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MINA GONGO SOCO DESCOMISSIONAMENTO

BARRAGEM SUL SUPERIOR S4195-F2

TÍTULO FEL 2 – PROJETO CONCEITUAL BARRAGEM DE REJEITOS PROJETO DE DESC. BARRAGEM SUL SUPERIOR PLANO GERAL DE DESCARACTERIZAÇÃO RELATÓRIO TÉCNICO

Nº VALE

RL-1850DD-X-17451 PÁGINA

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WBH099-17-VALE020-RTE-0003 REV.

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REVISÕES

TE: TIPO EMISSÃO

A - PRELIMINAR B - PARA APROVAÇÃO

C - PARA CONHECIMENTO D - PARA COTAÇÃO

E - PARA CONSTRUÇÃO F - CONFORME COMPRADO

G - CONFORME CONSTRUÍDO H - CANCELADO

Rev. TE Descrição Por Ver. Apr. Aut. Data

A B EMISSÃO INICIAL TCS/ACM

NP/MR JCV JCV 18/03/19

0 C PARA CONHECIMENTO TCS/ACM

NP/MR JCV JCV 21/03/19




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ÍNDICE

ITEM DESCRIÇÃO PÁGINA

1 INTRODUÇÃO 3

2 OBJETIVO 5

3 CARACTERIZAÇÃO GERAL 5

4 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA 11

5 PROJETO CONCEITUAL DE DESCARACTERIZAÇÃO 24

6 CARACTERIZAÇÃO DE INTERFERÊNCIAS 56

7 SEQUENCIAMENTO DAS ETAPAS DE DESCARACTERIZAÇÃO 71

8 CONTROLE E RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DURANTE A OBRA E PÓS OBRA 80

9 CONSIDERAÇÕES E RECOMENDAÇÕES 81

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 83

ANEXO I - MAPEAMENTO GEOLÓGICO DA ÁREA DE ESTUDO. 85




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1 INTRODUÇÃO

O presente documento constitui o Plano Geral de Descaracterização da Barragem Sul Superior (BSS), localizada na Mina de Gongo Soco, de propriedade da VALE. O Plano de descaracterização é um instrumento de gestão ambiental que reúne as informações técnicas, os projetos e as ações que permitem atingir condições ambientais aceitáveis e seguras após o encerramento das atividades minerárias em um determinado empreendimento. A Barragem Sul Superior (BSS), objeto do presente documento, encontra-se na região Nordeste do Quadrilátero Ferrífero no município de Barão de Cocais, distrito de Socorro, próximo à divisa com Caeté, em Minas Gerais, conforme mostrado na Figura 1-1 e na Figura 1-2. As coordenadas UTM da barragem são 646.814 E / 7.790.205 N. O acesso principal a partir de Belo Horizonte é feito pelo município de Barão de Cocais após um trajeto de 80 km pela rodovia BR-381 até o trevo com a rodovia MG-436, a partir do qual se percorrem cerca de 20 km para o sul até a sede urbana do município, de onde se deslocam mais 13 km por estrada não pavimentada até a Mina de Gongo Soco. Alternativamente, pode-se percorrer a BR-262, passando pelas cidades de Sabará e Caeté. Destaca-se que a BSS se encontra na data deste relatório sob nível 2 do seu Plano de Ações Emergências em decorrência das condições de estabilidade geotécnica não satisfatórias.

Figura 1-1 – Foto panorâmica da Mina de Gongo Soco com a Barragem Sul Superior em destaque.

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Figura 1-2 – Mapa de localização da Barragem Sul Superior.




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2 OBJETIVO

De acordo com ANA, 2015, uma barragem é descomissionada quando deixa de ser utilizada para os propósitos de capacitar a acumulação ou desvio de água (ou qualquer outra substância), ou quando for abandonada ou demolida. A descaracterização de uma barragem, com demolição parcial ou total das suas estruturas, deve ser comunicado à entidade fiscalizadora e implementado, de modo a garantir as necessárias exigências de segurança. O empreendedor deve promover a realização de um projeto de descaracterização, apoiado em estudos detalhados da retirada de serviço da barragem, e incluindo as medidas necessárias para garantir as condições de segurança. Em vista as condições de estabilidade da BSS, eventos recentes de ruptura e atualização legislativa este plano conceitual de descaracterização vem com objetivo de atender o preconizado na Resolução nº 4, de 15 de fevereiro de 2019 da Agência Nacional de Mineração (ANM), quanto a descaracterização de barragens alteadas por montante, bem como a resolução SEMAD/FEAM n° 2.765, de 30 de janeiro de 2019. As etapas de desmonte, reabilitação e monitoramento deverão assegurar o atendimento aos objetivos gerais da etapa de descaracterização da estrutura, devendo atender aos seguintes aspectos: 1. Tornar a área afetada pela implantação e operação da barragem de rejeitos capaz de oferecer condições de segurança e saúde pública no longo prazo; 2. Proteger o meio ambiente dos agentes de deterioração química e física; 3. Restabelecer as condições de drenagem natural em todos os locais possíveis; 4. Recompor a vegetação em todos os locais possíveis; 5. Comprovar o sucesso da descaracterização; 6. Manter a área, após o encerramento das atividades, em condições seguras e estáveis do ponto de vista físico e biológico, com a aplicação das técnicas mais adequadas de controle e monitoramento; 7. Permitir um uso benéfico e sustentável da área. 3 CARACTERIZAÇÃO GERAL

3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ESTRUTURA

A BSS foi concebida para contenção de rejeitos da usina de beneficiamento, bem como para contenção de sedimentos das pilhas de estéril da Correia e Sudeste. Atualmente sua finalidade é a contenção de eventuais sedimentos oriundos da sua bacia de contribuição, tendo em vista que não ocorre mais a disposição de rejeitos na barragem. O dique de partida foi implantado diretamente sobre os rejeitos / assoreamento da Barragem Inferior Sul (BIS). Para a ampliação da barragem foi utilizado o método de alteamento a montante, com diques de itabirito friável (apoiados sobre praia de rejeitos). O último




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alteamento por montante, implantado em 4 etapas e finalizado entre os anos de 2011 e 2012, é formado por solo itabirito ou solo coluvionar proveniente de área de empréstimo. Atualmente, o reservatório da barragem conta com um volume de, aproximadamente, 9.405.392,0 m³, segundo relatado no Plano de Ação de Emergência para Barragens de Mineração (PAEBM), de autoria da TETRA TECH (julho/2018) e nomeado de “PAEBM_Sul Superior_2018_07”. Ainda de acordo com o PAEBM, a barragem possui crista na cota 962,40 m, configurando uma altura total de 83,0 m. Além disso, a barragem opera com nível d’agua normal na cota 954,90 m. A Figura 3-1 apresenta uma seção típica do barramento.

Figura 3-1 – Seção típica do barramento – Geologia e Aterros de Alteamento.

A Tabela 3-1 apresenta as etapas de projeto dos diques de alteamento da BSS, as quais serão descritas nos tópicos a seguir e a Tabela 3-2 apresenta os estudos já realizados para essa barragem.

Tabela 3-1 – Etapas de projeto da Barragem Sul Superior.

Ano Etapa de Projeto Alteamento Empresa Projetista

Até 2001 Projetos Iniciais El. ~882,00 m até a El. 913,00 m DAM Projetos

2001 Projeto Conceitual (não executado) El. 913,00 m até a El. 961,00 m Pimenta de Ávila Consultoria

2002 Projeto Executivo El. 913,00 m até a El. 942,00 m Geoconsultoria

2003 Projeto Executivo El. 942,00 m até a El. 963,00 m RDIZ Projetos

Tabela 3-2 – Estudos realizados para a Barragem Sul Superior (modificado de PIMENTA DE ÁVILA, 2013).

Estudos Referência Descrição

Percolação Rdiz Projetos (2003a)

Obtenção da rede de fluxo para as análises de estabilidade; vazões de percolação, para o dimensionamento da drenagem interna e determinação

de pontos críticos pelos resultados das poropressões; velocidades e gradientes.

Análises de Estabilidade Rdiz Projetos (2003a)

Contemplaram todas as etapas de alteamento e fechamento até a elevação 960,0 m. Método de Bishop. Superfície circular de ruptura. Programa

SLOPE/W – Versão 5.11.

Rejeito(pós 2003)

Rejeito(2001-2003)

Rejeito(pré 2001)

Dolomitocom intercalações

ferro-manganesíferas

Saprólito

Solo residualSolo saprolítico

Dolomito

Saprólito

Solo residualSolo saprolítico

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Depósitocolúvio-aluvionar

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Estudos Referência Descrição

Pimenta de Ávila Consultoria (2008a)

Elaboração da Carta de Risco. Método de Spencer. Superfície circular de ruptura. Programa SLOPE/W – Versão 7.0.

Bureau de Projetos e Consultoria (2013)

Análises sísmicas para valores de aceleração horizontal sísmica, variando entre 2 a 10% da aceleração da gravidade (g). Superfície circular de ruptura.

Programa Slide – Versão 5.0.

Estudos Hidrológicos - Hidráulicos

Rdiz Projetos (2003a)

Dimensionamento do extravasor operacional e de abandono, bem como o balanço hídrico do sistema no projeto executivo dos alteamentos da El. 942,0

m até a El. 960,0 m.

Sumário Executivo Pimenta de Ávila (2013)

Apresentação de um sumário executivo com as principais informações disponibilizadas para a Barragem Sul Superior de maneira a fornecer uma

visão geral das características da barragem e subsidiar os estudos geotécnicos da Gestão de Riscos Geotécnicos – GRG.

Revisão da Carta de Risco e do Manual de

Operação TEC 3 (2016)

Revisão da carta de risco da barragem para apenas uma única seção geológico-geotécnica interpretada por RDiz (2003), englobando os

instrumentos que compõe essa seção. Os demais instrumentos instalados na barragem e operantes não foram incorporados nesta atualização.

Análise de Estabilidade sob Carregamentos não

drenados

Geoconsultoria (2017)

Apresentar análises de estabilidade da barragem simulando ruptura não drenada e liquefação.

Revisão Periódica de Segurança de barragem

TÜV SÜD Bureau (2018)

Descrição da barragem, procedimentos utilizados, a análise de desempenho, as análises de estabilidade, a avaliação de segurança hidráulica, a

classificação da barragem e a análise do PAEBM. Segundo o Relatório Técnico de Classificação de Barragens de Mineração, elaborado pela TUV SUD em agosto de 2018 (documento “RC-SP-082-17-R6_Classif-SulSuperior”), e de acordo com o Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM), na Portaria nº 70.389, de 17 de maio de 2017, a BSS foi classificada na categoria de baixo risco, conforme suas características técnicas, seu estado de conservação (considerando-se a estrutura inspecionada em maio de 2017) e seu plano de segurança. Para o potencial de dano associado, a estrutura é classificada na categoria de alto dano devido à existência de população a jusante e ao impacto ambiental e socioeconômico no caso de uma ruptura. Assim, segundo a Matriz de Classificação da Portaria nº 70.389 do DNPM e com base na Categoria de Risco (CRI) BAIXO e no Dano Potencial Associado (DPA) ALTO definidos para a BSS, o relatório supracitado enquadra a barragem como estrutura Classe B. 3.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

O presente item apresenta as áreas de estudo definidas para os estudos socioambientais relacionadas ao Projeto Conceitual de Descaracterização da BSS. Destaca-se que foi indicada como premissa, pela Vale, a consideração das seguintes estruturas do empreendimento: (i) Cava da Mina de Gongo Soco; (ii) Lago da Cava; (ii) Infraestrutura Operacional; (iii) Pilhas de Estéril (PDE’s) situadas sob a infraestrutura Operacional; (iv) Barragem Sul Superior (BSS); (v) Reservatório da BSS; (vi) Barragem Sul Inferior (BSI); (vii) Reservatório da BSI; (viii) Diques (Dique 02, Dique do Patrimônio, Dique dos Ingleses e Dique Fazendinha); e (ix) Acessos Internos. Essas áreas compreendem um total de 356,4 hectares.




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Assim, seguindo a premissa relacionada ao Projeto Conceitual de Descaracterização da BSS, a Pilha de Estéril (PDE) localizada a nordeste do empreendimento não foi contemplada, por estar localizada na sub-bacia hidrográfica do córrego do Congo, que não apresenta estreita relação ambiental em relação ao Projeto Conceitual proposto. Na Tabela 3-3 são apresentados os quantitativos das estruturas do Complexo Minerário de Gongo Soco, em hectares, as quais também são ilustradas nos mapas da Figura 1-2 e Figura 3-2.

Tabela 3-3 - Quantitativo de áreas das estruturas do empreendimento da mina de Gongo Soco.

Estrutura do Empreendimento Área (ha) Estrutura do Empreendimento Área (ha)

Acessos Internos 16,7 Dique Ingleses 0,4

Barramento Sul Inferior (BSI) 1,6 Infraestrutura operacional 1 33,1

Barramento Sul Superior (BSS) 17,1 Infraestrutura operacional 2 10,1

Cava Gongo Soco 138,9 Lago Gongo Soco 14,4

Dique 02 1,1 Pilha de Estéril (PDE) 87,3

Dique A 0,2 Reservatório do BSI 5,9

Dique B 0,6 Reservatório do BSS 16,6

Dique C 0,8 Talude da Infraestrutura 1 43,5

Dique do Patrimônio 0,5 Talude da Infraestrutura 2 56,0

Dique Fazendinha 0,4

A definição das Áreas de Estudo partiu da elaboração de um Mapa de Fragilidades e Oportunidades Socioambientais que identificou, a partir da análise de informações secundárias encaminhadas pela Vale, bem como do levantamento de outras fontes oficiais, relacionadas aos principais atributos existentes na região de entorno do empreendimento. Destaca-se, nesse contexto, a realização de uma visita técnica expedita à área do empreendimento, no contexto da avaliação das alternativas relacionadas às ações de segurança da BSS. Destaca-se, nesse sentido, os principais pontos levantados preliminarmente para a definição das Áreas de Estudo:

Uso do Solo: a área antropizada do Complexo Minerário de Gongo Soco é significativa, assim, a intervenção ambiental relacionada ao Projeto Conceitual de Descaracterização, caso necessária, deverá ser de pequena relevância. Assim, para a definição da Área de Estudo, foi considerada a Área Diretamente Afetada (ADA) bem como uma área de contingência em seu entorno, para uma potencial instalação de estruturas acessórias, como acessos, bacias de contenção de sedimentos, dentre outras;

Processos Erosivos: o talude Norte da mina de Gongo Soco, bem como o talude sul, possuem processos erosivos avançados, com diversos escorregamentos. A Área de Estudo considera, assim, toda a área da cava e seu entorno;




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Acessos: além do empreendimento poder ser acessado por vias vicinais, tanto por

Caeté quanto por Barão de Cocais, destaca-se a existência de diversas vias internas que poderão ser utilizadas nas ações de incremento de segurança e descaracterização. Quanto à transposição da linha férrea da Estrada de Ferro Vitória-Minas (EFVM), entre a área da cava e a área da BSS, a mesma é realizada em 3 (três) pontos, sendo uma passagem superior e duas inferiores;

Unidades de Conservação: presença de Unidade de Conservação (UC) no entorno, com destaque para o Parque Nacional (PARNA) da Serra do Gandarela. Contudo, as intervenções propostas para a descaracterização deverão ocorrer fora de sua Zona de Amortecimento (ZA). A Área de Proteção Ambiental da Região Metropolitana de Belo Horizonte (APA RMBH) é adjadente ao empreendimento; e

Recursos Hídricos: as principais micro-bacias hidrográficas relacionadas às ações de descaracterização da BSS são as dos córregos (i) Vieira; (ii) Congo Velho; e (iii) Congo. Nesse contexto, para a definição das Áreas de Estudo, adotou-se como premissa as referidas microbacias.

