Mapeamento de áreas de inundação em três municípios localizados na bacia do rio Itajaí

Transcrição

1 Mapeamento de áreas de inundação em três municípios localizados na bacia do rio Itajaí Gustavo Andrei Speckhann Orientador: Prof. Dr. Pedro Luiz Borges Chaffe Coorientador : Prof. Dr. Roberto Fabris Goerl

2 JUSTIFICATIVA INTRODUÇÃO Estima-se que as inundações resultaram pessoas afetadas no período em Santa Catarina. Sendo que ocorreram 38 mortes e desalojados. O mapeamento de áreas susceptíveis pode ser utilizado: Análise de áreas de risco dos municípios; Identificação de boas áreas para urbanização; Inundações Blumenau

3 JUSTIFICATIVA INTRODUÇÃO Tipos de modelo aplicados no mapeamento de inundações: Hidrológico e Hidráulico HEC-HMS HEC-RAS Aspectos positivos: Precisão na qualidade do mapeamento Programas com interface amigável Aspectos negativos: o Necessidade de muitos dados o Cálculo computacional pesado 3

4 INTRODUÇÃO 7000 Análise de série histórica Vazão (m³/s) Log Utilização de Modelos Digitais de Terreno Aspectos positivos Disponibilidade de MDT de alta qualidade. Baixo gasto computacional. Disponibilidade de dados fluviométricos. Aplicável em grandes áreas. Aspectos negativos o Resultado condicionado a qualidade do MDT o Ausência de dados em bacias menores 4

5 OBJETIVO INTRODUÇÃO O objetivo deste trabalho foi testar uma metodologia para mapeamento das áreas de inundação dos municípios de Blumenau, Gaspar e Ilhota Cálculo de tempo de retorno 5

6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS INTRODUÇÃO 1 - Análise dos eventos de cheia que atingem os municípios Vazão (m³/s) Tempo (anos) Vazão (m³/s) (c) 0 Log (d) Cálculo de tempo de retorno 6

7 OBJETIVOS ESPECÍFICOS INTRODUÇÃO 2 - Utilizar uma metodologia Jackknife para avaliar a robustez das distribuições escolhidas; Vazão (m³/s) (c) 0 Log (d) Cálculo de tempo de retorno 7

8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS INTRODUÇÃO 3 - Elaborar mapas de susceptibilidade à inundação para os municípios de Blumenau, Gaspar e Ilhota Vazão (m³/s) Log Escolha da frequência Mapeia a cota Cálculo de tempo de retorno 8

9 Materiais e Métodos

10 ÁREA DE ESTUDO MATERIAIS E MÉTODOS Características dos municípios escolhidos - Histórico de inundações que afetam os 3 municípios - Todos desenvolveram-se ás margens do rio Itajai - Municípios conectados em série Legenda Hidrografia Municípios escolhidos Estações fluviométricas Bacia do Rio Itajaí Blumenau Gaspar Ilhota Estação Quantidade de dados Período de anos Tipo de dado Ü Blumenau Gaspar e Ilhota Vazão Cota Vazão km 10

11 ANÁLISE PRELIMINAR DOS DADOS DE COTA E VAZÃO Dados obtidos da ANA MATERIAIS E MÉTODOS Verificação dos dados de máxima, média e mínima mensal Vazão (m³/s) Tempo(dias) x 10 4 Vazão(m³/s) mínima media máxima 7000 Separação em máximas anuais Tempo (meses) Vazão (m³/s) Ano 1983 Avaliação de possíveis resultados extremos Tempo (anos) 11

12 DISTRIBUIÇÕES DE EXTREMO MATERIAIS E MÉTODOS 2 parâmetros ( média e desvio padrão) Log 2 parâmetros (média e desvio padrão) 1 = 2 2 parâmetros ( média e desvio padrão) = ln( ) = 1 > 0 LogPearson tipo 3 3 parâmetros (média, desvio padrão e assimetria) = ln exp ln Γ α 12

13 PROCEDIMENTO JACKKNIFE MATERIAIS E MÉTODOS A utilização de Jackknife auxilia em 2 aspectos: - Cálculo do Erro Padrão e Bias - Identificação de falsos positivos Coeficiente de correlação Log Repetições 13

14 IMPLEMENTAÇÃO DE ROTINAS NO MATLAB MATERIAIS E MÉTODOS Cálculo das distribuições de extremo Procedimento do Jackknife. Análise preliminar dos dados Cálculo de Erro Padrão e Bias, Log, e Log Pearson tipo 3 14

15 COLETA DE DADOS EM CAMPO MATERIAIS E MÉTODOS Pontos registrados com GPS: RN das réguas das estações utilizadas. Marcar os pontos e o nível das inundações mais severas. Primeiros pontos à inundar

16 HAND HEIGHT ABOVE NEAREST DRAINAGE MATERIAIS E MÉTODOS O HAND reclassifica o modelo digital de terreno (MDT), levando em consideração a diferença de elevação do terreno e da rede de drenagem mais próxima. SRTM/NASA SC Pixel de 30x30m + Preenchimento de falhas no MDT (sinks e pits) 16

