Monitoramento Sismológico da UHE São José, RS. 4º Relatório Trimestral. Monitoramento Sismológico. Período: Outubro a Dezembro

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1 Monitoramento Sismológico da UHE São José, RS 4º Relatório Trimestral Monitoramento Sismológico Período: Outubro a Dezembro 2009

2 I. Introdução Seguindo as recomendações especificadas para o monitoramento, a região afetada pelo futuro reservatório da UHE São José deve ser permanentemente monitorada por uma estação sismográfica. Tal fato deve-se à necessidade de localizar, com precisão, os eventos sísmicos que possam ocorrer na região de interesse da futura barragem. Para efetuar a localização dos eventos (incluindo-se aqui explosões em pedreiras na região do lago, sismos naturais ou induzidos naquela região, ou qualquer outra atividade local que possa gerar ondas sísmicas), necessitamos determinar quatro parâmetros para cada evento: a localização exata do epicentro (latitude e longitude), a profundidade do foco e a hora de origem (momento em que ocorreu o evento). Assim, necessitamos de, no mínimo, quatro dados de tempo de chegada das ondas medidos na estação, que seriam nossas fontes de dados. Assim, decidimos instalar um sismógrafo de três componentes, de modo que poderemos analisar tanto ondas P como ondas S, o que nos permite obter até seis leituras de tempos de chegada na estação considerada. Isto explica o fato que, para o arranjo sismográfico mais simples e, portanto, menos oneroso, teremos uma estação sismográfica, o que nos permitirá o registro da chegada das ondas P e das ondas S produzidas por um evento sísmico qualquer. Para esta fase do trabalho de monitoramento, realizamos a manutenção mensal do sismógrafo instalado no canteiro de obras da UHE São José (durante o período referente ao trimestre objeto deste relatório), cumprindo o seguinte progama: a) Testes mensais com os parâmetros de operação da estação sismográfica; b) Recuperação dos dados registrados mensalmente, dos equipamentos de monitoramento instalados no canteiro de obras da UHE São José. II. Localização da Estação A localização da estação sismográfica foi feita durante a viagem da fase de instalação do projeto (no ano de 2008), em área do NW do Estado do Rio Grande do Sul. A seleção do local foi feita obedecendo aos seguintes critérios: a) Proximidade de alguma via de acesso, de forma a facilitar o acesso ao local e a operação e manutenção futura da estação; b) Proximidade a alguma casa habitada da região, de forma que pudéssemos dispôr de apoio para a fase de instalação dos equipamentos, assim como de segurança para os equipamentos ali instalados; c) Disponibilidade de energia elétrica no local, para que pudéssemos operar, com corrente alternada, o carregador de baterias instalado na estação. 2

3 Neste caso, utilizamos uma área do escritório da empresa Alusa S.A., nas proximidades de onde estão instalados os equipamentos de comunicação via internet da empresa, com um sistema no-break, de forma a conferir uma maior autonomia ao sistema, no caso de falta de energia elétrica que alimenta os equipamentos da estação. Desta forma, os equipamentos foram instalados em local seguro, que dispõe de segurança permanente e nas proximidades da futura usina. Apesar do sismômetro da estação estar sujeito a um maior ruído local, certamente associado ao tráfego no local, teremos boa segurança para os equipamentos e maior facilidade de acesso para a manutenção da mesma. A energia elétrica em corrente alternada, necessária para o funcionamento do carregador da bateria da estação, foi obtida de uma ligação à rede elétrica local. Os equipamentos da estação podem ser visualizados em fotos que incluímos no anexo deste relatório. Trata-se de um sismógrafo e sismômetro correspondente, dotado de sistema de aquisição e de registro para a obtenção adequada dos dados necessários ao monitoramento da região. Para a rotina de troca de registros e de manutenção dos equipamentos, que pretendemos conduzir com freqüência mensal, empregamos também uma unidade computacional, que serve para transmitirmos os comandos básicos ao sismógrafo e para aferir como está o funcionamento de cada estação. O micro-computador do tipo desktop empregado para o tipo de sismógrafo que equipa a estação encontra-se mostrado nas fotos do anexo deste relatório. III. Parâmetros de Funcionamento da Estação Para operação da estação sismológica, foram selecionados parâmetros que permitissem a obtenção de dados para caracterização da atividade sismológica regional. Tais parâmetros indicam o modo de registro dos dados sismológicos coletados pelo sismômetro da estação instalada no âmbito do projeto. Como exemplo, listamos na Tabela 1 abaixo os parâmetros selecionados para o sismógrafo da estação instalada em Cerro Largo. Tabela 1 Estação Cerro Largo Modo de Registro SC Canais Ativos 1,2,3 Ganho do Pré-Amplificador 1 Stream 1 continuous Stream 2 event trigger Taxa de Amostragem 50 sps (para Stream 1 e Stream 2) Canais Stream 1 1,2,3 3

