Brezilya'da Çöken Atık Barajına Bir Bakış

Brazilya'nın Minas Gerais Eyaletinin Brumadinho Şehri yakınlarında bulunan ve Brezilyalı Vale şirketi tarafından işletilen Corrego do Feijao madeninde 2019 yılının Ocak ayında bir atık barajı çöktü. 1976 yılında inşa edilen ve 2015 yılına kadar kullanımda olan atık barajı 249,5 m2 üzerindeki bir alanda konumlanmakta ve 11,7 milyon m3 ince taneli (teyling) atık içermekteydi. Yaşanan olay sonrası 200'ün üzerinde kişi hayatını kaybederken 100'e yakın kişi ise hala bulunamadı. Atık barajının çökmesi yüzlerce insanın bölgeden tahliye edilmesine neden oldu ve çevreye büyük zarar verdi.

Şirket tarafından yapılan açıklamada “Dam I” olarak tanımlanan atık barajının uzman küresel bir şirket tarafından incelemelere tabii tutulmakta olduğu belirtildi. Atık barajının 70.389/2017 numaralı DNPM Kararı'nda belirtilen şekilde barajların periyodik güvenlik incelemesi ve düzenli baraj denetimi süreçleriyle ilgili olarak sırasıyla 13/06/18 ve 26/09/18 tarihlerinde stabilite raporları yayınlandı. Dünyadaki en iyi uygulamalara eşdeğer bir güvenlik incelemesi gerçekleştirildiğini belirten Vale, gerçekleştirilen bu incelemenin Brezilya standartları üzerinde olduğu iddia ederken stabilite raporlarının barajın fiziksel ve hidrolik güvenliğini kanıtladığını öne sürüyor.

Vale aynı zamanda atık barajının `Madencilik Barajlarının Emniyet Yönetimi için Entegre Sistem' (SIGBM) aracılığıyla iki haftada bir saha denetimlerinden geçmekte olduğunu ve sonuçların `Ulusal Maden Ajansı'na (ANM) bildirilmekte olduğunu belirtti. ANM sistemine kayıtlı son denetimin 21/12/18'de gerçekleştirildiği ayrıca 1/8/19 ve 22/01/19 tarihinde gerçekleştirilen denetimlerin Vale'nin kendi sistemine kayıt edildiği belirtildi. Yapılan tüm bu denetimler sonucunda Vale atık barajının yapısında herhangi bir değişiklik tespit edilmemiş olduğunu açıkladı. 2015 yılında kullanımı durdurulan atık alanında yağmur dışında su birikintisi olmadığını belirten şirket “Yüzeyde ya çok az miktarda serbest su bulunmakta ya da hiç bulunmamaktadır.” iddiasını dile getirdi. Şirketin bu iddiasına rağmen baraj içeriklerinin yapısal bozulmaya uğrayarak dışarı akması, atık barajının su doygunluğunun yüksek seviyelere ulaştığının bir göstergesi olarak değerlendirildi.

Yer altı sularının basıncını ölçmeye yarayan bir aygıt olan piezometreden “Dam I” isimli atık barajında 46'sı otomatik olmak üzere toplam 94 adet bulunduğu ve ölçümlerin doğruluğunu kontrol etmek amacı ile 41 adet su seviyesi indikatörü ile gözlem gerçekleştirilmekte olduğu ifade edilirken elde edilen verilerin düzenli aralıklarla toplanarak jeoteknik uzmanlarca incelenmekte olduğu belirtildi.

Brezilya'da ki “Córrego do Feijão” madeninin “Dam I” isimli atık barajında 2013 yılında gerçekleştirilen bir sıvılaşma (likifasyon) analizi sonucunda elde edilen bulgular ise atık barajının, yükleme sırasında sıkışma eğilimi gösterdiğini ortaya koymaktadır. Bu tip yapılar sıvılaşmaya karşı hassasiyet göstermektedir.

Aynı zamanda barajın akım yönüne göre alt kısmında gerçekleştirilen standart penetrasyon (SPT) ve konik penetrasyon testlerinden (CPT) elde edilen veriler, dokuz katmanın sıvılaşmaya yatkın özellikte olduğunu işaret etmektedir. Dam I'in yamaç yüzeyindeki belirli seddelerinde yapılan çalışmalar sonucu elde edilen düzeltilmiş SPT veya CPT değerleri 16 alt segmente bölünerek incelenmiş ve ortalama statik kayma gerilme oranın (d/'v0) 0,207 olduğu bulunmuştur. Elde edilen bu değer kritik aralıkta bulunmakta ve sıvılaşmaya yatkınlığı göstermektedir.

Statik yükleme hipotezine göre hesaplanmış olan Güvenlik Sayısı (FS)tetikleme değerleri 1,14 ile 1,36 arasında değişkenlik göstermektedir. 2013 yılında yapılmış olan çalışmada bu bulgular atık barajında sıvılaşmanın muhtemel olmadığı şeklinde yorumlanmıştı.

