JADERSON DOS SANTOS MONGE
APLICAÇÃO DO MODELO HAND PARA O MAPEAMENTO DE ÁREAS FACTÍVEIS À INUNDAÇÃO NO MUNICÍPIO DE BLUMENAU – SANTA CATARINA
Palhoça 2018
JADERSON DOS SANTOS MONGE
APLICAÇÃO DO MODELO HAND PARA O MAPEAMENTO DE ÁREAS FACTÍVEIS À INUNDAÇÃO NO MUNICÍPIO DE BLUMENAU – SANTA CATARINA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título Bacharel.
Orientador: Prof. Gabriel Cremona Parma, Dr. Eng.
Palhoça 2018
Dedico este Trabalho a meus Pais, Rosângela e Paulo e à querida Tia Regina, por serem os meus maiores incentivadores para mais uma de muitas conquistas que me virão.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Ser que emana luz por toda terra, por ter me permitido o Dom da Vida, e com ele, a realização de grandes conquistas.
Agradeço a meus amados Pais, que foram, desde o início dessa jornada meus grandes incentivadores, me dando muito amor e apoio, mesmo com toda a distância que nos separam, mesmo nos momentos de grande saudade.
À Tia Regina, minha cúmplice das melhores conversas e dos melhores conselhos. Sem você Rê, muita coisa teria sido diferente. Serei eternamente grato a você.
Ao Tio Felipe, por me abraçar em seu lar como se fossemos parentes de sangue, obrigado por todos os conselhos e por me tirar da minha zona de conforto.
Agradeço à todas as minhas irmãs e irmãos, que mesmo com pesar no coração, me apoiaram na mudança que me traria até este momento.
Agradeço ao Dr. Eng. Professor Gabriel Cremona Parma, por ter me auxiliado nesse momento marcante e decisivo da minha vida, sou grato por sua paciência e dedicação para comigo.
Agradeço ao amigo, Fábio Ribeiro de Souza, que me deu luz e muitos conselhos que contribuíram em demasia para este trabalho.
Agradeço a todo o corpo docente da UNISUL pelo excelente trabalho e dedicação com os alunos.
Aos meus companheiros de curso, aos melhores amigos que a Unisul poderia ter me dado, os agradeço por terem feito parte dessa etapa da minha vida e por me arrancarem sorrisos e risadas em todos os momentos juntos.
Enfim, agradeço àqueles que de alguma forma contribuíram para a concretização deste estudo.
“...E a vida continua surpreendentemente bela mesmo quando nada nos sorri. E a gente ainda insiste em ter alguma confiança num futuro que ainda está por vir, viver é uma paixão, de início, meio e fim. Pra quê complicação, é simples assim...” (LENINE, 2015).
RESUMO
Em consequência da ocupação humana de forma desordenada e não planejada, desastres naturais relacionados à inundações em áreas urbanas têm ocasionado inúmeras perdas materiais e humanas em diversas partes do globo. Neste sentido o presente trabalho tem por objetivo testar a aplicabilidade do modelo HAND e analisar espacialmente a suscetibilidade a inundação do município de Blumenau, no Estado de Santa Catarina. Foi utilizado um MDT de 90m de resolução espacial, adquirido através do projeto TOPODATA. Os mapas obtidos como resultado do modelo foram validados por meio da comparação de pontos de controle com altitudes de inundação de eventos hidrológicos ocorridos nos anos de 1983, 1992 e 2011. Os resultados da aplicação do HAND demonstraram-se satisfatórios.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1. Classificação de desastres ... 16
Figura 2. Perfis de terrenos montanhosos e de planícies, respectivamente. ... 18
Figura 4. Mapa Hidrográfico de Blumenau ... 25
Figura 5. Mapa Geológico ... 27
Figura 6. Mapa Geomorfologico. ... 28
Figura 7. Mapa de Declividade. ... 29
Figura 8. Mapa Hipsométrico. ... 30
Figura 9. Estrutura Interna de um SIG. ... 31
Figura 10. Representação de um modelo digital de terreno (MDT) no sistema de coordenadas x, y, z e grande regular correspondente. ... 33
Figura 11. Representação de um modelo digital de terreno (MDT) no sistema de coordenadas x, y, z e grande irregular correspondente. ... 34
Figura 12. Mapa de localização do município de Tubarão. ... 37
Figura 13. Fluxograma das três etapas para classificação e zoneamento da suscetibilidade a inundações pelo modelo HAND. ... 40
Figura 14. Etapas para a consistência hidrológica do MDT: (a) consistência hidrológica; (b) determinação de direção de fluxo; (c) extração da rede de drenagem. ... 41
Figura 15. Fluxograma para geração da suscetibilidade a inundação segundo modelo HAND. ... 42
Figura 16. Normalização do MDT por meio do HAND. ... 42
Figura 17. Modelo digital de terreno sem normalização e MDT normalizado. ... 44
Figura 18. Mapa de inundação com pontos de controle de 1983. ... 47
Figura 19. Mapa de inundação com pontos de controle de 1992. ... 48
Figura 20. Mapa de inundação com pontos de controle de 2011. ... 49
Figura 21. Mapa de Hipsometria sobreposto pela mancha simulada pelo HAND para a inundação de 2011. ... 50
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Pontos de controle analisados e espacializados para os anos de 1983 e 1992. ... 45 Gráfico 2. Pontos de controle analisados e especializados para o ano de 2011... 46
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Conceitos associados aos processos de análise e avaliação de riscos. ... 19 Tabela 2. Tipos de cartas geotécnicas ... 23 Tabela 3. Comparação entre grandes regulares e triangulares para representação de MDT. ... 35
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 12 2 OBJETIVOS ... 14 2.1 OBJETIVO GERAL ... 14 2.1.1 Objetivos Específicos ... 14 3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 15 3.1 DESASTRES NATURAIS ... 15 3.2 INUNDAÇÕES ... 17
3.3 MAPEAMENTO DE ÁRES FACTÍVEIS ... 19
3.3.1 Conceitos Básicos ... 19
3.3.2 Cartografia geotécnica aplicada ao mapeamento de áreas factíveis ... 21
3.4 CARACTERIZAÇÃO DO MEIO FÍSICO DO MUNICÍPIO DE BLUMENAU ... 24
3.4.1 Hidrografia ... 24
3.4.2 Geologia ... 25
3.4.3 Geomorfologia ... 27
3.4.3.1 Planície Alúvio-Coluvionares ... 28
3.4.3.2 Serras do Leste Catarinense ... 28
3.4.4 Declividade ... 29
3.4.5 Hipsometria ... 29
3.5 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) ... 31
3.1 MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT) ... 32
3.1.1 Representação dos Modelos Digitais de Terrenos (MDT) ... 32
3.1.1.1 Grades Regulares ... 33
3.1.1.2 Grades Triangulares ... 33
3.1.1.3 Comparação entre as representações ... 34
3.1.2 Análise sobre os Modelos Digitais de Terreno (MDT) ... 35
3.1.2.1 Geração de imagens de MDT ... 35
3.1.2.1.1Imagem MDT em escalas de cinza ... 35
3.1.2.1.2Imagem MDT sombreada ... 36
4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 37
4.1 LIMITANTES DO TRABALHO ... 37
4.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 37
4.3.1 Base Cartográfica... 38
4.3.1.1 Vetores ... 38
4.3.1.2 Matrizes ... 38
4.3.1.3 Pontos de controle para validação do modelo ... 38
4.3.1.4 Pré-processamento de dados ... 38
4.4 MODELO HAND (HEIGHT ABOVE THE NEAREST DRAINAGE – ALTURA ACIMA DA DRENAGEM MAIS PRÓXIMA) ... 39
4.5 ELABORAÇÃO DE MAPAS DE ÁREAS FACTÍVEIS INUNDAÇÃO... 43
4.6 COMPARAÇÃO DOS MAPAS OBTIDOS E REAIS EVENTOS DE INUNDAÇÃO 43 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 44
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 51
1 INTRODUÇÃO
Ao longo da história, a relação do homem com a natureza evoluiu de uma total submissão e aceitação fatalista dos fenômenos da natureza a uma visão equivocada de dominação pela tecnologia. Os avanços tecnológicos hoje permitem que seja possível enfrentar melhor os perigos oferecidos por estes fenômenos, e tais devem ser bem conhecidos quanto à sua ocorrência, mecanismo e medidas de prevenção (TOMINAGA et al.,2009).
