VISUAL ASSESSMENT OF SMALL EARTH DAMS IN A HORIZONTAL CONDOMINIUM IN GOIÂNIA-GO
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/th102501181528
Fernando Barbosa de Freitas Filho[1]
Leandro Borges de Medeiros[1]
Antonio Euflauzino de Paula[1]
Felipe Corrêa Veloso dos Santos [2]
Resumo
Foram analisadas quatro pequenas barragens de uso recreativo em um condomínio horizontal de alto padrão em Goiânia Goiás. A análise efetuada consistiu em inspeção visual das bordas dos reservatórios e áreas de borda além dos taludes de jusante e montante, vertedores, extravasores e canais. A partir desta inspeção objetivou-se avaliar as características técnicas, o estado de conservação e o atendimento ao plano de segurança de barragem para a classificação preliminar da categoria de risco de barragem. Os autores deste trabalho escolheram a metodologia de inspeção visual, utilizando um drone DJI Mini 3 PRO e um formulário disponibilizado pelo site da Agência Nacional de Águas. Foi identificado diversos problemas nas barragens de terra dos 4 lagos artificiais do residencial Aldeia do Vale, como a presença de árvores nas barragens 02 e 04, que podem comprometer a estabilidade e a drenagem, mas também trazem benefícios ambientais. Vegetação no extravasor das barragens 02, 03 e 04 pode obstruir o escoamento e gerar riscos de ruptura. Erosão costeira nas barragens 01, 02 e 04, ameaça a estabilidade das margens, e o assoreamento causado por sedimentos das manilhas nas barragens 01, 02, 03 e 04 compromete a capacidade de retenção de água. Além disso, sujeira acumulada no monge da barragem 02 e resíduos nos extravasores aumentam o risco de inundações. Medidas de manutenção e manejo são essenciais para minimizar esses problemas.
Palavras chaves: Hidráulica, monitoramento de barragens, gestão de riscos, conservação ambiental, obra de arte.
1 INTRODUÇÃO
A inspeção regular de barragens é fundamental para garantir a segurança dessas estruturas, evitando acidentes e minimizando os impactos ambientais e sociais. Ao longo das últimas décadas, vários estudos foram realizados para avaliar as técnicas mais eficazes de inspeção de barragens de terra e suas aplicações práticas.
Segundo dados apresentados por Nascimento (2020), existem mais de 24 mil barragens cadastradas no Brasil, muitas das quais foram construídas há décadas e apresentam sinais de deterioração. A importância da inspeção periódica é destacada por outros autores, como Haddad (2018) e Almeida (2019), que destacam a necessidade de avaliar a segurança das barragens e tomar medidas preventivas para evitar possíveis acidentes.
Nesse contexto, o presente trabalho visa analisar as principais técnicas de inspeção de barragens de terra e sua aplicação prática, por meio de estudos de caso e análise crítica da literatura especializada. Espera-se que contribua para o aperfeiçoamento das práticas de fiscalização de barragens, com o objetivo de garantir a segurança dessas estruturas e prevenir desastres ambientais e humanos.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A inspeção de barragens de terra é um processo fundamental para garantir a segurança dessas estruturas e deve ser realizada com cuidado e rigor, utilizando técnicas e metodologias adequadas para identificar possíveis problemas e tomar medidas preventivas ou corretivas, conforme o caso.
As barragens são construções fundamentais para o armazenamento de água e geração de eletricidade. No entanto, quando essas estruturas falham, os efeitos podem ser catastróficos. De acordo com a Agência Nacional de Águas (ANA), entre 2015 e 2019, foram registradas 11 falhas em barragens no Brasil, resultando em 257 mortes (ANA, 2019).
Um exemplo de falha de barragem que teve grande repercussão foi o rompimento da barragem de Fundão, em Mariana (MG), em novembro de 2015. O desastre provocou 19 mortes e na liberação de aproximadamente 62 milhões de metros cúbicos de rejeitos de mineração na bacia do rio Doce, afetando a fauna, flora e comunidades ribeirinhas ao longo de 650 km (MPF, 2020).
