Mapeo del índice de riesgo de inundación de un área aguas abajo de una presa en caso de falla

We aimed to evaluate the flood risk index due to the hypothetical break of the São Bento dam (SC, Brazil). The risk index was obtained by combining the hazard and vulnerability indices. The hazard index was obtained by multiplying the velocity by the depth of the water, simulated with HEC-RAS 2D. The simulated flood extent was 64.8 km2, with a maximum flow of 3586.60 m3·s-1, a depth of up to 2.0 m, and a velocity of up to 2.0 m·s-1 in most of the area. The formation of the breach occurred in 2.85 h, and the peak flow occurred at 1.67 h. The volume that overflowed with the break was 44.75 hm3. The flood wave reached 22.0 km in length, where the municipality of Forquilhinha is located. The risk index map showed that the risk is high up to 6 km from the dam since most people were at least 60 years old and had low incomes. In this location, the people were not safe inside buildings because they had a high probability of being destroyed. Thus, risk mapping may be adopted as a preventive measure to assist in preparing an emergency action plan and serve for environmental education and territorial planning.Objetivou-se avaliar o índice de risco de inundação, devido ao rompimento hipotético da barragem de São Bento (SC). O índice de risco foi obtido combinando os índices de perigo e de vulnerabilidade. O perigo obteve-se multiplicando a velocidade pela profundidade da água, simuladas com HEC-RAS 2D. A mancha de inundação simulada foi de 64,8 km², a vazão máxima de 3586,60 m³.s-1, profundidade de até 2,0 m e velocidade de até 2,0 m.s-1, na maior parte da área. A formação da brecha aconteceu em 2,85 h e o pico de vazão ocorreu em 1h40 min. O volume extravasado no rompimento foi de 44,75 hm³. A onda de cheia atingiu 22,0 km de extensão onde fica o município de Forquilhinha. O mapa de índice de risco mostrou que até 6 km da barragem o risco é alto, devido a maioria das pessoas terem 60 anos ou mais e serem de baixa renda. Nesse local, as pessoas não estão seguras dentro das edificações, porque têm alta probabilidade de serem destruídas. Assim, o mapeamento de risco pode ser adotado como medida de prevenção, auxiliar na elaboração de um plano de ação emergencial, servir para educação ambiental e para o planejamento territorial.El objetivo fue evaluar el índice de riesgo de inundación, debido a la hipotética ruptura de la represa de São Bento (SC). El índice de riesgo se obtuvo combinando los índices de peligrosidad y vulnerabilidad. El peligro se obtuvo multiplicando la velocidad por la profundidad del agua, simulada con HEC-RAS 2D. El punto de inundación simulado fue de 64,8 km², el caudal máximo fue de 3586,60 m³.s-1, profundidad de hasta 2,0 m y velocidad de hasta 2,0 m.s-1, en la mayor parte del área. La brecha se produjo en 2,85 h y el pico de flujo se produjo en 1h40 min. El volumen fugado en la ruptura fue de 44,75 hm³. La ola de inundación alcanzó 22,0 km de longitud donde se ubica el municipio de Forquilhinha. El mapa de índice de riesgo mostró que hasta 6 km de la represa el riesgo es alto, debido a que la mayoría de las personas tienen 60 años o más y son de bajos ingresos. En este lugar, las personas no están seguras dentro de los edificios, debido a que tienen una alta probabilidad de ser destruidos. Así, el mapeo de riesgos puede ser adoptado como medida preventiva, auxiliar en la elaboración de un plan de acción de emergencia, servir para la educación ambiental y la planificación territorial

