Comparação de MDTs a partir do acoplamento de modelo hidrológico e hidrodinâmico aplicado à identificação de áreas de inundações urbanas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.2.p783-803

Palavras-chave:

inundação urbana, macrodrenagem, HEC-HMS, HEC-RAS.

Resumo

O intenso crescimento urbano tem um reflexo considerável sobre o aumento da impermeabilização do solo, consequentemente alterando as condições naturais do ciclo hidrológico, assim elevando a parcela de escoamento superficial, e com isso favorecendo as ocorrências de alagamentos e inundações. Entender essa dinâmica é fundamental para uma boa gestão do espaço urbano, nesse sentido, o processo de simulação hidrológica e hidráulica torna-se uma ferramenta muito importante para se buscar respostas do comportamento de eventos de chuvas. O Sistemas de Informações Geográficas trouxe um aprimoramento considerável para a aplicação dos processos de modelagem, disponibilizando importantes informações sobre as características de terreno, a partir dos modelos digitais de terreno. A qualidade e a usabilidade dos resultados dos modelos de simulações hidrológicas e hidráulicas estão intimamente associadas à precisão e disponibilidade dos dados topográficos. Desta forma, este trabalho buscou avaliar o uso da modelagem hidrodinâmica subsidiada por duas fontes de modelos digitais de terreno- sendo estes o LiDAR e SRTM - aplicados à identificação de área de inundações na bacia hidrográfica do Cobre em Salvador/Ba. Para cumprimento do proposto, foi utilizado o acoplamento dos modelos de transformação de chuva-vazão, através da modelagem hidrológica  com o HEC-HMS, enquanto para a modelagem hidrodinâmica utilizando-se o modelo HEC-RAS. Para a validação da metodologia proposta foi realizado a análise de correlação dos resultados de modelagem com dados de registros de ocorrências da defesa civil de Salvador. Os resultados mostraram poucas evidências da validade da metodologia para o objetivo proposto.

Palavras-chave: inundação urbana, macrodrenagem, HEC-HMS, HEC-RAS.

Comparison of MDTs from the ccoupling of a hydrological and hydrodynamic model applied to the identification of urban flooding areas

A B S T R A C T

The urban growth intensity is a considerable reflection on the increase of the immobilization of the sole, consequently alternating with natural conditions of the hydrological cycle, as well as elevating the surface of the surface escarpment, and thus being favorable as alignments and alignments. Intending this dynamics is fundamental to a good urban space management, not to mention, the hydrological and hydraulic simulation process will be a very important workaround for looking at chevro event handling. Geographic Information Systems finds a considerable appraisal for the application of modeling processes, providing important information on terrain characteristics, including digital terrain models. The quality and usability of the results of the hydraulic and hydraulic simulation models are intimately linked to the accuracy and availability of topographic data. In this form, this bus was used to provide the use of hydrodynamic modeling supported by two sources of digital models of terrestrial transmission from LiDAR and SRTM - applied to identify the area of alagamentos and inundations in the Baia Hydrographic / Coal Hydraulic Basin. For compression of the proposal, use the complement of chuva-vase transformation models, obtained from the hydrological modeling with the HEC-HMS, in addition to the hydrodynamic modeling using the HEC-RAS model. For the validation of the proposed methodology, a correlation analysis of the modeling results with data from the civil defense registration records of Salvador has been carried out. The results will show evidence of methodology validity for the objective proposal.

Keywords: urban flood, macro drainage HEC-HMS, HEC-RAS

Biografia do Autor

Fabricio Ribeiro Garcia, Universidade Federal da Bahia/ Mestrando

Possui graduação em Engenharia Civil (2012) pela Universidade Católica de Salvador e Engenharia Sanitária e Ambiental (2016), mestrado em Engenharia Civil com ênfase em Sistemas de Transportes e Informações Espaciais pela Universidade Federal da Bahia PPEC/UFBA. Atualmente é doutorando em Engenharia Civil na linha de pesquisa de Modelagem em Recursos Hídricos e Meio Ambiente pela Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE/UFRJ. Possui interesse nas áreas Engenharia Civil com ênfase em Hidráulica, Hidrologia, Drenagem Urbana, Sistemas de Informação Geográfica, Modelagem Matemática de Bacias Hidrográficas e temas afins.