As falhas em barragens podem ser causadas por diversos fatores, como problemas de projeto, execução ou manutenção, além de eventos climáticos extremos. Segundo a Associação Brasileira de Empresas de Engenharia Consultiva (ABCEC), a principal causa de rompimento de barragens no Brasil é a falta de manutenção (ABCEC, 2019).
Para evitar essas tragédias, é essencial que haja uma fiscalização mais rigorosa das barragens e um maior investimento em manutenção e segurança. Como destaca a ANA (2019), “a manutenção regular e adequada da estrutura é fundamental para garantir a segurança da barragem e evitar riscos aos usuários, ao meio ambiente e à economia”.
Em resumo, o rompimento de barragens é um problema que precisa ser tratado com seriedade, visando a proteção das comunidades e do meio ambiente. Isso exige investimento em manutenção e fiscalização rigorosa, além de uma mudança cultural que priorize a segurança e a prevenção de desastres.
Existem diversas técnicas utilizadas para a inspeção de barragens de terra, sendo as principais: A inspeção visual é uma técnica simples e amplamente utilizada para avaliar a condição das barragens de terra. É uma observação direta da estrutura, que pode ser realizada a partir de uma inspeção a pé, ou por meio de veículos terrestres, drones ou helicópteros. Enquanto os ensaios geotécnicos são realizados ensaios de caracterização do solo e da rocha de fundação e da própria barragem para determinar as propriedades físicas e mecânicas dos materiais, como resistência e deformabilidade. O Monitoramento de deformações que é uma técnica que utiliza instrumentos para medir a deformação da barragem, tais como piezômetros, extensômetros e inclinômetros. O monitoramento hidrológico que é realizado para verificar a quantidade de água que entra e sai da barragem e a sua qualidade, monitorando a qualidade da água, sedimentos e outros indicadores e a modelagem numérica que é uma técnica que utiliza ferramentas computacionais para a simulação do comportamento da barragem sob diferentes condições, como a ação de cargas sísmicas.
Essas técnicas podem ser utilizadas em conjunto para fornecer uma avaliação completa da condição da barragem de terra. É importante lembrar que a escolha da técnica mais adequada dependerá do objetivo da inspeção e da avaliação de riscos específicos.
Além disso, há tecnologias mais avançadas como o sensoriamento remoto e monitoramento em tempo real são tecnologias avançadas que podem ser utilizadas para a inspeção e monitoramento de barragens de terra. Essas tecnologias visam coletar dados e informações sobre o estado da estrutura, o que permite uma avaliação mais precisa e ágil dos riscos associados.
Os sensores remotos são dispositivos que capturam informações sobre a barragem a partir de equipamentos como satélites, drones ou aviões não tripulados. Eles são capazes de fornecer informações sobre a topografia da barragem, mudanças de elevação, deformações e até mesmo rachaduras ou trincas na superfície da estrutura.
O monitoramento em tempo real, por sua vez, utiliza sensores instalados na própria barragem para coletar informações em tempo real sobre as condições da estrutura, tais como a pressão da água, a temperatura, a umidade e a deformação da estrutura. Essas informações são transmitidas por redes de comunicação aos centros de controle, permitindo uma avaliação imediata da situação e a tomada de ações preventivas quando necessário.
Essas tecnologias oferecem várias vantagens em relação às técnicas convencionais de inspeção de barragens de terra. Por exemplo, permitem uma avaliação mais precisa e detalhada da condição da estrutura, identificando antecipadamente potenciais problemas e permitindo uma resposta rápida e eficaz. Além disso, reduzem a necessidade de vistorias presenciais, o que diminui o risco de acidentes e os custos envolvidos.
No entanto, é importante ressaltar que o uso de sensores remotos e monitoramento em tempo real deve ser complementado por outras técnicas de inspeção e monitoramento, como a inspeção visual e os ensaios geotécnicos, para garantir uma avaliação completa e precisa da condição da barragem de terra.
