De acordo com o Decreto-Lei n.º 344/2007, “as barragens, no sentido geral da estrutura propriamente dita, zona vizinha a jusante, órgãos de segurança e exploração e albufeira, são necessárias para uma adequada gestão das águas, nomeadamente para o abastecimento de água às populações, a rega, o controlo de cheias, a produção de energia, actividades industriais e navegação.”
O desenvolvimento da actividade intelectual do Homem, ao longo da sua história, levou à elaboração de uma cultura cada vez mais vasta e diversificada que lhe permitiu modificar a Natureza à medida que esta lhe foi dando a possibilidade de vivenciar diversas catástrofes naturais. As cheias, como catástrofes naturais em si, acompanharam o Homem desde a sua origem e são colocadas em destaque no que diz respeito ao desenvolvimento dos conhecimentos dos fenómenos naturais. Na verdade, a necessidade de controlar os fenómenos de natureza hidrológica foi-se tornando um objectivo essencial para garantir a segurança e o desenvolvimento das civilizações. Assim, a protecção contra as cheias possibilitou a ocupação de vales e o desenvolvimento das civilizações, condicionando a ordem de ocupação territorial e o desenvolvimento urbanístico.
Para atingir o objectivo da mitigação dos efeitos provocados pelas cheias, o Homem, fazendo uso do desenvolvimento industrial e dos conhecimentos adquiridos, passou a construir obras específicas que garantem o controlo e a diminuição da probabilidade de ocorrência de inundações em zonas urbanizadas, obras essas conhecidas por barragens (ou diques).
As barragens são obras construídas e projectadas para funcionar em segurança ao longo da sua extensa vida útil. Não só as barragens mas também as respectivas albufeiras, caso existam, têm uma função importante no planeamento de gestão de água, podendo ser um interessante contributo para a melhoria da qualidade de vida da sociedade. Contudo, estas obras representam também um perigo potencial para os vales a jusante, independentemente da causa e da probabilidade de ocorrência de uma ruptura, sendo que é sempre possível a ocorrência de uma falha na capacidade de retenção da água, provocando cheias artificiais. Estas cheias podem ser provocadas por acidentes desencadeados por causas naturais (por exemplo fenómenos atmosféricos, caudais de cheia superiores aos considerados no projecto da barragem, deslizamentos de encostas da albufeira, sismos, etc.) e podem ser agravadas pela operação errada dos órgãos de segurança, ou pela destruição, total ou parcial, da estrutura de uma barragem. O controlo dos riscos pressupõe assim, a existência de conhecimentos preparados para o efeito e, sobretudo, uma cultura de risco da parte da generalidade dos elementos da sociedade. O tema do combate contra os riscos foi inserido na agenda política e um número crescente de organizações internacionais promove a redução de riscos como solução sustentável para minimizar os impactes
sociais, económicos e ambientais destas catástrofes naturais. Neste sentido, é necessária uma preocupação acrescida relativamente às condições de segurança das barragens construídas ou a construir, em resultado de uma eventual degradação das características de resistência dos materiais de construção e também de uma possível falta de capacidade de vazão dos órgãos de descarga decorrente de eventuais modificações na ocupação das bacias hidrográficas.
A construção de barragens tem sido objecto de receio público e de críticas de grupos ambientais estando a preservação do meio ambiente, a segurança e a opinião pública na linha da frente dos factores que dificultam a decisão de efectiva construção. Entretanto, os presentes regulamentos de segurança de barragens requerem uma reflexão mais profunda na segurança do vale tornando necessário o desenvolvimento de uma metodologia operacional integrada a fim de se alcançar um equilíbrio entre o risco e o controlo de segurança nas planícies de inundação. Do ponto de vista das populações, é crescente a expectativa de que lhes seja garantido o direito a uma maior segurança e melhor qualidade do ambiente, pelo que, nas zonas de risco, é necessário o conhecimento aprofundado do desenvolvimento dos potenciais fenómenos perigosos e a avaliação das suas consequências, de modo a minimizar os prejuízos, através de um ordenamento de território em função da graduação do risco, que acautele a correspondente ocupação, sempre que necessário, e da implementação de medidas de mitigação específicas. Deste modo, a delimitação das zonas de risco, no âmbito do ordenamento e gestão territorial, constitui uma condição indispensável para a prevenção e mitigação dos prejuízos decorrentes.