4 Os parâmetros da tabela acima foram selecionados de forma a podermos observar tanto a eventual sismicidade presente na região onde ficará localizado o reservatório formado pelo represamento do Rio Ijuí, assim como a observação dos chamados telessismos, que representam os registros de sismos que ocorreram em outras regiões da Terra e que tiveram magnitude grande o suficiente para ter as ondas sismológicas correspondentes registradas pela estação que instalamos. Desta forma, selecionamos para registro o modo contínuo, com três canais ativos: 1, 2 e 3. Foi usado um pacote de dados no registro: designado 1, onde os dados dos três canais são registrados de forma contínua, com taxa de amostragem de 50 sps (50 amostras por segundo, em alguns casos utilizamos, no início dos trabalhos, amostragem de até 500 sps para a fase de testes dos aparelhos). Utilizamos também um segundo pacote de dados ativo (active stream 2), onde são registrados os dados obtidos de um mecanismo de detecção de eventos sísmicos (seismic trigger), onde selecionamos um detector do tipo EVENT (onde o registro é feito toda vez que ocorre um evento sísmico). Neste caso, o evento é detectado no canal 1, onde são obtidos os dados da massa que tem posição vertical no sensor. O ganho do pré-amplificador para cada um dos três canais ativos das três estação foi selecionado com o valor 1 (Tabela 1). IV. Considerações Sobre o Monitoramento Planejado Para o monitoramento da região de interesse da futura UHE São José, planejamos três etapas, cada uma das quais com um objetivo específico, conforme descrevemos a seguir: IV.1. Período Prévio à Existência do Lago A sismicidade natural de uma região onde pretende-se construir uma grande obra de engenharia, como é o caso da UHE São José, é normalmente estudada em um período anterior à construção da barragem. Tal procedimento envolve a estimativa do risco sísmico na região de interesse, no qual é feita uma análise do catálogo sismológico, com considerações sobre os níveis de cobertura do mesmo, determinação da relação freqüência x magnitude e estimativa dos valores de probabilidade de ocorrência de danos materiais significativos, que possam danificar uma estrutura construída no local escolhido para a barragem. Este trabalho foi realizado durante a fase de estudos para viabilidade do projeto. Nesta fase de estudos, temos normalmente o problema, em nosso país, do conhecimento restrito da sismicidade natural, devido normalmente à recente ocupação pelo homem das áreas envolvidas, em níveis demográficos que permitam uma cobertura suficiente para registrar, em meios de comunicação, os sismos que possam ter ocorrido no passado. Temos também a limitação da falta de instrumentos sismográficos instalados na região (no caso da UHE São José, a região de interesse só começou a ser efetivamente monitorada no início da década de 70, com a instalação e operação rotineira da Estação Sismológica de Brasília, além de outras estações sismológicas mais antigas instaladas no Brasil e na Argentina). No entanto, casos de sismos com magnitude mais baixa têm ainda 4

