Desenvolver uma estratégia abrangente para monitoramento de barragens de rejeitos requer uma visão mais holística com foco nos dados de monitoramento e correlação com as suposições originais. Usando o SEEP/W no GeoStudio, como parte dessa estratégia, a AECOM tem uma abordagem mais segura e colaborativa para garantir um processo melhor de tomada de decisão.
Luke Clarkson, que concluiu os seus estudos de doutorado em 2021, realizou vários trabalhos teóricos e de estudo de caso como parte de uma tese sobre o desenvolvimento de uma abrangente estratégia para monitoramento de barragens de rejeitos.
Em 2020, foi realizado um projeto de pesquisa em uma mina de ouro (sem nome) na Austrália para ajudar a compreender a influência das condições externas na condição freática e também como e quando essas mudanças poderiam refletir em distintos locais de piezômetros.
Como há um efeito tardio na propagação das mudanças de poropressão em uma barragem de rejeitos, o SEEP/W do GeoStudio foi usado para facilitar essa análise transitória. Com o SEEP/W, uma avançada solução de elementos finitos para modelar o fluxo de águas subterrâneas em meios porosos, os usuários podem modelar problemas simples de condição estável saturada ou sofisticadas análises transitórias de materiais saturados/insaturados, como infiltrações em complexas represas a montante de rejeitos.
“Usando o modelo ajustado, temos uma compreensão mais holística de nossa barragem de rejeitos.
Ao espelharmos os dados práticos no modelo teórico, podemos refinar os prováveis parâmetros do projeto de acordo com o comportamento durante um longo período. Uma barragem de rejeitos é um ambiente único e mutável que é construído iterativamente e contém material variável de lama em vez de água pura. A eficácia da análise transitória do SEEP/W foi importante”, comentou Luke.
A condição freática nas barragens de rejeitos e rejeitos depositados responde de formas distintas devido à permeabilidade do material e às mudanças das condições externas. É importante que os operadores e projetistas compreendam essas mudanças e o impacto delas nos distintos locais dos piezômetros.
As mudanças de poropressão induzidas em um local na barragem de rejeitos podem levar um tempo significativo para se propagar para um local específico de um piezômetro e, portanto, um efeito tardio pode ser esperado. Compreender essa transição é a chave para uma gestão contínua.
Melhor gerenciamento dos rejeitos
A nova norma global do setor sobre diretrizes de gerenciamento de rejeitos, apresentada pelo Conselho internacional de mineração e metais (ICMM, International Council on Mining and Metals), estabelece a responsabilidade dos operadores de gerenciar melhor os seus rejeitos.
Com dados obtidos do Todd Armstrong (diretor associado de engenharia de barragens na AECOM) sobre uma mina de ouro na Austrália, o Luke desenvolveu o modelo numérico usando o SEEP/W no GeoStudio com base nas condições e nos arranjos da barragem existente.
O objetivo inicial do modelo era espelhar o que estava acontecendo no local da mina. As medições obtidas com os piezômetros instalados foram comparadas aos cenários modelados numericamente ajustando o modelo em relação ao desempenho no local. Isso permitiu avaliar a sensibilidade das condições freáticas em comparação às hipotéticas mudanças no ambiente da barragem de rejeitos.
“O que me levou a usar o GeoStudio foi a eficácia do SEEP/W em análises transitórias. Podemos modelar o nível de água em constante mudança ao longo do tempo, o que é muito importante para uma barragem de rejeitos”, explicou Luke.
Superação do desafio relacionado a sensibilidade
O maior desafio foi o número e a sensibilidade dos parâmetros que afetam a condição freática, já que o ambiente da barragem de rejeitos é muito sensível.
“Obtivemos a resposta prática que buscávamos nos dados dos piezômetros; portanto, estávamos tentando simulá-la em vez de iniciar com teorias e avaliar o que poderia acontecer.
