Modelagem hidrológica e otimização multiobjetivo para mitigação de inundações urbanas: uma abordagem baseada na fronteira de Pareto

Autores

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v19.01.p033-047

Palavras-chave:

Inundações urbanas, reservatórios de detenção, análise de trade-offs.

Resumo

A urbanização acelerada tem intensificado a frequência e a severidade das inundações urbanas, especialmente em bacias densamente ocupadas, demandando ferramentas que apoiem a definição de soluções de drenagem mais eficientes e economicamente viáveis. Este estudo busca propor uma estrutura integrada de apoio à decisão para o dimensionamento de reservatórios de detenção em sistemas urbanos, contribuindo para o planejamento resiliente em áreas sujeitas a eventos extremos. A metodologia combina modelagem hidrológica e hidráulica com um modelo de otimização multiobjetivo implementado no GAMS, permitindo simultaneamente minimizar custos de implantação e danos econômicos decorrentes das inundações. A abordagem foi aplicada a uma bacia urbana na cidade do Recife (Brasil), onde simulações hidrodinâmicas e análises econômicas foram utilizadas para construir funções de dano e gerar soluções ótimas representadas por Fronteiras de Pareto. Os resultados demonstram grande sensibilidade dos custos às condições geotécnicas e ao tipo de reservatório, com variações de até cinco vezes para um mesmo nível de mitigação de danos. Conclui-se que a estrutura proposta é capaz de identificar soluções ótimas que equilibram desempenho hidráulico e viabilidade econômica, oferecendo suporte técnico relevante para gestores e planejadores na priorização de investimentos em drenagem urbana.

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Biografia do Autor

Ednilson De Castro Ferreira, Universidade Federal de Pernambuco

UFPE

Referências

Alencar, A. V., Lafayette, F. B., Batista Filho, G., Silva, P. O., & Vasconcelos, R. F. A. (2016). Manual de drenagem e manejo das águas pluviais do Recife. Empresa de Manutenção e Limpeza Urbana – EMLURB.

Arora, J. S. (2012). Multi-objective optimum design concepts and methods. In Introduction to optimum design (pp. 657–679). Elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-381375-6.00017-6.

Blaudt, L. M., Alvarenga, T. W., & Garin, Y. (2023). Desastre ocorrido em Petrópolis no verão de 2022: Aspectos gerais e dados da Defesa Civil. Geociências (UNESP), 41(4), 59–71.

Brunner, G. W. (2020). HEC-RAS: River analysis system hydraulic reference manual. U.S. Army Corps of Engineers, Institute for Water Resources, Hydrologic Engineering Center.

Canholi, A. P. (2005). Drenagem urbana e controle de enchentes. Oficina de Textos.

Chen, J., Wang, S., & Wu, R. (2024). Optimization of the integrated green gray–blue system to deal with urban flood under multi-objective decision-making. Water Science & Technology, 89(2), 434–450. https://doi.org/10.2166/wst.2023.411

CHI. (2020). PCSWMM User’s Manual. Computational Hydraulics International.

Cioffi, F., De Bonis Trapella, A., Giannini, M., & Lall, U. (2022). A flood risk management model to identify optimal defence policies in coastal areas considering uncertainties in climate projections. Water, 14(1481). https://doi.org/10.3390/w14091481

Confederação Nacional de Municípios. (2023). Danos e prejuízos causados por desastres no Brasil entre 2013 a 2023. https://cnm.org.br/storage/biblioteca/2022/Estudos_tecnicos/202204_ET_DEF_Danos_Prejuizos_Causados_Desastres2023.pdf

Greenpeace Brasil. (2023, 29 de maio). Um ano das chuvas em Recife: Tragédia pode voltar a ocorrer se não houver ação do poder público. https://www.greenpeace.org/brasil/imprensa/um-ano-das-chuvas-em-recife-tragedia-pode-voltar-a-ocorrer-se-nao-houver-acao-do-poder-publico/

Hosseinzadeh, A., Behzadian, K., Rossi, P., Karami, M., Ardeshir, A., & Haghighi, A. T. (2023). A new multi-criteria framework to identify optimal detention ponds in urban drainage systems. Journal of Flood Risk Management, 16(2), e12890. https://doi.org/10.1111/jfr3.12890

Huff, F. A. (1967). Time distribution of rainfall in heavy storms. Water Resources Research, 3(4), 1007–1019.

Loucks, D. P., & Van Beek, E. (2017). Water resource systems planning and management. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-44234-1.

Munich Reinsurance Company. (2024). Natural disasters in 2023: Munich Re NatCatSERVICE Full Year Factsheet. Munich.

Rosenthal, R. E. (2023). GAMS: A user’s guide. GAMS Development Corporation.

Rossman, L. A., & Huber, W. C. (2016). Storm Water Management Model Reference Manual Volume I – Hydrology (Revised). U.S. Environmental Protection Agency.

Silva, P. O. (2019). Modelagem hidrológica do rio Tejipió por ocasião de chuvas intensas levando em conta o efeito de marés (Tese de Doutorado). Universidade Federal de Pernambuco.

Sun, L., Zhang, Y., & Zhang, X. (2021). Multi-objective optimization of urban drainage systems considering economic cost and environmental impact. Journal of Cleaner Production, 292, 125988. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.125988.

Tucci, C. E. M., & Silveira, A. L. L. (2020). Hidrologia: Ciência e aplicação (4ª ed.). ABRH.

Tucci, C., & Cruz, M. (2007). Otimização das obras de controle de cheias em uma bacia urbana. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 12(2), 63–80. https://doi.org/10.21168/rbrh.v12n2.p63-80

UNDRR & CRED. (2020). The human cost of disasters: An overview of the last 20 years (2000–2019). United Nations Office for Disaster Risk Reduction.

Xie, X., Liao, W., Zhang, K., & Zhang, H. (2022). Urbanization and its impact on runoff generation: A review. Journal of Hydrology, 610, 127964.

Yang, B., Zhang, T., Li, J., Feng, P., & Miao, Y. (2023). Optimal designs of LID based on LID experiments and SWMM for a small-scale community in Tianjin, north China. Journal of Environmental Management, 334, 117442.

Zhang, Y., Wang, E., & Gong, Y. (2024). A structural optimization of urban drainage systems: An optimization approach for mitigating urban floods. Water, 16(1696). https://doi.org/10.3390/w16121696

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Publicado

2026-01-15

Como Citar

De Castro Ferreira, E., Jaime Joaquim da Silva Pereira Cabral, & Marcia M. G. Alcoforado de Moraes. (2026). Modelagem hidrológica e otimização multiobjetivo para mitigação de inundações urbanas: uma abordagem baseada na fronteira de Pareto. Revista Brasileira De Geografia Física, 19(01), 033–047. https://doi.org/10.26848/rbgf.v19.01.p033-047

Edição

Seção

Hidrogeografia e Recursos Hídricos

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