Em geral a ausência ou ineficiência de planejamento no uso e ocupação do solo, aliado aos altos índices pluviométricos, tem gerado inundações cada vez mais intensas e frequentes nas cidades brasileiras (SANTOS, 2015).
A expansão urbana acarreta a criação de novos sistemas de micro drenagem, à medida que vão surgindo novos loteamentos, no entanto é necessário que essas obras ocorram de forma integrada ao município, para que não haja sobrecarga de sua macrodrenagem, não propiciando assim, o acúmulo de água em situações de cheia (SANTOS, 2015).
De acordo com o EM-DAT (2017), estima-se que no Brasil cerca de 70% dos desastres naturais ocorridos no período de 2006 a 2016 foram ocasionados por eventos de inundação. Ao todo foram 1.929 mortes causadas por inundações no período acima aludido, equivalendo a aproximadamente 90% do total de mortes por desastres naturais no país.
O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, por meio do resultado do Questionário Básico da Pesquisa de Informações Básicas Municipais elaborou o Perfil dos Municípios Brasileiros (MUNIC) do ano de 2013, onde 2.065 municípios declararam terem sido atingidos por alagamentos nos últimos anos, ou seja, 37,1% do total dos municípios brasileiros. Com a maior concentração nas regiões sudeste, com total de 754 municípios atingidos (54,2%), sul com 518 municípios (43,5%) e a menor, no Centro-Oeste, com 88 municípios atingidos (19%). Em todo território nacional, 97, 4% dos municípios com mais de 500.000 habitantes foram registrados alagamentos (IBGE, 2013).
Neste contexto, segundo Momo (2015) medidas estruturais e não estruturais têm sido adotadas para minimização dos danos gerados por enchentes ao meio ambiente. Como medida não estrutural o mapeamento de áreas com propensão à inundação vem se mostrado uma ferramenta importante no planejamento territorial.
Para realização do mapeamento um algoritmo desenvolvido por pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e do Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia (INPA) vem se mostrando eficiente. Denominado Height Above Nearest Drainage (HAND), na tradução livre, Altura Acima da Drenagem Mais Próxima, este algoritmo é um modelo de terreno, onde se trata a normalização topográfica da paisagem, que usa como entrada o Modelo Digital do Terreno (MDT) e com resultado tem-se um novo MDT normalizado, que pode ser classificado de acordo com as distancias verticais relativas aos cursos d’água mais próximos (NOBRE et al. 2011).
O modelo HAND possibilita a simulação da superfície potencial de inundação unicamente com a topografia digital, não havendo a necessidade de calibração do modelo com parâmetros fluviograficos representativos da área estudada (NOBRE et al. 2016).
Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo realizar o teste do modelo HAND para obtenção das manchas de inundação para o município de Blumenau, localizado no estado de Santa Catarina.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Aplicar o modelo de terreno Heigh Above Nearest Drainage – HAND (Altura acima da drenagem mais próxima) para o mapeamento de áreas factíveis à inundação no município de Blumenau.
2.1.1 Objetivos Específicos
• Obter arquivos vetoriais e raster do município de Blumenau;
• Pré-processar dados obtidos para área de estudo nos softwares de Sistemas de Informações Geográficas - SIG’s, Qgis e ArcGis; • Aplicar o modelo HAND para a região do estudo;
• Elaborar mapas de áreas factíveis a inundações; • Comparar com reais áreas inundadas.
3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
3.1 DESASTRES NATURAIS
De acordo com o Glossário de Defesa Civil, Estudos de Riscos e Medicina de Desastres (1998), desastre é o resultado de eventos adversos, naturais ou provocados pelo homem, sobre um ecossistema (vulnerável), causando danos humanos, materiais e/ou ambientais e consequentemente prejuízos econômicos e sociais.
Na Figura 1 pode-se observar as classificações de desastres, dentre as mais utilizadas diferenciam os desastres quanto à origem, a intensidade e a evolução (Alcântara-Ayala, 2002; Marcelino, 2008; apud TOMINAGA, 2009).
Na classificação quanto à origem ou causa primária do agente causador, os desastres podem ser classificados em: naturais ou humanos (antropogênicos). Caracterizam-se como desastres naturais aqueles causados por fenômenos e desequilíbrios da natureza que atuam independentemente da ação humana. De maneira geral, é considerado desastre natural todo aquele que tem como gênese um fenômeno natural de grande intensidade, agravado ou não pela atividade humana. A exemplo as chuvas intensas, que provocam inundações, erosões e escorregamentos de massa. Já os desastres denominados humanos ou antropogênicos são aqueles que resultam de ações ou omissões humanas e estão relacionados com as atividades do homem como agente ou autor. Tem-se como exemplo a contaminação dos rios, os rompimentos de barragens, entre outros (Alcântara-Ayala, 2002; Castro, 1999; Kobiyama et al. 2006; Marcelino, 2008; apud TOMINAGA, 2009).