O trabalho tem como objetivo geral a inspeção de quatro barragens de terra. Entre os objetivos específicos, busca-se descrever as principais técnicas de inspeção para avaliar a estabilidade e segurança dessas barragens, identificar os principais riscos envolvidos em sua operação e discutir estratégias para mitigá-los, além de analisar casos de rompimentos passados, detalhando suas causas e consequências.
3 METODOLOGIA
A metodologia que os autores deste trabalho escolheram para realizar a inspeção do lago foi a de Inspeção visual, com apoio de um moderno drone DJI mini 3 PRO e de um formulário fornecido no site da agência nacional de águas, os formulários preenchidos estão em anexo, também foram coletadas 10 amostras de sedimentos da Barragem 02. As amostras foram levadas ao laboratório, onde foram inicialmente pesadas dentro de embalagens de PVC. Posteriormente, cada amostra foi transferida para embalagens de metal e submetida a secagem em estufa por 24 horas. Após esse período, foram novamente pesadas, permitindo o cálculo da densidade e da perda de umidade.
Inspeção
Objetos da inspeção: Os objetos da inspeção desta peça universitária são quatro barragens de lagos artificiais localizadas no Residencial Aldeia do Vale em Goiânia-GO, sendo: Lago 11, 12, 17 e 18. Para facilitar o entendimento, o Lago 11 será denominado Barragem 01 (B01), o Lago 12 será chamado de Barragem 02 (B02), o Lago 17 será referenciado como Barragem 03 (B03) e o Lago 18 como Barragem 04 (B04). Na Figura 01, estão demonstradas a planta do residencial (a) e a imagem de satélite (b), conforme apresentado abaixo.
Figura 01– Imagem de Satélite – Lagos: 11, 12, 17 e 18 (a)
Recorte da planta do Residencial Aldeia do Vale – Lagos: 11, 12, 17 e 18 (b)
| Fonte: Google Earth, 2023 | Fonte: SAALVA 2023 |
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Presença de árvores na barragem de terra de um lago artificial: Este problema foi encontrado na B02 e na B04, e pode ser uma preocupação do ponto de vista da segurança estrutural. As raízes das árvores podem penetrar no solo e afetar a estabilidade da barragem, principalmente em casos de eventos climáticos extremos, como chuvas intensas e ventos fortes. Além disso, as árvores podem interferir no sistema de drenagem do lago, uma vez que suas raízes podem obstruir as tubulações e canais de escoamento da água. Segundo a SEMA- MT, muitos empreendedores acreditam que o plantio de árvores em barragens ajuda na estabilidade da estrutura, proporcionando proteção aos taludes. No entanto, isso pode causar diversos problemas à barragem, sendo recomendada a remoção das árvores, especialmente aquelas de grande porte e raízes profundas, que podem comprometer a integridade estrutural da barragem (SEMA-MT, 2024).
Por outro lado, a presença de árvores na barragem de um lago artificial também pode trazer benefícios ambientais, como a preservação da biodiversidade, melhoria da qualidade do ar e a regulação da temperatura da água (BUCKERIDGE, 2015).
Para lidar com essa questão, é importante realizar avaliações regulares da vegetação presente na barragem e adotadas medidas de manejo adequadas, como a poda das árvores e o replantio de espécies mais adequadas ao ambiente (NOWATZKI; PAULA; SANTOS, 2016). É importante destacar que a remoção total das árvores na barragem de um lago artificial pode não ser a melhor solução, pois a vegetação pode desempenhar um papel importante na proteção do solo e na redução da erosão (GRAY; LEISER, 1989; LIMA; NERES; RODRIGUES, 2022).
Portanto, é importante que seja feita uma avaliação criteriosa das vantagens e desvantagens da presença de árvores na barragem, a fim de se adotar as melhores práticas de manejo (MICHELETI; AFONSO, 2002). A figura 02 apresenta as árvores existentes na B02 (Figura 02a) e na B04 (Figura 02b).