5 seu problema presente, visto que estações regionais na região onde será formado o reservatório de São José ainda são escassas. Assim, é necessário que haja um acompanhamento da sismicidade natural da área desde antes do início da construção da barragem, de forma que possamos conhecer o nível de base, que poderia ser também tratado como nível zero de atividade sísmica naquela área. Com tal conhecimento, estaremos prontos para observar a atividade regional durante as duas etapas seguintes: monitoramento durante o período de enchimento do reservatório e o monitoramento durante a vida útil do mesmo. É ainda importante acompanhar, durante esta fase, o comportamento dos equipamentos instalados na estação. Tendo em vista que são equipamentos de mecânica de precisão e com sistema eletrônico sensíveis a condições ambientais locais, como variação da temperatura ambiente, devemos acompanhar atentamente como os mesmos se comportam durante esta fase de operação. É importante ainda verificar o nível de ruído ambiental (relacionado, principalmente, ao tráfego nas imediações da estação e na operação de outros equipamentos nas proximidades da mesma), para verificar se o local selecionado para cada a estação é apropriado ou não. No caso de não ser apropriado, a estação poderá inclusive ser deslocada para outra localidade. No nosso caso, considerando-se que a rede formada pela estação sismográfica foi instalada em Março de 2008 e que teve seu início de operação em 16 de Março de 2008, cumprimos este estágio do monitoramento sismológico previsto em nossos planos. IV.2. Período de Enchimento do Reservatório Com o início de operação da rede sismográfica, discutida no item acima, tivemos oportunidade de começar o efetivo monitoramento da região em questão. Quando o reservatório tiver seu enchimento total iniciado, passaremos para a segunda etapa de nosso planejado monitoramento sismológico da região, com o início da fase de monitoramento do enchimento do reservatório. Nesta fase, é importante continuarmos o monitoramento da atividade sísmica regional e acompanharmos os eventos ocorridos durante a obra. Neste último caso, referente ao período em que ainda exista construção das estruturas, devemos observar o comportamento e localização das pedreiras instaladas para fornecimento de material para a construção da barragem. A localização das pedreiras da região é uma informação bastante útil, pois o erro na localização dos sismos é normalmente grande o suficiente para podermos distinguir, com segurança, as explosões registradas (mesmo que duas explosões de pedreiras próximas, que ocorreram a apenas alguns segundos de diferença no tempo, tenham ocorrido em um determinado dia). 5

6 No período de enchimento do reservatório, necessitaremos de informações relativas ao nível da água dentro do mesmo. Neste caso, tal informação é importante para que possamos tentar correlacionar um eventual aumento no nível de atividade sísmica com o processo de enchimento do reservatório. Deve-se, no entanto, lembrar que tal correlação não é necessariamente positiva, visto que o aumento na sismicidade pode não estar correlacionado com o enchimento do reservatório. IV.3. Período de Vida Útil da Barragem Tendo sido feito o enchimento do reservatório, o acompanhamento da atividade sísmica regional deve ter continuidade. Neste caso, é importante que tenhamos ainda o controle da variação do nível de água dentro do reservatório e que efetuemos a observação de explosões realizadas nas pedreiras locais. Desta forma, poderemos controlar ainda as possíveis correlações entre a variação do nível da água e o aumento ou diminuição do nível de atividade sísmica regional. É importante que tal acompanhamento seja feito durante toda a vida útil da barragem. Além de ter um custo baixo (normalmente apenas o custo de operação da rede de sismógrafos e da análise dos dados gerados pela mesma), o monitoramento sismológico contínuo permite a verificação da atividade sísmica da região ao longo de todo o tempo, o que permite um acompanhamento da atividade (que pode aumentar ou diminuir a qualquer momento) e evita problemas de desmobilização da rede. Neste último caso, nosso problema seria quando da eventualidade de um aumento na sismicidade, percebido pelos moradores locais, que induziriam uma remobilização da rede, o que normalmente implica em custos mais elevados. Por outro lado, se tivermos um acompanhamento contínuo dos níveis de atividade sísmica, é possível detectar o problema com antecedência, o que minimizaria a surpresa dos proprietários da empresa responsável pelo empreendimento e que permitiria prepararmos a população local para o acompanhamento do fenômeno. Vale a pena lembrarmos aqui que, apesar da atividade sísmica regional brasileira ser em geral baixa, grandes reservatórios associados a usinas hidrelétricas no Brasil estão normalmente associados a eventos de aumento de atividade sísmica no local. Tal fenômeno ocorreu no Brasil até com reservatórios de porte bem menor que o reservatório a ser formado quando da construção da UHE de São José. Existem casos, como o de Carmo do Cajurú, localizado em Minas Gerais, onde temos uma altura do nível de água no reservatório de porte relativamente pequena, que possui atividade sísmica bastante considerável, apesar da idade daquele reservatório ser agora em torno de 30 anos. V. Atividades no Período de Outubro a Dezembro de 2009 Durante o período de Outubro a Dezembro de 2009, tivemos a continuidade da fase de monitoramento do projeto em 2009, seguindo as atividades previstas no 3º Relatório Trimestral de 2009, com as seguintes etapas cumpridas: 6

