MODELAGEM DE ÁREAS SUSCETÍVEIS À INUNDAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CUBATÃO SUL

Transcrição

1 MODELAGEM DE ÁREAS SUSCETÍVEIS À INUNDAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CUBATÃO SUL Acadêmico: Lucas Mauro Rosa da Luz Orientador: Pedro Luiz Borges Chaffe Coorientador: Gustavo Andrei Speckhann Trabalho de Conclusão de Curso Engenharia Sanitária e Ambiental Centro Tecnológico

2 Introdução

3 Introdução As inundações destacam-se pela recorrência, abrangência e capacidade de destruição. No Brasil, estima-se que as inundações corresponderam a mais de 70% dos desastres naturais entre 2006 a No período entre 1980 e 2010, ocorreram 1257 casos de inundações bruscas no estado de Santa Catarina. Enchentes em Rio do Sul (SC)

4 Introdução O mapeamento de áreas inundáveis destaca-se como sendo uma alternativa viável financeiramente e útil nos estudos de risco. Comumente são utilizados modelos matemáticos hidráulicos 1D ou 2D.

5 Objetivos

6 Objetivos Objetivo Geral: Obtenção das áreas suscetíveis às inundações na Bacia do Rio Cubatão Sul. Objetivos específicos: Obter os hidrogramas de cheia das bacias contribuintes para cada período de retorno para a área de estudo. Obter as alturas máximas atingidas pelo nível da água em cada um dos eventos de chuva. Elaboração de mapas da mancha de inundação para cada tempo de retorno.

7 Metodologia

8 Área de estudo Metodologia População residente de cerca de 30 mil pessoas; Área de 738 km²; Principal manancial de abastecimento da Grande Florianópolis, (mais de 700 mil pessoas);

9 Área de estudo Metodologia A Modelagem foi realizada nas áreas mais urbanizadas da Bacia. Identificadas as 4 Subbacias contribuintes.

10 Fluxograma geral do projeto Metodologia Consistiu na realização de quatro etapas: Obtenção dos Hidrogramas de cheia; Definição das seções transversais; Calibração do modelo; Modelagem hidráulica. Legenda Dado primário Dado secundário Resultado da aplicação da metodologia Modelagem Resultado

11 Obtenção dos hidrogramas de cheia Metodologia Fórmula de Kirpich (1940) para o Tempo de Concentração, utilizado para o Tempo de duração da chuva; Método SCS (1972) para definição das perdas por infiltração; Hidrograma unitário sintético proposto por Snyder (1938); Distribuição da chuva pela metodologia dos blocos alternados; Avaliados os TR 100, 50 e 20 anos.

12 Definição das seções transversais Metodologia Utilizados os modelos de elevação (MDTs) da SDS com resolução 1 x 1 metros; Extração das seções do ArcGIS para o HEC-RAS foi feita utilizando-se o HEC-Georas; Medições de campo com o ADCP, uma vez que os MDTs não possuem informações topo batimétricas.

13 Calibração do Modelo Metodologia As medições de campo forneceram a vazão e altura da lâmina d água; A calibração foi feita através da mudança de parâmetros e características do leito de escoamento a fim de igualar as lâminas d água obtida pela medição e pelo modelo.

14 Modelagem Metodologia Hidrogramas de cheia inseridos no modelo; Seções de escoamento definidas; Modelo calibrado; Simulação do Escoamento 1D utilizando o HEC-RAS.

15 Resultados

16 Hidrogramas de cheia Resultados P (mm) HU Q (m³/s) Tempo (horas)

17 Hidrogramas de cheia Resultados Sub-bacia Vazão de pico (m³/s) Área (km²) 100 anos 50 anos 20 anos Rio Cubatão Sul 736,92 578,68 414,90 415,50 Rio do Braço 388,18 305,52 220,33 186,50 Rio Matias 289,18 230,78 168,00 81,40 Rio Ribeirão Braço do Sertão 68,18 53,71 38,38 19,55

18 Hidrogramas de cheia Resultados Os hidrogramas de cheia foram inseridos nos exutório das subbacias;

19 Calibração do modelo Resultados Inicialmente procurouse variar o valor do coeficiente de rugosidade de Manning dentro do canal principal, sendo o valor inicial de 0,035. A abordagem não foi suficiente.

20 Calibração do modelo Resultados Então, optou-se por variar a cota de fundo das seções a jusante e montante da seção 02 (a montante), consequentemente a declividade entre as duas seções estava sendo alterada. A abordagem também não foi suficiente; -10cm +10cm

21 Calibração do modelo Resultados Por fim, optou-se por diminuir a área de escoamento das duas seções seguintes a seção 02 (jusante), esta abordagem resultou finalmente na coincidência das alturas das lâminas d água.

22 Manchas de inundação Resultados

23 Manchas de inundação Resultados Tempo de Retorno (anos) Área inundada (km²) Altura máxima da água (m) ,61 11, ,58 11, ,07 10,56

24 Conclusões

25 Conclusões A metodologia provou ser suficiente: Os hidrogramas de cheia foram calculados. As cotas máximas atingidas pela água foram obtidas. Mapas de inundação foram elaborados. A calibração do modelo requer mais dados e informações. A diminuição da área de escoamento provavelmente não representa a realidade. A modelagem 1D possuí vantagens. Baixo custo computacional permite que a etapa de calibração seja feita sem dificuldades. A modelagem 1D possuí desvantagens. Localização e quantidade de seções é subjetiva; A água escoa somente em uma direção;

26 Recomendações

27 Recomendações Pesquisar e avaliar qual equação utilizar para o cálculo do tempo de concentração da bacia; Medir mais seções em campo a fim de aproximar o modelo da realidade; Inserir pontes e outras estruturas no modelo; Avaliar qual tipo de modelo computacional utilizar, modelos 2D ou 1D/2D (junção de ambos) podem ser mais adequados;

28 Referências EM-DAT. The OFDA/CRED International Disaster Database. Disponível em: < Acesso em: 24 abr KIRPICH, T.P. Time of Concentration of Small Agricultural Watersheds. J. of Civ. Eng., v.10, n.6, p. 362, SNYDER, F. F. Synthetic unit-graphs. Eos, Transactions American Geophysical Union, v. 19, n. 1, p , TENG, Jin et al. Flood inundation modelling: A review of methods, recent advances and uncertainty analysis. Elsevier, N, v. 90, n. 0, p , abr UNITED STATES. Soil Conservation Service (SCS). Department Of Agriculture. Section 4. Hydrology. Washington, Dc: N, 1972 USACE (US Army Corps of Engineers). HEC-RAS River Analysis System: Hydraulic Reference Manual. 5. ed. Davis, Ca: p.

29 Obrigado!