Mapeamento de índice de risco de inundação devido a rompimento de barragem

Abstract

As barragens têm um papel importante para a sociedade, porque proporcionam usos múltiplos da água e o desenvolvimento econômico e social de municípios, regiões e países. Entretanto, barragens podem apresentar falhas na sua estrutura, sendo um risco potencial para a população que vive na área a jusante do reservatório. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi 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 o modelo hidrodinâmico HEC-RAS. O índice de vulnerabilidade foi determinado usando seis variáveis do censo demográfico de 2010 realizado pelo IBGE. Para simular a onda de cheia com o modelo HEC-RAS 2D, adotou-se como condição de contorno o nível máximo normal de 157,5 m e o volume do reservatório de 58,2 hm³ para o trecho a montante da barragem e uma declividade média de 0,0054 m.m-1, determinada na planície de inundação do trecho a jusante. Para propagar o hidrograma de rompimento utilizou-se uma malha computacional de 136,72 km² com resolução espacial de 15 m x 15 m para a planície de inundação. Para a simulação da propagação do fluxo adotou-se um regime de escoamento ?não permanente?, com intervalo de tempo computacional de 15 s. O tipo de rompimento utilizado para formação da brecha foi do tipo galgamento. Os resultados mostraram que, o tempo de formação da brecha acontece em 2 horas e 51 minutos, ocasionando uma mancha de inundação de 64,8 km², com uma vazão máxima de 3586,60 m³.s-1 e o volume total extravasado de 44,75 hm³. Já o tempo de chegada da onda é de 55 minutos para a comunidade de São Bento Alto, a 6,5 km da barragem, 2 horas e 45 minutos para a comunidade de São Bento Baixo, a 15,5 km, e 4 horas e 30 minutos até a região central de Forquilhinha, a 22 km. A maior área da mancha de inundação possui uma profundidade de até 2 metros e velocidade de até 2 m.s-1, predominando na região agrícola, possuindo uma maior profundidade e velocidade nas calhas dos rios e próximo a barragem. Observou-se no mapa de índice de risco que nas áreas mais próximas da barragem (até 6 km), o risco é alto, mesmo a região apresentando baixa densidade demográfica. Por ser uma área rural, as pessoas estão mais vulneráveis ao perigo da inundação, além disso, nessa região predominam pessoas com 60 anos ou mais e de baixa renda. Ainda, na área possível de ser atingida pela onda de cheia, existem residências, escolas, comércios e indústrias. Nesses locais, as pessoas não estão seguras dentro das edificações, pois estas têm alta probabilidade de serem destruídas devido à velocidade e profundidade da onda de cheia. Assim, o mapeamento de risco pode ser adotado como medida de prevenção, auxiliar na elaboração de um plano de ação emergencial, servir como um instrumento de educação para as comunidades e para o planejamento territorial.

Abstract: Dams play an important role for a society, because they provide multiple uses of water and the economic and social development of municipalities, regions and countries. However, the dams can present flaws in their structure, being a potential risk for a population that lives in the area downstream of the reservoir. Therefore, the objective of the present work was to evaluate the flood risk index, due to the hypothetical failure of the São Bento dam (SC). The combined risk risk index combining the hazard and vulnerability indices. The hazard is obtained by multiplying the velocity by the water depth, simulated with the hydrodynamic model HEC-RAS. The vulnerability index was determined using six variables from the 2010 demographic census carried out by the IBGE. To simulate the flood wave with the HEC-RAS 2D model, the maximum normal level of 157.5 m and the reservoir volume of 58.2 hm³ for the upstream stretch of the dam and an average slope of 0.0054 mm-1, supplied in the floodplain of the downstream stretch. To propagate the rupture hydrograph, a computational mesh of 136.72 km² was used with a spatial resolution of 15 m x 15 m for the floodplain. For a simulation of the flow propagation, a ?non-permanent? flow regime was adopted, with a computational time interval of 15 s. The type of rupture used to form the breach was the overtopping type. The results showed that the breccia formation time takes place in 2.85 hours, causing a flood spot of 64.8 km², with a maximum flow of 3586.60 m³.s-1 and the total overflow volume of 44, 75 hm³. The wave's arrival time is 55 minutes for the community of São Bento Alto, 6.5 km from the dam, 2 hours and 45 minutes for the community of São Bento Baixo, 15.5 km, and 4 hours and 30 minutes to the central region of Forquilhinha, 22 km away. The largest area of the flood patch has a depth of up to 2 meters and a velocity of up to 2 m.s-1, predominantly in the agricultural region, having a greater depth and velocity in the river channels and close to the dam. It was observed in the risk index map that in the areas closest to the dam (up to 6 km), the risk is high, even in the region with low population density. As it is a rural area, people are more vulnerable to the hazards of flooding, in addition, in this region, people aged 60 years or more and with low income predominate. Still, in the area likely to be hit by the flood wave, there are houses, schools, businesses and industries. In these places, people are not safe inside the buildings, as they have a high probability of being destroyed due to the speed and depth of the flood wave. Thus, risk mapping can be adopted as a preventive measure, assisting in the elaboration of an emergency action plan, serving as an educational tool for communities and for territorial planning.