O estudo de ruptura hipotética, conhecido internacionalmente como dam break, simula o comportamento do fluxo liberado por uma barragem em caso de colapso parcial ou total. 

Trata-se da base técnica que sustenta dois produtos obrigatórios para barragens de mineração com Dano Potencial Associado alto: a mancha de inundação e o PAEBM. 

Sem um estudo de dam break tecnicamente consistente, não há como delimitar as zonas de autossalvamento, definir os tempos de alerta ou identificar quais comunidades precisam estar incluídas nos sistemas de comunicação de emergência.

Para barragens de rejeitos, a simulação precisa lidar com um material que não é simplesmente água. 

Os rejeitos têm densidade, viscosidade e comportamento de escoamento distintos da água, o que pode tornar a propagação da onda mais lenta em alguns trechos e mais destrutiva em outros, dependendo da composição e do teor de sólidos.

Essa distinção tem impacto direto na escolha da metodologia e no nível de complexidade do estudo.

O que o estudo de dam break precisa responder

Um estudo de ruptura hipotética completo vai além de produzir um mapa de inundação. Ele precisa responder a perguntas concretas que orientam as decisões do PAEBM, os requisitos de instrumentação e o sistema de comunicação de emergência:

• Qual o volume liberado em cada cenário de ruptura considerado?
• Em quanto tempo a onda de inundação chega aos primeiros pontos habitados a jusante?
• Qual a altura máxima da lâmina d’água em cada seção crítica do vale?
• Quais comunidades, infraestruturas críticas e corpos hídricos estão dentro da área afetada em cada cenário?
• A ruptura da barragem em análise pode causar ruptura em cascata de outras estruturas a jusante?
• Como a onda de inundação se comporta em trechos onde o vale se estreita ou onde há pontes e travessias?

Essas respostas dependem das premissas adotadas para a brecha de ruptura, da qualidade dos dados topográficos usados na simulação e da representatividade do modelo hidrológico da bacia. 

Por isso, o estudo não é um produto que se executa uma vez e arquiva: ele precisa ser revisado sempre que houver alteamento da barragem, mudança significativa no volume armazenado, atualização dos dados topográficos ou alteração nos parâmetros regulatórios exigidos.

Cenários de ruptura: quais situações o estudo precisa considerar

O estudo de dam break não analisa apenas um único modo de falha. Na verdade, uma abordagem tecnicamente consistente considera múltiplos cenários de ruptura, porque diferentes mecanismos produzem brechas com geometrias e velocidades de formação distintas, o que resulta em hidrogramas e manchas de inundação diferentes.

Os principais cenários considerados incluem:

• Ruptura por galgamento: ocorre quando o nível do reservatório supera o coroamento do dique, geralmente durante eventos hidrológicos extremos. A brecha tende a se formar rapidamente e com grande volume de material mobilizado. É o cenário mais frequente em barragens de água e relevante para barragens de rejeitos com reservatório de água superficial significativo.
• Ruptura por piping: ocorre por erosão interna progressiva ao longo de caminhos preferenciais de fluxo no interior do dique. A brecha se forma mais lentamente, o que em tese permite mais tempo para acionamento das medidas de emergência. No entanto, a detecção do processo de piping antes da ruptura catastrófica é difícil sem instrumentação e monitoramentos adequados.
• Ruptura por instabilidade de talude: colapso do talude de jusante por redução da resistência ao cisalhamento, geralmente associado à elevação do nível freático ou a eventos sísmicos.
• Análise de ruptura em cascata: quando há outras barragens ou estruturas de contenção a jusante, o estudo precisa avaliar se a onda gerada pela ruptura da estrutura em análise pode induzir a ruptura dessas estruturas. Esse cenário pode ampliar significativamente a extensão e o volume da área afetada.

As etapas metodológicas de um estudo de dam break

O estudo segue uma sequência metodológica que parte da caracterização da estrutura e chega à geração dos mapas e das análises de tempo de chegada da onda. Entenda melhor cada uma delas abaixo.

Caracterização da barragem e do reservatório

Levantamento das dimensões da estrutura (altura, extensão do coroamento, geometria dos taludes), volume armazenado em diferentes condições operacionais, características do material depositado (granulometria, densidade, teor de umidade), método construtivo e histórico de alteamentos. 

Esses dados alimentam os modelos de brecha e o hidrograma de ruptura. A qualidade dessa etapa condiciona a confiabilidade de todo o restante do estudo.

Definição das premissas de brecha

Estabelecimento da largura de abertura, profundidade e tempo de formação da brecha em cada cenário de ruptura simulado. 

As premissas de brecha são baseadas em modelos empíricos calibrados a partir de rupturas históricas de estruturas similares. 

Diferentes modelos produzem resultados diferentes para o mesmo conjunto de dados, o que torna a análise de sensibilidade das premissas uma etapa necessária do estudo, não um complemento opcional.

Geração do hidrograma de ruptura

Cálculo da vazão liberada ao longo do tempo durante a ruptura, considerando o volume do reservatório, a geometria da brecha e o comportamento reológico do material. 

Para rejeitos com alto teor de sólidos, modelos de fluxo bifásico ou modelos de fluxo viscoplástico fornecem resultados mais representativos do que os modelos de fluxo de água pura. 

O hidrograma é a condição de contorno que alimenta a simulação hidrodinâmica da propagação.

Preparação do modelo topográfico

Geração do modelo digital de terreno (MDT) do vale a jusante com resolução compatível com a complexidade geomorfológica da área. 

