1 Estudo de Avaliação do Risco de Aluviões na Ilha da Madeira O evento de 20/02/2010 na Ilha da Madeira: Caracterização dos deslizamentos e da sua contribuição para o transporte de sedimentos Maria João Pereira maria.pereira@ist.utl.pt
2 Caso de estudo Evento de precipitação intensa a 20/02/2010 na Ilha da Madeira
3 Objectivos 1. Mapeamento e caracterização dos deslizamentos de terras ocorridos nas principais bacias dos Concelhos do Funchal e da Ribeira Brava
4 Objectivos 2. Estimação dos volumes de sedimentos produzidos durante o evento. Movimentos de vertente Erosão distribuída Mobilização de material das ribeiras Volume total de sedimentos
5 Caracterização geológica e geotécnica Ensaios de campo Ensaios in-situ e laboratorais Solos de elevada porosidade, com matéria orgânica e elevada percentagem de finos (silte ou argila) Influência da sucção na resistência Ensaios lab.
Caracterização do solo Depósitos de cobertura Local Fracções granulométricas* % Finos % Areia % Cascalho % Matéria Orgânica** Trapiche/ Sto. António 68 20 12 14.6 Cabeceira 1/Sta Luzia 26 12 62 31.2 Cabeceira 2/Sta Luzia 16 36 48 12.1 Parque Ecológico 43 13 44 25.6 Ameixieira/Ribeira Brava Fajã da Égua 1/Ribeira Brava Fajã da Égua 2/Ribeira Brava 49 23 28 30.7 31 27 42 28.8 32 44 24 18.5 Serra da Tabua 43 15 42 31 Tabua 46 21 33 6.6 * fracções granulométricas segundo a norma ASTM D2487-00 ** determinação do teor em matéria orgânica segundo a norma ASTM D2974-07a 6
Caracterização do solo Depósitos de vertente 7
Materiais depositados nos leitos das ribeiras Ribeira de São João/Santo António C/L médio 1.5 Ribeira de Santa Luzia 8
Erosão hídrica distribuída Equação Universal de Perda de Solo (Revista) E E - Perda de solo estimada R Erosividade da precipitação (2800 MJ.mm.ha -1 ) K Erodibilidade dos solos (0.020 t.h.mj -1 mm -1 ) LS factor fisiográfico (15) CP Factor de cultura e de uso e prática agrícola (0.08) Ribeiras do Funchal Volume de Sedimentos Produzidos por erosão hídrica 145 000 m 3 9
Metodologia para a cartografia e estimação de volumes Imagens GeoEye-1 Antes: Jul 2009 Depois: Fev 2010 Ortofotos Antes: 2007 Depois: 2010 MDT Antes: 2007 e 2009 Depois: 2010 Dados de Campo Antes e depois de 20 Fev. Co-Registo Fusão de bandas Ortorrectificação Áreas de treino Classificação classificador assistido de máxima verosimilhança pós-processamento Validação Cartografia dos deslizamentos Área e volume dos deslizamentos 10
11 Imagens Geoeye-1 Banda R Banda G Banda B Banda NIR
12 Pré-processamento das imagens Co-registo das imagens Fusão das imagens Ortorrectificação das imagens
Classificação Ribeira de Sto António RGB (21 de Julho) RGB (23 de Fevereiro) Algoritmo da Máxima Verosimilhança Cicatriz Rasto Vegetação rasteira Solo nu Nuvens Cicatrizes antigas Cascalheira Árvores Equipamentos Telhados Sombra Cimento 13
Pós-processamento pericial Classe 1 - cicatrizes novas, sem margem para dúvidas; Classe 2 - cicatrizes antigas em que a totalidade da seu contorno já existia nos ortofotomapas antigos, embora pareçam ter sido reactivadas; Classe 3 Na sua maioria aparentam ser superficiais 14
Cartografia dos deslizamentos 15
Cartografia dos deslizamentos 16
Validação da cartografia Dados de campo Serviço Regional das Florestas Equipa de geologia do projecto Levantamentos topográficos Bacias do Funchal Nº total de cicatrizes identificadas Nº total de amostras de campo % de cicatrizes visitadas Cicatrizes correctamente classificadas Cicatrizes não identificadas Nº % Nº % João Gomes 708 21 3.0 20 95.2 1 4.8 Santa Luzia 1039 29 2.8 28 96.6 1 3.4 São João 1544 73 4.7 70 95.9 3 4.1 Total 3291 123 3.7 118 95.9 5 4.1 Bacias da Ribeira Brava Nº total de cicatrizes identificadas Nº total de amostras de campo % de cicatrizes visitadas Cicatrizes correctamente classificadas Cicatrizes não identificadas Nº % Nº % Ribeira Brava 4583 95 2.1 76 80.0 19 20.0 Tabua 591 15 2.5 13 86.7 2 13.3 Total 5174 110 2.1 89 80.9 21 19.1 17
