Análise da representatividade de diferentes hipóteses de modelagem matemática para definição de manchas de inundações em áreas urbanas: estudo de caso da cidade de Governador Valadares-MG

This research objectifies the analysis of computational hydraulic models for floodplain representation in urban areas,with great importance for delimitation of naturally floodablezones. It aimsto provide elements forplanning occupation and the support for alert systems, in cities that are already implanted in the floodplains of great rivers, with frequentflooding risk. It searchesthe peculiarities identification of this kind of modeling, using the critical analysis of the existing data and the obtained results. The researchalso aims at the identification of Manning roughness coefficients associates to different kinds of urban occupation obtained according to the calibration of four different scenarios of one-dimensional models. The study was developed inGovernadorValadarescity, in Minas Gerais, which owns data of bathymetry and topography, as well as of several gageddata of flooding periods registered, with calibration developed in steadyflow simulation to posterior comparisonswithunsteadyflows simulationsresults.To elaborate the four different kinds of models were used representation of the urban area in a database GIS (Geographic Information System), representing the buildings installed in the flood plain, in different levels of details.The software HEC-RAS 4.1, of HydrologicEngineeringCenter, was used to the modeling, simulations and calibrations. For the data topologic obtainment and for floodplain delineation it used the software ArcGIS, developed by ESRI, and HEC-GeoRAS, developed jointly by ESRI and HydrologicEngineeringCenter. The coefficients calibrations of Manning were accomplished with observed data ofeleven series of gaged flows and heights and data obtained ofthe developed flowcurve (CPRM, 2004), in seven gagedsections. For the other analyses werealso used fivehydrographs of recordedevents, and theirrespective peak flows. There were proceededasensibility analyses for a wide flows band, to verify the limits validity of the adopted parameters, along the flood main channel and floodplain. The comparative evaluation of floodplain delineation simulated with effective observed data allows discerning the characteristics of precision, representativity and practicability of the four modeling hypotheses, to define the models representation degree. Finally, it relates over about modelingspractical aspects, limitations, potentialities and critical analysis of the data.

Esta pesquisa objetiva a análise de modelos hidráulicos computacionais para representação de manchas de inundação em meios urbanos,com grande importância para delimitação de zonas naturalmente alagáveis. Visa à fornecer elementos para a ocupação planejada e o suporte asistemas de alerta,em cidades que já se encontram implantadas nos leitos maiores de grandes rios, com risco de inundações frequentes. Procura-se com a pesquisa a identificação das peculiaridades deste tipo de modelagem, utilizando-se a análise crítica dos dados existentes e dos resultados obtidos. A pesquisa também visa à identificação de coeficientes de rugosidade de Manning associados a diferentes tipos de ocupação urbana obtidos segundo a calibração dequatro diferentes cenários de modelagem unidimensional. O estudo foi realizado combase na cidade de Governador Valadares, em Minas Gerais, a qual possui dados de batimetria e topografia, bem como de vários períodos de monitoramento linimétricos registrados, com desenvolvimento de calibração em regime permanente para posterior comparação dos resultados com o regime transitório. Para a elaboração dos quatro diferentes tipos de modelos foram utilizados recursos de representação do meio urbano em base SIG (Sistema de Informações Georreferenciadas), que procuram representar as benfeitorias instaladas na planície de inundação, em diferentes níveis de detalhamento. O software HEC-RAS 4.1, do Hydrologic Engineering Center, foi utilizado para a modelagem, simulações e calibrações. Para a obtenção dos dados topológicos e para geração das manhas de inundação utilizou-se os softwares ArcGIS, desenvolvido pela ESRI, e HEC-GeoRAS, desenvolvido conjuntamente pela ESRI e Hydrologic Engineering Center.As calibrações dos coeficientes de Manning foram realizadas com dados relativos a onze séries de vazões e alturas de linha de água observadas e obtidas pela curva chave desenvolvida (CPRM, 2004) em sete seções de monitoramento. Para as demais análises utilizaram-se também cinco hidrogramas de registros horários, e suas respectivas vazões de pico. Foram procedidas análises de sensibilidade para uma ampla faixa de vazões, para teste de validade dos limites dos parâmetros adotados, ao longo da calha e planície de inundação. A avaliação comparativa das manchas de inundação simuladas com os dados efetivamente observados permite discernir as características de precisão, representatividade e praticidade das quatro hipóteses de modelagem, paradefinir o grau de representatividade dos modelos. Finalmente, procura-se discorrer sobre aspectos práticos da modelagem, limitações, potencialidades e análises críticas dos dados.