Para que seja possível facilitar o planejamento da resposta e da recuperação da área atingida, a avaliação da intensidade dos desastres é de extrema importância, uma vez que as ações e os recursos necessários para realizar o socorro das vítimas dependem da intensidade dos danos e dos prejuízos provocados (TOMINAGA, 2009).
Figura 1. Classificação de desastres
Fonte: DEDC (2008) apud CEPED/UFSC (2009).
Os desastres naturais podem ser relacionados de forma direta com a história do homem e a maneira como este se interage com a natureza e os recursos que dela lhes são ofertados.
Na medida em que o homem começa a se estabelecer e a formar aldeias, ocorre a alteração de seu comportamento, resultando numa maior produção de alimentos, que consequentemente influenciou diretamente no crescimento da população. Com o passar dos séculos, o adensamento populacional e o comércio se intensificaram dando origem às primeiras cidades (BRUMES, 2001; apud MARCELINO, 2008).
De acordo com Marcelino (2008) deste momento histórico em diante que os desastres começam a aparecer, pois o homem, outrora nômade, passa a se fixar e construir suas habitações em terras produtivas e abundantes de víveres. Pela necessidade de se obter uma região que possibilitasse o transporte, comunicação e comercio com outros sítios antropogênicos, as áreas geralmente escolhidas para a consolidação das primeiras cidades se deram sobre as planícies dos grandes rios, no litoral e nas encostas vulcânicas. Tais regiões se tornam suscetíveis a desastres a
medida que o crescimento populacional acontece de maneira desordenada, potencializando e agravando fenômenos naturais.
Em consonância com o levantamento subsidiado pelo Ministério da Integração Nacional, entre os anos de 1990 e 2012 o Brasil sofreu com mais de 30 mil desastres naturais, obtendo a média de 1.363 eventos por ano (BRASIL, 2013). Segundo o Atlas Brasileiro de Desastres Naturais (CEPED/UFSC, 2013), de 1991 a 2012 foram registradas 31.909 catástrofes no País, onde 73% destas ocorreram na última década. O ano de 2009 foi o que registrou maior número de ocorrências, com 3.000 dos registros.
3.2 INUNDAÇÕES
O Glossário de Defesa Civil, Estudos de Riscos e Medicina de Desastres (1998), define inundação com sendo o transbordamento da água da calha normal de rios, lagos e açudes, ou acumulação de água por drenagem deficiente, em áreas não habitualmente submersas.
De acordo com UM-ISDR (2002) as inundações ou enchentes são problemas geoambientais advindos de fenômenos ou perigos naturais de caráter hidrometeorológico ou hidrológico, isto é, aqueles de natureza atmosférica, hidrológica ou oceanográfica. Souza (1998) salienta que as inundações estão intimamente relacionadas com a quantidade e intensidade de precipitação. A magnitude e frequência das inundações dão-se em função da intensidade e distribuição da precipitação, da taxa de infiltração de água no solo, do grau de saturação do solo e das características morfométricas e morfológicas da bacia de drenagem.
Na Figura 2 Valente (2009) descreve tais fenômenos hidrológicos por meio de perfis esquemáticos típicos de regiões montanhosas e de regiões planas.
Figura 2. Perfis de terrenos montanhosos e de planícies, respectivamente.
Fonte: Licco e Mac Dowell (2015), adaptado de Valente (2009).
Segundo Valente (2009), nas regiões montanhosas, tem-se a calha (canal) do curso d’água, por onde circula a água na maior parte do tempo, e uma área adjacente, o leito maior, que é bem delimitado e usado para expansão em épocas de chuvas intensas. Nas regiões planas, por sua vez, o leito maior é menos definido, tendo predominância de várzeas, que também são áreas naturais de expansão e que, no Brasil, são muito usadas para o cultivo do arroz.
Quando os aumentos de vazões ficam restritos à calha, caracteriza-se as cheias. Quando extravasam a calha, ocupando, em parte ou no todo, o leito maior ou a várzea, tem-se as enchentes. Quando há a ocupação dos leitos maiores e das áreas de várzeas com construções e plantações, a enchente ultrapassa se limite, cobre tudo com água e dá origem ao que é denominado inundação (VALENTE, 2013).
O Ministério das Cidades/ITP (2007) define que inundação representa o transbordamento das águas de um curso d’água, atingindo a planície de inundação ou área de várzea. As enchentes ou cheias são definidas pela elevação do nível d’água no canal de drenagem devido ao aumento da vazão, atingindo a cota máxima do canal, porém, sem extravasar. O alagamento é um acúmulo momentâneo de águas em determinados locais por deficiência no sistema de drenagem. A enxurrada é escoamento superficial concentrado e com alta energia de transporte, que pode ou não estar associado a áreas de domínio dos processos fluviais.
3.3 MAPEAMENTO DE ÁRES FACTÍVEIS
3.3.1 Conceitos Básicos
Os conceitos associados aos processos de análise e avaliação de riscos tem sido objeto de estudo e discussão cientifica por todo mundo, e por vezes, alguns termos utilizados enfrentam diferentes perspectivas de interpretação e de tradução. (JULIÃO et al., 2009).
Diante deste panorama, Julião et al. (2009) cruzaram informações obtidas por meio de cooperação entre organizações internacionais e através de bibliografias representativas no desenvolvimento de projetos de análise de risco, que resultou em um conjunto coerente de conceitos, apresentados na Tabela 1.
Tabela 1. Conceitos associados aos processos de análise e avaliação de riscos.
CONCEITO DEFINIÇÃO OBSERVAÇÃO
Perigo (Hazard)
Processo (ou ação) natural, tecnológico ou misto suscetível de produzir perdas e danos identificados.
O conceito aplica-se à totalidade dos processos e ações naturais, tecnológicos e mistos.
Severidade (Sv)
Capacidade do processo ou ação para danos em função da sua magnitude, intensidade, grau, velocidade ou outro parâmetro que melhor expresse o seu potencial destruidor.
Representável
cartograficamente através de mapas de zoneamento, sobretudo nos casos de processos naturais e mistos identificados.
Suscetibilidade (S)
Incidência espacial do perigo. Representa a propensão para uma área ser afetada por um determinado perigo, em tempo indeterminado, sendo avaliada através dos fatores de predisposição para a ocorrência dos processos ou ações, não contemplando o seu período de retorno ou a probabilidade de ocorrência.
Representável
cartograficamente através de mapas de zoneamento, sobretudo nos casos de processos naturais e mistos identificados.
Porbabilidade de Perigo (P)
Probabilidade de ocorrência de um processo ou ação (natural, tecnológico ou misto) com potencial destruidor (ou para provocar danos) com uma determinada severidade, numa dada área e num dado período de tempo.