Assim, a Figura 3-2, a seguir, apresenta as Áreas de Estudo definidas preliminarmente para o Projeto Conceitual de Descaracterização da BSS. É importante mencionar que essas Áreas de Estudo definidas abarcam os principais aspectos e impactos associados às alternativas cotejadas tanto em relação à descaracterização do barramento quanto às ações de incremento da segurança propostas pela Walm.


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Figura 3-2 - Áreas de Estudo relacionadas ao Projeto Conceitual de Descaracterização da BSS.




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4 CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA

O presente item apresenta a caracterização fisiográfica da Área de Estudo do Complexo Minerário de Gongo Soco, área especificamente relacionada ao Projeto Conceitual de Descaracterização da BSS. Trata-se de um levantamento de informações secundárias realizado por meio de consulta a documentos técnicos elaborados pela Vale para o Complexo Minerário de Gongo Soco, bem como por meio de informações oficiais de órgãos e instituições, estaduais ou federais, dentre outras. O presente item visa, assim, apresentar de forma pormenorizada as principais características ambientais da área, envolvendo atributos relacionados a diversos temas - geologia, hidrogeologia, geomorfologia, pedologia, climatolologia.. 4.1 ATRIBUTOS GEOLÓGICOS E HIDROGEOLÓGICOS

Quanto à geologia estrutural, a área do Complexo Minerário de Gongo Soco está inserida na porção nordeste do Quadrilátero Ferrífero, no Sinclinal Gandarela, que, por sua vez, é composta por um conjunto de megadobras, sinformes e antiformes, truncadas por sistemas de falhas de empurrão, que revelam significativa influência sobre o relevo, as características do solo e recursos hídricos da região, superficiais e subterrâneos (BALTAZAR et al., 2005). As características lito-estratigráficas da região abrangida pelo empreendimento minerário em questão são representadas por quatro macro unidades, de acordo com Neto (2008):

Complexo gnáissico-migmatítico, constituído de rochas arqueanas, predominantemente gnaisses tonalíticos a granodioríticos, migmatizados ou não;

Sequência metavulcano-sedimentar arqueana do Supergrupo Rio das Velhas, do tipo Greenstone Belt, composta por um espesso pacote de rochas metavulcânicas e metassedimentares de idade arqueana;

Seqüência metassedimentar paleoproterozóica do Supergrupo Minas, subdivido em quatro Grupos: Caraça, Itabira, Piracicaba e Sabará. Destacam-se essas formações por apresentarem quartzitos e filitos com elevadas restrições geotécnicas, as quais favorecem a formação de processos erosivos e movimentos de massa; e

Metassedimentos terrígenos do Grupo Itacolomi, constituído de quartzitos e, em menor proporção, metaconglomerados e filitos, que recobrem em discordância o Supergrupo Minas. Essas formações também apresentam elevada suscetibilidade a processos erosivos.

Nesse sentido, pontuam-se a seguir as principais características geotécnicas associadas às principais unidades geológicas da Área de Estudo do Complexo Minerário de Gongo Soco, de acordo com Pimentel et al. (2005), as quais são ordenadas, de acordo com a coluna estratigráfica da região do Quadrilátero Ferrífero (Figura 4-1), modificada de Alkimim e Marshak (1998):




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Colúvios: São constituídos por material detrítico movimentado e por depósitos de tálus,

distribuídos na área de estudo principalmente em rampas de vertentes e topos de morros. Possuem propensão a movimentações de massa e suscetibilidade à erosão variada, sendo mais elevada em áreas de maior declividade e heterogeneidade, e de menor coesão.

Quartzitos: pertencentes à Formação Moeda e, subordinadamente, à Formação Cercadinho, ocorrem predominantemente como uma faixa delgada ao longo do Talude Norte da Cava de Gongo Soco e nas imediações a sudeste. Costumam aflorar, formando relevos escarpados, e possuem baixa suscetibilidade a movimentos de massa, em geral associados a tombamentos, basculamentos e quedas de blocos causados por fraturamento. Quando sãos, são altamente resistentes à erosão, mas, quando friáveis, essa resistência cai consideravelmente;

Dolomitos: pertencentes à Formação Gandarela, compõem a maior parte da porção sul da Mina de Gongo Soco, incluindo parte do talude sul da cava, e a área das Instalações de Tratamento de Minério (ITM’s), das PDEs Sudeste e Sudoeste e das Barragens Sul Superior (BSS) e Barragem Sul Inferior (BSI) (Vide Anexo I). Apresentam baixa propensão a desenvolver movimentos de massa e baixa suscetibilidade a processos erosivos, ambos comumente associados a superfícies preferenciais;

Cangas: formam carapaças superficiais sobre os itabiritos da Formação Cauê. Recobriam antigamente a área hoje ocupada pela Cava de Gongo Soco, nas quais foram lavradas como estéril, restando hoje apenas remanescentes daquela cobertura. Por serem concessionárias, são muito resistentes a processos erosivos, mas podem apresentar movimentos de massa, contribuindo para uma instabilização geotécnica. Esses movimentos de massa devem-se a descontinuidades, tais como falhas e fraturas, que podem gerar “quebras” na cobertura, e ao descalçamento da base das carapaças, em geral composta por rochas mais suscetíveis à erosão; e

Itabiritos: pertencentes à Formação Cauê, compõem o segmento central da Cava de Gongo Soco. Costumam relacionar-se às áreas mais elevadas do terreno e, em geral, podem abrigar movimentos de massa (escorregamentos e ruturas) controlados pela declividade e pelas descontinuidades da rocha (fraturas, foliação). Sua suscetibilidade à erosão varia de baixa a média, dependendo do seu grau de decomposição e faturamento;

Filitos: a principal ocorrência de filitos se dá na área pertence à Formação Batatal, como uma delgada lente no talude norte da Cava de Gongo Soco, nas bancadas inferiores aos quartzitos da Formação Moeda. Subordinadamente, podem ocorrer filitos pertencentes às Formações Cercadinho e Fêcho do Funil, a sul da Mina de Gongo Soco. Estas rochas formam colinas suaves e são altamente suscetíveis à erosão e a movimentos de massa, comumente controlados por relações entre os planos de foliação e descontinuidades. Por serem muito friáveis, favorecem o desenvolvimento de sulcos, ravinas e voçorocas;




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Xistos: pertencentes ao Grupo Nova Lima, compõem o norte da Mina de Gongo Soco, constituindo tanto a porção superior do talude norte da cava quanto a região da Pilha de Estéril (PDE) Nordeste. Também ocorrem comumente associados aos filitos do Grupo Piracicaba. Apresentam propensão moderada a alta para desenvolver movimentações de massa, fortemente condicionadas pela foliação e pelas descontinuidades da rocha. A suscetibilidade à erosão desta unidade é elevada;

Gnaisses e Migmatitos: pertencentes ao Complexo Cristalino Caeté, possuem ocorrência restrita ao norte da Mina de Gongo Soco, em parte da PDE Nordeste. Estes litotipos estão associados a relevos de colinas e suas exposições costumam acontecer em ravinas e voçorocas bastante intemperizadas e muito estruturadas. A suscetibilidade a movimentos de massa desta unidade é baixa, principalmente devido aos reduzidos gradientes topográficos e às características geotécnicas dos materiais de cobertura. A suscetibilidade à erosão, por sua vez, é alta a moderada, pois os solos saprolíticos resultantes do intemperismo destas rochas, quando expostos, apresentam alta erodibilidade, tanto pela ação das águas de escoamento superficial, como pelas águas freáticas.

Figura 4-1: Coluna estratigráfica da região do Quadrilátero Ferrífero, adaptado de Alkmim e Marshak (1998).




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A partir da adequada representação cartográfica e mapeamento dessas unidades na área de intervenção do Projeto Conceitual de Descaracterização da BSS, aliado a outras informações ambientais da Área de Estudo, será possível estabelecer medidas assertivas de prevenção e controle de processos erosivos, bem como de revegetação e manutenção das áreas, relacionadas ao Prad Conceitual. No Anexo I é apresentado mapeamento geológico da área de estudo, publicado pela Companhia de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais - Codemig (BALTAZAR et al., 2005), em escala de 1:50.000. O mapa foi adaptado para inserção neste Relatório, com apresentação da Área de Estudo dos Meios Físico e Biótico, bem como a indicação da área correspondente às estruturas do empreendimento, visando à correlação com as unidades geológicas da área do Complexo Minerário (anteriormente descritas), as quais deverão ser consideradas no âmbito do Projeto Conceitual de Descaracterização em tela. Quanto às características hidrogeológicas da Área em Estudo, são observadas, predominantemente, litologias aquíferas, seguidas por aquicludes e aquitardos. Seguindo o empilhamento estratigráfico normal, os aquíferos da região correspondem às formações ferríferas do Grupo Nova Lima, quartzitos da Formação Moeda, itabiritos e hematitas da Formação Cauê, itabiritos e dolomitos carstificados da Formação Gandarela, quartzitos da Formação Cercadinho e às coberturas detríticas (MDGEO, 2003). De acordo com o Zoneamento Ecológico Econômico de Minas Gerais - ZEE-MG (SCOLFORO et. al., 2008), a disponibilidade de água subterrânea é classificada como “média” e a potencialidade de contaminação dos aquíferos é “baixa” ou “muito baixa”. 4.2 ATRIBUTOS GEOMORFOLÓGICOS E FISIOGRÁFICOS

A região que abrange o Complexo Minerário de Gongo Soco situa-se na unidade geomorfológica do Quadrilátero Ferrífero, que consiste em um conjunto de relevo dobrado, bem dissecado, com bordas elevadas e uma porção rebaixada no centro, representado pelo domo do Bação. Sua conformação de serras compõe a Cordilheira do Espinhaço, onde sobressaem-se as serras do Caraça, localizada na porção leste; a da Moeda, a oeste; a de Ouro Branco, ao sul; e a de Três Irmãos/do Curral, na porção setentrional (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 1983). O Quadrilátero Ferrífero consiste em um conjunto de feições didáticas marcadas por um forte controle estrutural e produzidas por processos de erosão diferencial (VAREJÃO, 1991). Tal controle estrutural condiciona a fisiografia deste conjunto orográfico por meio de grandes estruturas dobradas como sinclinais suspensos, anticlinais erodidos e cristas do tipo hogback. Portanto, o principal processo envolvido na geração desta morfologia, marcada pela intensa variação topográfica, é a erosão diferencial (BARBOSA, 1980). Nesse sentido, vale indicar que o relevo da região obedece aos seguintes arranjos: as rochas mais resistentes do ponto de vista químico e mecânico - quartzitos (Grupo Maquiné e Caraça) e itabiritos (Grupo Itabira) - apresentam imponentes cristas, que, devido aos efeitos da erosão diferencial, destacam-se na topografia regional. Em uma posição intermediária no relevo encontram-se os conjuntos de encostas esculpidas sobre os filitos e xistos. E, por último, situadas nas regiões mais deprimidas, localizam-se as chamadas “terras baixas”, formadas




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por complexos metamórficos caracterizados pela presença de gnaisses e migmatitos (MEDINA et al., 2005). Localmente, dentre as formas de relevo mais expressivas, deve-se mencionar a Serra do Caraça e a Serra da Piedade, respectivamente situadas ao sul e ao norte do espigão da Serra do Espinhaço que, na região da área de concessão do Complexo Minerário de Gongo Soco, recebe o nome de Serra de Paula. Por fim, Gongo Soco localiza-se na vertente sudeste da Serra de Paula, divisa municipal entre os municípios de Barão dos Cocais e Caeté. Nesta região, a Serra possui altitudes de até 1.415 m. A sudeste da BSS localiza-se também uma crista mais elevada, conhecida localmente como Serra do Congo Velho. As estruturas da mina localizam-se entre as cotas 900 m e 1.200 m.


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Figura 4-2: Mapa Hipsométrico.




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4.3 ATRIBUTOS SISMOLOGICOS

Tremores de terra no Brasil são geralmente pequenos e pouco frequentes quando comparados aos das regiões mais ativas do mundo. Algumas regiões do Brasil são mais ativas que outras, tais como: os estados do Rio Grande do Norte e Ceará, a parte norte do estado do Mato Grosso, a região NW de Goiás, a Bacia do Pantanal, uma parte do Sul de Minas Gerais e NE do estado de São Paulo, e a região do talude na margem continental offshore. O Brasil já tem uma norma anti-sísmica (NBR-15.421/2006) baseada em estudos sismológicos da década de 1990. Com base em catálogos mais atualizados e melhor conhecimento dos sismos brasileiros, foram construídos novos mapas de Ameaça Sísmica (seismic hazard, ou “perigo sísmico”). A Figura 4-3 mostra os níveis de vibração (% de aceleração da gravidade). Naquelas áreas mais ativas do Brasil, citadas acima, vibrações sísmicas com níveis superiores a 5%g (suficientes para provocar trincas e rachaduras em paredes) podem ocorrer com probabilidade de 10 % em 50 anos (período de retorno da ordem de 500 anos). Esse nível de vibração é maior do que o nível de projeto de muitas barragens de rejeito. O Mapa de Ameaça Sísmica utilizado (Figura 4-3) é o mais atualizado para o território brasileiro. Este mapa foi desenvolvido por Assumpção et al. (2016) e publicado no Boletim nº 96 da Sociedade Brasileira de Geofísica. Esta aceleração de referência de pico deve ser aferida por meio de medições de sismógrafos implantados na região a qual se deseja avaliar as ações dos abalos, para que se possa qualificar a propagação do sismo induzido ao longo da rocha ou solo de fundação da estrutura. Conforme se pode observar na Figura 4-3, a aceleração de pico em rocha para a região da Mina de Congo Soco é de 0,06g (m/s²).




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Figura 4-3 – Mapa de Ameaça Sísmica Brasileiro – Acelerações de pico em rocha (PGArock) – Probabilidade

de excedência de 10% durante 50 anos correspondendo a um período de retorno de 475 anos.

