DELIMITAÇÃO DOS PERÍMETROS DE INUNDAÇÃO NA BACIA DO RIO LEÇA, MATOSINHOS INFLUÊNCIA DO MODELO DIGITAL DE TERRENO NA MODELAÇÃO HIDRÁULICA

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1 DELIMITAÇÃO DOS PERÍMETROS DE INUNDAÇÃO NA BACIA DO RIO LEÇA, MATOSINHOS INFLUÊNCIA DO MODELO DIGITAL DE TERRENO NA MODELAÇÃO HIDRÁULICA DEFINITION OF FLOOD PRONE AREAS IN THE LEÇA WATERSHED, MATOSINHOS DIGITAL TERRAIN MODEL INFLUENCE IN HYDRAULIC MODELING Gonçalves, Pedro, Faculdade de Letras da Universidade do Porto, Porto, Portugal, Gomes, Alberto, Faculdade de Letras da Universidade do Porto, Porto, Portugal, RESUMO Os episódios associados a cheias provocam anualmente e mundialmente, consideráveis prejuízos materiais e perdas de vidas humanas. A investigação destes eventos é essencial, assim como, a definição de perímetros de inundação para diferentes períodos de retorno associados a estes eventos. Tomando a bacia hidrográfica do rio Leça como caso de estudo, modelou-se de forma semiautomática, com base em métodos hidráulicos e para sectores restritos, os perímetros de inundação referentes a uma cheia centenária. Pretendeu-se ainda verificar, de que forma a qualidade dos dados inseridos no modelo digital de terreno (MDT) influenciam os resultados, gerando-se dois resultados baseados em dois modelos digitais de terreno com características distintas. Verificou-se que existem substanciais diferenças nos resultados e constatou-se a necessidade de complementar os dados altimétricos de base. ABSTRACT Floods, as events with virtually global dispersion, cause huge material losses annually, as well as loss of human lives. Thus, the study of these events is essential, as well as setting flood perimeters for the different return periods associated. On the hydrographical basin of river Leça was defined flood prone areas for a centennial flood using hydraulic methods on selected sectors. It was intended to check how the quality of DTM affects the results, for that purpose were created 2 different DTM s, creating results, based on the different DTM s. The results demonstrate huge differences based on the altimetry input data. 1. INTRODUÇÃO Uma cheia é um evento hidrológico extremo, de frequência variável, que consiste no transbordo de um curso de água relativamente ao seu leito ordinário, originando a inundação de terrenos ribeirinhos (Ramos & Reis, 2001). As cheias como qualquer outro evento natural têm associado um período de recorrência, usualmente designado por período de retorno, ao qual está associado a magnitude do evento: quanto mais longo for o período de retorno, maior será a magnitude do evento e potencialmente maior será o dano possível a causar, quer na população, quer nos seus bens, sendo desta maneira essencial o estudo deste tipo de eventos. A delimitação de perímetros de inundação é desta maneira fulcral, existindo para Portugal um abrangente quadro legislativo que regulamenta a delimitação destes perímetros, nomeadamente o Decreto-Lei nº. 115/2010, e mais recentemente a Resolução do Conselho de Ministros n.º 81/2012. A visualização de áreas inundáveis em episódios de cheia, com recurso à modelação semiautomática, é também um contributo fundamental para a organização do socorro às populações e mitigação dos 100

2 danos em infraestruturas e bens materiais. Através de modelação hidráulica podem obter-se resultados fiáveis e representativos das áreas inundáveis (Hicks & Peacock 2005), sendo estes fortemente condicionados pelos dados altimétricos e hidrológicos introduzidos na modelação. Neste trabalho, comparam-se os resultados obtidos na modelação de áreas inundáveis na planície aluvial do rio Leça, com base num MDT criado a partir da planimetria disponível para o concelho de Matosinhos e outro MDT, baseado na mesma cartografia, mas complementado com outros elementos naturais e antrópicos importantes na modelação, os quais foram obtidos durante o trabalho de campo. 2. ÁREA DE ESTUDO A bacia hidrográfica do rio Leça (fig. 1A), situada no norte do Portugal, é uma pequena bacia hidrográfica com aproximadamente 189,5 Km². O rio Leça (fig. 1B) tem a sua nascente no Monte Córdova (ca. 502 metros de altitude), e perfaz cerca de 44.6 Km até a foz no Porto de Leixões (Soares et al. 2012). Com base em registos históricos e na cartografia disponível, à escala 1:1000, trabalhou-se um setor do concelho de Matosinhos, mais concretamente na freguesia de Leça do Balio, podendo-se verificar na figura 1C e D, a extensão e as características da área em análise. Nessa freguesia, foram escolhidos dois sectores, o primeiro designado por Leonesa (fig. 1E, com cerca de 0,17 km 2 ), e o segundo por Ponte de Ronfes (fig. 1F, com cerca de 0,18 km 2 ), existindo nestas áreas um misto de ocupação do solo, entre terrenos agrícolas, habitações, espaços industriais e pontes, salientando-se ainda alguns estrangulamentos morfológicos naturais e antrópicos (junto de pontes) existentes na planície aluvial. Figura 1: A - Localização da bacia hidrográfica do rio Leça; B - Hipsometria da bacia hidrográfica do rio Leça e classificação da rede de drenagem, segundo o critério de Strahler; C - Modelo Digital de Terreno da área estudada; D - Ortofoto da área estudada; E Sector do Centro comercial Leonesa com as secções usadas na modelação; F - Sector da ponte de Ronfes com as secções usadas na modelação. 101