Estávamos reavaliando; era necessário que ela fosse o mais representativa possível. Isso significava muito à frente e atrás para combinar os dados de saída aos dados de entrada. Mas, apesar do caráter iterativo, chegamos a um ponto em que o modelo tornou-se satisfatório. Obter uma tendência próxima do que observávamos nas leituras dos nossos piezômetros foi um alívio, mas também impressionante”, explicou Luke.
Ajuste do modelo
O ajuste das medições dos piezômetros no local com modelagem da poropressão no SEEP/W permitiu considerar o efeito hipotético do aumento do nível do lago, a variação lateral da condutividade hidráulica e a introdução de uma carga externa na poropressão da barragem de rejeitos.
Isso pode ser visto nesta imagem. O gráfico dos ‘dados piezômetros reais’ é gerado pelas leituras dos piezômetros no local. Calibrated (Ajustado) mostra o perfil modelado da infiltração, enquanto Pond Level Rise (Aumento do nível do lago), Lateral Variation (Variação lateral) e External Load (Carga externa) refletem os diferentes cenários de condições externas.
A magnitude geral da mudança na elevação total da carga foi alcançada em geral, e a resposta modelada estava dentro de 3,7 metros (incluindo picos de dados) ou 2,2 metros (não incluindo picos de dados) quando comparada às leituras dos piezômetros no local com os níveis de elevação gerados dentro do modelo ajustado.
Compreensão do desempenho da barragem
A pesquisa do Luke combinada ao projeto da AECOM permitiu o ajuste do modelo, espelhando os dados práticos, para oferecer uma melhor compreensão geral da barragem de rejeitos e reduzir os riscos.
A pesquisa mostrou que, ao considerar o verdadeiro desempenho da barragem de rejeitos, é importante entender que a medição pode ser em tempo real, mas a condição que está sendo medida tem uma resposta tardia às mudanças de poropressão. As condições externas consideradas (elevação do nível do lago, introdução de uma carga externa e condutividade hidráulica lateral variável) aumentaram a elevação total da carga em pontos de medição dos piezômetros quando comparadas aos dados do campo. Isso sugeria que diferentes condições externas refletem diferentes comportamentos de elevação total da carga. Os profissionais também são capazes de repetir a abordagem baseada nas orientações do trabalho de pesquisa adaptadas aos conjuntos de dados de seus locais.
Melhor colaboração para alcançar altos padrões
O modelo permite uma melhor colaboração entre os projetistas e os operadores no local. A abordagem também garante as práticas recomendadas e ajuda a cumprir os requisitos relacionados às novas diretrizes globais de rejeitos do ICMM.
A demanda, e o risco associado, de armazenamento de rejeitos aumenta exponencialmente com o tempo. Com o acesso e o uso do projeto e construção adequados, e abordagens operacionais e de monitoramento, os profissionais de barragens de rejeitos podem mais facilmente receber informações para compreender e avaliar a deterioração de suas estruturas de barragens de rejeitos.
“Validar o modelo do projeto significa aplicar o que aprendemos ao longo dos anos para obter uma melhor compreensão. Pela forma como o setor de barragens de rejeitos avança, há muito mais foco em instrumentação, monitoramento de dados e correlação com as suposições originais em vez de tratá-los como partes independentes.
Quando a barragem entrar em operação, muitos stakeholders examinarão os dados de monitoramento antes analisarem o projeto original ou as suposições. A combinação deles garante uma visão mais holística. Ela permite uma abordagem mais segura e colaborativa entre os stakeholders além de favorecer discussões baseadas em informações detalhadas e tomadas de decisão”, comentou Luke.
Fontes:
A pesquisa foi parte de um tópico da pesquisa de PhD a fim de obter contatos globais e conhecimentos previamente derivados para melhorar a compreensão das estratégias de monitoramento de barragens de rejeitos.
Leia a tese completa aqui.
https://www.researchgate.net/publication/352983518_Comprehensive_Monitoring_Strategy_for_Tailings_Dams