Mauro José Alixandrini Júnior, Universidade Federal da Bahia/Docente

Possui graduação em Engenharia Cartográfica pela Universidade Federal do Paraná (2003) e Mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina (2005) e Doutorado em Fotogrametria e Sensoriamento Remoto na Universidade de Karlsruhe na Alemanha (2010). Atuamente está realizando Pós-Doutorado no Instituto de Geodésia do Karlsruhe Institute of Technology. Atua como Professor Adjunto da Universidade Federal da Bahia onde atua em disciplinas do curso de Graduação em Engenharia de Agrimensura e Cartográfica e no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPEC) na área de Informações Espaciais e no Programa de Pós-Graduação em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROFAGUA). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em GIS, Sensoriamento Remoto e Fotogrametria.

Referências

Amrei, David; Schmalz, Britta. 2021. A Systematic Analysis of the Interaction between Rain-on-Grid-Simulations and Spatial Resolution in 2D Hydrodynamic Modeling. Water 13, no. 17: 2346. https://doi.org/10.3390/w13172346

Barbetta, P. A. Estatística Aplicada às Ciências Sociais. 5ª Ed. Florianópolis :UFSC, 2002.

Campos-Aranda, D. F., 1978. Cálculo de las Curvas Intensidad-Duración-Período de Retorno, a partir de Registros de Lluvia Máxima en 24 horas y Relaciones Duración-Lluvia Promédio. Subdirección Regional Noreste de Obras Hidráulicas e Inginiería Agrícola para el Desarrollo Rural., San Luis Potosí, p. 25.

Carlos H. Aparicio Uribe, Ricardo Bonilla Brenes, Jochen Hack, Potential of retrofitted urban green infrastructure to reduce runoff - A model implementation with site-specific constraints at neighborhood scale, Urban Forestry & Urban Greening, Volume 69, 2022, ISSN 1618-8667, https://doi.org/10.1016/j.ufug.2022.127499.

CETESB - Companhia de tecnologia de saneamento ambiental, 1986 . Drenagem urbana: manual de projeto. São Paulo: 466p.

Chakravorty, B., Ramana, R.V., Pandey, N.G., 2022. Hydrodynamic Modeling of Urban Flooding and Its Management: A Case Study of Patna, India. In: Jha R., Singh V.P., Singh V., Roy L.B., Thendiyath R. (eds) River Hydraulics. Water Science and Technology Library, vol 110. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81768-8_33

Costabile, P., Ostanzo, C., Ferraro, D., Macchione, F., Petaccia, G., 2020. Performances of the new HEC-RAS version 5 for 2-D hydrodynamic-based rainfall-runoff simulations at basin scale: comparison with a state-of-the art model. Water 12:1–19. https://doi.org/10.3390/w12092326

Dahl, S. R. et al., 2022. Toward reducing uncertainty quantification costs in DEM models of particulate flow: Testing simple, sensitivity-based, forward uncertainty propagation techniques. Powder Technology.

Damé, R. de C. F., Teixeira, C. F. A., Terra, V. S. S., 2008. Comparação de diferentes metodologias para estimativa de curvas intensidade-duração-frequência para Pelotas - RS. Engenharia Agrícola, v.28, p.10-15.

Devkota, S., Shakya, N.M., Sudmeier-Rieux, K., Jaboyedoff, M.; Van Westen, C.J., Mcadoo, B.G., Adhikari, A., 2018. Development of Monsoonal Rainfall Intensity-Duration-Frequency (IDF) Relationship and Empirical Model for Data-Scarce Situations: The Case of the Central-Western Hills. Hydrology, 5(2), 27.

Dhote, P.R., Thakur, PK, Domeneghetti, A., Chouksey, A., Garg, V., Aggarwal, S.P., Chauhan, P., 2020. The use of SARAL/AltiKa altimeter measurements for multi-site hydrodynamic model validation and rating curves estimation: an application to Brahmaputra River, a COSPAR publication. Adv Space Res 68(2):691–702. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.05.012

Dash S., Vijay R., Gupta R., 2022. Steady and Unsteady Hydrodynamic Simulation of Pili River as a Potential Flood Warning System Using HEC-RAS. Recent Advancements in Civil Engineering, vol 172. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-4396-5_79

Elkhrachy, I., 2022. Flash Flood Water Depth Estimation Using SAR Images, Digital Elevation Models, and Machine Learning Algorithms. Remote Sens. 2022, 14, 440.

