Foto: Deltares
Een groep van Nederlandse en Braziliaanse experts werkte aan het verzamelen van gegevens en het ontwikkelen en testen van oplossingen voor het op afstand bewaken van de veiligheid van mijndammen. De groep kijkt terug op een intensieve hackathonweek in het Deltares iD-Lab.

 

Het team verzamelde gegevens van drie mijndammen in Brazilië. Dit resulteerde in grote en sterk verschillende datasets, waarbij lokale- en satellietgegevens werden gecombineerd. Voorbeelden van lokale gegevens zijn in-situ monitoring (waterspanningsmeters, hellingmeters), opbouw van de dam en de geotechnische en reologische eigenschappen van het materiaal. De satellietgegevens bevatten optische Landsat gegevens en Sentinel-1 InSAR gegevens.

Monitoring van dammen en vroege waarschuwing

Optische satellietbeelden vormen de basis om veranderingen in de vochtigheid van het aardoppervlak te detecteren. Dit is een belangrijke parameter voor het detecteren van “piping” en interne erosie van dammen, twee faalmechanismen die een bedreiging vormen voor de veiligheid van mijndammen. De mogelijkheden om vochtigheid te detecteren zijn onderzocht. Met behulp van Aqua Monitoring algoritmen konden veranderingen in land en water dekking worden gedetecteerd.

Landsat beelden over de periode 1985 – 2018 vormen de basis voor het detecteren van veranderingen in land en waterdekking.

Tijdens de hackathon werd een ‘mockup’ van een MijndamBeoordelingsTool gecreëerd op basis van de database van ANM en andere bronnen van informatie. Met optische satellietbeelden was het bijvoorbeeld mogelijk om geotechnisch falen van een helling 3 maanden geleden te detecteren. Ton Peters, leider van de hackathon, commentarieerde: “Dit is laaghangend fruit met potentie om op korte termijn de bewaking van veiligheidsaspecten van mijndammen te verbeteren in Brazilië .”

Met behulp van Landsat beelden wordt het geotechnisch falen van een helling 3 maanden geleden gedetecteerd.
Een statistisch algoritme werd ontwikkeld om veranderingen in de PS-InSAR-gegevens van de Brumadinho mijndam te detecteren. Deze 80 meter hoge dam faalde eerder dit jaar met catastrofale gevolgen. De animatie, die hier wordt gepresenteerd, detecteerde aanzienlijke veranderingen in het vervormingspatroon van de dam 3 dagen voorafgaand aan het daadwerkelijke falen op 25 januari. Hiermee wordt een waarschuwingssysteem haalbaar wanneer dit “proof-of-concept” verder wordt ontwikkeld en wordt gecombineerd met andere waarnemingen en numerieke voorspellingen.

Overige animaties die zijn gemaakt:

Bepaling van veranderingen in het deformatie patroon van de dam, op basis van Sentinel-1 InSAR beelden 

DIC analyse van het bewijken van de Brumadinho dam. In het blauw beweegt de dam in de richting van de camera, in rood beweegt de dam weg van de camera, dit wijst op een lichte rotatie in het onderste deel van het damlichaam.

Numerieke simulatie van een modderstroom na bezwijken van de dam

Potentiële geassocieerde schade (DPA) beoordeling

Als een mijndam instort, veroorzaakt dat een enorme modderstroom die met een bepaalde snelheid stroomafwaarts beweegt. De hier gepresenteerde animatie is een numerieke simulatie met behulp van Delft3D-Slurry van een dergelijke modderstroom. De modelresultaten laten zien tot hoever de modder stroomt na het falen. Deze grens, in combinatie met beschikbare gegevens over landgebruik (bijvoorbeeld betreffende bevolking, milieu en economische activiteiten), maakt een systematische beoordeling van de effecten van afstand mogelijk. In situaties waar deze gegevens weinig beschikbaar zijn worden bestaande satellietbeelden toegepast om het landgebruik te bepalen.

Hackathon mijnafval opslag faciliteit

Mijndammen zijn aarden constructies (soms tot 100 meter hoog) die worden gebruikt om mijnafval tientallen jaren op te slaan. Enkele weken geleden faalde een mijndam in de staat Mato Grosso in Brazilië en er stroomde 580.000 kubieke meter modder tot 2 km uit de stortplaats. In Brazilië zijn de laatste jaren vaker dit soort rampen voorgekomen. In januari van dit jaar brak de Brumadinho-mijndam in de staat Minas Gerais, met 248 doden en ernstige schade tot gevolg. Drie jaar eerder faalde een andere mijndam in Minas Gerais, waarbij verschillende dorpen overstroomden – 19 doden veroorzaakte – en het ecosysteem van de Doce-rivier vervuilde. Er zijn meer dan 230 dammen voor mijnafval in Brazilië die een risico vormen voor het milieu en de veiligheid van de samenleving. Wereldwijd zijn tot nu toe dit jaar 7 grote incidenten gemeld.

Het doel van de hackathon was om een eerste stap te zetten in het ontwikkelen van een systeem om op afstand de veiligheid van dammen te bewaken. De hackathon werd georganiseerd door Deltares in Nederland van 7 t/m 11 oktober met deelname van:

  • Eindgebruikers en geologie- en mijnbouwexperts uit Brazilië afkomstig van het nationale mijnbouw agentschap (ANM), het milieu agentschap van Minas Gerais (SEMAD) en de universiteit van Ouro Preto (UFOP).
  • Remote sensing-specialisten, datawetenschappers en geotechnische experts in Nederland afkomstig van Deltares, Universiteit Twente, Technische Universiteit Delft en SkyGeo.

Bron: Deltares