Representável
cartograficamente por mapas de zoneamento, nos casos de processos naturais e mistos identificados. A probabilidade de ocorrência é quantificada e sustentada cientificamente. Exposição (E) Elementos em risco População, propriedades, estruturas, infraestruturas, atividades econômicas, etc., expostos (potencialmente afetáveis) a um processo perigoso natural, tecnológico ou misto, num determinado território.
Expressão cartográfica com representação pontual, linear e zonal.
Elementos expostos críticos e estratégicos (vitais e/ou sensíveis)
Conjunto de elementos expostos de importância vital e estratégica, fundamentais para a resposta à emergência (rede hospitalar e de saúde, rede escolar, quartéis de bombeiros e instalações de outros agentes de proteção civil e autoridades civis e militares) e de suporte básico às populações (origens e redes principais de abastecimento de água, rede elétrica, centrais e transmissores de telecomunicações).
Expressão cartográfica com representação pontual, linear e zonal.
Vulnerabilidade (V)
Grau de perda de um elemento ou conjunto de elementos expostos, em resultado da ocorrência de um processo (ou ação) natural, tecnológico ou misto de determinada severidade. Expressa numa escala de 0 (sem perda) a 1 (perda total)
Reporta-se aos elementos expostos. Pressupõe a definição de funções ou matrizes de vulnerabilidade reportadas ao leque de severidades de cada perigo considerado.
Valor (dos elementos expostos) (VE)
Valore monetário (também pode ser estratégico) de um elemento ou conjunto de elementos em risco que deverá corresponder ao custo de mercado da respectiva recuperação, tendo em conta o tipo de construção ou outros fatores que possam influenciar esse custo. Deve incluir a estimativa das perdas econômicas diretas e indiretas por cessação ou interrupção de funcionalidade, atividade ou trabalho.
Reporta-se aos elementos expostos.
Consequência ou Dano Potencial ( C )
Prejuízo ou perda expectável num elemento ou conjunto de elementos expostos, em resultado do impacto de um processo (ou ação) perigoso natural, tecnológico ou misto, de determinada severidade (C=V x VE).
Reporta-se aos elementos expostos.
Risco ( R ) Probabilidade de ocorrência de um processo (ou ação) perigoso e respectiva estimativa das suas consequências sobre pessoas, bens ou ambiente, expressas em danos corporais e/ou prejuízos materiais e funcionais, diretos e indiretos. (R=P x C).
Produto da probabilidade de perigo pela consequência.
3.3.2 Cartografia geotécnica aplicada ao mapeamento de áreas factíveis
O termo cartografia geotécnica, de acordo com Prandini et al. (1995, apud Sobreira e Souza, 2012), é empregado de uma forma genérica para aqueles produtos
cartográficos que expressam a prática do conhecimento geológico aplicado para enfrentar os problemas gerados pelo uso e ocupação do solo.
De maneira geral a cartografia geotécnica pode ser considerada a técnica de integração, síntese e representação de informações temáticas da área de geologia de engenharia voltada para o planejamento e gestão ambiental urbana e territorial. Ela permite a formulação de modelos de previsibilidade do comportamento dos terrenos e o estudo de soluções para problemas provenientes da intervenção humana sobre o meio físico (DINIZ, 1998, apud, DINIZ, 2012).
Dentre os fenômenos geológicos que mais causam danos e prejuízos para o Brasil e à população, destacam-se como principais as inundações e enchentes e os movimentos em encostas de diversos tipos. Estes processos devem ser o foco de programas institucionais mais amplos de prevenção e ordenamento territorial e a eles se refere a proposição de cartografia geotécnica de suscetibilidade (SOBREIRA E SOUZA, 2012).
De acordo com Bitar (2014), para trabalhos de mapeamento com o objetivo de construir bases tecnológicas para o desenvolvimento de um modelo de abordagem, considera-se que a suscetibilidade pode ser inicialmente analisada por meio de fatores predisponentes intrínsecos à natureza dos terrenos.
Nesse contexto, mesmo que tenha ocorrido modificações em uma determinada área em relação a suas características iniciais, sejam pela urbanização ou por outros tipos de intervenções e, desta forma, passe a favorecer ou desfavorecer o desenvolvimento de processos do meio físico, presume-se que os fatores predisponentes podem ainda estar presentes e, logo, devem ser considerados para fins de planejamento e gestão territorial (BITAR, 2014)
A delimitação cartográfica se faz a partir do conhecimento dos mecanismos dos processos considerados e das características do meio físico condicionantes e indutoras de seu desenvolvimento (FREITAS, 2000, apud SOBREIRA e SOUZA, 2012).
O mapeamento pode ser feito a partir de uma abordagem integrada dos aspectos do meio físico, com as análises sendo hoje predominantemente feitas a partir da integração das informações em ambiente de sistema de informações geográficas (SIG), uma vez que se tem mais rapidez nas análises espaciais (qualitativas e quantitativas), maior capacidade de armazenamento de dados e a possibilidade de se
melhorar sistematicamente o modelo com a entrada de novas informações (SOBREIRA e SOUZA, 2012).
Diniz (1998, apud, Diniz, 2012) subdivide os tipos de cartas geotécnicas segundo suas finalidades, classificando-as em três tipos gerais de acordo à sua aplicação em ordenamento territorial, em avaliação de processos do meio físico e em estudos de implantação de empreendimentos, que pode ser observado na Tabela 2.
O primeiro tipo seria o das cartas de aptidão à urbanização; o segundo, as cartas de suscetibilidade, perigo e riscos geológicos (hazard) a processos de meio físico; o terceiro tipo, as cartas geológico-geotécnicas para estudo de viabilidade, projetos básicos e projetos executivos de implantação de empreendimentos de infraestrutura, compostos por processos tecnológicos (DINIZ, 1998, apud, DINIZ 2012).
Tabela 2. Tipos de cartas geotécnicas
TIPOS DE CARTAS GEOTÉCNICAS Planejamento
regional e urbano
Suscetibilidade e riscos geológicos
Viabilidade para implantação de empreendimentos (Processos tecnológicos)
Aptidão física ao uso do solo urbano
Erosão Expansão de solo Hidrovias Indústrias Escorregamento Recalque de solo Rodovias Aeroportos Assoreamento Dinâmica costeira Ferrovias Portos
Aptidão física ao uso do solo agrícola
Inundação Sismos Dutovias Linhas de Transmissão Afundamento
cárstico
Uso e ocupação
do solo Mineração
Colapso de solo Barragem
Fonte: Adaptado de DINIZ, 1998, apud DINIZ, 2012.