4.4 ATRIBUTOS PEDOLÓGICOS E DE POTENCIAL EROSIVO

Os solos da região do Quadrilátero Ferrífero são, em geral, incipientes, e sua origem está normalmente associada ao substrato de rochas ferríferas. O caráter incipiente se deve a pelo menos dois fatores: à condição do relevo da região e à constituição litológica do substrato. Nesse sentido, os ambientes de geodinâmica instável, típicos da área em tela, caracterizam-




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se por uma velocidade de evolução de processos morfogenéticos que impede a formação de solos bem desenvolvidos. Na Área de Estudo predominam as classes dos Cambissolos e Neossolos Litólicos, correspondentes às áreas com maior declividade, normalmente representadas por grupos de solos originados em substratos de rochas ferríferas. Nas áreas com menor declividade podem ser encontrados os Latossolos Ferríferos e Latossolos Vermelho-Escuros, sendo estes últimos de ocorrência mais restrita, aparecendo como componente minoritário de associações complexas, onde predominam Cambissolos fase substrato de rochas ferríferas. O Latossolo Ferrífero é originado a partir da meteorização das rochas metamórficas do Supergrupo Minas, compreendendo filitos e quartzitos ferruginosos, e materiais correlatos do Grupo Piracicaba. Este tipo de solo, proposto pelo Serviço Nacional de Levantamento e Conservação do Solo da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), ocorre ao longo do vale do rio Socorro em associação com Cambissolos fase substrato de rochas ferríferas. De acordo com o Zoneamento Ecológico Econômico de Minas Gerais - ZEE-MG (SCOLFORO et. al., 2008), a “erodibilidade” e o “risco potencial de erosão” do terreno compreendido pelas minas de Gongo Soco são classificados como “Muito Altos”. Vale ressaltar que estes parâmetros apresentam estreita relação com as características dos solos locais, além das características do relevo e geologia. 4.5 ATRIBUTOS HIDROGRÁFICOS

De acordo com Neto (2008), o município de Barão de Cocais está inserido na Bacia Hidrográfica do rio Piracicaba, na região denominada Alto Piracicaba, com área de 5.465,38 km2. Na região do Complexo Minerário de Gongo Soco, a rede de drenagem é limitada por um divisor de águas ao norte da mina, compondo a sub-bacia do rio Socorro, tributário do rio Santa Bárbara. Por sua vez, este último é tributário do rio Piracicaba, ambos pertencendo à Bacia do rio Doce. Localmente, o rio Socorro também é conhecido como rio São João ou rio Barão de Cocais. O curso do rio Socorro/São João é marcado por uma série de corredeiras orientadas no sentido SW-NE, acomodado ao eixo do sinclinal Gandarela. Mais especificamente na região próxima à cava da mina de Gongo Soco, os principais tributários da sub-bacia do rio Socorro/São João são os córregos Capim Gordura, Vieira, Canta Galo e Congo Velho, sendo que todos apresentam padrões característicos dos tipos em treliça, paralelo e retangular, com direções características nos sentidos ENE-WSW, N-S e NW-SE. Esses padrões de drenagem indicam a existência de fortes controles geológicos) na geomorfologia fluvial local (Figura 4-4).


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Figura 4-4 - Rede de Drenagem na Área de Estudo para o Meio Físico.




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Ao longo dessas encostas existe uma infinidade de pequenos canais de primeira ordem que dificilmente ultrapassam 1 km de extensão, pois antes disso se confluem em córregos de segunda ordem. Para o córrego Capim Gordura, juntamente com o córrego Vieira, localizados respectivamente nas porções leste e oeste da mina, estão cadastradas 37 (trinta e sete) das 62 (sessenta e duas) surgências de água já identificadas na mina e nos arredores, segundo o Estudo de Impacto Ambiental (EIA) da Mina Gongo Soco (LUME, 2016). Por sua vez, o córrego Congo Velho (ou Gongo Soco) engloba 20 (vinte) surgências de água cadastradas. Nesse contexto, apresenta-se, na Figura 4-5, o mapeamento de nascentes na área da Mina de Gongo Soco, de acordo com Neto (2008).


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Figura 4-5 - Mapa de nascentes cadastradas na área da Mina de Gongo Soco.




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4.6 ATRIBUTOS CLIMATOLÓGICOS

A área do empreendimento está inserida em região onde predomina, segundo a classificação de Köppen e Geiger, o clima Cwa - tropical de altitude, com inverno seco, entre os meses de abril a agosto, e precipitação média inferior a 30 mm/mês, e período chuvoso, entre os meses de setembro, outubro e março, com precipitação média da ordem de 200 mm/mês. A pluviometria média anual apresenta-se da ordem de 1.500 mm, com mínima histórica (entre os anos de 1961 e 1990) registrada na Usina Peti, correspondendo a 437,9 mm (ano de 1963) e máxima de 2.316,4mm (ano de 1983). De acordo com Delphi (2011), o máximo de precipitação média acumulada na região ocorre no mês de janeiro, alcançando, nas estações climatológicas de Barão de Cocais, Caeté e Usina Peti (próximas ao empreendimento), os valores de 293 mm, 336 mm e 357 mm, respectivamente. Por outro lado, a menor precipitação média nas referidas estações chega a 12 mm no mês de julho e 7 mm em agosto. Os dados de precipitação registrados nas três estações supracitadas correspondem ao período 1991 a 2005. Os valores de evaporação situam-se abaixo dos valores médios de precipitação anual da região, demonstrando o balanço hídrico anual positivo, com períodos mais secos entre os meses de julho a outubro. No estudo também é indicada a temperatura média anual, por volta de 21ºC, com médias máximas variando em torno de 24ºC e mínima média em torno de 18ºC (Figura 4-6).

Figura 4-6 - Climograma da estação Caeté. Fonte: Delphi (2011).




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5 PROJETO CONCEITUAL DE DESCARACTERIZAÇÃO

5.1 CRITÉRIOS E PREMISSAS

As premissas e critérios utilizados para o desenvolvimento do Projeto Conceitual de Descaracterização da Barragem Sul Superior foram definidas em conjunto com a equipe técnica VALE/WALM. I. Aspectos Gerais

A. Antes do início das obras de descaracterização da BSS deverá ser considerado uma estabilização mínima da mesma para proteção da equipe que fará o trabalho; B. As obras de descaracterização da barragem sul superior deverão se iniciar no período de seca; C. Os volumes estimados para retirada de material serão retirados da topografia primitiva disponibilizada pela Vale; D. Os rejeitos e os materiais dos diques de partida e de alteamento serão direcionados para o interior da cava de Gongo Soco; E. Para a remoção do rejeito no reservatório, deverá ser utilizado o processo de desmonte Mecânico (manual ou remoto). A solução a ser adotada será definida em conjunto com a VALE em etapa futura, após a apresentação pela WALM das alternativas possíveis; F. Durante todos os trabalhos de remoção, o lençol freático no interior da barragem deverá ser mantido rebaixado; G. A remoção dos rejeitos será feita de forma descendente, conforme produção e eficiência do rebaixamento do lençol freático;

II. Aspectos Legais: O projeto de descaracterização considerou a descaraterização da Barragem Sul Superior como barragem, conforme preconiza a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB), Lei 12.334 de 20 de setembro de 2010 e demais aspectos normativos e legais listados abaixo.

A. NBR 10.004/2004: Resíduos sólidos – Classificação; B. NBR 11.174/1990: Armazenamento de resíduos classe II – não inertes e III – inertes – Procedimento; C. NBR 11.682/2009: Estabilidade de Encostas; D. NBR 13.028/2017: Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água – requisitos; E. NBR 13.029/2017: Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de disposição de estéril em pilha – requisitos;




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F. NBR 13.030/1999: Elaboração e apresentação de projeto de reabilitação de áreas degradadas pela mineração. G. Resolução n° 4 de 15 de fevereiro de 2019 da Agência Nacional de Mineração que estabelece medidas cautelares regulatórias para estabilidade de barragens de mineração pelo método de montante; H. Lei Estadual de Minas Gerais n° 23.291, de 25 de fevereiro de 2019, que estabelece a Política Estadual de Segurança de barragens; I. Resolução SEMAD/FEAM n° 2.765, de 30 de janeiro de 2019, que determina a descaracterização de todas as barragens de contenção de rejeitos, alteadas pelo método a montante, provenientes de atividades minerárias, existentes em Minas Gerais.

III. Classificação dos Materiais: A classificação do estéril a ser disposto segundo NBR 10.004 é Classe IIB, não perigoso, inerte. IV. Aspectos Ambientais

A. Como alternativa de uso futuro para a região da barragem é prevista a reintegração ao meio ambiente com revegetação e controle de processos erosivos devido à sua viabilidade ambiental, técnica e econômica, e por atender às exigências legais e demais condicionantes aplicáveis; B. Considera-se, inicialmente, que a empresa ficará responsável pela área até que os passivos adicionais e responsabilidades financeiras associadas sejam mitigados.; C. A verificação da estabilidade geoquímica da área consiste basicamente no monitoramento e controle da qualidade das águas superficiais e subterrâneas e na adequação das propriedades químicas do solo e/ou substrato. A qualidade da água efluente liberada deverá ser monitorada durante e após as obras de descaracterização, de forma a garantir o seu correto descarte, levando em consideração os padrões de qualidade em relação à classificação do curso de água receptor; D. A estabilidade biológica da área depende das características físicas e químicas, como também do uso futuro estabelecido. No âmbito da recuperação da estabilidade biológica, o processo de revegetação pode ser considerado como ponto chave uma vez que contribui para a restauração do equilíbrio ambiental na área e propicia o desenvolvimento das espécies vegetais e o retorno da biodiversidade. O monitoramento permitirá o acompanhamento do crescimento das plantas, o desenvolvimento da fauna, e a estabilização dos taludes e reservatório, tornando o ambiente autossustentável a médio e longo prazo.

V. Reservatório e Maciço

A. A estrutura será descaracterizada como barragem, eliminando seu reservatório e maciço em sua totalidade;




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B. Camada de cobertura em solo vegetal para implantação de cobertura vegetal de proteção; C. Retaludamento dos taludes do terreno natural, caso necessário, em geometria adequada em termos de estabilidade física e para diminuição da erosão superficial;

VI. Estudos Geotécnicos: A. Parâmetros Geotécnicos: Os parâmetros geotécnicos utilizados nas análises foram validados com base nas campanhas de investigação realizadas no site, sendo admitido como critério de ruptura o cisalhamento não drenado. B. Estabilidade Física da Área: Critérios de estabilidade física da estrutura pela análise do método equilíbrio limite, conforme ABNT NBR 13.0281/2017 para o dique de contenção de sedimentos e ABNT NBR 11.682/2009 para a encosta remanescente;

VII. Canais Periféricos e Canaletas de Drenagem:

A. A WALM propõe canais de drenagem superficial com direcionamento ao longo do talvegue natural, com desague em um sump a ser implantado. Propõe-se, então, a instalação de um sistema de bombeamento temporário para a retirada do volume armazenado de águas pluviais, direcionando-nos para o vertedor tipo tulipa, enquanto este estiver em funcionamento, e para o vertedor de desvio, quando a tulipa não mais operar; B. Os canais definitivos serão revestidos por blocos de enrocamento, enquanto os provisórios serão de geomembrana, manta cimentícia e/ou prime betuminoso; C. As sargetas de bermas serão de solo laterítico compactado com imprimação de prime betuminoso. D. Os lançamentos das bermas com declividades acima de 15% serão evitados. Entretanto, quando a geometria final requerer que tais declividades sejam adotadass, serão realizados com descidas em degraus e rápidos em concreto armado dimensionado para meio agressivos, a fim de prolongar sua vida útil. E. Os canais de drenagem finais propostos na descaracterização foram dimensionados para a vazão decorrente da chuva com 500 anos de período de recorrência, conforme recomendação da Norma ABNT 13.029/2017. Entretanto, os canais finais serão dimensionados para o mesmo período, mas verificados para TR = 10.000 anos de tal forma que sejam minimizados riscos. F. As curvas de precipitação-duração-frequência (PDF) foram extraídas da publicação “Diretrizes para Elaboração de Estudos Hidrológicos e Dimensionamentos Hidráulicos em Obras de Mineração” (Pinheiro, 2011). Essa publicação descreve os estudos de chuvas intensas válidos para as minas da VALE na região do Quadrilátero

1 Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água - Requisitos




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Ferrífero, desenvolvidos pela POTAMOS No presente estudo foi adotada a relação PDF da Mina Gongo Soco; G. Devido ao pequeno aporte da área de contribuição e ausência de dados de monitoramento, foi adotado o método indireto de transformação chuva-vazão para obtenção das vazões de projeto utilizados na verificação/dimensionamento das estruturas. Para tanto, foi empregado o software HEC-HMS 4.2.1.

VIII. Dique de Contenção de Sedimentos: Para a contenção dos sedimentos gerados pelas obras está prevista a implantação de um dique de contenção, para o qual será considerada, uma frequência mínima de limpeza anual entre as manutenções periódicas. Seguem abaixo as premissas da estrutura consideradas:

A. Para o dimensionamento desta estrutura foram adotadas as taxas de geração de sedimentos iguais a 400 m³/ha/ano para a área da superfície da barragem, 100 m³/ha/ano para as pilhas e 300 m³/ha/ano para área antropizada e 30 m³/ha/ano para área com cobertura vegetal e 40 m³/(ha.ano) para os sedimentos provenientes da bacia hidrográfica (área de terreno natural).

B. O critério de segurança adotado para o dimensionamento do sistema extravasor dos diques de contenção de sedimentos é associado ao evento de cheia com TR = 1.000 anos, sendo considerada uma borda livre remanescente capaz de conter a arrebentação de ondas formadas pelos ventos e eventuais recalques na crista da estrutura.

5.2 PLANO CONCEITUAL DE DESCARACTERIZAÇÃO

O Plano Conceitual de Descaracterização da BSS em convergência com a resolução nº 4, de 15 de fevereiro de 2019 da Agência Nacional de Mineração (ANM), quanto a descaracterização de barragens alteadas por montante, bem como a resolução SEMAD/FEAM n° 2.765, de 30 de janeiro de 2019, propõe a descaracterização a ser realizada em duas etapas, conforme condições de estabilidade apresentadas no item 3 – Caracterização da Estrutura, e no Relatório de Inspeção de Segurança Regular de Fevereiro de 2019. Entende-se por descaracterização segundo definição da resolução conjunta SEMAD/FEAM n° 2.765, de 30 de janeiro de 2019 em seu inciso III do Art. 2°como:

(...) Processo no qual a barragem deixa de possuir as características de barragem, ou seja, passa a não operar como estrutura de contenção de rejeito, sendo destinada à outra finalidade.

Devido as condições marginais de estabilidade identificadas, a descaracterização da estrutura deverá ser iniciada somente após a garantia de um incremento das condições de segurança constatadas em fevereiro de 2019, sendo este incremento de segurança o divisor das etapas ilustradas na Figura 5-1 e descritas abaixo




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A primeira etapa consiste nas intervenções e obras para aumento do nível de segurança, enquanto a segunda etapa consiste na descaracterização propriamente dita. A etapa final consiste no monitoramento e controle das ações ambientais.

Etapa 1 – Incremento de Segurança: Nesta etapa está sendo proposto o rebaixamento do nível freático interno da barragem e a construção de uma berma de estabilização no talude de jusante.

Etapa 2 – Descaracterização: Nesta etapa é previsto o desmonte da barragem

(reservatório e maciço) de montante para jusante de modo descendente, bem como a recuperação e controle ambiental da área impactada.

Etapa 3 – Pós-Descaracterização: Nesta etapa é realizado o monitoramento e controle da recuperação ambiental da área, bem como dos parâmetros físico-químicos e da estabilidade biológica da região e a manutenção dos dispositivos implantados.

Figura 5-1 – Etapas do Plano Geral de Descaracterização da Barragem Sul Superior.

Na sequência é descrito o conceito dos elementos necessários para a efetivação da descaracterização, nos itens 5.3 e 5.4 são apresentados os estudos geotécnicos e hidrológicos-hidráulicos e no item 7 o sequenciamento construtivo da solução proposta. 5.2.1 Implantação de Sistema de Canais Periféricos O sistema de drenagem superficial foi concebido de modo a drenar as águas incidentes na bacia para a região a jusante, durante as obras e após a descaracterização da barragem. Para isso o sistema de drenagem foi subdivido em 3 etapas de operação, conforme listado abaixo.