3 3. MATERIAIS E MÉTODOS Os procedimentos seguidos na delimitação dos perímetros de inundação e cálculo das alturas das colunas de água, podem ser agrupados em dois passos fundamentais: a criação de um ficheiro geométrico que contém informação como o canal, margens, perfis transversais obstruções, pontes, entre outros, ou seja, elementos criados com base no MDT construído a partir da cartografia fornecida pela Camara Municipal de Matosinhos - curvas de nível com equidistância de 1 metro e pontos cotados. Não havendo a possibilidade de utilizar o MDT diretamente nos cálculos (Brunner 2010; Ackerman 2011), existe uma necessidade de representar corretamente todos os elementos morfológicos essenciais (figs. 1E e1f), para uma melhor representatividade morfológica do leito, margens e vale. Foram ainda estimados caudais para um período de retorno de 100 anos com base na fórmula cinemática de Giandotti (Velhas 1991), já que, após a validação de campo (inquéritos à população e registos fotográficos), os resultados apresentavam alturas da coluna de água próximas dos valores de caudal estimado. Figura 2 Comparação de resultados obtidos nos dois MDT S utilizados na modelação. A fim de se verificar de que forma a qualidade dos dados inseridos no MDT têm influência nos resultados geraram-se dois resultados distintos, um com base no MDT original criado apenas com os dados planimétricos e outro, usando a mesma base mas completado com elementos obtidos através de trabalho de campo. Esses elementos, edifícios, estruturas construídas nas margens, apoios das pontes, açudes, entre outros, foram adquiridos com um distanciómetro Leica (modelo Disto Classic 5), servindo este, não só para obtenção de cotas, como de medidas e distâncias. As diferenças obtidas na modelação topográfica da planície aluvial estão representadas nos dois exemplos da figura RESULTADOS E DISCUSSÃO A figura 3 apresenta os resultados obtidos na modelação e uma comparação direta entre os MDT s utilizados (Gonçalves, 2012). Comparando as figuras 3A e 3B, correspondentes ao sector de Ronfes, verifica-se uma maior regularidade e rigor no perímetro delimitado, assim como um aumento da altura da coluna de água, aproximando-se da altura verificada no local para a cheia centenária de 2001 (figs. 3E e 3F). Por outro lado, nas figuras 3C e 3D, correspondentes ao sector da Leonesa, verificamse grandes diferenças nos resultados. A adição dos edifícios neste sector acarreta a imposição de obstáculos ao avanço das águas e a regularização das margens, provocando uma diminuição da altura da coluna de água dado que ao MDT inicial são adicionados mais dados altimétricos, modificando a interpolação realizada na sua construção. Merece destacar-se que a cota de água na parte lateral do edifício da Leonesa é de cerca de 10 cm, correspondendo aos dados relatados pelos trabalhadores. 102

4 A modelação hidráulica de perímetros de inundação, embora seja um processo relativamente rápido, requer informação de base de qualidade, pois a resolução espacial dos MDT influencia significativamente a qualidade dos resultados. Pode-se afirmar que a incorporação de elementos morfológicos e antrópicos nos ficheiros relativos à morfologia do terreno, obtidos de forma expedita no campo, permite uma melhor aquisição de cotas por parte do software, fato que se revela fundamental na modelação, dado que quanto mais elementos forem incorporados, mais realistas serão os resultados. Figura 3: A- Resultados iniciais obtidos para o setor da ponte de Ronfes; B - Resultados finais obtidos para o setor da ponte de Ronfes; C- Resultados iniciais obtidos para o setor da Fábrica Leonesa; D - Resultados finais obtidos para o setor da Leonesa; E Fotografia do sector da ponte de Ronfes; F Cheia de 21/03/2001, no sector da ponte de Ronfes; são visíveis os elementos afetados e a altura da coluna de água. AGRADECIMENTOS São devidos agradecimentos à Câmara Municipal de Matosinhos pela cedência da planimetria e ainda ao Sr. David, por facultar as fotografias da cheia de 2001, essenciais para a validação dos resultados. REFERÊNCIAS Ackerman, P. (2011). Hec-GeoRas - GIS Tools for Support of HEC-RAS Using ArcGIS - User Manual. Davis, US Army Corps of Engineers, Institute for Water Resorces - Hydrologic Engeneering Center: p.244. Brunner, G. (2010). Hec-Ras - River Analysis System, Hydraulic Reference Manual. U.S.A.C.E. Davis: p.417. Cook, A. and V. Merwade (2009). "Effect of topographic data, geometric configuration and modeling approach on flood inundation mapping." Journal of Hydrology 377(1 2): Gonçalves, P. (2012) - A Delimitação de Perímetros de Inundação no Rio Leça modelação hidráulica para duas áreas do concelho de Matosinhos. Dissertação de Mestrado, Faculdade Letras da Universidade do Porto 130pp. 103

5 Hicks, F. and T. Peacock (2005). "Suitability of Hec-Ras for Flood Forecasting." Canadian Water Resources Journal 30(2): p.16. Ramos, C. and E. Reis (2001). As Cheias no Sul de Portugal em Diferentes Tipos de Bacias Hidrográficas. Finisterra, XXXVI, 71,pp Soares, L., Araújo, M., Gomes, A. (2012). Contexto Geográfico: Território do Leça, in: O Rio da Memória: Arqueologia do Território do Leça. Matosinhos, Câmara Municipal de Matosinhos. Velhas, E. (1991). "A Bacia Hidrográfica do Rio Leça: Estudo Hidroclimatológico." Revista da Faculdade de Letras - Geografia VH (1): p