Validação da cartografia 18
19 Volumes dos deslizamentos FUNCHAL Tipo de cicatriz Área (m 2 ) Vol. Min. (m 3 ) (h=0.6 m) Vol. Max. (m 3 ) (h=1.5m) Novas 151661 90997 227492 Reactivadas 108300 64980 162450 Superficiais 100946 60568 151419 Total 360907 216544 541361
20 Volumes dos deslizamentos RIBEIRA BRAVA Tipo de cicatriz Área (m 2 ) Vol. Min. (m 3 ) (h=0.6 m) Vol. Max. (m 3 ) (h=1.5m) Novas 292236 175342 438354 Reactivadas 10345 6207 15518 Superficiais 385009 231005 577514 Total 687590 412554 1031385
classe de declive ( ) classe de declive ( ) Análise espacial declives Funchal Ribeira Brava 80-85 80-85 70-75 70-75 60-65 60-65 50-55 50-55 40-45 40-45 30-35 30-35 20-25 20-25 10-15 10-15 0-5 -5% 5% 15% 25% 35% proporção de área 0-5 -5% 5% 15% 25% 35% proporção de área área deslizamentos área bacia área deslizamentos área bacia 21
Solo mais permeável altura h (m) Solo pouco permeável altura h (m) Instabilização de vertentes Simulação Numérica Declives de 30º 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 14-01-2010 01-02-2010 14-02-2010 16-02-2010 20-02-2010 0.0-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 Pressão intersticial (kpa) deslizamentos pouco profundos 3.0 10-01-2010 2.5 28-01-2010 2.0 06-02-2010 07-02-2010 1.5 12-02-2010 1.0 20-02-2010 0.5 0.0-50 -40-30 -20-10 0 10 20 30 40 Pressão intersticial (kpa) 22
Análise espacial Classes de ocupação do solo (COS 2007, nível 1) 40% 30% Ratio área cicatriz/área classe COS (Funchal) 35% 14% 12% 10% Ratio área cicatriz/área classe COS (Ribeira Brava) 13% 20% 8% 6% 6% 10% 4% 0% 0% 2% 0% 0% 2% 0% 0% 0% 0% 23
Análise espacial Classes de ocupação do solo (COS 2007, nível 5) Ribeiras do Funchal 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3.2.1.1.1 Vegetação herbácea natural 3.2.4.3.3 Florestas abertas de outras resinosas 2.1.2.1.1 Culturas temporárias de regadio 3.2.4.8.2 Novas plantações 3.1.1.1.6 Florestas de espécies invasoras 3.2.2.2.1 Matos pouco densos 5.1.1.1.1 Cursos de água naturais Ribeiras da Ribeira Brava 3.3.4.1.1 Áreas ardidas 3.2.2.2.1 Matos pouco densos 2.3.1.1.1 Pastagens permanentes 2.4.3.1.1 Agricultura com espaços naturais e semi- 3.2.4.3.1 Florestas abertas de pinheiro bravo 3.2.2.1.1 Matos densos 3.1.2.1.1 Florestas de pinheiro bravo 2.1.2.1.1 Culturas temporárias de regadio 2.4.2.1.1 Sistemas culturais e parcelares complexos 3.1.1.1.4 Florestas de castanheiro 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 24
Análise espacial Classes de ocupação do solo (COS 2007, nível 5) Ribeiras do Funchal Cicatrizes > 80 m 2 nº cicatrizes/ha 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 3.2.4.3.3 Florestas abertas de outras resinosas 3.2.4.8.2 Novas plantações 3.2.1.1.1 Vegetação herbácea natural 3.2.2.2.1 Matos pouco densos 2.1.2.1.1 Culturas temporárias de regadio Ribeiras da Ribeira Brava Cicatrizes > 80 m 2 nº cicatrizes/ha 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 2.3.1.1.1 Pastagens permanentes 3.2.2.2.1 Matos pouco densos 2.4.3.1.1 Agricultura com espaços naturais e semi-naturais 3.2.4.3.1 Florestas abertas de pinheiro bravo 3.3.4.1.1 Áreas ardidas 25
Análise espacial precipitação + de 3 horas com precipitação horária superior a 30 mm 26
27 Comentários finais A metodologia baseada na classificação de imagens de satélite de muita alta resolução permitiu obter uma cartografia das cicatrizes dos deslizamentos em tempo útil Os modelos numéricos permitem prever as condições em que ocorre a instabilidade dos taludes de solos com diferentes propriedades As estimativas de volumes de material sólido transportado por subbacia são importantes parâmetros de projecto para as obras hidráulicas A cartografia das cicatrizes é fundamental para a identificação dos factores promotores e/ou condicionantes dos deslizamentos, tendo em vista o zonamento do risco e a implementação de medidas preventivas ou de mitigação do risco.