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Incremento de Segurança: Inicialmente, para a etapa de incremento de segurança, são previstos canais trapezoidais revestidos com manta PEAD de 1,0mm, na região do reservatório (junto à PDE Sudeste), direcionando o fluxo incidente para um sump no pé da PDE Correia, também revestido em manta PEAD. A escolha do tipo de revestimento tem por objetivo a redução do volume infiltrado, além da facilidade de implantação. Destaca-se que tanto suas laterais, quanto seu fundo deverá ser ancorado com/ou rejeito, de forma tal que esta não esteja propensa à flutuação ou arrancamento. Este sump tem a função de poço de bombeamento, não tendo capacidade significativa de amortecimento de cheias, podendo em eventos extremos ocorrer o seu transbordamento. A sua operação visa o aumento na velocidade de escoamento em qualquer nível hidrostático acima da praia de rejeitos. Optou-se por esta solução devido a restrição operacional na área do reservatório decorrente das condições de segurança identificadas em fevereiro de 2019. Na evidência de incremento de segurança na barragem, recomenda-se a ampliação do mesmo, de modo a aumentar a sua eficiência e reduzir as contribuições. Entende-se que este sistema foi definido de forma a melhorar o escoamento com a menor intervenção possível, não sendo ele capaz de impedir formação de lâmina no reservatório em chuvas de alta intensidade e de baixa duração. Assim, este sistema busca bombear chuvas de baixa intensidade e de longa duração, que são efetivamente as chuvas que mais contribuem para a recarga. Desta forma, foi proposto um sump de 20m x 20m de base, inclinação 1V:3H e 3 metros e altura, a fim de instalar um bombeamento, com um volume de cerca de 2.600m³. Os canais propostos têm de 1,0 m de largura, taludes com inclinação 1V:2,5H e altura de 1,0 m. Para esgotamento dessa estrutura, o volume será bombeado por meio de mangotes para o canal extravasor da BSS. Devido a implantação da berma estabilizadora sobre o talude de jusante o canal extravasor da BSS deverá ser desviado para o vale adjacente e as vazões direcionadas para o reservatório do dique para contenção de sedimentos, a ser implantado. Durante as obras: À medida que o processo de descaracterização avança, prevê-se a implantação de canais trapezoidais em enrocamento nos fundos dos vales primitivos. As drenagens provenientes dos taludes serão direcionadas por meio de caimento longitudinal e transversal nas bermas do retaludamento. Nestas bermas é prevista a implantação de sarjetas em laterita compactada com imprimação asfáltica, de forma a reduzir os processos erosivos. O sump escavado será progressivamente transferido para a praça de trabalho/escavação, em cotas inferiores, e seu bombeamento será mantido durante todo período de obras.




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Após as Obras: No final do processo de descaracterização toda a drenagem será direcionada para o extravasor da BSI por meio de um sistema de canais trapezoidais sobre os vales primitivos e o platô de cobertura da BSI. Desta maneira os fluxos terão seu disciplinamento garantido, bem como a redução dos processos erosivos. 5.2.2 Sistema de Bombeamento O sistema de bombeamento tem por objetivo a retirada do volume de água incidente na região da bacia de contribuição da barragem, durante as obras, e foi dimensionado para dois momentos distintos. A primeira etapa diz respeito ao esgotamento do sump no período de incremento de segurança, direcionando o fluxo para os canais de drenagem implantados. As bombas escolhidas para essa etapa foram dimensionadas para uma chuva de 4 horas de duração e tempo de retorno de 2 anos. O tempo escolhido para esgotamento do sump foi de 4 horas. Na segunda etapa, o sistema de bombeamento terá por objetivo a condução do fluxo para os canais de drenagem instalados e, posteriormente, para o canal do extravasor desviado. Devido ao caráter definitivo da fase, adotou-se chuva também com 4 horas de duração, porém com tempo de retorno de 25 anos. O tempo para esgotamento também foi de 4 horas. 5.2.3 Berma de Equilíbrio Como estrutura de estabilização para a primeira etapa é prevista a implantação de uma berma de equilíbrio a jusante da BSS. Esta berma será implantada sobre o reservatório da BSI sendo previsto o lançamento da mesma em duas fases. A primeira em material drenante (granulometria areia) até a cota de coroamento da BSI e a fase posterior em material de empréstimo até a El. 918,0m. Recomenda-se utilizar como material de empréstimo o estéril depositado na PDE Sudeste de forma a diminuir a distância média de transporte e reduzir o talude final a montante pós-descaracterização. O retaludamento da encosta primitiva em congruência com a PDE Sudeste irá compor um talude único de grande porte. A redução do mesmo é aconselhável para melhorias de condição e estabilidade e redução da bacia de contribuição, bem como redução do aporte de sedimentos nesta bacia. Esta berma será executada com sete bancadas de 5,0m de altura e inclinação de 1,0V:2,0H, tendo uma altura final de 35,0m e um volume geométrico estimado de 880.000m³. As bermas intermediárias terão largura mínima de 30,0m. Entre o maciço da berma de estabilização e o BSS é previsto um tapete drenante inclinado em material drenante (granulometria areia) em todo o contato. A Figura 5-2 apresenta a berma em planta e a Figura 5-3 a geometria típica da berma de equilíbrio proposta para a etapa de incremento de segurança.




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Figura 5-2 – Berma de equilíbrio a jusante da BSS – Planta.

Figura 5-3 – Berma de equilíbrio a jusante da BSS – Seção Típica (trecho verde).

5.2.4 Dique para Contenção de Sedimentos Tendo em vista o desmonte da estrutura da BSS e a geração de sedimentos, especialmente na região das pilhas de disposição de estéril, deverá ser construído um dique a jusante do maciço da BSI. Essa estrutura terá como função principal a contenção dos sedimentos desprendidos na bacia e seu dimensionamento foi realizado com base em taxas de geração recomentados pela literatura (Pinheiro, 2011) e nos parâmetros físicos da bacia.




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O dique será concebido em aterro de enrocamento com inclinação de seus taludes de montante e jusante igual a 1,0V:2,0H e 1,0V:3,0H, respectivamente. A crista possui 6,0 m de largura e elevação mínimas calculadas para a soleira e a crista de, 837,5m e 840,0m, respectivamente. Sua altura total do talude de jusante é igual a 21,0m. Não está previsto a implantação de sistema de drenagem interna por se tratar de um aterro em blocos permeável. Sendo previsto, contudo transição do paramento de montante para contenção dos sedimentos. Foi realizada, também, a verificação da eficiência de retenção das partículas na barragem, considerando-se os tempos de residência médios das vazões referentes a um evento com tempo de retorno de 2 anos e 24 horas de duração. Observou-se que a estrutura é capaz de reter aproximadamente 100% das partículas com dimensões superiores a 0,05 m. Na Figura 5-4 é apresentado a seção típica do dique proposto e na Figura 5-5 a planta do mesmo.

Figura 5-4 – Dique de Contenção de Sedimentos – Seção Típica.




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Figura 5-5 – Dique de Contenção de Sedimentos – Planta.

5.2.5 Remoção dos Materiais Depositados e Retaludamento da Encosta A remoção dos rejeitos depositados será realizada sempre em condições de estiagem com monitoramento continuo e por sistema de valas. A escavação deverá ocorrer de montante para jusante, não possuindo valas com profundidade superior a 5,0m. Os taludes de escavação no rejeito deverão ter declividade mínima de 1,0V:3,0H e nos taludes remanescentes (encosta) de 1,0V:2,0H. Será deixado no contato do rejeito com a Pilha de estéril sudeste um “buffer” remanescente de rejeito com largura de 5 a 10 m, de forma a evitar que no processo de remoção deste material ocorra um descalçamento acidental da pilha. Os volumes de escavação estimados nesta fase conceitual são da ordem de 9,6 Mm³, sendo em sua maioria rejeitos de minério de ferro que serão direcionados para o interior da Cava de Gongo Soco.




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Todos os taludes deverão manter um caimento majoritário longitudinal de 1,0% e transversal de 3,0%, bem como as valas temporárias de escavação do rejeito. Estas valas deverão direcionar os fluxos para montante do reservatório da BSS. 5.2.6 Cobertura do Reservatório Remanescente Após a finalização da conformação do reservatório e das encostas, é proposto um sistema de cobertura com a finalidade reduzir e controlar a infiltração, reduzindo o aporte de águas sobre o novo aterro da BSI e, consequentemente, diminuindo a percolação. O sistema de cobertura proposto é composto por duas camadas, conforme apresentado abaixo:

1- Uma camada “Store and Release” (solo); 2- Uma camada de solo vegetal “top soil”.

A primeira camada “store and release” tem a função de acumular a água de infiltração durante o período chuvoso e liberá-la por evapotranspiração durante o período de estiagem, minimizando a infiltração. Deve ser composta por solo bem graduado pouco compactado, com espessura mínima de 0,50 m e um volume estimado de 250.000m³. Observa-se que a espessura da camada de “store and release” interfere em maiores ou menores taxas de infiltração; O solo de cultivo a ser implantado acima da camada “store and release” tem como objetivo a sustentação da vegetação fornecendo os macros e micronutrientes necessários ao seu desenvolvimento. É importante utilizar um solo rico em matéria orgânica e nutrientes. Caso seja utilizado um solo pobre, deve-se acrescentar fertilizantes (por exemplo, nitrogênio-fósforo-potássio), desenvolvendo um substrato propício ao crescimento de vegetação. Esta camada terá uma espessura mínima de 0,30 m e um volume estimado de 150.000m³. Observa-se que as espessuras deverão ser validadas com dimensionamentos em fases posteriores de projeto conforme propriedade dos materiais das jazidas a serem indicadas. A Figura 5-6 apresenta o esquema do sistema de cobertura proposto com as ações previstas para cada camada.




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Figura 5-6 - Figura esquemática do sistema de cobertura selecionado sobre o reservatório

da Barragem Sul Inferior (BSI). 5.2.7 Revegetação Por fim, foi prevista a revegetação dos taludes e do platô sobre a antiga área do reservatório da BSI. Esta cobertura vegetal tem como objetivo a proteção superficial contra processos erosivos, bem como reintegração ambiental a área ao meio ambiente. São diversas as técnicas de revegetação de áreas degradadas, devendo independente da alternativa escolhida atentar para alguns princípios fundamentais, como:

Introdução de espécies nativas e endógenas da região, com preferência por mixes que contemplem a diversidade de espécies;

Considerar que o processo sucessional de vegetação não se inicia somente com espécies arbóreas, mesmo que o clima local seja propício a uma comunidade florestal. O processo é iniciado com algumas espécies e formas de vida pioneiras, geralmente ervas e arbustos, que exercem o papel de facilitadoras, melhorando as condições ambientais, para em seguida retornar, gradativamente, ao ambiente relacionado com a capacidade de suporte do clima e solos locais;

No estágio inicial e secundário de sucessão há um nítido favorecimento para gramíneas, arbustos e cipós, enquanto as espécies arbustivas são escassas. Com a passagem para o estágio secundário tardio, as gramíneas tornam-se escassas, ocorrem alguns arbustos e espécies arbóreas, e os cipós e epífitas (poucas espécies) são abundantes. Nos estágios mais avançados e na comunidade florestal clímax, as gramíneas permanecem escassas, ocorrem alguns arbustos (muitas espécies), os cipós e epífitas são muito abundantes (várias espécies e formas de vida) e ocorrem inúmeras espécies arbóreas;

Abaixo segue algumas técnicas de revegetação descritas sucintamente, devendo a ser contratada empresa especializada para a execução das atividades, assegurando garantia dos serviços prestados e desempenho da proteção ao longo de sua vida útil.




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Hidrossemeadura: É aplicada em áreas com declividade ou inclinação acentuadas, normalmente taludes de corte. Essa técnica consiste em recobrir, por via aquo-pastosa, uma área descoberta com sementes de espécies herbáceas e outros materiais que induzem a fixação e crescimento das sementes, e a retenção da umidade. Predominantemente, utiliza-se uma mistura de gramíneas e leguminosas, normalmente perenes, com a finalidade de provocar um revestimento permanente dos taludes (MACEDO et al, 2003);

Biomantas: São aplicadas diretamente sobre a superfície dos taludes, que se desejava proteger com finalidades estéticas, ambientais e para estabilização de solos. A superfície dos taludes deve estar bem regular, para que as biomantas fiquem totalmente aderidas à superfície. O acerto e regularização pode ser feito manualmente e/ou mecanicamente, buscando eliminar os sulcos erosivos, o preenchimento dos espaços vazios e a ancoragem dos sedimentos soltos. Uma vez já regularizado o talude, recebe uma cobertura de camada de topsoil, que serve como base para a instalação das biomantas e na revegetação do local.

Semeadura manual: Essa técnica é utilizada em locais de topografia suave e de baixa declividade ou inclinação, tais como pilhas de estéreis e barragens de rejeito. A Semeadura Manual consiste na execução do plantio totalmente manual, desde a aplicação do calcário, até a adubação de cobertura. Tanto a semeadura manual, como a hidrossemeadura é, em geral, realizada no início da época chuvosa, nos meses de outubro a abril, sobre áreas previamente preparadas (EMBRAPA, 2013);

Reflorestamentos: O reflorestamento é feito através do plantio manual de espécies florestais, predominantemente nativas, para as áreas em pit final. Também consiste na execução totalmente manual de mudas e seus agregados. As mudas são plantadas manualmente através da abertura de covas, cada uma receberá adubo, misturado homogeneamente ao solo da cova antes do plantio. Os plantios são realizados preferencialmente durante os meses de novembro e dezembro, por serem meses iniciais ao período chuvoso (Silva e Correa, 208).

5.3 ESTUDOS GEOTÉCNICOS

Os estudos geológicos-geotécnicos desenvolvidos para a Barragem Sul Superior contemplaram:

Projeto geométrico da berma de equilíbrio e cobertura (apresentado nos itens 5.2.3 e 5.2.6);

Análise da estabilidade física para as etapas da descaracterização.




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5.3.1 Estabilidade Física As análises de estabilidade foram desenvolvidas com o objetivo de avaliar a segurança das etapas da descaracterização do ponto de vista da estabilidade de seus taludes, com relação à ruptura global. Tais análises foram realizadas utilizando o software Slide, 2018, desenvolvido pela empresa canadense Rocscience. Em todas as análises foi considerado o critério de ruptura de Mohr-Coulomb para os materiais drenantes e Razão de Resistência para os matérias não drenados. O método de equilíbrio limite utilizado foi o Spencer. Este método de equilíbrio limite satisfaz tanto o equilíbrio de forças quanto o de momentos, assumindo uma função de forças entre as fatias. O fator de segurança mínimo ao escorregamento é obtido por meio de análises pelo método de equilíbrio limite. O nível freático na seção de análise foi determinado com base nos dados de monitoramento da instrumentação fornecidos pela VALE, bem como os níveis esperados de operação pós-descaracterização e operacional para o dique de contenção de sedimentos. Quanto aos parâmetros geotécnicos foram utilizados os mesmos da RPSB, 2018 com exceção da razão de resistência não drenada (Su/σ’v0) dos rejeitos saturados. Para estes foi adotado um valor absoluto de 0,22, conforme mencionado no item 3.1. A Tabela 5-1 apresenta um resumo dos parâmetros utilizados. As etapas analisadas foram:

1. Rebaixamento do Lençol Freático; 2. Berma de Equilíbrio; 3. Configuração final pós-descaracterização; 4. Dique de Sedimentos;

Tabela 5-1 – Parâmetros de resistência adotados.