17 Resultados e Discussão

18 DISTRIBUIÇÕES RESULTADOS Blumenau Ilhota Vazão (m³/s) Log Vazão (m³/s) Log Cota (cm) Log Cota (cm) Gaspar 1 Gaspar Log- 18

19 DESEMPENHO DAS DISTRIBUIÇÕES RESULTADOS Ao aplicar Jackknife, as distribuições utilizadas apresentaram resultados com baixa oscilação. Em geral, os valores de Erro Padrão e Bias permaneceram próximos de 2%. Coeficiente de correlação (a) (c) Log Log Pearson 3 (b) Coeficiente de correlação (d) Log Log Pearson 3 Distribuição Cidade Blumenau Ilhota Gaspar 1 Gaspar Log Log-Pearson Coeficiente de correlação Log Log Pearson 3 Coeficiente de correlação Log Log Pearson 3 19

20 ESCOLHA DE FREQUÊNCIA PARA MAPEAMENTO RESULTADOS Vazão (m³/s) Log Vazão (m³/s) Log Susceptibilidade à inundação Tempo de retorno (anos) Alto < 5 Médio 5 > x < 25 Baixo > 25 Cor representativa Cota (cm) 800 Log Cota (cm) Log- 20

21 MAPAS DE SUSCEPTIBILIDADE A INUNDAÇÃO RESULTADOS !.!.!.! Susceptibilidade a Inundação %, Estação Fluviométrica!. Pontos coletados em campo Alta - Tr < 5 anos Susceptibilidade a Inundação Média - 5 > Tr > 25 anos Baixa - Tr > 25 anos %, Estação Fluviométrica %,!. Pontos coletados em campo Alta - Tr < 5 anos Média - 5 > Tr > 25 anos!.!.!.!.!.!.!.!.!.!. Baixa - Tr > 25 anos km %, %,!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!. %,!.!.!.!.!.! Susceptibilidade a %, Inundação!.!.!.!.!.!.!.!.!.!. %, Estação Fluviométrica!. Pontos coletados em campo Alta - Tr < 5 anos Média - 5 > Tr > 25 anos!.!. %,!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.! km Baixa - Tr > 25 anos km

22 Vazão (m³/s) MAPAS DE SUSCEPTIBILIDADE A INUNDAÇÃO Log !.!.!.! km RESULTADOS 1983 %,!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.!.! Cota (cm) Log Susceptibilidade a inundação!. Pontos coletados em campo %, Estação Fluviométrica Alta - Tr < 5 anos Média - 5 > Tr > 25 anos Baixa - Tr > 25 anos Vazão (m³/s) Log

23 Conclusões e Recomendações

24 CONCLUSÕES RESULTADOS OE1 - Análise dos eventos de cheia que atingem os municípios As distribuições de extremo apresentaram valores de coeficiente de correlação próximos de 1. OE2 - Utilizar uma metodologia Jackknife para avaliar a robustez das distribuições escolhidas Os valores de Bias e Erro Padrão foram baixos (4% a 7%). 24

25 CONCLUSÕES RESULTADOS OE3 - Elaborar mapas de susceptibilidade à inundação para os municípios de Blumenau, Gaspar e Ilhota. Modelo aparentemente robusto para produção de mapas de susceptibilidade a inundação. 25

26 RECOMENDAÇÕES RESULTADOS Variar o tempo de retorno adotado na classificação da susceptibilidade de modo a testar e comparar a diferença no mapa. Aplicar HAND utilizando Modelo Digital de Terreno de melhor qualidade. Fazer uma análise da Bacia como um todo e comparar com o resultado para cada município. 26

27 Muito obrigado!

28 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS RESULTADOS HIRSCH, R. M; HELSEL, D.R.; COHN, T.A.; GILROY, E.J.. Statistical analysis of hydrologic data: Hydrology and Chance. In: MAIDMENT, David R. (Org.). Handbook of hydrology. 20. ed. United States Of America: R. R. Donnelley & Sons Company, Cap. 17.1, p MCCUEN. R. H. Modeling hydrologic change: statistical methods. Department of Civil and Environmental Engineering University of Maryland, College Park MD, 450p NAGHETTINI, M.; PINTO, É. J. de A.. Hidrologia In: Serviço Geológico do Brasil. Variáveis aleatórias contínuas: Distribuições e aplicações: Distribuição. Belo Horizonte: CPRM, Cap. 5, p RENARD, B.; KOCHANEK, K.; LANG, M.; GARAVAGLIA, F.; PAQUET, E.; NEPPEL, L.; NAJIB, K..; CARREAU, J.; AUBERT, Y.; BORCHI, F.; SOUBEYROUX, J.M.; JOURDAIN, S.; VEYSSEIRE, J.-M.; SAUQUET, S.; CIPRIANI, T.; AUFFRAY, A.; Data-based comparison of frequency analysis methods: A general framework. Water Resources Research, Vol. 49, p. 1-19,