Eerste stap gezet richting ontwikkeling mijndambeoordelingstool

Gepubliceerd: 30 oktober 2019

Begin oktober kwamen geotechnische experts en datawetenschappers uit Brazilië en Nederland een week bijeen in een hackathon met als doel een systeem te ontwerpen om de veiligheid van mijndammen te bewaken. De bijeenkomst, die plaatsvond in het iD-Lab van Deltares, resulteerde in een eerste aanzet voor een mijndambeoordelingstool.

Dit jaar wereldwijd 7 incidenten

Mijndammen zijn aarden constructies (soms tot 100 meter hoog) die worden gebruikt om mijnafval tientallen jaren op te slaan. Enkele weken geleden nog 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. Wereldwijd zijn tot nu toe dit jaar 7 grote incidenten gemeld.

Combinatie van verschillende datasets

Het Nederlandse en Braziliaanse team verzamelde gegevens van drie mijndammen in Brazilië, wat 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 satelliet gegevens bevatten optische Landsat gegevens en Sentinel-1 InSAR gegevens.

Deltares Aquamonitor

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. Met behulp van de Deltares Aqua Monitor konden veranderingen in land en water dekking worden gedetecteerd.

Mockup

Tijdens de hackathon werd een ‘mockup’ van een Mijndam Beoordelings Tool gecreëerd op basis van de database van het nationale mijnbouw agentschap  en andere bronnen van informatie. Met optische satellietbeelden was het mogelijk om terug te kijken en het geotechnisch falen van een helling van drie maanden geleden te detecteren. Het idee is om de mockup verder te ontwikkelen naar een waarschuwingssysteem door het model te combineren met andere waarnemingen en numerieke voorspellingen.

Monitoring van dammen en vroege waarschuwing

De Braziliaanse en Nederlandse experts ontwikkelden een statistisch algoritme om veranderingen van de Brumadinho-mijnafvaldam te detecteren. Deze 80 meter hoge dam faalde eerder dit jaar met catastrofale gevolgen. De hier gepresenteerde animatie detecteerde drie dagen voorafgaand aan het daadwerkelijke falen van de dam  op 25 januari veranderingen in het damvervormingspatroon. Een “Early Warning System” van dambreuk wordt haalbaar als dit proof-of-concept verder wordt ontwikkeld en wordt gecombineerd met andere waarnemingen en numerieke voorspellingen.

Het detecteren van veranderingen in het deformatiepatroon van de dam met behulp van Sentinel-1 InSAR-gegevens waarmee vroegtijdige waarschuwing van damfalen  drie dagen van tevoren mogelijk bleek.

Impact damfalen

Als een dam van mijnafval instort, zal het een stortvloed van modder loslaten die stroomafwaarts stroomt met een bepaalde snelheid. De hier gepresenteerde animatie is een numerieke simulatie van een dergelijke modderstroom met het model Delft3D-Slurry. Door de resultaten van het model te combineren met informatie over landgebruik (bevolking, milieu, economische activiteiten) kan de potentiele impact worden bepaald.

Numerieke simulatie van een modderstroom na dambreuk

Ton Peters, damexpert Deltares & leider van de hackathon: “De resultaten van de hackathon (datasets, simulaties en mockup beoordelingstool) geven veel kansen om op korte termijn de bewaking van veiligheidsaspecten van mijndammen te verbeteren in Brazilië. ”

Deelnemers hackathon

De volgende partijen namen deel aan de hackathon:

  • geologische & 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.