A graduação do risco de ondas de inundação não se prende exclusivamente com as cheias resultantes de rupturas de barragens, sendo necessário avaliar o risco de inundação tanto para as cheias naturais como para as cheias artificiais ou induzidas. Uma cheia natural é “um escoamento de água muito intenso em consequência da ocorrência de causas naturais, provocando extravasamentos e inundações”, (Betâmio de Almeida A., 2008). Segundo o INAG, “as cheias são um fenómeno natural extremo e temporário (de algumas horas até meses) que resulta da precipitação, sobre a bacia hidrográfica, normalmente associada a elevados períodos de retorno, promovendo o aumento do caudal nos cursos de água que poderá conduzir ao extravasamento do leito normal do rio com consequente inundação das margens e áreas adjacentes”. Tal como as cheias resultantes da ruptura de barragens, as cheias naturais aparecem associadas à necessidade de garantir o equilíbrio entre risco e controlo de segurança, justificando-se o planeamento de medidas preventivas e de formas de actuação em caso de emergência.
A ruptura de uma barragem tem como consequência instantânea o aumento brusco do caudal no trecho do rio a jusante originando uma frente de onda abrupta que se propaga com elevadas velocidades. Tal provoca uma elevação do nível de água do rio a jusante da barragem e a inundação das respectivas margens. Grande parte da energia acumulada na albufeira é libertada para jusante sob a forma de onda, a que se associa um efeito destruidor até que ocorra a dissipação total da referida energia. O escoamento resultante envolve fenómenos hidráulicos complexos, de difícil caracterização, sendo, rigorosamente, um escoamento tipicamente tridimensional, com grande variação das grandezas hidráulicas no tempo e nas direcções espaciais. A complexidade deste fenómeno pode ser complementada com a caracterização do tipo de escoamento. Assim, num escoamento deste tipo evidenciam-se as seguintes características: existência de uma onda de frente abrupta, com fortes acelerações verticais e ondulações com reflexões nas margens e transmissões em afluentes; tridimensionalidade do escoamento, como, aliás, já foi referido, em alargamentos e estreitamentos do rio, em curvas, confluências e planícies de inundação; um grande transporte sólido, em primeira análise do material previamente depositado na albufeira e, também, no caso de barragens de material incoerente, do material constituinte da própria barragem; e, finalmente, a inclusão de dissipações de
energia anormais e a eventual divisão do escoamento principal em escoamentos secundários. Perante o referido, torna-se evidente a necessidade de realizar uma caracterização geral e uma previsão das características deste tipo de escoamentos quando se pretenderem implementar medidas de prevenção e protecção com o objectivo de mitigar o risco a jusante da barragem.
O Decreto-Lei nº. 344/2007 de 15 de Outubro, doravante designado por Regulamento de Segurança de Barragens (RSB), é, de acordo com o definido no seu artigo 2.º, aplicável “a todas as barragens de altura igual ou superior a 15m, medida desde a cota mais baixa da superfície geral das fundações até à cota do coroamento, ou a barragens de altura igual ou superior a 10 m cuja albufeira tenha uma capacidade superior a 1hm3”, e ainda àquelas de “altura inferior a 15 m” que não estejam incluídas nas
anteriores “e cuja albufeira tenha uma capacidade superior a 100 000 m3. O RSB define danos
potenciais como as “consequências de um acidente, independentemente da probabilidade da sua ocorrência, as quais podem ser graduadas de acordo com as vidas humanas, bens e ambientes afectados” e define plano de emergência interno como “o documento da responsabilidade do dono de obra, relativo à segurança da albufeira e do vale a jusante na zona de auto-salvamento” (art. 4º do RSB). O planeamento de emergência, constituído pelos planos de emergência interno e externo, “compreende a avaliação dos danos potenciais” e “tem como objectivo a protecção e salvaguarda da população, bens e ambiente, bem como a mitigação das consequências de um acidente em situações de emergência associadas a ondas de inundação” (art.46º do RSB). A avaliação dos danos potenciais é realizada em função da população, bens e ambiente na região do vale a jusante da barragem afectada pela onda de inundação, delimitado “com base nos resultados obtidos por aplicação de modelos hidrodinâmicos”.
O uso de modelos hidrodinâmicos computacionais no estudo de escoamentos variáveis resultantes de rupturas de barragens tem sido cada vez mais frequente. Porém, os resultados obtidos nem sempre revelam uma aproximação fiável dos escoamentos reais. Quanto aos modelos reduzidos experimentais, apesar de estes descreverem as características do escoamento de uma forma razoavelmente aproximada, ainda que sob efeito de escala, não são de aplicação prática quando se pretendem estudar troços de rio extensos e, para além de assegurarem um custo considerável, ainda se deparam com a questão da distorção de escala. É aconselhável que as metodologias e modelos do estudo da ruptura de barragens sejam validados para garantir a sua credibilidade.