Material γ (kN/m³)

c' (kPa)

ϕ' (graus)

su / σ’v0 pico

Rejeito (pós 2003) 24 0 30 0,22 Rejeito (2001-2003) 24 0 36 0,22 Rejeito (pré 2001) 24 0 36 0,22 Maciço compactado (pós 2003) 23 2 35 - Maciço lançado (2001-2003) 20 5 25 - Maciço indiferenciado (pré 2001) 20 5 25 - Base de partida 20 0 24 - Areia 20 0 30 -




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Material γ (kN/m³)

c' (kPa)

ϕ' (graus)

su / σ’v0 pico

Brita 21 0 35 - Enrocamento 22 0 45 - Depósito Sedimentar 16 15 30 - Solo Residual de Dolomito 19 20 30 - Solo Saprolítico de Dolomito 21 15 33 - Saprolito de Dolomito 23 10 35 - Dolomito 26 - - - Solo Residual de Dolomito Ferro-Manganesífero 19 20 30 -

Solo Saprolítico de Dolomito Ferro-Manganesífero 21 15 33 -

Saprólito de Dolomito Ferro-Manganesífero 23 10 35 - Dolomito Ferro-Manganesífero 26 - - Aterro Inicial BSI 20 20 28 - Aterro Reforço BSI 20 20 28 - Assoreamento 18 1 27 - Quartizito 19 10 30 - Maciço Pobre 19 5 22 - Rocha Básica 19 20 22 - Filito 19 5 28 - Berma 19 0 32 - Estéril 20 0 30 -

A Tabela 5-2 apresenta os fatores de segurança mínimo identificados nas análises de estabilidade e na sequência (Figura 5-7 a Figura 5-10) as superfícies críticas de ruptura. Considerou-se nas análises superfície não circular, que caracteriza um menor fator de segurança.

Tabela 5-2 – Fatores de Segurança ao Escorregamento.

Condição FS Figura Rebaixamento Lençol Freático 1,29 Figura 5-7

Berma de Estabilização 1,99 Figura 5-8 Pós-descaracterização 1,90 Figura 5-9 Dique de Sedimentos 2,74 / 1,61* Figura 5-10 / Figura 5-12

(*) – Jusante / Montante




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Figura 5-7 – Superfície de Ruptura Crítica – Rebaixamento do Lençol freático.

Figura 5-8 – Superfície de Ruptura Crítica – Berma de estabilização.

Figura 5-9 – Superfície de Ruptura Crítica – Pós-descaracterização.




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Figura 5-10 – Superfície de Ruptura Crítica – Dique de Sedimentos – Talude Jusante.

Figura 5-11 – Superfície de Ruptura Crítica – Dique de Sedimentos – Talude Montante.

Os resultados de todas as análises de estabilidade indicaram fatores de segurança satisfatórios.

5.4 ESTUDOS HIDROLÓGICOS-HIDRÁULICOS

Para a descaracterização da Barragem Sul Superior, foram propostos canais de drenagem no reservatório de forma a desaguar as contribuições superficiais e conduzir a drenagem afluente à região do reservatório de forma correta e segura, sem propiciar o acúmulo de água na região. Ainda dentro dos estudos emergenciais e em continuação a estes, a drenagem superficial tem o objetivo de permitir as obras de terraplenagem, mas também de minimizar as contribuições de águas pluviais em direção aos rejeitos.




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Dessa forma, os estudos hidrológicos foram desenvolvidos com o objetivo de determinar as vazões de projeto afluentes aos canais de drenagem projetados, de modo a dimensioná-los em conformidade com as normas de segurança vigentes. Uma vez que as bacias de contribuição envolvidas no estudo apresentam dimensões da ordem de 1 km², optou-se pelo uso do método racional para estimativa das vazões de projeto do sistema de drenagem. Adotou-se a seguinte sequência metodológica para desenvolvimento dos estudos:

Determinação da relação intensidade-duração-frequência (IDF) para a área de estudo;

Definição do sistema hidrológico para cálculo das vazões de cheias;

Delimitação das áreas de drenagem (A) considerando as estruturas de drenagem superficial;

Determinação do tempo de concentração (tc) de cada sub-bacia considerando o circuito hídrico atual;

Cálculo das vazões de projeto, considerando as características de uso e ocupação dos terrenos da bacia de contribuição;

Dimensionamento hidráulico das estruturas do sistema de drenagem; 5.4.1 Chuvas de Projeto Para o desenvolvimento dos estudos, foram adotadas as relações intensidade-duração-frequência propostas por Pinheiro (2011) para a Mina Gongo Soco. A metodologia empregada pelo autor consiste na regressão múltipla dos quantis da curva de frequência regional adimensional propostos por Hosking e Wallis (1997). A Tabela 5-3 apresenta as alturas pluviométricas PT,d calculadas para cada duração e período de retorno.




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Tabela 5-3 – Altura pluviométrica PT,d (mm) na Mina Gongo Soco (Pinheiro, 2011).

Duração Tempo de Retorno (anos)

2 5 10 20 25 50 100 200 500 1000 10000 6 min 9,7 12,3 14,0 15,7 16,2 17,8 17,4 18,8 20,7 22,1 26,9

10 min 15,7 19,8 22,5 25,0 25,8 28,3 29,0 31,3 34,2 36,3 43,4 15 min 20,4 25,7 29,2 32,4 33,4 36,5 38,3 41,2 44,9 47,6 56,6 20 min 23,8 30 33,9 37,6 38,8 42,4 44,9 48,2 52,5 55,7 95,9 30 min 28,6 35,9 40,6 45,0 46,5 50,7 54,1 58,1 63,2 66,9 79,1 1 hora 36,7 46,1 52,1 57,7 59,5 64,8 70 75,1 81,6 86,3 102

2 horas 47,5 60,0 68,0 75,6 78,1 85,4 92,6 99,7 109 116 138 3 horas 53,9 68,1 77,3 86,1 88,9 97,4 106 114 125 133 159 4 horas 58,4 73,8 84,0 93,6 96,7 106 115 124 136 145 174 6 horas 64,7 82,0 93,3 104 108 118 128 139 152 162 196 8 horas 69,2 87,7 99,9 112 115 127 138 149 164 175 211

10 horas 72,7 92,2 105 117 121 133 145 157 172 184 223 12 horas 75,5 95,8 109 122 126 139 151 163 180 192 232 18 horas 81,9 104 119 133 137 151 164 178 196 209 253 24 horas 86,4 110 125 140 145 159 174 188 207 221 269

2 dias 110 141 162 181 188 207 226 245 270 289 651 3 dias 135 173 197 221 229 252 275 298 328 351 428 5 dias 174 222 253 283 293 322 352 381 419 449 545 7 dias 206 262 298 334 345 380 414 448 493 527 641

10 dias 246 311 354 396 409 449 489 530 582 622 755 15 dias 300 381 435 487 503 553 604 653 719 769 934 20 dias 347 438 499 558 576 633 690 746 821 877 1064 30 dias 424 533 604 673 695 762 829 895 983 1049 1269

5.4.2 Dimensionamentos e verificações O sistema hidrológico analisado é composto por canais de drenagem e suas respectivas bacias de contribuição, que diferem para as diferentes etapas da descaracterização. Tendo isso em vista, este item apresenta os cálculos de vazões de projeto, o dimensionamento hidráulico e a verificação do sistema de drenagem superficial e de bombeamento para as etapas de incremento de estabilidade, durante e após as obras. A metodologia utilizada é explicitada a seguir e os resultados, por etapa, são encontrados nos itens subsequentes. Prevê-se o início da implantação do sistema de drenagem durante a primeira etapa da descaracterização, durante o incremento de estabilidade, com a instalação de canaletas de drenagem na região do reservatório. Além disso, prevê-se a implantação de um sump na região do reservatório, cujo esgotamento será feito por bombeamento. Na etapa subsequente, durante as obras, ocorrerá o desvio do vertedor da Barragem Sul Superior, que desaguará em uma barragem para contenção de sedimentos, também implantada nesse estágio. No pós-




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obras, prevê-se a finalização da execução do sistema de drenagem superficial, alcançando a diagramação final dos canais condutores e de berma. De acordo com a NBR-13.029/2017 (“Mineração – Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de estéril em pilha”), o dimensionamento de canais de drenagem superficiais deve ser feito para um tempo de retorno de 500 anos. Tendo em vista o processo de descaracterização, as estruturas de drenagem foram dimensionadas considerando-se esse critério. Adicionalmente, os mesmos foram verificados para uma vazão com tempo de retorno de 10.000 anos, considerando-se uma análise conservadora. Para determinação das áreas de contribuição dos dispositivos de drenagem, foi utilizado o Modelo Digital de Elevação (MDE) “mdt_qfer_ate2016”, de onde foram extraídas as curvas de nível. Em virtude das reduzidas dimensões das áreas de contribuições em todas as etapas descaracterização da descaracterização (da ordem de 1,0 km²), as vazões de projeto foram obtidas utilizando-se o método racional. Para tanto, considerou-se o uso do solo distribuído na bacia, sendo empregadores coeficientes de escoamento superficial de 0,60 para regiões de pilha e de 0,40 para terreno natural. Para obtenção do coeficiente final, os valores foram ponderados pela área ocupada por cada uso. Os tempos de concentração foram calculados usando o método cinemático, considerando-se uma velocidade de escoamento em canais de 3 m/s e de 5 m/s em descidas. Para o dimensionamento hidráulico das estruturas, foram propostos canais de drenagem trapezoidais impermeabilizados com manta PEAD, na etapa de incremento de estabilidade e em blocos rochosos e laterita revestida com imprimação asfáltica no pós-obras. Para o canal do extravasor, o material utilizado é o concreto moldado canvas, com seção retangular em degraus, implantado desde a etapa inicial de descaracterização. Foi utilizada a metodologia proposta por Manning, apresentada na Equação 5.3.

Q =1

n. A. R

2

3√S0 Equação 5.3

Em que: Q é a vazão de projeto (m³/s); n é o coeficiente de rugosidade de Manning; A é a área molhada da seção (m²); R é o raio hidráulico da seção (m); S0 é a declividade longitudinal do canal (m/m).

O dimensionamento hidráulico foi realizado para as vazões decorrentes de precipitações de 500 anos de período de retorno e admitindo-se o escoamento permanente e uniforme. O coeficiente de rugosidade adotado para os canais revestidos com manta PEAD foi de 0,011, de 0,013 para imprimação asfáltica e, para o concreto moldado canvas, de 0,018.




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A seguir, são apresentados as considerações e os resultados obtidos para cada uma das etapas. 5.4.2.1 Etapa 1: Incremento de Estabilidade Nesta primeira etapa, prevê-se a implantação de canaletas trapezoidais, revestidas em manta PEAD, de modo a conduzir parte das águas incidentes sobre a bacia de contribuição para um sump, implantado na região do reservatório também nesse estágio. Do sump, esse volume será bombeado em direção ao extravasor da BSS. Outra parcela das águas pluviais será conduzida diretamente à tulipa extravasora, como ocorre atualmente. A Figura 5-12 apresenta a diagramação do sistema de drenagem proposto, bem como as áreas de drenagem de cada estrutura.

Figura 5-12 – Sistema de drenagem – Etapa de incremento de estabilidade.

5.4.2.1.1 Vazões de projeto

Os parâmetros físicos das áreas de contribuição de cada estrutura são apresentados na Tabela 5-4 a seguir.




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Tabela 5-4 – Parâmetros físicos das áreas de contribuição – Etapa de incremento de estabilidade.

Área AD Total – Etapas

emergenciais tc Coeficiente runoff (km²) (min)

Canaleta 1 0,150 5,0 0,60

Canaleta 2 0,100 5,0 0,60

A Tabela 5-5 apresenta as vazões de projeto com tempo de retorno de 500, para dimensionamento, e 10.000 anos, para verificação, calculadas para cada estrutura.

Tabela 5-5 – Vazões de projeto máximas afluentes aos canais de drenagem – Etapa de incremento de estabilidade.

Estrutura TR 500 anos TR 10.000 anos

Q (m³/s) Q (m³/s)

Canaleta 1 5,19 6,75


5.4.2.1.2 Dimensionamento hidráulico A Tabela 5-6 apresenta a síntese dos dimensionamentos realizados, considerando-se as premissas acima discutidas. As canaletas foram dimensionadas com taludes laterais com inclinação 1H:1V, entretanto serão utilizados taludes estáveis de acordo com o terreno, sendo 1H:1V em terreno natural e 2,5H:1V em rejeito.

Tabela 5-6 – Dimensionamento Hidráulicos dos Canais de Drenagem – Etapa de incremento de estabilidade.

Estrutura Revestimento Geometria Taludes (H:V) i (%) B (m) NA

(m) H adotada

(m) v

(m/s) Canaleta 1 Manta PEAD Trapezoidal 1,0:1,0 0,50 1,50 0,66 1,00 3,63

Canaleta 2 Manta PEAD Trapezoidal 1,0:1,0 0,90 1,00 0,54 1,00 4,11

A Figura 5-13 apresenta desenho esquemático da seção típica adotada.




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Figura 5-13 – Seção típica das canaletas do sistema de drenagem.

5.4.2.1.3 Verificação hidráulica para tempo de retorno igual a 10.000 anos A Tabela 5-6 apresenta a síntese das verificações realizadas, considerando-se as vazões com tempo de retorno de 10.000 anos apresentadas na Tabela 5-5.

Tabela 5-7 – Verificação Hidráulica dos Canais de Drenagem – Etapa de incremento de estabilidade.


(m) H adotada

(m) v


Canaleta 2 Manta PEAD Trapezoidal 1,0:1,0 0,90 1,00 1,06 1,00 4,20

Dentro das verificações hidráulicas, as calhas estão bem dimensionadas para Tr = 500 anos, porém não conseguem comportar a vazão com Tr = 10.000 anos. No entanto, estas estruturas têm caráter provisório, o que não justifica uma mudança nas seções das canaletas. 5.4.2.1.4 Esgotamento do sump Prevê-se o esgotamento da água acumulada no interior do sump através de bombeamento, sendo o fluxo direcionado para o canal do extravasor da barragem, inicialmente, e para canal de drenagem a ser implantado durante as obras. Para esta fase da descaracterização, definiu-se a área de contribuição ao sump, apresentada na Figura 5-14, o coeficiente de escoamento superficial (adotado igual a 0,60, por tratar-se majoritariamente de área de pilha), duração da chuva igual a 4 horas e o tempo de retorno a serem utilizados (2 anos). O volume foi então calculado considerando-se a precipitação com essas características para a Mina Gongo Soco, conforme apresentado no item 5.4.1. Como área de contribuição para a o sump, foram consideradas apenas áreas de contribuição direta, visto que as demais áreas seguem um caminho definido por um eixo central ao sump, diferente para a tulipa, e a intervenção nesta área não é adequada neste momento devido à proximidade com a crista da barragem e à propagação de vibrações. Com o monitoramento das vibrações através de geofones, o projeto executivo pode alterar esta premissa, inserindo canaletas além das bordas do rejeito.

B

H

Manta PEAD 1

1




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Figura 5-14 – Área de contribuição do sump.

Para a determinação da vazão de bombeamento, considerou-se o esgotamento do volume de água no reservatório do sump em 2, 3 e 4 horas. A Tabela 5-8 apresenta uma síntese dos resultados obtidos.

Tabela 5-8 – Síntese do Dimensionamento Hidráulico do Sistema de Bombeamento.

Estrutura Período de esgotamento Vazão a ser bombeada (m³/h)

Sump

2 horas 9.875

3 horas 6.583

4 horas 4.937

Recomenda-se a adoção de uma bomba capaz de bombear cerca de 5.000 m³/h e, assim, esgotar o sump em 4 horas. 5.4.2.2 Etapa 2: Durante as Obras Nesta etapa, é previsto o desvio do canal extravasor da BSS, com o aprofundamento das canaletas trapezoidais revestidas em manta PEAD e do sump à medida que as obras ocorrem. Devido à elevada declividade encontrada, o canal extravasor será construído com seção retangular, em degraus, revestido com concreto canvas.