7 - manutenção do sistema, com ênfase no equipamento de controle e de registro de dados, que provou ser mais robusto que o usado anteriormente no programa; - recuperação dos dados registrados no período, tratamento dos mesmos e interpretação, que mostrou estar a estação sismográfica operando dentro da normalidade e apta a acompanhar eventos sismológicos locais. Além dos trabalhos descritos acima, rotineiros agora em relação às fases mais recentes de monitoramento sismológico, incluímos neste relatório um mapa de acompanhamento da atividade sísmica regional durante o período , para o Sul do Brasil. Neste mapa, incluímos toda a atividade brasileira conhecida e organizada, com o fornecimento de dados das estações nacionais, ao IAG-USP e os dados de epicentros de possíveis eventos regionais conhecidos com os dados da estação sismológica de Brasília (Figura 6). Podemos afirmar que todas as atividades previstas para o trimestre Outubro- Dezembro de 2009, contidas nos objetivos referentes ao especificado no 3º Relatório Trimestral foram concluídas. Podemos concluir, da análise e interpretação dos dados sismológicos coletados no período de Outubro a Dezembro de 2009, que não foi observada atividade sismológica local na região do empreendimento da UHE São José. VI. Atividades Previstas para Janeiro-Março de 2010 Na nova fase do projeto, pretentemos conduzir as seguintes atividades: - continuação dos serviços de manutenção do sistema, com ênfase no equipamento de controle e de registro de dados, que provou ser mais robusto que o usado no início do programa; - recuperação dos dados registrados, tratamento dos mesmos e interpretação, para acompanhamento de eventuais ocorrências de eventos sismológicos locais. - verificar, se ocorreu algum tipo de problema de falta de energia no sistema; - realização de testes, operação com o ganho maior atual do equipamento, com uso da taxa de amostragem original (de 50 sps) no sistema de registro e recuperação dos dados registrados no sistema; - elaboração do relatório de atividades do período. 7

8 VII. Equipe do Trabalho A equipe envolvida em todas as fases do projeto foi: Prof. João Willy Corrêa Rosa (Coordenador) (PhD em Geofísica, MIT-USA, 1986) Prof. José Wilson Corrêa Rosa (PhD em Geofísica, MIT-USA, 1989, Pós-Doutor em Geofísica, Harvard University e MIT-USA) VIII. Conclusões Conseguimos, durante o período de Outubro a Dezembro de 2009, concluir a terceira parte dos trabalhos realizados no âmbito do Programa de Monitoramento Sismológico da UHE São José, do ano de Assim, tivemos a continuidade da fase de operação da estação sismográfica para monitoramento da UHE São José, RS, com a obtenção do conjunto de registros referentes ao período de análise deste relatório. A estação tem como principal objetivo o monitoramento sismológico durante os períodos de construção da barragem, enchimento do reservatório e, finalmente, de vida útil do lago a ser formado pela UHE São José. Durante o quarto trimestre de 2009, não foi mais observado comportamento anômalo no sistema de registro dos dados sismológicos relacionados à interrupção pela falta de energia na rede comercial que abastece a estação, que ocorreu eventualmente em 2008 (primeiro ano do monitoramento no âmbito deste programa). O sistema de registro produziu dados de boa qualidade satisfatória no período Outubro-Dezembro de 2009, com alguns exemplos de registro de detonações em pedreiras locais. Assim, o sistema, que agora opera com um sistema de no-break mais robusto, provou ser ainda mais confiável que nas fases anteriores do projeto. A estação produziu um conjunto de dados significativo em volume quando comparado com as fases anteriores do projeto. Nesta fase de trabalho, tivemos a recuperação total do conjunto de dados registrados para o período, não havendo nenhum registro de atividade sísmica natural ou induzida na região da UHE São José. Assim, podemos afirmar que todas as atividades previstas para o trimestre Outubro- Dezembro de 2009, contidas nos objetivos referentes ao especificado no 3º Relatório Trimestral foram concluídas. Podemos concluir, da análise e interpretação dos dados sismológicos coletados no período de Outubro a Dezembro de 2009, que não foi observada atividade sismológica local na região do empreendimento da UHE São José. Para o período seguinte do projeto (trimestre de Janeiro a Março de 2010), esperamos dar continuidade ao projeto, com a operação da estação, sua manutenção mensal programada efetuada e que seja feita a análise e interpretação dos dados coletados de forma adequada a este programa de monitoramento. 8

9 Os trabalhos tiveram êxito graças ao apoio do pessoal da equipe de Gerenciamento Ambiental e do Gerenciamento da Obra, a quem dedicamos um sincero agradecimento. Brasília, 04 de Janeiro de João Willy Corrêa Rosa WW Consultoria e Tecnologia Ltda SEPS 715/915 Centro Clínico Pacini Bloco D Sala Brasília, DF Fone (+61) joaowillyrosa@gmail.com 9