRIDAS
9
ENTIDADES ESTATAIS DEVEM SUPERVISAR A SEGURANÇA DE
BARRAGENS, TOMAR DECISÕES E SE NECESSÁRIO IMPOR
RESTRIÇÕES
9
É NECESSÁRIO A EXISTÊNCIA DE PLANOS DE EMERGÊNCIA E
SISTEMAS DE AVISO E ALERTA
9
CONDUZIR OBRAS DE REPARAÇÃO NUMA SITUAÇÃO DE
EMERGÊNCIA PODE SER TARDIA E POUCO EFICAZ
1889
2008
102
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ENGENHARIA E MEDICINA
A engenharia e a medicina têm como missão minimizar a ocorrência
de fatalidades e as suas consequências
Engenharia
Medicina
Agente
barragem
doente
(ser humano)
Risco
mecanismo de
deterioração
tipo de doença
Detecção
habilidade do
engenheiro
habilidade do
médico
103
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
ENGENHARIA E MEDICINA
Engenharia
Medicina
Fiabilidade
visitas à obra
e exploração do SO
contacto
com o doente
e auscultação
Diagnóstico
ensaios de materiais,
de equipamentos
e cálculos
análises
clínicas e outros
meios de diagnóstico
Medidas
correctivas
obras de
reabilitação
ou manutenção
receituário, remédios
e cirurgia
104
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CONCLUSÕES
>A gestão dos riscos é uma promissora ferramenta no
controlo da segurança em barragens
>Das vantagens da gestão dos riscos destaca-se uma
melhor sistematização e definição das incertezas e das
consequências potenciais
>A maior dificuldade da gestão dos riscos é definir a
probabilidade dos vários mecanismos de deterioração e
prever acções excessivas
>A consciencialização da necessidade de metodologias de
controlo de segurança como, por exemplo a elaboração de
legislação, verificou-se em um número significativo de
Países, após a ocorrência de catástrofes resultantes da
ruptura de barragens
105
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CONCLUSÕES
>A aceitabilidade do risco tem sido associada cada vez
mais aos danos potenciais, resultantes de uma onda
induzida, a jusante, e que pode afectar a população, bens
ou ambiente
>Cerca de 2/3 das deteriorações em barragens são
detectadas por inspecções visuais
>O galgamento tem sido a principal causa de rupturas
em barragens, devido à dificuldade de caracterização dos
caudais de cheia, limitação que, no entanto, tem vindo a
melhorar
>As barragens têm exibido um excelente comportamento
aos sismos
106
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
CONCLUSÕES
Os engenheiros devem evitar o factor complacência, isto é,
estar sempre vigilantes, conscientes e promover acções
tendentes a garantir a segurança de barragens. Finalmente, é
de ter em conta que, das lições adquiridas, parece se concluir
que, em regra, as causas dos acidentes de barragens estão
sobretudo relacionadas com as situações mais inverosímeis
(incerteza epistémica)
É ainda de reter que o insucesso na avaliação da
segurança em um elevado número de barragens
deveu-se, muitas vezes, à falta de tempo ou à
falta de recursos para realizar estudos
suficientemente fundamentados
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3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
O AUTOR AGRADECE O CONTRIBUTO
DE ESPECIALIDADE AOS COLEGAS
Laura Caldeira
João Casaca
Rui Faria
Silva Gomes
Teresa Viseu
108
3º Simpósio de Segurança de Barragens e Riscos Associados – Nov. 2008
Adquire conhecimentos;
Visita a obra frequentemente;
Procura ser consciente…
21:40
…A barragem responderá
decerto com segurança e
sem riscos
23:40
Obrigado pela
atenção
22:10
A. Veiga Pinto
109