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A justificativa da escolha deste tipo de revestimento está na praticidade de implantação, na menor movimentação de veículos e materiais, na resistência do material, na velocidade de implantação e na versatilidade de soluções, permitindo também escoamento em degraus, a fim de diminuir as velocidades em trechos de maior declividade. Esta solução de adequa a superfície de escavação de tal forma a não ser necessário nenhum tipo de reaterro e de garantir menor movimentação na obra. Não existirá mais, nesse momento, parcela de água pluvial que contribuirá diretamente para a tulipa extravasora. Será executada, ainda, a implantação do dique para contenção dos sedimentos gerados no período, conforme será discutido no item 6.1. A Figura 5-15 apresenta a diagramação do sistema de drenagem proposto, bem como as áreas de drenagem de cada estrutura.

Figura 5-15 – Sistema de drenagem – Durante as obras.

5.4.2.2.1 Vazões de projeto Os parâmetros físicos das áreas de contribuição de cada estrutura são apresentados na Tabela 5-9 a seguir.




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Tabela 5-9 – Parâmetros físicos das áreas de contribuição – Durante as obras.

Área AD Total – Etapas

emergenciais tc Coeficiente runoff (km²) (min)

Canaleta 1 0,474 5,0 0,60

Canaleta 2 0,654 5,0 0,60 Desvio do canal

extravasor 1,984 10,0 0,60

A Tabela 5-10 apresenta as vazões de projeto com tempo de retorno de 500, para dimensionamento, e 10.000 anos, para verificação, calculadas para cada estrutura.

Tabela 5-10 – Vazões de projeto máximas afluentes aos canais de drenagem – Durante as obras.


Q (m³/s) Q (m³/s)

Canaleta 1 13,76 21,27

Canaleta 2 18,98 29,35

Desvio do canal extravasor 67,89 86,16

5.4.2.2.2 Dimensionamento hidráulico A Tabela 5-11 apresenta a síntese dos dimensionamentos realizados, considerando-se as premissas acima discutidas.

Tabela 5-11 – Dimensionamento Hidráulicos dos Canais de Drenagem – Durante as obras.


(m) H adotada

(m) v


Canaleta 2 Manta PEAD Trapezoidal 1,0:1,0 0,90 4,00 0,70 1,00 5,79 Desvio do

canal extravasor

Concrete Canvas® Trapezoidal 1,5:1,0 1,00 2,50 1,85 2,00 6,95

Ainda com relação à capacidade de suporte de velocidades de escoamento, esta solução permite velocidade maiores que o concreto convencional, devido a suas características de fck e fibras. A Figura 5-16 apresenta desenho esquemático das seções típicas adotadas.




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Figura 5-16 – Seção típica das canaletas do sistema de drenagem e do canal extravasor, respectivamente.

O dimensionamento do trecho em degraus (canal do extravasor), foi desenvolvido com auxílio do software SisCCoH, desenvolvido pela UFMG, que utiliza metodologia fundamentada no estudo “Flow Characteristics of Skimmimg Flows in Stepped Channels”, de Othsu, Yasuda e Takahashi, publicado no Journal of Hydraulics Engineering – ASCE, Setembro/2004. Adotou-se degrau com 0,50 m de altura e 1,00 m de passo. A declividade considerada corresponde à declividade média do trecho. Na Tabela 5-12 são apresentados os resultados para as vazões durante a etapa de obras, para o canal extravasor.

Tabela 5-12 - Síntese do dimensionamento hidráulico do canal do extravasor.

Variável Etapa durante as obras

Vazão de Projeto (m³/s) 67,89 Base (m) 2,50 Altura (m) 2,00

Altura do Degrau (m) 0,50

Comprimento do Degrau (m) 1,00

Profundidade aerada do escoamento (m) 1,98

Velocidade aerada do escoamento (m/s) 11,20

Profundidade final do escoamento (m) 1,55

Velocidade final do escoamento (m/s) 14,57

Borda livre Mínima Resultante (m) 0,02

Além disso, como a velocidade final do escoamento é bastante elevada, principalmente na etapa final, recomenda-se a implantação de uma estrutura dissipadora de energia, como uma bacia em enrocamento, a ser detalhada em etapas posteriores. Estas estruturas podem ser elaboradas tendo como base o próprio Concrete Canvas®, assim como blocos de errocamento.

Concreto canvas

B

H

1,5

1,0




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5.4.2.2.3 Verificação hidráulica para tempo de retorno igual a 10.000 anos A Tabela 5-6 apresenta a síntese das verificações realizadas, considerando-se as vazões com tempo de retorno de 10.000 anos apresentadas na Tabela 5-13, enquanto a Tabela 5-14 apresenta os resultados para o desvio do canal extravasor.

Tabela 5-13 – Verificação Hidráulica dos Canais de Drenagem – Durante as obras.


(m) H adotada

(m) v


Canaleta 2 Manta PEAD Trapezoidal 1,0:1,0 0,90 4,00 0,90 1,00 6,64 Desvio do

canal extravasor

Concrete Canvas® Trapezoidal 1,5:1,0 1,00 2,50 2,00 2,00 7,39

Tabela 5-14 - Síntese da verificação hidráulica do canal do extravasor.

Variável Etapa durante as obras

Vazão de Projeto (m³/s) 86,16

Base (m) 2,50

Altura (m) 2,00

Altura do Degrau (m) 0,50

Comprimento do Degrau (m) 1,00

Profundidade aerada do escoamento (m) 2,00

Velocidade aerada do escoamento (m/s) 16,55

Profundidade final do escoamento (m) 1,66

Velocidade final do escoamento (m/s) 15,20

Borda livre Mínima Resultante (m) 0,00

5.4.2.2.4 Esgotamento do sump Nesta etapa, com o canal de cinta drenando águas externas, resta um sump, a fim de retirar as águas de chuva sobre o próprio reservatório. O sistema de bombeamento durante o período de obras deve ser capaz de escoar a água incidente sobre a região do reservatório da barragem. A Figura 5-17 apresenta a bacia de contribuição adotada para a análise.




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Figura 5-17 – Área de contribuição do sump – Durante as obras.

Devido às características do terreno nessa etapa, considerou-se coeficiente de escoamento superficial igual a 0,80. Além disso, adotou-se chuva com duração de 4 horas e 25 anos de tempo de retorno. Para a determinação da vazão de bombeamento, considerou-se o esgotamento do volume de água no reservatório do sump em 2, 4 e 6 horas. A Tabela 5-15 apresenta uma síntese dos resultados obtidos.

Tabela 5-15 – Síntese do Dimensionamento Hidráulico do Sistema de Bombeamento.

Estrutura Período de esgotamento Vazão a ser bombeada (m³/h)

Sump

2 horas 7.092

4 horas 3.546

6 horas 2.364

Recomenda-se a adoção de uma bomba capaz de bombear cerca de 4.000 m³/h e, assim, esgotar o sump em 4 horas.




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5.4.2.3 Etapa 3: Após as Obras Nesta última etapa da descaracterização, é prevista a finalização das obras de drenagem, com a estruturação final dos dispositivos de drenagem. Neste arranjo, as águas serão conduzidas por canais trapezoidais em impermeabilização asfáltica, sendo as bermas revestidas por laterita compactada e também coberta por uma camada de impermeabilização asfáltica. Os lançamentos das bermas com declividades acima de 15% serão evitados. Entretanto, quando a geometria final requerer que sejam utilizados, serão realizados com descidas em degraus e rápidos em concreto armado dimensionado para meio agressivos, a fim de ter prolongado sua vida útil. Exemplos dessa situação são os trechos iniciais dos canais 1, 2 e 3 da Figura 5-18. As águas conduzidas pelos canais serão direcionadas para o canal extravasor da Barragem Sul Inferior, que apresenta seção da descida d’água em degraus, com declividade de 1,0%, com dimensões dos degraus e altura da parede variando entre 2,5 m e 4,0 m. A largura média do canal é de 8,5 m (Relatório de Revisão Periódica De Segurança De Barragem - RC-SP-083/17 – TUV SUD). A Figura 5-18 apresenta a diagramação do sistema de drenagem proposto, bem como as áreas de drenagem de cada estrutura.

Figura 5-18 – Sistema de drenagem definitivo – Após as obras.




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5.4.2.3.1 Vazões de projeto Os parâmetros físicos das áreas de contribuição de cada estrutura são apresentados na Tabela 5-16 a seguir.

Tabela 5-16 – Parâmetros físicos das áreas de contribuição – Após as obras.

Área AD Total tc Coeficiente

runoff (km²) (min)

Canaleta 1 0,383 5,0 0,60

Canaleta 2 0,107 5,0 0,60

Canaleta 3 0,302 5,0 0,60

Canaleta 4 1,343 10,0 0,52

Canaleta 5 0,057 5,0 0,40

Canaleta 6 1,693 10,0 0,53

Berma 0,020 10,0 0,60 Extravasor – Barragem

Sul Inferior 1,693 10,0 0,53

A Tabela 5-17 apresenta as vazões de projeto com tempo de retorno de 500 e 10.000 anos calculadas para cada estrutura.

Tabela 5-17 – Vazões de projeto máximas afluentes aos canais de drenagem – Após as obras.


Q (m³/s) Q (m³/s)

Canaleta 1 13,21 17,17


Canaleta 3 10,43 13,56

Canaleta 4 39,68 50,36


Canaleta 6 51,11 64,86

Berma 0,68 0,86

Extravasor – Barragem Sul Inferior 51,11 64,86

5.4.2.3.2 Dimensionamento hidráulico A Tabela 5-6 apresenta a síntese dos dimensionamentos realizados, considerando-se as premissas acima discutidas.




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Tabela 5-18 – Dimensionamento Hidráulicos dos Canais de Drenagem – Após as obras.


(m) H adotada

(m) v

(m/s)

Canaleta 1 Imprimação asfáltica Trapezoidal 1,0:1,0 0,50 3,00 1,51 2,50 1,94






Canaleta de berma

Laterita compactada +

imprimação asfáltica

Sarjeta - 0,50 - 0,45 - 1,54

Uma vez que pretende-se direcionar o fluxo incidente sobre a bacia para o extravasor da Barragem Sul Inferior, realizou-se a verificação hidráulica dessa estrutura para a vazão máxima afluente com tempo de retorno de 500 anos apresentada na Tabela 5-17. O resultado é apresentado na Tabela 5-19 a seguir.

Tabela 5-19 – Verificação Hidráulica do Canal Extravasor da BSI – TR 500 anos.


(m) H adotada

(m) v

(m/s) Extravasor –

Barragem Sul Inferior

Concreto moldado in loco Retangular - 1,00 8,50 1,02 - 5,86

A Figura 5-19 apresenta desenho esquemático das seções típicas adotadas para as canaletas e para as bermas, respectivamente.

Figura 5-19 – Seção típica das canaletas do sistema de drenagem.

5.4.2.3.3 Verificação hidráulica para tempo de retorno igual a 10.000 anos A Tabela 5-20 apresenta a síntese das verificações realizadas, considerando-se as vazões com tempo de retorno de 10.000 anos apresentadas na Tabela 5-17.




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Tabela 5-20 – Verificação Hidráulica dos Canais de Drenagem – Após as obras.


(m) H adotada

(m) v

(m/s)







Canaleta de berma

Laterita compactada +

imprimação asfáltica

Sarjeta - 0,50 - 0,79 - 1,88

Extravasor – Barragem Sul Inferior

Concreto moldado in loco Retangular - 1,00 8,50 1,20 - 6,37

6 CARACTERIZAÇÃO DE INTERFERÊNCIAS

6.1 CONTROLE DE SEDIMENTOS A JUSANTE DA BACIA HIDROGRÁFICA

Uma vez que a BSS será descaracterizada e o reservatório da BSI será aterrado devido as obras de estabilização, faz-se necessária a implantação de uma estrutura para contenção dos sedimentos gerados na bacia.

Assim, propõe-se a implantação de um dique para retenção de sedimentos a cerca de 400 m a jusante do atual eixo da Barragem Sul Inferior, em blocos de enrocamento. A Figura 6-1 apresenta o eixo sugerido para implantação dessa estrutura, bem como sua área de contribuição e a Figura 5-5 a planta do mesmo.




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Figura 6-1 – Localização da nova barragem para contenção de sedimentos.

Ressalta-se que a definição do eixo se baseou na topografia de região, de modo a se obter o menor comprimento de crista possível, reduzindo custos para execução da obra. Além disso, desconsiderou-se, de forma conservadora, a existência do Dique 02 para a análise da capacidade de amortecimento de cheias e de contenção de parte dos sedimentos produzidos. 6.1.1 Dimensionamento Hidráulico do Dique de Contenção de Sedimentos

O reservatório do dique foi dimensionado para atender ao volume de sedimentos provenientes das pilhas de estéril, bem como do entorno. O volume previsto para o armazenamento dos sedimentos foi determinado considerando-se uma frequência de limpeza bianual, no mínimo, e uma taxa de produção média de sedimentos igual a 400 m³/(ha.ano) para área da superfície da barragem, 100 m³/(ha.ano) para a pilha e 40 m³/(ha.ano) para os sedimentos provenientes da bacia hidrográfica (área de terreno natural). Além disso, adotou-se lâmina de água mínima de 1 m.

Na Tabela 6-1 são apresentados a área de contribuição, o volume de sedimentos aportados ao dique e as elevações mínimas para a soleira e a crista da barragem.




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Tabela 6-1 – Síntese do Dimensionamento do Reservatório do Dique de Contenção de Sedimentos.

Parâmetro Estrutura

Área de Contribuição (m²) 8.323.656

Aporte Anual de Sedimentos (m³/ano) 39.336

Cota da soleira (m) 837,50

Cota da crista (m) 840,00

A Tabela 6-2 apresenta a curva cota-volume do dique, extraída do MDE “mdt_qfer_ate2016”.

Tabela 6-2 –Curva cota-volume do reservatório do Dique de Contenção de Sedimentos.

Cota (m) Volume (m³) Cota (m) Volume (m³) 824,0 0 834,0 69.431 825,0 272 836,0 110.745 826,0 1.012 837,0 137.244 827,0 2.430 837,5 152.104 828,0 4.589 838,0 168.032 829,0 7.950 839,0 203.056 830,0 13.291 840,0 242.685 832,0 35.637

O dique foi projetado de forma a permitir seu galgamento, sendo executado em blocos de enrocamento. Considerou-se soleira vertente com 9m de largura, em seção trapezoidal, com inclinação dos taludes de 1,5H:1V. Além disso, foram adotadas as declividades 2H:1V e 3H:1V para os paramentos de montante e jusante do dique, respectivamente. A curva cota-descarga para a estrutura, considerando-se soleira espessa, é apresentada na tabela Tabela 6-3.

Tabela 6-3 –Curva cota-descarga do extravasor do Dique de Contenção de Sedimentos.

Cota (m) Volume (m³) Cota (m) Volume (m³) 837,5 0,0 838,8 22,8 837,6 0,5 838,9 25,5 837,7 1,4 839,0 28,3 837,8 2,5 839,1 31,1 837,9 3,9 839,2 34,1 838,0 5,4 839,3 37,2 838,1 7,2 839,4 40,3 838,2 9,0 839,5 43,5 838,3 11,0 839,6 46,8 838,4 13,1 839,7 50,2 838,5 15,4 839,8 53,7 838,6 17,8 839,9 57,2 838,7 20,2 840,0 60,8




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O dimensionamento dos blocos utilizados para a construção do dique foi baseado no conceito de risco hidrológico, considerando-se risco de 5% de falha da estrutura, em um período de 5 anos de obras. A Equação 6.2 apresenta o equacionamento matemático para definição do tempo de retorno a ser adotado, com base no risco assumido.

