Estudo de inundação na bacia do campus da UFSC, Florianópolis-SC

Abstract

Nos últimos anos muitas cidades brasileiras têm passado por um processo acelerado de mudanças no seu sistema urbano, caracterizado por um crescimento populacional em ritmo mais acentuado do que o da população rural, devido às precárias condições no campo e oportunidades de empregos na indústria, no comércio e nos serviços. Esse processo faz parte da urbanização e, muitas vezes, tem sido realizado de maneira desordenada, sem implementação de um sistema de planejamento de bacias hidrográficas, o que origina inúmeros problemas socioambientais intimamente ligados às inundações. Para prever os efeitos de urbanização e avaliar formas de intervenção no sistema de drenagem urbana, a modelagem hidrológica tem se mostrado como a ferramenta mais adequada. Nesse contexto, o presente estudo analisou as inundações da bacia hidrográfica do Campus da UFSC, por meio dos modelos HEC-HMS e HEC-RAS. A utilização do modelo HEC-HMS tem por objetivo a determinação da vazão a partir de dados pluviométricos para diferentes períodos de retorno. Já o uso do modelo HEC-RAS visa determinar a cota do nível d'água (cota de inundação) para as diversas vazões obtidas no modelo HEC-HMS. Os resultados mostram um bom ajuste entre os hidrogramas observados e simulados na exutória da bacia, um índice de NASH de 0,936 na calibração e 0,902 na validação. Já para o coeficiente de determinação foi obtido 0,966 na calibração e 0,957 na validação, permitindo avaliar a vazão do rio na bacia de estudo. Na simulação de cenários, no período entre 1998 e 2007, houve um aumento na vazão de pico de 27% e no volume escoado foi de 26%. Isto foi devido às mudanças de uso e ocupação do solo, principalmente em função do aumento da taxa de áreas construídas de 15%. Já na simulação com o modelo HEC-RAS foi verificado que no cenário de 1998, uma ponte localizada no canal principal da área de estudo, apresentou condições favoráveis quanto à capacidade máxima de escoamento sem transbordamento, quando comparado com o cenário de 2007. Este último apresentou excelente capacidade máxima de escoamento de vazão para os períodos de retorno de 2, 5 e 10 anos, sem capacidade de vazão para os períodos de retorno de 25, 50 e 100 anos.

In recent years many Brazilian cities have undergone an accelerated process of change in its urban system, characterized by population growth in a higher rate than the rural one due to poor field conditions and low employment opportunities in industry, commerce and services. This process is a part of urbanization and has often been disorderly conducted without implementation of a watershed planning, which leads to numerous socio-environmental problems closely linked to floods. To predict the hydrological effects of urbanization and to evaluate interventions in the urban drainage system, the hydrological modeling has proven to be the most appropriate tool. In this context, the present study used the models HEC-HMS and HEC-HAS to analyze flood in the UFSC Campus basin. The HEC-HMS aims at determining the discharge from rainfall data for different return periods. The HEC-RAS is used to determine the water level (flood elevation) for different discharge rates obtained from HEC-HMS. The results show a good fitting between the observed and simulated hydrographs at the outlet of the basin, where the values of the NASH were 0.936 and 0.902 for calibration and validation, respectively. The values of the mean square error were 0.966 and 0.957 for calibration and validation, espectively. In the scenario simulation between 1998 and 2007, there was an increase in peak discharge rate of 27% and the volume in 26%. It is due to land use change, mainly the increasing rate of 15% of construction areas. In the simulation with HEC-RAS, it was verified that in the scenario of 1998, a bridge located in the main channel of the study area, had favorite conditions for the discharge capacity without overland flow, when compared with the 2007 scenario. The latter showed excellent flow capacity only for the return periods of 2, 5 and 10 years, however insufficient capacity for the return periods of 25, 50 and 100 years.