Streamflow permanence curve of the river Timbó, Santa Catarina, Brazil

A curva de permanência é utilizada como informação de disponibilidade hídrica, sendo adotadas como referência nos processos de gestão de recursos hídricos. No presente estudo foi avaliada e modelada a curva de permanência de vazões do rio Timbó, localizado no Planalto Norte de Santa Catarina. Foram utilizados os dados diários de vazão da estação fluviométrica Santa Cruz do Timbó (Código 65295000) referente ao período de 1975 a 2005. Desta forma, pode-se estabelecer as curvas de permanência para vazões mensais e vazões diárias. Os valores foram adimensionalizados pela vazão média de longo termo e ajustados ao modelo Racional. Também foram determinadas as curvas de permanência de vazões diárias para cada mês, e ajustados os modelos para estas vazões adimensionalizadas pelas vazões médias mensais. Os resultados obtidos mostram que a utilização da curva de permanência mensal superestima os valores de vazão com frequências superiores a 20%. Os modelos ajustados permitem estimar a vazão com pequeno erro padrão de estimativa, sendo os valores do coeficiente de determinação superior a 0,99.The permanence curve is used as a source of information on water availability. It is adopted as a reference in the processes of management of water resources. In the present study, the streamflow permanence curve of the Timbó River, located in the Northern Plateau of Santa Catarina, was evaluated and modeled. Daily streamflow data of the fluvial station Santa Cruz do Timbó (Code 65295000) were used for the period from 1975 to 2005. Thus, permanence curves can be established for monthly streamflows and daily streamflows. The values were rendered dimensionless by the average long-term streamflow, and adjusted to the Rational model. The daily streamflow permanence curves were also determined for each month, and the models for these non-dimensioned streamflows were adjusted by the average monthly streamflows. The results show that the use of the monthly permanence curve overestimates the streamflow values by frequencies higher than 20%. The adjusted models allow estimating the streamflow with a small estimation standard error. The coefficient of determination is higher than 0.99

Efeito dos períodos de retorno no mapeamento de perigo de inundação : uma análise da Bacia do Campus da UFSC, Florianópolis, Brasil

The development of urban areas exacerbates flood risk by increasing both runoff and the exposure of population and infrastructure. In this study, we highlight the importance of return period choice on flood hazard degree and flood hydraulics characteristics. We use the UFSC campus basin as a test bed and combine a hydrological and a hydrodynamic model to define the flood hazard intensity and flood hazard degree. Six hazard intensity maps were elaborated using different return periods (2, 10, 25, 50, 100 and 500-years) that characterize low and high recurrence scenarios. The low recurrence hazard map can be ideal to verify hazard effects on buildings, while the high recurrence hazard map helps to identify people security. All variables related to the rainfall effect and its consequences (e.g. rainfall intensity, flood mean velocity, and total flood area) follow a logarithmic relationship, with a small variation for higher return periods. We highlight how different return periods can influence flood hydraulics and flood hazard and should therefore be considered in flood hazard mapping.O desenvolvimento de áreas urbanas intensifica o risco de inundação pelo acréscimo tanto do escoamento superficial quanto da exposição da população e infraestrutura. Neste trabalho, nós evidenciamos a importância da escolha do período de retorno para determinar o grau de perigo de inundação e suas características hidráulicas. A bacia do campus da UFSC foi utilizada para o teste, onde combinamos modelos hidrológicos e hidráulicos para definir a intensidade e grau de perigo de inundação. Seis mapas de intensidade de perigo foram elaborados a partir de diferentes períodos de retorno (2, 10, 25, 50, 100 e 500 anos), que foram usados para caracterizar cenários de baixa recorrência e alta recorrência. O mapa de baixa recorrência pode ser ideal para ver os efeitos nas construções enquanto o mapa de alta recorrência ajuda a identificar a segurança das pessoas. Observou-se que uma linha de tendência logarítmica se encaixa bem para todas as variáveis verificadas relacionadas a inundação (e.g. intensidade da chuva, velocidade média de inundação, área total de inundação). Este estudo é importante para compreender as diferenças entre os efeitos no mapeamento de perigo de inundação aos períodos de retorno e como podem influenciar as variáveis hidráulicas de inundação

Flood analysis in mountain basins in southern Brazil through monitoring and modeling

Bacias hidrográficas montanhosas são mais propensas aos perigos naturais, devido à ocorrência de eventos hidrológicos de alta intensidade e às características geomorfológicas destes locais, como o relevo declivoso e a presença de leques aluviais. O presente estudo teve como objetivo avaliar a inundação em bacias hidrográficas montanhosas no sul do Brasil, por meio de monitoramento e modelagem com HEC-HMS e HEC-RAS 2D, visando o mapeamento de perigo de inundação. Realizou-se um levantamento dos registros históricos de inundação, ocorridos em 2007 nas regiões de leque aluvial dos rios Molha Coco e Malacara. O HEC-HMS foi calibrado e validado com dados monitorados de vazão. Os hidrogramas com as vazões máximas simuladas pelo HEC-HMS foram propagados no modelo HEC-RAS 2D. Com essas vazões foram gerados mapas de profundidades, velocidades e índice de perigo de inundação para os períodos de retorno de 5, 100 e 200 anos. Os mapas de perigo mostraram que, o maior valor do índice de perigo de inundação foi encontrado dentro da calha dos rios e nos locais de avulsão. Nesses locais, existem pousadas, restaurantes e residências, que podem sofrer danos estruturais e expor as pessoas ao perigo de um evento de inundação de magnitude elevada.Mountain basins are more prone to natural hazards, due to occurrence of highly-intensive hydrological events, and local geomorphic characteristics, such as steep hillslopes and the alluvial fans. The present study aimed to assess the flood hazard degree in mountain basins in southern Brazil, through monitoring and modeling with HEC-HMS and HEC-RAS 2D. A survey of the historical flood records, which took place in 2007 in the alluvial fan regions of the Molha Coco and Malacara rivers, was carried out. The HEC-HMS was calibrated and validated with monitored flow data. The hydrographs with the maximum flow rates simulated by the HEC-HMS were propagated in the HEC-RAS 2D model. With these flows, maps of depth, velocity and flood hazard index were generated for the return periods of 5, 100 and 200 years. Potential hazard maps show that the highest value of the flood hazard index was found within river channels and at avulsion sites. In these places, there are inns, restaurants and residences, which can generate damage and expose people to the flood hazard with high magnitude