Em razão da temática complexa, de acordo com Bitar (2014), pode-se empregar duas abordagens básicas ao mapeamento de áreas suscetíveis a inundações. Associada às engenharias, a primeira, envolve conceitos de hidrologia e hidráulica, com elaboração de modelos chuva-vazão para simular o comportamento dos escoamentos mediante à análise unidimensional, ou seja, o canal; ou em duas dimensões, acrescentando-se a planície de inundação, com a utilização de métodos
de elementos finitos ou de diferenças finitas, regionalizando vazões, entre outras formas.
A segunda abordagem envolve análises descritivo-qualitativas dos múltiplos aspectos de um determinado ambiente, como a conformação do relevo, a rede de drenagem, o tipo de solo e a influência da cobertura vegetal (BITAR, 2014).
3.4 CARACTERIZAÇÃO DO MEIO FÍSICO DO MUNICÍPIO DE BLUMENAU
Como já exposto no presente trabalho, o munícipio de Blumenau está localizado na mesorregião do Vale do Itajaí, que é constituído por 53 municípios. Mesorregião a qual está inserida a microrregião homogênea do IBGE de Blumenau, formada por 15 municípios.
3.4.1 Hidrografia
Em sua maior parte, a cidade de Blumenau está localizada na bacia hidrográfica do rio Itajaí-Açu, com extensão de cerca de 15.000 km². Os principais afluentes do rio citado nos limites de Blumenau são os Ribeirões Garcia, da Velha, Itoupava, do Testo, e Salto do Norte. Com menor destaque têm-se os Ribeirões Bom Retiro, Fortaleza, Passo Manso e Branco, e os córregos do Macaco e do Salto Weissbach (SENAI).
Figura 3. Mapa Hidrográfico de Blumenau
Fonte: Elaborada pelo autor.
3.4.2 Geologia
O município de Blumenau está localizado no contexto geológico do embasamento Pré-cambriano de Santa Catarina, sendo caracterizado pelos domínios tectônicos de Cráton Luís Alves e do Cinturão Dom Feliciano (CPRM, 2015).
Os depósitos Aluvionareas são pertencentes ao domínio dos sedimentos Cenozoicos inconsolidados ou pouco consolidados, depositados em meio aquoso. A unidade geológica é de ambiente de planícies aluvionares recentes, com material inconsolidado e de espessura variável, de base para topo, é formado por cascalho, areia e argila (CPRM, 2015).
A formação Gaspar pertence ao domínio das sequências Vulcânicas ou Vulcanossedimentares Proterozoicas, não ou pouco dobradas e metamorfizadas. A unidade geológica tem predomínio de sedimentos arenosos e comglomerados, com intercalação de sedimentos síltico-argilosos (CPRM, 2015).
No complexo Gnáissico-Migmatítico São Miguel, predominam migmatitos ortoderivados, de domínio dos Complexos Gnaisse-Migmatíticos e Granulitos (CPRM, 2015).
A Formação Botuverá-Litofácies metapsamítica rítmica apresenta domínio das Sequências Vulcanossedimentares Proterozoicas dobradas
metamorfizadas de baixo a alto grau. Unidade geológica com predomínio de metassedimentos síltico-argilosos, representados por xistos (CPRM, 2015).
As Formações Garcia – Litofácies arenito, Garcia – Litofácies síltito e argilito e Garcia – Litofácies ritmito têm suas unidades geológicas com predomínio de sedimentos arenosos e conglomerados, com intercalação de sedimentos síltico-argilosos. De domínio das Sequências Vulcânicas ou Vulcanossedimentares Proterozoicas, não ou pouco dobradas e metamorfizadas (CPRM, 2015).
A unidade geológica dos Gnaisses Granodioríticos Pomerode tem predomínio de gnaisses ortoderivados e podem conter porções migmatíticas. Com domínio dos Complexos Gnaisse-Migmatíticos e Granulitos (CPRM, 2015).
De hierarquia dos Complexos Gnaisse-Granulítico, os Gnaisses Granulíticos Luís Alves têm domínio dos Complexos Gnaisse-Migmatíticos e Granulitos. A unidade geológica é constituída de Gnaisses granulíticos ortoderivados, podendo conter porções migmatíticas (CPRM, 2015).
A Silte Valsungana tem domínio dos Complexos Granitóides não deformados, de hierarquia das siltes intrusivas. A unidade geológica apresenta series graníticas subalcalinas, como Sienogranitos, monzogranitos, quartzomonzonitos, entre outros. (CPRM, 2015).
Por fim, a Unidade Máfica-Ultramáfica Barra Velha, que tem domínio dos corpos Máfico-Ultramáficos (suítes komatiticas, suítes toleíticas, complexos bandados). A unidade geológica apresenta série básica e ultrabásica (CPRM, 2015).
Figura 4. Mapa Geológico
Fonte: Elaborada pelo autor.
3.4.3 Geomorfologia
De acordo com a compartimentação geomorfológica adotada pelo IBGE (2012), apresentada na Figura 5 o município de Blumenau abrange as unidades apresentadas a seguir:
• Planícies Alúvio-coluvionares • Serras do Leste Catarinense
Figura 5. Mapa Geomorfologico.
Fonte: Elaborado pelo autor.
3.4.3.1 Planície Alúvio-Coluvionares
Com domínio geomorfológico de Depósitos Sedimentares Quaternários, tem em sua composição relevos de agradação em forma de planícies aluviais atuais e terraços subatuais, assim como depósitos de leques aluviais (GAPP, 2002).
3.4.3.2 Serras do Leste Catarinense
Fazendo parte do domínio geomorfológico dos Cratóns Neoproterozóicos, as Serras do Leste Catarinense são pertencentes à categoria homogênea convexa, com forma geomorfológica de topo convexo, densidade alta, com aprofundamento variando de médio (de 100 a 150m) e forte (150 a 200m) (IGBGE, 2012).
3.4.4 Declividade
O município de Blumenau apresenta relevo de domínio de Colinas Amplas e Suaves, com declividades que variam de 3 a 10º. O domínio de Colinas Dissecadas e de Morros baixos, de declividades de 5 a 20º. Por sua vez, o domínio de Morros e Serras Baixas retrata declividades de 15 a 35º. O domínio Montanhoso (alinhamentos serranos, maciços montanhosos, front de cuestas e hogback), conta com declividades variando de 25 a 45º. Por fim, as Planícies Fluviais ou Fluviolacustres (planícies de inundação, baixadas inundáveis e abaciamentos), apresentam declividades de 0 a 3º (CPRM, 2015).
Figura 6. Mapa de Declividade.
Fonte: Elaborado pelo autor.