Figura 02 – Presença de árvores na barragem 02 (a) e barragem 04 (b)
Fonte: acervo dos próprios autores, 2024
A presença de vegetação crescendo no vertedouro do lago artificial: Problema encontrado nas B02, B03 e B04. Pode representar um risco para a estrutura e para a segurança das pessoas que vivem nas proximidades. A sujeira acumulada pode obstruir vertedouro e impedir que a água seja drenada adequadamente, causando um acúmulo excessivo de água na barragem. Isso pode aumentar o risco de ruptura da barragem e causar inundações que podem afetar as pessoas e o meio ambiente nas áreas circundantes (HORA; GOMES, 2009).
A vegetação crescendo ao redor do vertedouro também pode ser problemática, especialmente se as raízes das plantas começarem a penetrar nas estruturas do vertedor. As raízes podem enfraquecer a estrutura e comprometer a sua capacidade de funcionar adequadamente (LAASONEN, 2010).
O vertedouro é uma estrutura projetada para ser livre de obstruções, garantindo o fluxo adequado da água. A presença de materiais como troncos de árvores, vegetação acumulada ou resíduos (como folhas secas e galhos) pode bloquear a passagem da água, comprometendo a eficiência do extravasor e resultando em transbordamentos, o que coloca em risco a estabilidade da barragem. Para evitar essa situação, é crucial que o extravasor seja mantido livre de qualquer tipo de obstrução (GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO DO SUL, 2016).
Para evitar esses problemas, é importante que o extravasor seja inspecionado regularmente e limpo sempre que necessário. A vegetação ao redor do extravasor também deve ser monitorada e podada, se necessário, para evitar que as raízes das plantas causem danos à estrutura. A figura 03 demonstra a vegetação que cresce no extravasor das B02 (a), 03 (b) e B04 (c).
Figura 03: Vegetação crescendo no vertedouro das B02 (Figura a), B03 (Figura b) e B04 (Figura c)
Fonte: acervo dos próprios autores, 2024
Problema foi encontrado nas B01, B02 e B04, esse tipo de erosão pode ser causado por diversos fatores, como ação das ondas, correnteza, variação do nível da água e exposição às intempéries. A erosão costeira pode ter sérias consequências para a estabilidade das margens do lago, causando deslizamentos de terra, perda de solo e, em casos extremos, a formação de novas crateras ou cavidades nas margens do lago. Várias técnicas podem ser usadas para prevenir a erosão costeira, como a construção de diques, o plantio de vegetação de raízes profundas, a instalação de barreiras artificiais e a implementação de medidas de controle de erosão. Segundo a Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA), barragens de terra ou terra-enrocamento apresentam vulnerabilidade adicional a processos erosivos, especialmente no que diz respeito à erosão interna, que é responsável por cerca de 47% a 60% das falhas em barragens, dependendo da região. Esse tipo de anomalia ocorre devido ao carreamento de partículas do solo pelo fluxo de água dentro da estrutura, frequentemente sem sinais visíveis nos estágios iniciais (ANA, 2023). A Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB) destaca que das 22.654 barragens cadastradas no Brasil até 2020, aproximadamente 61% das estruturas enquadradas na política são compostas de terra ou terra-enrocamento, tornando essencial a implementação de estratégias de monitoramento e contenção desses processos erosivos para evitar o rompimento das estruturas (ANA, 2023). A figura 04 mostra a erosão costeira nas B01 (a), B02 (b) e B04 (c).
Figura 04 – Erosão costeira ou erosão marginal nas B01 (a), B02 (b) e B04(c)
Fonte: acervo dos próprios autores, 2024
Sedimentos acumulados no extravasor: Problema encontrado na B02, sedimentos acumulados podem obstruir as aberturas do extravasor, impedindo a entrada e saída de água. Isso pode afetar o nível da água no lago e aumentar o risco de inundações. Além disso, a sujeira pode acumular-se em torno do monge e afetar a estabilidade da estrutura, o que pode levar a problemas de segurança. Um extravasor nada mais é que um vertedouro de segurança, sendo uma estrutura hidráulica essencial para o controle de cheias e a gestão de recursos hídricos.