Ezz, H., 2018. Integrating GIS and HEC-RAS to model Assiut plateau runoff. Egyptian Journal Of Remote Sensing And Space Sciences. Ed3.Volume: 21. Páginas: 219-227.

Hohmann, C., Kirchengast, G., Birk, S., 2018. Alpine foreland running drier? Sensitivity of a drought vulnerable catchment to changes in climate, land use, and water management. Clim Change,147:179–193.

Garrote, J., 2022. Free Global DEMs and Flood Modelling—A Comparison Analysis for the January 2015 Flooding Event in Mocuba City (Mozambique). Water 14, 176. https://doi.org/10.3390/w14020176

Ghimire, E., 2019. Evaluation of one-dimensional and two-dimensional HEC-RAS models for flood travel time prediction and damage assessment using HAZUS-MH: a case study of grand river. Youngstown State University, Ohio.

Gomes Júnior, M. N.; Braga, P. A. ; de Macedo; Mendiondo, E. M. . Análises estatísticas, visuais e não paramétricas para a otimização do ajuste de curvas idf e construção de ábacos de projeto de obras hidráulicas: estudo de caso em São Carlos sp. Revista DAE, 2019.

Gupta, K., 2020. Challenges in developing urban flood resilience in India. Phil Trans R Soc A 378:20190211

Hu Q, Li Z, Wang L, Huang Y, Wang Y, Li L., 2019. Rainfall spatial estimations: a review from spatial interpolation to multi-source data merging. Water 11(3):579

Huţanu, E., Mihu-Pintilie, A., Urzica, A.; Paveluc, L.E., Stoleriu, C.C., Grozavu, A., 2020. Using 1D HEC-RAS Modeling and LiDAR Data to Improve Flood Hazard Maps Accuracy: A Case Study from Jijia Floodplain (NE Romania). Water, 12, 1624.

Kai Wang, Yan Wu, Qingdong Fan, Construction of rainstorm security pattern based on waterlogging prevention and control: A case study on Zhengzhou City, Alexandria Engineering Journal, Volume 61, Issue 11, 2022, Pg 8911-8918, http//doi.org/10.1016/j.aej.2022.02.031.

Kalogeropoulos, K, Stathopoulos, N, Psarogiannis, A, Pissias, E, Louka, P, Petropoulos, GP, Chalkias, C., 2020. An integrated GIS-hydro modeling methodology for surface runoff exploitation via small-scale reservoirs. Water 12(3182):1–18. https://doi.org/10.3390/w12113182

Köppen, W., 1930. Das Geographische System der Klimatologie. Handbuch der klimatologie Vol. 1. Berlin: Gebrüder Borntraeger.

Kumar, B., Venkatesh, M., Triphati, A., 2018. A GIS-based approach in drainage morphometric analysis of Rihand River Basin, Central India Sustentar. Sustainable Water Resources Management Volume 4, Issue 1, pp 45–54.

Molinari, D. et al., 2020. Are flood damage models converging to “reality”? Lessons learnt from a blind test. Nat Hazards Earth Syst Sci 20:2997–3017. https://doi.org/10.5194/nhess-20-2997-2020

Mihu-Pintilie, A., Cîmpianu, C. I., Stoleriu, C. C., Pérez, M. N., Paveluc, L. E., 2019. Using high-density LiDAR data and 2D streamflow hydraulic modeling to improve urban flood hazard maps: A HEC-RAS multi-scenario approach. Water, 11(9).

Mubialiwo, A. et al., 2022. Hydrodynamic Modelling of Floods and Estimating Socio-economic Impacts of Floods in Ugandan River Malaba Sub-catchment. Earth Syst Environ 6, 45–67. https://doi.org/10.1007/s41748-021-00283-w

Nascimento, J. R. S. ; Farias, J. A. M. ; Pinto, E. J. A. . Definição de Equação Idf Para O Município De Teresina Obtida À Partir De Uma Série Pluviográfica. In: XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2017, Florianópolis-SC.