3.4.5 Hipsometria
A hipsometria dispõe-se a estudar as inter-relações existentes em determinadas unidades horizontais do espaço com relação a sua distribuição no que
diz respeito a faixas altitudinais, apontando a proporção ocupada por certa área da superfície terrestre relacionada a variações altimétricas a partir de uma imagem MDT (CHRISTOFOLETTI, 1980, apud, SILVA, 2011).
Conforme apresentado na Figura 7, o munícipio de Blumenau tem a maioria de seus bairros localizados em regiões as quais a amplitude altimétrica varia de 0 a 100 metros.
Figura 7. Mapa Hipsométrico.
3.5 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG)
Os sistemas de informações geográficas são compostos por grupos de ferramentas com a finalidade de adquirir, armazenar, recuperar, transformar e emitir informações espaciais. Objetos do mundo real podem ser representados de forma cartográfica em termos de posicionamento, relacionando-os a um sistema de coordenadas, a seus atributos não aparentes, tais como pH, cor e custo, por exemplo, e das relações topológicas existentes. Os SIG podem ser aplicados a variados estudos relacionados ao meio ambiente, na pesquisa e previsão de fenômenos, no planejamento urbano e rural, nas tomadas de decisões, sempre levando em consideração que os dados armazenados expressam um modelo do mundo real (BURROUGH, 1986, apud, CÂMARA, 1998).
Figura 8. Estrutura Interna de um SIG.
Fonte: Câmara, 1998.
Em suma, os SIG são capazes de em uma única base de dados, integrar informações espaciais advindas de dados cartográficos, de censo e de cadastro urbano e rural, imagens de satélites e modelos numéricos de terreno. Por meio de algoritmos de manipulação, combinar variadas informações, para gerar mapas derivados. Além de consultar, recuperar, visualizar e plotar os produtos da base de dados geocodificados (CÂMARA, 1998).
3.1 MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT)
Os modelos digitais de terrenos (MDT) podem ser caracterizados como sendo a representação matemática computacional de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma determinada região da superfície terrestre. Como exemplos de fenômenos tipicamente representados por um MDT pode-se citar os dados de relevo, informações geológicas, levantamentos acerca da profundidade do mar, bem como de um rio, dados geofísicos e geoquímicos e informações meteorológicas (INPE, 2003).
De acordo com o INPE (2003), o processo de modelagem digital de terreno pode ser dividido em três etapas distintas:
1. Aquisição das amostras ou amostragem; 2. A geração do modelo ou modelagem; 3. A utilização do modelo ou aplicação.
No processo de amostragem, é onde se realiza a aquisição de um conjunto de amostras representativas do fenômeno de interesse. Geralmente são representadas por curvas de isovalores e pontos tridimensionais.
A geração do modelo compreende em si a criação de estrutura de dados e a definição de superfícies de ajuste, tendo como objetivo, a obtenção de uma representação contínua do fenômeno a partir das amostras. As estruturas são feitas de forma que seja possível realizar uma conveniente e eficiente manipulação dos modelos pelos algoritmos de análise contidos nos Sistemas de Informações Geográficas (SIG) (INPE, 2003).
Por sua vez, as aplicações são procedimentos de análise realizados sobre os modelos digitais, podendo ser tanto qualitativos quanto quantitativos (INPE, 2003).
3.1.1 Representação dos Modelos Digitais de Terrenos (MDT)
Os modelos de grade regular retangular e os de grade irregular triangular são os mais utilizados para representação dos MDT (INPE, 2003).
3.1.1.1 Grades Regulares
Os modelos de grande regular são uma representação matricial, onde cada elemento da matriz está relacionado a um valor numérico. É necessário estimar, por meio de interpoladores matemáticos, valores para células que não possuem medidas de elevação, levando em consideração a vizinhança das medidas de elevação conhecidas (INPE, 1998).
Os eixos de coordenadas x e y representam a posição espacial sobre a superfície, o eixo z, por sua vez, é atribuído ao fenômeno.
Figura 9. Representação de um modelo digital de terreno (MDT) no sistema de coordenadas x, y, z e grande regular correspondente.
Fonte: INPE, 1998. 3.1.1.2 Grades Triangulares
As grandes triangulares, conhecidas como TIN, do inglês triangular irregular network, representam uma superfície por meio de um grupo de faces triangulares interligadas e tem estrutura do tipo vetorial com topologia do tipo nó-arco. São armazenadas as coordenadas de localização (x, y) e o atributo z, expressando o valor de elevação ou altitude, para cada um dos três vértices da face do triângulo (INPE, 1998).
A exatidão com a que se descreve a superfície se dará quanto mais equiláteras forem as faces triangulares. Para estimar o valor de elevação em qualquer ponto dentro da superfície, utiliza-se os interpoladores matemáticos (INPE, 1998).
A Figura 10 apresenta uma superfície tridimensional e sua correspondente grande triangular.
Figura 10. Representação de um modelo digital de terreno (MDT) no sistema de coordenadas x, y, z e grande irregular correspondente.
Fonte: INPE, 1998.
3.1.1.3 Comparação entre as representações
Por capturarem a complexidade do relevo sem que seja necessária uma grande quantidade de dados redundante, as grades triangulares geralmente melhores para representar as variações de um terreno. As grades regulares apresentam redundância em terrenos uniformes, bem como dificuldades de adaptação a relevos de natureza distinta no mesmo mapa, devido sua grade de amostragem fixa (INPE, 1998).
Tabela 3. Comparação entre grandes regulares e triangulares para representação de MDT.
Fonte: Adaptado de INPE, 1998.
3.1.2 Análise sobre os Modelos Digitais de Terreno (MDT)
As análises produzidas a partir de um MDT, de acordo com INPE (2003), permitem a visualização de modelos em projeção planar, gerar imagens de nível de cinza, sombreadas e imagens temáticas; calcular volumes de aterro e corte; gerar mapas como de declividade, mapas de curva de nível, e mapas de visibilidade. Quando integrados com outros tipos de dados geográficos, pode-se ainda realizar o desenvolvimento de aplicações de geoprocessamento tais como o planejamento urbano e rural, determinação de áreas de risco, análises de aptidão agrícola, geração de relatórios de impacto ambiental entre outros.
3.1.2.1 Geração de imagens de MDT
Com base em um MDT é possível criar imagens em escalas de cinza e imagens sombreadas, de acordo com o descrito a seguir.
3.1.2.1.1 Imagem MDT em escalas de cinza
Com o mapeamento dos valores de cota do modelo para valores de cinza, obtêm-se diretamente a imagem MDT em níveis de cinza. De acordo com Felgueiras (1997), supondo-se um mapeamento linear dos valores de cota do modelo para valores de níveis de cinza, quantização linear, é possível calcular o valor do nível de cinza NCI com relação a função da cota ZI, ZI através da equação 1.