Existem diferentes tipos de vertedouros, cada um com suas características e aplicações específicas. Eles desempenham um papel crucial na prevenção de enchentes, no abastecimento de água e na geração de energia. A manutenção e operação adequadas dos vertedouros são fundamentais para garantir seu bom funcionamento e segurança (360 Graus, 2023).
Para evitar esses problemas, é importante que o extravasor seja inspecionado regularmente e limpo quando necessário. A limpeza pode ser realizada de várias maneiras, como a remoção manual da sujeira ou o uso de equipamentos de limpeza, como aspiradores de água.
É importante lembrar que os sedimentos que se acumula na área do extravasor pode ser composta por uma variedade de materiais, incluindo detritos naturais, como folhas e galhos, e resíduos humanos, como plásticos e outros materiais descartados inadequadamente.
Portanto, a limpeza deve ser feita de forma cuidadosa e consciente, com o objetivo de preservar a qualidade da água do lago e proteger o meio ambiente.
A Figura 05 mostra o monge da barragem 02 entupido provavelmente pelo excesso de sujeira.
Figura 05 – Extravasor da B02 entupido
Fonte: acervo dos próprios autores, 2023
Problema encontrado nas B01, B02, B03 e B04. O assoreamento causado por terra proveniente das manilhas de água pluvial de um residencial ocorre devido ao transporte de sedimentos, como terra, pelo escoamento das chuvas. Isso reduz a capacidade dos corpos d’água, aumentando o risco de enchentes, prejudicando o ecossistema aquático e danificando infraestruturas hidráulicas. Para mitigar o problema, é necessário implementar medidas de controle de erosão, como sistemas de retenção de sedimentos, plantio de vegetação e monitoramento constante da drenagem pluvial. De acordo com Crispim e Souza (2016), a degradação ambiental da cobertura vegetal leva ao desgaste dos solos, ocasionando processos de erosão e um aumento significativo no transporte de sedimentos ao longo dos cursos d’água. Ribeiro (2017) complementa, afirmando que a maior parte do sedimento transportado pelos rios ocorre em períodos de chuva, quando a erosão provocada pela precipitação é mais intensa. A figura 06 demonstra o assoreamento nas B01 (Figura a), B02 (Figura b) e B03 (Figura c).
Figura 06 – Assoreamento nas B01 (Figura a), B02 (Figura b), B03 (Figura c)
Fonte: acervo dos próprios autores, 2024
Outro problema encontrado foi a obstrução nos vertedouros nas B02, B03 e B04. O acúmulo de detritos e resíduos nos extravasores de lagos artificiais pode bloquear o escoamento da água, aumentando o risco de transbordamentos e inundações. Isso também pode causar danos estruturais e deteriorar a qualidade da água devido à decomposição de materiais orgânicos. Para evitar esses problemas, é essencial realizar manutenção regular, remover detritos e instalar grades de proteção, garantindo o funcionamento eficiente dos extravasores. No caso de obstrução de vertedores, estes devem ser desobstruídos imediatamente para evitar a redução da capacidade de descarga da barragem e problemas de galgamento (passagem de água sobre a crista da barragem) em situações de cheia (SEMA-MT, 2024). A figura 07 mostra resíduos no extravasor da barragem 02.
Figura 07 – Resíduos no vertedouro da B02
Fonte: acervo dos próprios autores, 2024
A Tabela 01 apresenta os cálculos do volume de água das quatro barragens analisadas. Esses valores foram determinados a partir das áreas de superfície e das profundidades médias de cada barragem. Os resultados obtidos são fundamentais para avaliar a capacidade de armazenamento e as condições das barragens.