A resolução do MDT é um dos fatores que mais afetam a qualidade dos resultados: modelos com resolução inadequada subestimam a velocidade de propagação em vales estreitos e erram os tempos de chegada nos pontos críticos. 

A Resolução ANM 220/2025 especifica requisitos mínimos de resolução topográfica para estudos de dam break.

Simulação da propagação da onda

Modelagem hidrodinâmica do fluxo ao longo do vale a jusante usando o hidrograma de ruptura como condição de contorno. 

Os softwares mais utilizados no Brasil para essa etapa são o HEC-RAS 2D (desenvolvido pelo US Army Corps of Engineers) e o Iber, ambos com capacidade de representação bidimensional do escoamento em superfície livre. 

Geração e análise dos produtos finais

Mapa de inundação com delimitação das áreas afetadas por cenário, tabelas de tempo de chegada da onda nos pontos críticos definidos (comunidades, infraestruturas, captações de água, travessias), alturas máximas da lâmina d’água por seção e identificação dos elementos vulneráveis a jusante. 

Esses produtos são diretamente incorporados no PAEBM para definição das zonas de autossalvamento, dos tempos de evacuação e dos protocolos de comunicação com a Defesa Civil.

O que mudou com a Resolução ANM 220/2025

A Resolução ANM 220/2025 atualizou os requisitos técnicos para estudos de ruptura hipotética e criou exigências mais detalhadas sobre metodologia, documentação e integração com outros planos. 

As mudanças mais relevantes para operações que precisam revisar seus estudos são:

• Requisitos mais específicos sobre as premissas de brecha, com obrigatoriedade de justificativa técnica documentada para cada conjunto de parâmetros adotado
• Obrigatoriedade de análise de sensibilidade das premissas de brecha para avaliação da variabilidade dos resultados
• Exigência de revisão dos estudos após alteamentos ou alterações significativas nas condições do reservatório, sem possibilidade de postergação por conveniência operacional
• Compatibilização explícita e documentada entre os resultados do dam break e os sistemas de alerta, comunicação e evacuação do PAEBM
• Requisitos de resolução mínima para dados topográficos, com exigências mais rigorosas para vales com características geomorfológicas complexas

Estudos elaborados com metodologias simplificadas, topografia de baixa resolução ou sem análise de sensibilidade das premissas de brecha precisam ser reavaliados, especialmente para barragens que passaram por alteamentos nos últimos anos ou que estão em processo de adequação regulatória.

A diferença entre dam break e análise de estabilidade

A análise de estabilidade de taludes e o estudo de dam break são complementares, mas avaliam aspectos diferentes da segurança de uma barragem. 

Enquanto a análise de estabilidade verifica a probabilidade de ruptura em diferentes condições, o dam break simula as consequências caso ela ocorra.

A análise de estabilidade considera fatores que podem comprometer a estrutura, como:

• Nível d’água no reservatório: influencia as pressões internas e as condições de estabilidade.
• Precipitação intensa: pode alterar as condições de saturação e elevar o nível freático.
• Eventos sísmicos: podem afetar o comportamento e a resistência dos materiais.
• Variações na resistência dos rejeitos: podem modificar as condições de segurança ao longo do tempo.

Já o estudo de dam break avalia o cenário posterior à ruptura, considerando a propagação dos materiais e os impactos potenciais nas áreas a jusante. 

Seus resultados ajudam a delimitar a mancha de inundação e a planejar as medidas de resposta a emergências.

Uma análise de estabilidade satisfatória, portanto, não elimina a necessidade do estudo de dam break. Eventos extremos, fatores imprevistos e modos de falha não contemplados nos cenários avaliados ainda podem representar riscos. 

Por isso, a gestão responsável da barragem exige que ambos os estudos sejam mantidos atualizados e integrados ao programa de monitoramento.

Os estudos também subsidiam documentos e medidas regulatórias distintos:

• Análise de estabilidade: fornece subsídios técnicos para a Declaração de Condição de Estabilidade (DCE).
• Dam break: fundamenta a delimitação da mancha de inundação e a elaboração do Plano de Ação de Emergência para Barragens de Mineração (PAEBM), conforme os requisitos aplicáveis.

Manter os dois estudos atualizados é essencial para avaliar tanto as condições de segurança da estrutura quanto as consequências de uma eventual ruptura.

Como a Apoan conduz estudos de ruptura hipotética

A Apoan Gerenciamento elabora estudos de ruptura hipotética para barragens de mineração com metodologia compatível com as exigências da Resolução ANM 95/2022 e da Resolução ANM 220/2025, integrando os resultados ao PAEBM e ao programa de monitoramento da estrutura.

Nossa atuação em estudos de dam break abrange:

• Caracterização geotécnica e hidráulica da barragem, do reservatório e da bacia hidrográfica a jusante
• Definição de premissas de brecha com justificativa técnica documentada e análise de sensibilidade
• Preparação do modelo digital de terreno com resolução compatível com as exigências regulatórias
• Simulação hidrodinâmica 2D conforme o porte e a complexidade da bacia
• Geração de mapas de inundação por cenário e tabelas de tempo de chegada por ponto crítico
• Compatibilização dos resultados com as zonas e ações do PAEBM
• Revisão de estudos existentes para adequação à Resolução ANM 220/2025
• Integração com o sistema de instrumentação e monitoramento da barragem de rejeitos

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