𝑹 = 𝟏 − (𝟏 −𝟏

𝑻𝑹)𝒏

Equação 6.1

Sendo: R o risco hidrológico admitido; TR o período de retorno (anos); N anos hidrológicos para implantação da obra Com base nas premissas adotadas, o TR relacionado ao risco de 5% é igual a 100 anos. Foram calculadas, então, com o auxílio do software HEC-HMS 4.2.1, as vazões defluentes ao dique para diversas durações, com tempo de retorno igual a 100 anos, considerando-se os quantis de chuva apresentados na Tabela 5-3. A vazão defluente máxima encontrada foi igual a 16,5 m³/s, para a duração de 6 horas. Foi utilizado o software SisCCoH para o dimensionamento, considerando-se a vazão de pico mencionada, coeficiente de uniformidade igual a 1,33, declividade do canal igual a 3H:1V e seção trapezoidal, com inclinação de taludes de 1,5H:1V. Foram encontrados D50 na faixa de 0,80 m, D0 = 0,50 m e D100 = 1,30 m. A Tabela 6-4 apresenta os parâmetros hidráulicos calculados para essa condição.

Tabela 6-4 – Parâmetros hidráulicos para o canal do extravasor.

Parâmetro hidráulico Resultado

Largura inferior 9,0 m

Largura superior do escoamento 10,2 m

Coeficiente de Manning associado ao D50 0,066

Profundidade normal 0,39 m

Velocidade do escoamento 4,41 m/s

6.1.2 Verificação da Eficiência na Retenção de Partículas

A verificação da eficiência de retenção de sedimentos no dique foi realizada comparando os tempos de queda das partículas com os tempos de residência médio das vazões referentes a um evento com tempo de retorno de 2 anos e duração de 24 horas, conforme metodologia proposta por Haan (1993).

Na Tabela 6-5 estão apresentados os tempos de queda das partículas sólidas para regimes de escoamento permanente laminar em função dos diâmetros dos grãos.




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Tabela 6-5 – Tempo de queda das partículas sólidas.

Parâmetros Sedimentométricos Tempo de Queda das Partículas (h) Descrição Diâmetro dos Grãos

(mm) Velocidade de Queda da

Partícula (m/s) Areia Média 0,200 3,43E-02 0,12

Areia Fina 0,060 3,08E-03 1,39

Silte 0,050 2,14E-03 2,00

Argila 0,002 3,43E-06 1252,52 Referência: Escala Granulométrica da ABNT

A Tabela 6-6 apresenta o tempo de residência da cheia de projeto no reservatório da estrutura de contenção.

Tabela 6-6 – Tempo de residência da cheia de TR 2 anos e duração 24 horas.

Parâmetro Estrutura

Área de Contribuição (m²) 8.323.656

Vazão Afluente (m³/s) 3,57

Tempo de Residência (horas) 3,20

Confrontando os resultados apresentados, verifica-se que o reservatório apresenta propriedades geométricas capazes de garantir a retenção dos grãos entre areia média a silte, para diâmetros iguais ou superiores a 0,050 mm, com uma eficiência de retenção de 100 %.

Para diâmetros de partículas em suspensão inferiores aos adotados nos cálculos pode-se afirmar que o sistema projetado operará com eficiência reduzida, no que diz respeito à contenção de sedimentos. Observa-se que estruturas de contenção baseadas no conceito utilizado não são eficazes para reter colóides e argilas. Para este objetivo, é necessária a implantação de unidades de floculação mecanizada e de decantação laminar, caso necessário.

Recomenda-se a verificação da eficiência de retenção dos sólidos com o acréscimo de informações de campo, tais como ensaios granulométricos, se necessário.

6.2 VERIFICAÇÃO DO IMPACTO A JUSANTE QUANTO AO TRÂNSITO DE CHEIAS

Para a verificação do impacto a jusante quanto ao trânsito de cheias, buscou-se simular o comportamento hidráulico e hidrológico da condição atual da região analisada, com o sistema extravasor da Barragem Sul Superior, bem como da etapa final de descaracterização, com implantação do dique para contenção de sedimentos. Em virtude da magnitude das áreas de contribuições, as vazões de projeto foram obtidas utilizando o método do Hidrograma Unitário, com o auxílio de um modelo matemático que




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simula a transformação de precipitação em vazão com base nas características físicas das bacias hidrográficas de contribuição. O modelo matemático utilizado foi o HEC-HMS – Hydrologic Modeling System, desenvolvido pelo Hydrologic Engineering Center, órgão colegiado do U.S. Army Corps of Engineers, em sua versão 4.2.1. Para determinação da chuva efetiva, parcela da precipitação que se transformará em escoamento superficial, foi utilizada a metodologia preconizada pelo NRCS (Natural Resourses Conservation Service), conhecido anteriormente como SCS (Soil Conservation Service), tendo como parâmetro o Número de Curva (CN) e a Abstração Inicial (Ia). O sistema hidrológico analisado é composto por canais de drenagem, reservatórios e suas respectivas bacias de contribuição, que podem ser observadas na Figura 6-2 para a condição atual, e na Figura 6-3, para a condição após as obras de descaracterização da Barragem Sul Superior.

Figura 6-2 – Bacias de contribuição dos canais de drenagem – Situação atual.




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Figura 6-3 – Bacias de contribuição dos canais de drenagem – Etapa durante as obras.

A definição do parâmetro CN foi realizada da seguinte maneira:

Estabelecimento de correlação dos valores do parâmetro CN para os diferentes usos e tipos de solo mapeados nas sub-bacias das barragens analisadas no âmbito do GRG com os valores do parâmetro CN reportados na publicação Applied Hydrology (CHOW et al., 1988). Essas correlações estão apresentadas na Tabela 6-7;

Mapeamento do uso e ocupação do solo para definição das tipologias; Correlação do mapeamento regional do tipo de solo com a classificação de tipos de

solo apresentada por Sartori (2010) para a definição das classes de solo (A, B, C ou D);

Ponderação do parâmetro CN considerando-se a área de ocorrência de cada classe.




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Tabela 6-7 - Estabelecimento dos valores do parâmetro CN para diferentes usos e tipos de solo.

Solo (tipo) Tipologia (Uso e Ocupação) CN II Referência Bibliográfica A

Afloramento rochoso

80

Parâmetros estimados pela equipe técnica da Potamos

B 86 C 89 D 90 A1

Área industrial

72

CHOW et al. Applied Hydrology - Pág. 150 Tipologia conjugada com "Streets and roads: dirt"

B1 82 C1 87 D1 89 A

Cava

75 CHOW et al. Applied Hydrology - Pág. 150 Tipologia conjugada com "Residential: 25%

impervious"

B 84 C 88 D 90

A, B, C e D Lago 100 A2

Núcleo urbano

54 (CHOW et al.) Applied Hydrology - Pág. 150 Tipologia conjugada com "Residential: 25%

impervious"

B2 70 C2 80 D2 85 A3

Pilhas / barragens / aterros

39 (CHOW et al.) Applied Hydrology - Pág. 150

Tipologia conjugada com "Pasture or range land: good condition"

B3 61 C3 74 D3 80 A4

Praia de rejeitos / sedimentos

45

Parâmetros estimados pela equipe técnica da Potamos

B4 65 C4 75 D4 81 A

Solo exposto

68 (CHOW et al.) Applied Hydrology - Pág. 150 Tipologia conjugada com "Range land: poor

condition"

B 79 C 86 D 89 A

Vegetação densa


Tipologia conjugada com "Wood or forest land: good cover"

B 55 C 70 D 77 A

Vegetação esparsa


Tipologia conjugada com "Meadow: good condition

B 58 C 71 D 78 A

Vegetação rasteira


Tipologia conjugada com "Open spaces, lawns, parks: good conditions"

B 61 C 74 D 80




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A abstração inicial (Ia) corresponde à parcela de água que não se transforma em escoamento superficial, seja pelo fato de ser interceptada antes de atingir o solo (evaporação ou retenção nas folhas de árvores) ou por ficarem armazenadas em depressões presentes devido às irregularidades do solo. De acordo com a metodologia preconizada pelo NRCS, a abstração inicial da bacia corresponde a 20% do armazenamento potencial da bacia, sendo o valor do armazenamento calculado a partir do CN. Os tipos de solo encontrados nas bacias de contribuição foram Latossolo Vermelho Distrófico e Cambissolo Háplico, classificados por Sartori (2010), como solos tipo B. Esse tipo de solo possui taxa de infiltração moderada e moderada resistência e tolerância a erosão. Na Figura 6-4 a seguir, está apresentado o uso do solo nas bacias de contribuição dos canais de drenagem. O valor dos CN calculados para cada uma das bacias está apresentado na Tabela 6-7. Conservadoramente, adotou-se o parâmetro CN, para a bacia de contribuição da Barragem Sul Superior, constante no tempo, apesar da tendência de redução do valor após a descaracterização, devido à revegetação de parte da bacia.

Figura 6-4 – Uso do solo nas bacias de contribuição.




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Na síntese dos hidrogramas de vazões, foi utilizado o método preconizado pelo Natural Resources Conservation Service (NRCS), tendo como parâmetro lagtime (lag), que corresponde a 60% do tempo de concentração da bacia. O tempo de concentração foi calculado empregando o Método de G.B.Williams, utilizado para os trechos em terreno natural, sem indicação de limite superior quanto às declividade e à magnitude das áreas de drenagem (Pinheiro, 2011). A Equação 6.1 apresenta a formulação adotada nesta metodologia.

Tc=0.61*L

A0.11*Se0.20 Equação 6.2

Onde: L: Comprimento do talvegue, em km; Se: Declividade equivalente do talvegue, em %; A: Área de drenagem, em km². Na Tabela 6-8 são apresentados os parâmetros físicos considerados no estudo para cada uma das áreas de contribuição.

Tabela 6-8 – Parâmetros Físicos das Áreas de Contribuição.

Área AD

Total AD

Incremental tc Lagtime CNII S

(mm) Ia

(km²) (km²) (min) (min) (mm)

Bacia de contribuição da barragem Sul Superior 0,81 - 16,1 9,7 64,4 140,4 28,1

Bacia de contribuição da barragem Sul Inferior 1,44 0,63 61,1 36,6 62,1 155,0 31,0 Bacia de contribuição da barragem para contenção

de sedimentos 8,23 6,79 116,8 70,1 55,8 201,2 40,2

Destaca-se que, considerou-se a mesma seção exutória, referente ao eixo do dique de contenção de sedimentos, de forma a permitir a comparação dos hidrogramas defluentes. As curvas cota-volume da Barragem Sul Superior e do dique para contenção de sedimentos, bem como as áreas de drenagem e os tempos de concentração foram extraídos do arquivo MDE “mdt_qfer_ate2016”. As Tabela 6-9 e Tabela 6-10 apresentam as curvas cota-volume e cota-descarga da Barragem Sul Superior, respectivamente.




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Tabela 6-9 – Curva cota-volume da Barragem Sul Superior.

Cota (m) Volume para

trânsito de cheias (m³)

Cota (m) Volume para


954,9 0 959,0 529.499 955,0 488 960,0 741.522 955,5 7.021 960,5 850.678 956,0 26.694 961,0 961.546 956,5 59.891 961,5 1.074.071 957,0 167.835 962,0 1.188.249 957,5 243.875 962,4 1.280.849 958,0 332.125 963,0 1.423.218

Tabela 6-10 – Curva cota-descarga da Barragem Sul Superior.

Cota (m) Volume para trânsito de cheias (m³)



Cota (m)

Volume para


954,90 0,00 956,90 12,02 958,90 20,26 960,90 24,82

955,00 0,13 957,00 12,93 959,00 20,52 961,00 25,03

955,10 0,38 957,10 13,87 959,10 20,77 961,10 25,23

955,20 0,70 957,20 14,82 959,20 21,01 961,20 25,43

955,30 1,08 957,30 15,70 959,30 21,25 961,30 25,63

955,40 1,50 957,40 16,02 959,40 21,49 961,40 25,83

955,50 1,98 957,50 16,34 959,50 21,73 961,50 26,03

955,60 2,49 957,60 16,65 959,60 21,97 961,60 26,23

955,70 3,04 957,70 16,95 959,70 22,20 961,70 26,42

955,80 3,63 957,80 17,25 959,80 22,43 961,80 26,62

955,90 4,25 957,90 17,55 959,90 22,66 961,90 26,81

956,00 4,90 958,00 17,84 960,00 22,88 962,00 27,00

956,10 5,59 958,10 18,13 960,10 23,11 962,10 27,19

956,20 6,30 958,20 18,41 960,20 23,33 962,20 27,38

956,30 7,04 958,30 18,68 960,30 23,55 962,30 27,56

956,40 7,81 958,40 18,96 960,40 23,76 962,30 27,56

956,50 8,60 958,50 19,22 960,50 23,98 962,40 27,75

956,60 9,42 958,60 19,49 960,60 24,19

956,70 10,26 958,70 19,75 960,70 24,40

956,80 11,13 958,80 20,01 960,80 24,61

Para a Barragem Sul Inferior, as curva cota-volume e cota-descarga foram retiradas do relatório de Revisão Periódica de Segurança de Barragem (RC-SP-083/17, elaborado pela TUV SUD em 2018). As Tabela 6-11 e Tabela 6-12 apresentam as curvas cota-volume e cota-descarga da Barragem Sul Inferior, respectivamente.




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Tabela 6-11 – Curva cota-volume da Barragem Sul Inferior (RC-SP-083/17).


879,7 0

880,0 9.489

881,0 58.334

882,0 115.804

883,0 176.615

883,7 221.173

Tabela 6-12 – Curva cota-descarga da Barragem Sul Inferior (RC-SP-083/17).

Cota (m) Volume para trânsito de cheias (m³) Cota (m) Volume para trânsito de

cheias (m³) 879,70 0,0 880,97 15,0

879,76 0,1 881,03 16,0

879,85 0,5 881,08 17,0

879,93 1,0 881,14 18,0

880,04 2,0 881,19 19,0

880,15 3,0 881,24 20,0

880,23 4,0 881,49 21,0

880,32 5,0 881,72 22,0

880,4 6,0 881,94 23,0

880,47 7,0 882,14 24,0

880,54 8,0 882,34 25,0

880,61 9,0 882,53 26,0

880,67 10,0 882,72 27,0

880,73 11,0 882,9 28,0

880,79 12,0 883,08 29,0

880,85 13,0 883,24 30,0

880,91 14,0 883,41 31,0

As curvas cota-volume e cota-descarga para o Dique de Contenção de Sedimentos foram apresentadas nas Tabela 6-2 e Tabela 6-3, respectivamente. As simulações foram realizadas para os eventos de chuva com as durações variando entre 5 minutos até 30 dias, de maneira a se determinar a duração que resultará na maior vazão defluente. O modelo esquemático utilizado nas simulações do HEC-HMS pode ser observado na Figura 6-5, para a condição atual, e na Figura 6-6 para a etapa após as obras de descaracterização.




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Figura 6-5 – Modelo matemático utilizado para determinação das vazões de projeto – Situação atual.

Figura 6-6 – Modelo matemático utilizado para determinação das vazões de projeto – Etapa após as obras de

descaracterização.

Os resultados das simulações para as vazões afluentes aos canais de drenagem propostos para TR de 10.000 anos podem ser visualizados na Tabela 6-13 a seguir, para a situação atual. A Tabela 6-14 apresenta os resultados para a etapa após as obras de descaracterização.