Tabela 01- Cálculo de Volume de Água das barragens
| Barragem | Área de superfície (m²) | Profundidade (m) | Volume de água (m³) |
| Barragem 01 | 8.268,16 | 2,0 | 16.536,32 |
| Barragem 02 | 7.191,10 | 2,0 | 14.382,20 |
| Barragem 03 | 5.762,60 | 2,0 | 11.525,20 |
| Barragem 04 | 7.848,15 | 2,0 | 15.696,30 |
A Tabela 02 detalha o cálculo da densidade das amostras coletadas na Barragem 10. Após a pesagem inicial das amostras em embalagens de PVC, as mesmas foram transferidas para embalagens de metal, secas em estufa por 24 horas e novamente pesadas. A diferença de massa entre as etapas foi utilizada para determinar a densidade de cada amostra (em g/cm³). Esse processo permitiu uma análise mais precisa da composição dos sedimentos.
Tabela 02- Cálculo de densidade das amostras coletadas
| AMOSTRA | PESO DA AMOSTRA | PESO APÓS 24 NA ESTUFA | DIFERENÇA DE PESO | UMIDADE (cm³/cm³) | DENSIDADE(g/cm³) |
| 1 | 251,16 | 227,65 | 23,51 | 0,12 | 0,78 |
| 2 | 294,15 | 275,45 | 18,70 | 0,10 | 1,02 |
| 3 | 293,7 | 266,36 | 27,34 | 0,14 | 1,00 |
| 4 | 345,15 | 291,02 | 54,13 | 0,28 | 1,09 |
| 5 | 317,99 | 275,14 | 42,85 | 0,22 | 1,02 |
| 6 | 332,44 | 285,31 | 47,13 | 0,24 | 1,07 |
| 7 | 243,85 | 230,85 | 13,00 | 0,07 | 0,80 |
| 8 | 335,81 | 280,18 | 55,63 | 0,28 | 1,05 |
| 9 | 376,01 | 320,00 | 56,01 | 0,29 | 1,25 |
| 10 | 270,15 | 249,59 | 20,56 | 0,10 | 0,89 |
A Tabela 03 apresenta os cálculos para estimar o volume e a densidade dos sedimentos acumulados na Barragem 02. A densidade média dos sedimentos foi calculada com base nos valores obtidos na Tabela 02. Já os dados sobre a área e a altura média dos sedimentos foram derivados da Tabela 01. Essas informações são essenciais para o planejamento de intervenções de manutenção e remoção de sedimentos acumulados.
Tabela 03 – Cálculo de densidade de sedimentos acumulados na Barragem 02
| MÉDIA DA DENSIDADE | 1,00 g/cm³ |
| ÁREA – B02 | 7.191,10 m² |
| ALTURA DE MÉDIA DOS SEDIMENTOS | 1,00 m |
| SEDIMENTOS A SER RETIRADO | 7.159,33 kg |
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A inspeção regular de barragens de terra é essencial para garantir segurança e prevenção de acidentes.
A adoção de uma abordagem multidisciplinar e o constante aprimoramento das técnicas de inspeção são fundamentais para minimizar os riscos e garantir a integridade dessas estruturas.
Ambientes em condições semelhantes carecem de inspeção regular e plano de manutenção preventiva.
REFERÊNCIAS
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BUCKERIDGE, M. Água e mudanças climáticas: os desafios da sustentabilidade. *Estudos Avançados*, v. 29, n. 84, p. 7-21, 2015. DOI: 10.1590/S0103-40142015000200006. Disponível em: <https://www.scielo.br/j/ea/a/dT7wSH4wQN9rFrTZQBvmbTt/?format=pdf&lang=pt>. Acesso em: 1 dez. 2024.
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[1]Graduando em Engenharia Civil, Escola Politécnica e de Artes, Pontifícia Universidade Católica de Goiás, email: fernandoaldeiadovale@gmail.com, leandromac3@gmail.com, euflauzino@hotmail.com
[2] Professor orientador, Engenharia Civil, Escola Politécnica e de Artes, Pontifícia Universidade Católica de Goiás, email: felipesantos@pucgoias.edu.br