Ayrıca, yer altı su seviyesinin hızla yükselerek daykların başlangıç seviyesine ulaşmasının barajın katmanlarında doygunluğu arttırarak sıvılaşmaya müsait hale getireceği öngörülerek gerçekleştirilen bir tetikleme sonrası analiz, bu kritik yükleme şartlarında bile Dam I'in yenilme hassasiyetinin düşük olduğu ve gerçekleştirilen analizler ve laboratuvar test programı sonuçlarına ek olarak sahada yürütülen diğer değerlendirmeler göz önünde bulundurulduğunda dahi, Dam I'in sıvılaştırma kaynaklı sorunlara karşı emniyetli bir yapı oluşturduğu sonucuna varılmıştı.

2013 tarihli makalede belirtildiği üzere, Olson (2001) ve Olson & Stark (2003b)'a göre kullanılan sıvılaştırma analizi, esas olarak uyumsuz topraklar için önerilmiş olsa da yöntem, atık barajlarındaki (genellikle yüksek doygunluğa sahip düşük yoğunluklu malzemelerde) ön-sıvılaşma analizleri için tutarlı ve uygundur.

Bunların yanında, Córrego do Feijão'da bulunan Dam I'de toplanan yüzey suyu ile atık baraj seddesi arasında minimum 100 metrelik mesafeyi korumak için uygulanan sıkı su seviyesi kontrolü prosedürleri mevcuttu. Uzman bir saha ekibi tarafından barajın faaliyet süresi boyunca atık biriktirme işleminin denetlenmesi ve bakımı sadece şev stabilitesi için değil, aynı zamanda sıvılaşma potansiyeline karşı önlem almak için de gerekli olduğu bilinmekteydi.

Dam I'de yaşanan olay sonrası yapılan beyanlar ile 2013 tarihli raporda yer alan ifadelerin bir kısmı tartışmaya açıktır. Rapora göre atık materyallerin sıvılaşmaya duyarlı olduğu açık bir şekilde görülmektedir. Bunun yanında, raporda “Yamaçlar statik yükleme koşulları altında 1,14 ile 1,36 arasında değişen (FS)tetikleme değerlerine sahiptir.” İfadesi kullanılmaktadır. Ancak, atık malzemenin büyük değişkenlik gösterdiği göz önüne alındığında hesaplanan bu güvenlik faktörü değerleri deprem bölgelerinde uzun vadeli değerlendirmeler için yeterli değildir. Yüksek doygunluğa ulaşmış sıvılaşmaya yatkın atıklar, şev stabilitesi açısından yeterli kayma dayanımı sağlayabilir; ancak, bu koşullar altında şev duraylılığı, “sıvılaşması muhtemel değil” yerine “kritik” olarak değerlendirilmelidir.

Raporda, göllenen su kenarı ile dolgu kreti arasında minimum 100 metre mesafenin korunmasının ve uygun bir teftiş ve bakım programının yanı sıra uygulanacak katı prosedürler ile su seviyesinin kontrol edilmesinin önemi vurgulanmaktadır. Atık barajının faaliyet süresi boyunca kontrollerin hassasiyetle sağlanması amaçlandığına göre atık barajının kontrolü için kapsamlı bir izleme cihazı ağının mevcut olduğu tahmin edilebilir ve gerekli incelemelerin gerçekleştirildiği düşünülebilir. Ancak, Dam I arkasındaki yağış havza alanından (yaklaşık 480.000 m2) yüzey akıntısının baraj rezervuarına girmesini önlemek için görünür bir derivasyon kanalı bulunmamaktadır. Bu, toplama alanında görülecek herhangi bir şiddetli yağmurda suyun doğrudan Dam I'e geleceği anlamına gelmektedir. Ek olarak, yaklaşık 240.000 m2 olan atık barajı üst yüzey alanı da doğrudan yağış toplayacaktır. Bölgede Aralık ve Ocak aylarında ortalama yağış miktarının yaklaşık 30 cm olması öngörülmektedir. Bu iki aydaki yağış miktarı göz önüne alınır ve buharlaşma ihmal edilirse, bu yağış miktarı baraj yüzeyine yaklaşık 0,9 metre su sütunu olarak karşılık bulacaktır:

Bu aşırı yağmur suyunun havuzun kenarı ile atık barajı arasındaki minimum 100 metrelik bir mesafeyi korumak amacı ile deşarj edilmesi gerekir. Aksi takdirde, biriken su atık kütlesi içindeki su seviyesini arttıracak ve atık kütlesinin üst kısımlarından başlayan bir sıvılaşma sürecini hızlandıracaktır.

Atık barajı eksenleri genel itibari ile su barajlarında olduğu gibi hidrolik basınçları karşılayacak bir yaklaşımla dizayn edilmemektedir. Su yönünden doygun, sıvılaşmaya müsait atık barajlarının önyüzünü oluşturan seddelere hidrolik basınç uygulandığı taktirde muhtemelen bu seddeler içinde çekme gerilmeleri oluşacak ve daykların (seddelerin) dayanımını azaltacaktır.

Dam I'de gerçekleşen hadisede, son üç paragrafta belirtilen bir senaryonun geçerli olma ihtimali bulunmaktadır. Ayrıca şiddetli yağış alan bölgelerde “memba yöntemi” ile inşa edilen 50 metre ve üzeri yüksekliğe sahip atık barajlarının, sadece şev stabilitesi bakımından değil, sıvılaşma potansiyelleri nedeniyle yapısal bütünlük (genel duraylılık) bakımından da araştırılması büyük önem arz etmektedir.