Grade Triangular Grade Regular
Vantagens Melhor representação de relevo complexo Facilita manuseio e conversão Incorporação de restrições como linha de crista
Adequada para geofísica e visualização 3D
Desvantagens Complexidade de manuseio
Representação de relevo complexo
Inadequada para visualização
𝑁𝐶 𝐼= {[Z𝐼 − Zmin) x 254] /(Zmax − Zmin)} + 1 (1) Esta equação é válida para MDT onde cada pixel é representado por 8 bits da imagem de nível de cinza e mapeia os valores de cota do fenômeno expresso para valores de 1 a 255 da imagem. O valor de cinza igual a 0 é usado para posições do modelo onde o valor da cota não pode ser definido.
3.1.2.1.2 Imagem MDT sombreada
Para obtenção de uma imagem MDT sombreada, segundo Felgueiras (1997), se leva em consideração o modelo e o posicionamento, com relação ao terreno, de uma fonte de iluminação. Assim sendo, para cada ponto do modelo pode-se determinar o vetor normal a superfície N, bem como o vetor de iluminação I, que parte do ponto da superfície e aponta para a fonte de iluminação. Com base nesses dois valores, é possível realizar o cálculo do valor de intensidade de iluminação usando, por exemplo, a equação de iluminação de reflexão difusa, apresentada na equação 2.
𝑁𝐶 𝐼 = 𝐼𝑎+ 𝐼𝐼 × 𝐾𝑑 × (𝑁𝐼 . 𝐿𝐼) = 𝐼𝑎+ 𝐼𝐼× 𝐾𝑑 × 𝑐𝑜𝑠 𝜃 (2)
A equação 2 estabelece que o nível de cinza da imagem sombreada NCI, em uma posição i da superfície, equivale a uma intensidade constante de iluminação ambiente Ia somado a uma componente de iluminação local. Tal componente local necessita da intensidade da fonte luminosa II, de uma constante Kd de reflexão difusa, do ângulo 𝜃 formado entre o vetor unitário normal N e, por fim, do vetor unitário de iluminação I na posição i da superfície (FELGUEIRAS, 1997).
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 LIMITANTES DO TRABALHO
Para o presente trabalho foram considerados alguns limitantes, que impossibilitaram certas análises. Portanto, não foram considerados fenômenos de maré, remanso, carga hidráulica.
4.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O município de Blumenau, de acordo com sua Prefeitura Municipal, está localizado na mesorregião do estado de Santa Catarina denominada de Vale do Itajaí, mais especificamente na microrregião homogênea de Blumenau. Segundo IBGE (2010), a população da cidade é de 309.011 pessoas, com densidade demográfica de 595.97 hab/km². O referido município está estabelecido na região hidrográfica sete (RH-7).
Figura 11. Mapa de localização do município de Tubarão.
4.3 COLETA DE DADOS
4.3.1 Base Cartográfica
4.3.1.1 Vetores
Os arquivos em formato de vetores foram obtidos através de download de diversas fontes, tais como órgãos governamentais, que disponibilizam os arquivos em ambiente virtual. Os vetores utilizados apresentam variadas escalas de produção.
4.3.1.2 Matrizes
Os arquivos matriciais utilizados foram obtidos através do projeto Topodata, que oferece Modelos Digitais de Elevação (MDE), em cobertura nacional, elaborados a partir do SRTM, disponibilizados pelo USGS, serviço norte americano de pesquisa geológica.
Os MDE foram utilizados como subsidio para a entrada do modelo HAND.
4.3.1.3 Pontos de controle para validação do modelo
Foram coletados 138 pontos de controle através de pesquisas na internet em sites como o da Defesa Civil, Alertablu (sistema de monitoramento e alerta de eventos extremos de Blumenau), bem como no ambiente virtual da Prefeitura do município.
Os pontos serviram de subsidio para que a mancha de inundação resultante do modelo HAND pudesse ser calibrada e, por conseguinte, validada.
4.3.1.4 Pré-processamento de dados
Após a obtenção dos dados vetoriais e matriciais, houve a necessidade de realizar um pré-processamento com auxílio do Software SIG Qgis 2.18 e ArcGis 10.5, com a finalidade de fazer recortes dos dados utilizando os limites do município de Blumenau.
Os MDT obtidos individualmente através do Topodata compreendem uma área menor que a objeto de estudo, portanto, houve também a necessidade de realizar a união de tais arquivos, a fim de formar um mosaico que compreendesse integralmente a área supracitada.
4.4 MODELO HAND (HEIGHT ABOVE THE NEAREST DRAINAGE – ALTURA ACIMA DA DRENAGEM MAIS PRÓXIMA)
O modelo HAND é equivalente a um modelo digital de terreno, no entanto normalizado pela rede de drenagem. É um modelo com componentes estáticas, que representam a realidade geométrica da superfície. Através do modelo HAND são obtidas curvas de nível que indicam potencial relativo a normalizado para inundação (Nobre et. al., 2016).
O modelo HAND, tem como única entrada o MDT e como saída o mesmo MDT, porém, normalizado, com a classificação distribuída da área por suas distâncias relativas à drenagem. Para a realização da classificação, é tomado como base a distância vertical da drenagem mais próxima, o que implica dizer que, quanto mais próximo o nível relativo do ponto em relação à rede de drenagem, maior será a suscetibilidade deste ponto (Rennó et al., 2008; Nobre et al., 2011).
Os resultados do HAND, assim como qualquer característica hidrogeomorfológica obtida através da topografia, depende inteiramente da qualidade e resolução espacial do MDT (ZHANG & MONTGOMERY, 1994, apud GOERL et al., 2017).
Na Figura 12 pode ser observado um fluxograma das etapas básicas para execução da análise da suscetibilidade.
A análise morfométrica da bacia hidrográfica pode ser definida como uma espécie de análise quantitativa das interações entre a fisiografia e sua dinâmica hidrológica, o que propicia um conhecimento da dinâmica fluvial, bem como das relações existentes entre a dinâmica e os diversos componentes do meio físico e biótico de uma bacia. (FARIA, ZACCHI E FERREIRA, 2009, apud BITAR, 2014).
Figura 12. Fluxograma das três etapas para classificação e zoneamento da suscetibilidade a inundações pelo modelo HAND.
Fonte: Bitar, 2014.