Reconstituição de uma poligonal topográfica pelo sistema de posicionamento global: planimetria

Este estudo tem por objetivo verificar a influência do tempo de coleta de dados com receptores GPS na reconstituição de uma poligonal topográfica. O levantamento da poligonal é realizado através do método de posicionamento relativo estático. São utilizados dois receptores GPS de uma freqüência, em diferentes tempos de ocupação dos pontos (30, 15, 10 e 5 minutos) com uma taxa de gravação de 2 s. Os resultados do levantamento com receptores GPS são comparados com as distâncias, azimutes, projeções horizontais, ângulos horizontais e as áreas obtidas de um polígono, cujos elementos topográficos foram determinados por caminhamento perimétrico utilizando uma Estação Total. Os ângulos do polígono levantado por Estação Total, foram calculados através da média de 24 leituras e as distâncias através da média de 12 leituras. Os resultados mostram que a reconstituição de uma poligonal topográfica depende da qualidade dos dados coletados pelos receptores GPS, sendo influenciada pelo tempo de ocupação dos pontos. O tempo de ocupação de 15 minutos demonstra ser o mais adequado para a obtenção de uma diferença centimétrica nos elementos da poligonal que são analisados

Determinação altimétrica através do sistema de posicionamento global

Este estudo tem por objetivo verificar a influência do tempo de coleta de dados com receptores GPS nas determinações altimétricas. O levantamento altimétrico é realizado através do método de posicionamento relativo estático, utilizando dois receptores GPS de uma freqüência, em diferentes tempos de ocupação (30, 15, 10 e 5 minutos) com uma taxa de gravação de dois segundos. As altitudes obtidas com receptores GPS são comparadas com as altitudes determinadas por nivelamento trigonométrico com Estação Total. Os resultados mostraram que os tempos de ocupação menores que 30 minutos (15, 10 e 5 minutos) também são adequados para a obtenção de diferenças centimétricas nas altitudes analisadas. Mesmo considerando a precisão dos métodos topográficos convencionais, este estudo demonstra a possibilidade da utilização do Sistema de Posicionamento Global (GPS) de forma precisa nos levantamentos altimétricos, desde que se efetue a modelagem da ondulação geoidal.This study aims at the influence on the data acquisition with GPS receivers in altimetric determination. The altimetric survey is carried out through the method of static relative thread, using two GPS receivers of one frequency, at different times of occupation (30, 15, 10, 5 minutes), with a recording level of two seconds. The altitudes obtained with receivers GPS are compared with the altitudes determined by trigonometrical leveling with Total Station. The results showed that the periods of occupation lower than 30 minutes (15, 10 and 5 minutes) are also appropriated to obtain the centimetric differences for the analyzed altitudes. Considering the accuracy of the conventional topographical methods, this study demonstrates the possibility of the precise use of the Global Positioning System (GPS) in altimetric surveys, if modeling of the geoidal undulation is also used

Modelagem numérica em mapa temático: sítios florestais Numerical modelling in thematical map: forestal sites