Tabela 6-13 – Vazões defluentes calculadas – condição atual.

Estrutura Q 10.000 anos

Duração crítica (m³/s)

“Exutório_Incremental” 47,53 2 dias

“Rio” 11,20 2 dias

“Junction-1” 58,72 2 dias

Exutório_Incremental




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Tabela 6-14 – Vazões defluentes calculadas – situação após as obras de descaracterização.

Estrutura Q

Duração crítica (m³/s)

“Sedimentos_Incremental” 47,53 2 dias

“Junction-1” 21,59 20 minutos

“DiqueSedimentos” 58,76 2 dias

Observa-se que os pontos “Exutório_Incremental” (Figura 6-5) e “Sedimentos_Incremental” (Figura 6-6) correspondem a regiões análogas, podendo as vazões calculadas ser comparadas entre si. O mesmo pode ser dito dos pontos “Rio” (Figura 6-5) e “Junction-1” (Figura 6-6), além de “Junction-1” (Figura 6-5) e “DiqueSedimentos” (Figura 6-6), respectivamente. As Figura 6-7, Figura 6-8 e Figura 6-9 apresentam comparações entre esses pontos.

Figura 6-7 – Comparação entre as vazões máximas defluentes calculadas para os pontos

“Exutório_Incremental” e “Sedimentos_Incremental”.

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Figura 6-8 – Comparação entre as vazões máximas defluentes calculadas para os pontos “Rio” e “Junction-1”.

Figura 6-9 – Comparação entre as vazões máximas defluentes calculadas para os pontos “Junction-1” e “DiqueSedimentos”.

Observa-se, portanto, que a vazão observada no exutório analisado não varia significativamente com o processo de descaracterização. Isso se deve ao fato de que a maior parcela da vazão afluente corresponde àquela calculada para a bacia de contribuição incremental da barragem de contenção de sedimentos. Essa, por sua vez, não sofrerá alterações tão significativas quanto aquelas observadas nas regiões a montante, com o bombeamento do sump existente e realocação do canal do extravasor da Barragem Sul Superior.

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DiqueSedimentos

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6.3 POSSÍVEIS INTERVENÇÕES EM RECURSOS HÍDRICOS

A descaracterização da Barragem Sul Superior, da forma prevista nesse relatório, tende a provocar alterações pouco significativas na bacia de contribuição e no trecho a jusante do atual maciço. O principal impacto que poderá ocorrer em decorrência da etapa de implantação do dique de contenção de sedimentos é a alteração da qualidade das águas com eventual alteração dos parâmetros físico-químicos (ex. turbidez), de forma temporária. Outra modificação está relacionada ao tamanho da bacia e aos cursos de água cujos regimes são afetados pela descaracterização. Anteriormente, a Barragem Sul Superior impactava diretamente somente o Córrego Capim-gordura, sendo sua área de contribuição inferior a 1 km². Com a implantação do dique de contenção de sedimentos, a bacia de contribuição foi ampliada para cerca de 8 km² e o Córrego do Vieira passou a ser afetado diretamente. A descaracterização traz a bacia para uma situação hidráulica e hidrológica mais próxima da primitiva anterior a construção dos barramentos e regularizações de vazão, sendo que desta forma a geomorfologia dos cursos d’água regionais, já ajustados ao ciclo das condições primitivas, se encontram adequados à descaracterização da estrutura. 7 SEQUENCIAMENTO DAS ETAPAS DE DESCARACTERIZAÇÃO

O processo de descaracterização da Barragem Sul Superior consiste em duas etapas básicas, sendo a primeira a estabilização da estrutura e, posteriormente, sua descaracterização. Cada etapa é subdividida em duas fases, apresentadas a seguir e detalhadas em sequência:

Etapa 1: Rebaixamento do lençol freático e implantação da berma de estabilização; Etapa 2: Desmonte e recuperação ambiental.

7.1 ETAPA 1 - PRIMEIRA FASE: REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO

Nessa fase, prevê-se o esgotamento da cava por bombeamento, a implantação de acessos e canais de desvio de águas pluviais e a reativação dos poços profundos existentes no fundo da cava, para rebaixamento adicional da freática nessa região. Além disso, propõe-se, também, a implantação de poços profundos no entorno da barragem e no topo do reservatório de rejeitos em torno da barragem. As Figura 7-1 e Figura 7-2 apresentam desenhos esquemáticos desta etapa, em diferentes visualizações.




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Figura 7-1 – Figura representativa da primeira fase do processo de estabilização da Barragem Sul Superior –

vista sudeste-noroeste.

Figura 7-2 – Figura representativa da primeira fase do processo de estabilização da Barragem Sul Superior –

vista leste-oeste.




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7.1 ETAPA 1 - SEGUNDA FASE: IMPLANTAÇÃO DA BERMA DE ESTABILIZAÇÃO

Nesse estágio, ocorrerá a implantação das bermas de estabilização inferior (sobre o reservatório de rejeitos Barragem Sul Inferior) e superior (sobre o maciço da Barragem Sul Superior) e da barragem para contenção de sedimentos, a jusante da Barragem Sul Inferior, bem como o desvio do canal extravasor da Barragem Sul Superior. Eventualmente, poderá ocorrer o desligamento do bombeamento na cava e poços profundos, caso as condições de estabilidade mostrem-se adequadas. As Figura 7-1 a Figura 7-4 apresentam desenhos esquemáticos desta etapa, em diferentes visualizações.

Figura 7-3 – Figura representativa da segunda fase do processo de estabilização da Barragem Sul Superior – vista sudeste-noroeste.




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Figura 7-4 – Figura representativa da segunda fase do processo de estabilização da Barragem Sul Superior –

vista leste-oeste.

7.2 ETAPA 2 - PRIMEIRA FASE: DESMONTE

Após a reavaliação das condições de segurança, será iniciada a segunda etapa do processo, com a finalidade de descaracterização da estrutura. Primeiramente, ocorrerá a remoção dos rejeitos por trincheiras de montante para jusante por faixas, sendo os mesmos dispostos, controladamente, na Cava do Gongo Soco. Posteriormente, será feito o retaludamento gradual dos taludes remanescentes do terreno natural exposto e a implantação gradual das estruturas de drenagem superficial. A escavação deverá ser mecanizada com vibrações e velocidades monitoradas e controladas. Para isso prevê inicialmente a utilização de equipamentos de pequeno porte e velocidades de transporte limitadas. O fluxo de trânsito de equipamentos deverá se iniciar por uma ombreira e finalizar por outra sempre com rotas de fuga, comunicação continua e controle de acesso na praça de trabalho. Durante toda a fase de escavação deverá ser verificada a eficiência do rebaixamento, bem como realizado desvio das águas pluviais. As Figura 7-5 a Figura 7-8 apresentam desenhos esquemáticos desta etapa, em diferentes visualizações.




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Figura 7-5 – Figura representativa da primeira fase do processo de descaracterização da Barragem Sul

Superior – vista sudeste-noroeste.






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Superior – vista leste-oeste.


Superior – vista leste-oeste.




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7.3 ETAPA 2 - SEGUNDA FASE: RECUPERAÇÃO AMBIENTAL

Nesta última fase, está prevista a finalização da implantação dos dispositivos de drenagem superficial e a proteção superficial das bermas e platôs retaludados após finalização da remoção dos rejeitos. As Figura 7-9 e Figura 7-10 apresentam desenhos esquemáticos desta etapa, em diferentes visualizações.

Figura 7-9 – Figura representativa da segunda fase do processo de descaracterização da Barragem Sul





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Figura 7-10 – Figura representativa da segunda fase do processo de descaracterização da Barragem Sul


7.4 ETAPA 3 – PÓS DESCARACTERIZAÇÃO

Por fim, recomenda-se a implementação de medidas de monitoramento pós-descaracterização. Os planos e programas da gestão de longo prazo a serem abordados no Plano de Descaracterização abordam principalmente questões referentes à condição posterior à implantação das obras, portanto à situação de pós-fechamento. O monitoramento consiste em um conjunto de procedimentos que tem como finalidade informar acerca de intervenções e manutenções necessárias nas áreas em processo de fechamento. Considerando os riscos e restrições associados à área, o monitoramento deverá ser realizado por um período mínimo de 5 anos ou até que os parâmetros avaliados estejam adequados à legislação vigente e a qualidade ambiental esteja garantida; ou ainda, até que a transferência de custódia seja efetivada. Os indicadores de sucesso de um plano buscam avaliar e demonstrar o avanço e desempenho das ações, planos e programas propostos. A partir destes indicadores é possível garantir que o reestabelecimento da estabilidade e sustentabilidade ocorra da melhor forma possível.




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Dentre os diversos tipos de indicadores existentes seguem abaixo alguns exemplos que podem ser adotados para a área em estudo:

Qualidade do solo/substrato presente na área da bacia - qualidade do solo dentro dos parâmetros estabelecidos pela legislação;

Qualidade da água subterrânea e superficial – qualidade da água em conformidade com os parâmetros e disposições estabelecidas pela legislação;

Aspecto visual da vegetação: ocorrência de regeneração natural;

Diversificação de espécies da flora: número de espécies, número de indivíduos da mesma espécie/população. O aumento da diversidade de espécies de plantas que vão se adaptando a área, principalmente espécies nativas, é um poderoso indicador do sucesso da recuperação da área;

Ocorrência de espécies invasoras;

Avaliação da integração das áreas recuperadas com a paisagem local;

Análise através da utilização do geoprocessamento: a partir de fotografias aéreas, são gerados mapas, que com a utilização do geoprocessamento, podem constituir instrumentos de análise permitindo a identificação e a mensuração de alguns indicadores. Os resultados obtidos serão comparados com os resultados anteriores, estabelecendo assim, taxas de recuperação da área.

O monitoramento da estabilidade física visa avaliar a eficiência das soluções de descaracterização implantadas. Para tanto, para a fase de descaracterização está previsto a realização do monitoramento da estabilidade física, através da avaliação das leituras dos instrumentos instalados e inspeções visuais, controlando assim as poropressões e nível d’água no interior dos diques, os processos erosivos e as anomalias nas estruturas/instrumentos. O item 8 apresenta além das medidas de controle e recuperação ambiental durante as obras, também as medidas pós obras. Ressalta-se a importância do PRAD para a efetividade da descaracterização da área.

7.4.1 Monitoramento por Inspeções Visuais Após a implantação das soluções de descaracterização previstas deverão ser realizadas inspeções visuais para identificação e mapeamento dos focos erosivos e demais anomalias. Os processos erosivos devem ser controlados para evitar as perdas de solo, assoreamento, obstrução/destruição da drenagem superficial, instabilizações e perdas da vegetação. O reparo de focos erosivos deverá ser realizado de imediato, evitando o agravamento dos mesmos, devendo ser priorizados os de maior gravidade. As inspeções devem ser realizadas mensalmente durante o primeiro ano e trimestralmente ou mais esparso à medida da comprovação da estabilização das áreas, nos anos




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subsequentes. Sempre no período antecessor e posterior a estação chuvosa inspeções detalhadas deverão ser conduzidas, para prevenção de problemas indesejados. Caso seja detectada alguma anomalia, tais como instabilizações e focos erosivos, ações corretivas deverão ser implantadas.

7.4.2 Monitoramento por Instrumentação O monitoramento, por instrumentos, visa realizar o controle do nível d’água através dos indicadores de nível d’água e as poropressões através dos piezômetros, fornecer aos responsáveis pela área os parâmetros para o entendimento do desempenho da área, após a implantação da descaracterização, como também, para a manutenção da segurança em longo prazo. A leitura dos instrumentos deverá ser realizada mensalmente durante o primeiro ano e trimestralmente ou mais esparso à medida da comprovação da estabilização das áreas, nos anos subsequentes. Após a obtenção das leituras, os resultados deverão ser interpretados e comparados com os níveis estabelecidos em projeto. As periodicidades informadas deverão ser ajustadas em relação aos resultados obtidos. O monitoramento deverá ser realizado até a comprovação da estabilidade das estruturas avaliadas. Após a obtenção de uma série de leituras dos instrumentos, novas análises de estabilidade deverão ser realizadas para averiguação do fator de segurança. 8 CONTROLE E RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DURANTE A OBRA E PÓS OBRA

8.1 SÍNTESE DAS MEDIDAS PLANEJADAS PARA CONTROLE E RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DURANTE A OBRA E PÓS OBRA

Com base na avaliação de soluções integradas elaboradas pela Walm, seguem as diretrizes e indicação de ações, medidas e monitoramentos durante e após a descaracterização da barragem que deverão ser adotadas, inclusive no contexto de elaboração do PRAD Conceitual. Tais ações estão classificadas como de estabilidade física, química ou biológica. 8.1.1 Durante as Obras – Ações de Incremento da Segurança Ações de estabilização física

As ações de estabilização física nesta etapa serão realizadas a partir da adoção das seguintes medidas de engenharia com vista ao incremento de segurança:

Rebaixamento do nível d’água superficial da cava; Rebaixamento do nível d’água subterrâneo da cava; Instalação de poços profundos no entorno da barragem;




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Instalação de poços profundos no rejeito da barragem; Implantação de bermas de equilíbrio no reservatório da barragem; Implantação de bermas superiores de estabilização no maciço da barragem; Eventual desligamento do bombeamento da cava e poços profundos.

Ações de estabilização química e/ou biológica

Revegetação para recomposição da cobertura vegetal da berma. 8.1.2 Durante as Obras – Ações de Descaracterização Ações de estabilização física

Remoção total do rejeito; Remoção das bermas de equilíbrio; Disposição do rejeito retirado na cava da Mina Gongo Soco; Reconformação dos terrenos atingidos pela remoção; Direcionamento do escoamento superficial para dispositivos de drenagem.

8.1.3 Após as Obras – Ações do PRAD Ações de estabilização química e/ou biológica

Preparo do solo para recomposição da cobertura vegetal; Revegetação para recomposição da cobertura vegetal; Revegetação para recomposição da cobertura vegetal em aterros/taludes.

Deve-se destacar, por fim, os monitoramentos de qualidade ambiental, qualidade das águas, geotécnico e de revegetação, que poderão ser indicados para continuidade mesmo após a finalização do processo de descaracterização da barragem. 9 CONSIDERAÇÕES E RECOMENDAÇÕES

O presente trabalho focou nas atividades necessárias para a descaracterização da Barragem Sul Superior, que exige a implantação prévia de obras de estabilização do maciço, atualmente em condições insatisfatórias de segurança, visando dar condições de segurança ao trabalho para a equipe que implantará estas obras. Observa-se que as obras de descaracterização poderão ser executadas em mais de um único período de seca, tendo em vista a produtividade da remoção dos rejeitos. Portanto, caso durante a obra ocorra precipitação no local, a água existente deverá ser bombeada imediatamente, pois não haverá sistema extravasor em operação. Durante a execução dos serviços, a profundidade do nível de água no reservatório e a capacidade de suporte dos rejeitos deverão ser confirmados em campo continuamente.




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Tendo em vista que o avançar das obras de forma descendente, canais de drenagem provisórios serão executados, enquanto os canais em enrocamento definitivos serão executados progressivamente. Conclui-se pelo plano geral de descaracterização que hidraulicamente, geotecnicamente e ambientalmente a solução apresentada atenderá de forma segura.




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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXO I - MAPEAMENTO GEOLÓGICO DA ÁREA DE ESTUDO.

ANEXO_I_Mapa_Ge

ologicoCodemig_Adaptado_A3.jpg

mina gongo soco descomissionamento barragem …...revisÕes te: tipo emissÃo a - preliminar b -para...

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