Opeyemi, A. Z., Wei, J., Olusola, F.., 2019. Urban Expansion and the Loss of Prairie and Agricultural Lands: A Satellite Remote-Sensing-Based Analysis at a Sub-Watershed Scale. Sustainability,11.

Pandey P.C., Koutsias N., Petropoulos G.P., Srivastava P.K., Ben Dor E., 2021. Land use/land cover in view of earth observation: data sources, input dimensions, and classifiers—a review of the state of the art. Geocarto Int 36(9):957–988.

Pathan, A.I., Agnihotri, P.G., 2019. A combined approach for 1-D hydrodynamic flood modeling by using Arc-Gis, Hec-Georas, HEC-RAS Interface-a case study on Purna River of Navsari City, Gujarat. IJRTE, 8(1):1410–1417.

Pathan, A.K.I., Agnihotri, P.G., 2020. 2-D unsteady flow modelling and inundation mapping for lower region of Purna Basin using HEC-RAS. Nat Environ Pollut Technol 19(1):277–285.

Pathan A.I., Agnihotri P.G., Patel D., 2022. River Geometry Extraction from Cartosat-1 DEM for 1D Hydrodynamic Flood Modeling Using HEC-RAS—A Case of Navsari City, Gujarat, India. Advanced Modelling and Innovations in Water Resources Engineering. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-4629-4_13

Pizarro, R., Ingram, B., Gonzalez-Leiva, F., Valdés-Pineda, R., Sangüesa, C., Delgado, N., García-Chevesich, P., Valdés, J.B., 2018. Webse-Idf: A Web-Based System for the Estimation of IDF Curves in Central Chile. Hydrology 5, 40.

Porto, R. M.., 2006. Hidráulica Básica 4a. ed. São Paulo: Rettec Gráfica E Editora.

Pour, S.H., Abd-Wahab, A.K., Shahid, S., Dewan, A., 2020. Low impact development techniques to mitigate the impacts of climate-change-induced urban floods: current trends, issues and challenges. Sustain Cities Soc. https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102373

Rana, I.A., Routray, J.K., 2018. Integrated methodology for flood risk assessment and application in urban communities of Pakistan. Nat Hazards 91, 239–266.

Sathya, K. ; Rahardjo, A. P.; Jayadi, R.. 2021. Flash Flood Disaster Reconstruction for Estimating the Available Warning Time, the Case in Sempor River on 21st of February 2020, Mt. Merapi Slope, Yogyakarta. Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 930.

Sherman, C.W., 1931. Frequency and Intensity of Excessive Rainfall at Boston, Boston-Massachusetts. American Society of Civil Engineers, v.95, p.951–960.

Stoleriu, C., Urzica, A., Mihu-Pintilie, A., 2019. Improving flood risk map accuracy using high‐density LiDAR data and the HEC‐RAS river analysis system: A case study from north‐eastern Romania. Journal of Flood Risk Management.

Thakur, P. K. et al., 2022. Role of Geospatial Technology in Hydrological and Hydrodynamic Modeling-With Focus on Floods Studies. In: Geospatial Technologies for Land and Water Resources Management. Springer, Champ. 483-503.

USACE. U.S. Army Corps Of Enginners, 2021. HEC-RAS River Analysis System: Hydraulic Reference Manual, version 6.0. Davis, EUA: Hydrologic Engineering Center 705 p. .

Venkatesh, M. , Anshumali. A., 2019. Gis-based assessment of recent changes in drainage and morphometry of Betwa River basin and sub-basins, Central India. Applied Water Science, 9: 157.

Xing, Y. et al., 2022. Improving the performance of city-scale hydrodynamic flood modelling through a GIS-based DEM correction method. Nat Hazards. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05267-1

Zhou, Q., Leng, G., Su, J., Ren, Y.,2019. Comparison of urbanization and climate change impacts on urban flood volumes: importance of urban planning and drainage adaptation. Sci Total Environ 658:24–33. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.184.

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Publicado

2022-04-21

Como Citar

Garcia, F. R., & Alixandrini Júnior, M. J. (2022). Comparação de MDTs a partir do acoplamento de modelo hidrológico e hidrodinâmico aplicado à identificação de áreas de inundações urbanas. Revista Brasileira De Geografia Física, 15(2), 783–803. https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.2.p783-803

Edição

Seção

Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto

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