O presente trabalho tem por objetivo a utilização de programas de geoprocessamento e de tratamento de imagens, considerados de domínio público e de fácil operacionalidade, para modelagem numérica de um mapa temático. Esta modelagem é feita a partir da alimentação de um banco de dados digitais, para fins de planejamento e cadastro florestal. Mais especificamente, criou-se uma metodologia que utiliza a modelagem numérica para a visualização tridimensional de um plano de informação de sítios florestais georeferenciados, que permite o cruzamento (sobreposição) com outros planos de informações, também georeferenciados, de interesse na área florestal. Foram utilizados os seguintes materiais: mapa de sítios naturais da Floresta Nacional de Passo Fundo, microcomputador, impressora, scanner de mesa, os softwares Idrisi 4.1 e Aldus PhotoStyler 2.0. A metodologia empregada baseou-se na digitalização, por varredura ótica, do mapa de sítios naturais existentes, sua edição de cores e georeferenciamento, para posterior modelagem numérica e visualização tridimensional dos diferentes sítios representados no mapa planimétrico da Floresta Nacional de Passo Fundo. Como resultado, obteve-se arquivos, que possibilitaram a identificação, através das diferentes alturas, dos sítios onde podem ser implantadas espécies mais adequadas às suas características naturais, demonstrando a viabilidade da aplicação da presente metodologia no planejamento florestal.The objective of this work was to utilize programs of geoprocessing and treatment of images, considerated to be well-knowm and easily operated, for numerical modelling of a thematical map. This modelling is carried out from feeding a digital base bank, for forest planning and cadaster. More specifically, a methodology that uses the numerical modelling for tridimensional visualization of a layer of geoindicated forest sites has been designed to permit the crossing (superposition) with other layers, also, related to the forest area. The following materiais have been used in order to reach the goals: a map of natural sites in the National Forest of Passo fundo, hardware (microcomputer, ink jet printer, table scanner), software (Idrisi 4.1 and Aldus PhotoStyler 2.0). The employed methodology based geoindication for posterior numerical modelling and tridimensional visualization of the different site represented in the plannimetrical map of the National Forest of Passo fundo. As a result, representative archives about the employed methodology were obtainde to help in identifying, through different heights, the site where the most adequated species to their natural characteristics can be implanted, showing, the viability of the application of the present methodology in forest

Mapping net radiation in the upper Rio Negro watershed, in southern Brazil

A bacia hidrográfica do alto Rio Negro, BARN, (3454 km2) localiza-se entre o Planalto Norte Catarinense e o Pri-meiro Planalto Paranaense. O estudo dos componentes dos fluxos de massa e energia entre a superfície e a atmosfera pode permitir verificar a influência do uso e cobertura do solo no clima da região. O objetivo do presente trabalho foi mapear o saldo de radiação (Rn) através do Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL), na BARN, utilizando imagens do sensor Advanced Spaceborne Thermal and Emission Radiometer (ASTER). O SEBAL foi implementado com dados de uma estação meteorológica e cinco cenas do ASTER. Para análise do Rn foram selecionados polígonos (amostras representativas) de classes de uso e cobertura do solo da bacia. A classe água apresentou o maior valor médio de Rn (610 W m-2). As áreas de vegetação mais densa apresentaram elevado Rn (532 W m-2 para reflorestamento e 526 W m-2 para floresta nativa), junta-mente com o solo exposto escuro (498 W m-2). As classes de agricultura e pastagem apresentaram valores intermediários de 444 W m-2 e 451 W m-2, respectivamente. Observam-se os menores valores médios para as áreas de solo exposto claro e áreas urbanas (404 e 429 W m-2, respectivamente), correspondendo às áreas com maior perda de energia por reflexão e emissão.The upper Rio Negro watershed (3454 km2) is located between the Santa Catarina Northern Plateau and the First Plateau of Paraná. The study of mass and energy fluxes between the surface and the atmosphere allows the analysis of the influence of land-uses on the climate of the region. Hence, the objective of the present study was to map net radiation using the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL), in the upper Rio Negro watershed, using Advanced Spaceborne Thermal and Emission Radi-ometer (ASTER) images. These images have refined spatial resolution in the visible, near-infrared and thermal-infrared regions (15 m, 30 and 90 m, respectively). The SEBAL was applied with climatic data from a ground station and five ASTER images, two dated April 13th and three dated April 22th, 2006. For the net radiation analy-sis, land use type polygons (representative samples) were selected. The water had the highest mean Rn value (610 Wm-2). Dense vegetation areas resulted in high Rn values (532 Wm-2 for reforestation and 526 Wm-2 for native for-est), dark bare soil (498 Wm-2). Agriculture and pasture had intermediate Rn values of 444 Wm-2 and 451 Wm-2. The lowest mean values were observed for light bare soil and urban areas (404 and 429 Wm-2, respectively), corre-sponding to areas with the higher energy losses by reflection and emissio