Nas etapas iniciais do método, faz-se necessária a correção do MDT, eliminando os sinks (Figura 13a), para que seja garantido a propagação do fluxo de drenagem (DFD ) em todas as células do MDT (Figura 13b). Assim a direção e a área de acumulação de fluxo de cada célula são determinadas. Para extrair a rede de drenagem do MDT(Figura 13c) é necessário o estabelecimento de um limiar mínimo para iniciar um canal (MONTGOMERY e DIETRICH, 1999, apud GOERL et al.; 2017). Nesta etapa define-se para cada ponto de grade, a direção do fluxo da água levando em conta a direção do escoamento superficial, que é determinado por um método denominado de D8 (Deterministic Eight-Neighbors). O método D8 define para cada célula da grade um código de direção de fluxo, considerando que o ponto não esteja na borda da grade; se este for o caso, o ponto receberá valor nulo. A direção do escoamento no ponto poderá assumir até oito direções para as células vizinhas (N, NE, E, SE, S, SW, W e NW). O fluxo seguirá sendo conectado hidrologicamente com apenas um ponto vizinho, utilizando a regra da maior declividade para atribuir a direção do fluxo (Rennó et al., 2008; Nobre et al., 2011).
Figura 13. Etapas para a consistência hidrológica do MDT: (a) consistência hidrológica; (b) determinação de direção de fluxo; (c) extração da rede de drenagem.
Fonte: Nobre et al.; 2011
Quando uma área processada é menor ou igual a seus vizinhos, ela será identificada como área de poço ou sumidouro no MDT. Tais áreas são geradas artificialmente durante o processamento topográfico de geração do MDT, e ocorrem quando há incoerência hidrológica em alguns pontos da grade, causando a interrupção da rede de drenagem (BITAR, 2014).
Após a correção do MDT e a definição do fluxo de drenagem, para cada ponto da grande são calculados os valores acumulados dos fluxos recebidos, onde pontos com valores altos representam maior concentração de fluxo
acumulado. Desta forma são identificadas as células da grade pelas quais iram se formar os canais (BITAR, 2014).
Figura 14. Fluxograma para geração da suscetibilidade a inundação segundo modelo HAND.
Fonte: Bitar, 2014.
A etapa de normalização da altimetria do HAND leva em consideração a altitude das drenagens. Deste modo o MDT é reclassificado com base na amplitude entre a altitude do canal mais próximo e as cotas da planície de inundação (Figura 15)(GOERL et al.; 2017).
Figura 15. Normalização do MDT por meio do HAND.
4.5 ELABORAÇÃO DE MAPAS DE ÁREAS FACTÍVEIS INUNDAÇÃO
A elaboração dos mapas se deu através do cruzamento da mancha de inundação obtida através do modelo HAND e dos pontos de controle (validação).
4.6 COMPARAÇÃO DOS MAPAS OBTIDOS E REAIS EVENTOS DE INUNDAÇÃO
Para a comparação do modelo obtido com os reais eventos de inundação ocorridos na cidade de Blumenau, foram utilizados como base os 138 pontos de controle. Podendo assim verificar a eficiência do HAND.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Visto que o princípio de funcionamento do HAND é determinar a variação altimétrica entre o canal e as células adjacentes, levando em consideração a distância entre a célula e o canal, e assim simular as manchas de inundação, observou-se que o modelo obteve êxito no que se propunha.
A Figura 16 “a” apresenta o MDT sem a normalização altimétrica em relação à drenagem, onde ainda não havia a correção do fluxo de drenagem, bem como as correções hidrológicas necessárias. Já a Figura 16 “b” apresenta o MDT normalizado, faltando apenas a classificação das áreas factíveis à inundação.
Figura 16. Modelo digital de terreno sem normalização e MDT normalizado.
a) b)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para subsidiar a calibragem do modelo, foram espacializados 138 pontos de controle, com dados reais referentes as enchentes de 1983, 1992 e 2011, onde se
buscou o ajuste das manchas de inundação para que estas representem a realidade dos eventos ocorridos.
Referente aos anos de 1983 e 1992, foram especializados 11 pontos de calibragem do modelo, que são apresentados no Gráfico 1. A série 2 representa a inundação de 1992, a série 1, por sua vez, a inundação de 1983. O desastre de 1983 apresentou maior área de inundação do que o de 1992, e o modelo HAND confirmou esta informação, como pode ser observado nas Figuras 18 e 19.
Gráfico 1. Pontos de controle analisados e espacializados para os anos de 1983 e 1992.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para o ano de 2011 foram espacializados 117 pontos de controle, referentes ao desastre ocorrido no ano citado. A maior quantidade de dados compreende altitudes de inundação entre 10 m e 11m.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Série2 11,55 12,3 12,5 13 14 14,45 14,45 14,75 17 17 17 Série1 13,64 14,14 14,44 15 15,54 16,35 16,8 16,8 17,1 18,87 19,55 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 C o tas ( m) Pontos de controle
Pontos de controle analisados - Anos de 1983 e 1992
Gráfico 2. Pontos de controle analisados e especializados para o ano de 2011.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Após cruzado os dados dos pontos de controle, com o MDT HAND, obtiveram-se as manchas de inundação, como apresentado na Figuras 18,19 e 20.
Figura 17. Mapa de inundação com pontos de controle de 1983.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Na geração da mancha com os pontos do ano de 1983 todos os pontos de controle foram abrangidos.
Figura 18. Mapa de inundação com pontos de controle de 1992.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Na geração da mancha com os pontos do ano de 1983 todos os pontos de controle foram abrangidos.
Para o evento de 2011, apenas um ponto de controle destacado pelo círculo amarelo não foi abrangido pela mancha simulada pelo modelo HAND, como apresentado na Figura 19.
Figura 19. Mapa de inundação com pontos de controle de 2011.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Na tentativa de fazer com que a mancha produzida pela modelagem abarcasse o referido ponto, foi constatado que o resultado seria uma mancha incoerente com a realidade do desastre ocorrido, portanto, foi considerado que para os referidos pontos o HAND não obteve êxito no que era proposto.
Confrontando a macha de inundação de 2011 com a hipsometria do município de Blumenau, apresentada na Figura 20, se pode observar que as ocorrências são predominantemente nas regiões mais baixas, com variações de 0 a 60 metros.
Figura 20. Mapa de Hipsometria sobreposto pela mancha simulada pelo HAND para a inundação de 2011.
Partindo-se dessa análise, é possível dizer que a resposta obtida pelo modelo foi satisfatória, visto que apenas um ponto não foi abrangido pela mancha de inundação. Pode-se considerar que a resposta está dentro da margem de erro da modelagem.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho procurou testar a eficiência do modelo HAND, o qual faz uso de um Modelo Digital de Terreno como principal dado de entrada, para o mapeamento de áreas suscetíveis a inundações do município de Blumenau.
Diante dos resultados preliminarmente alcançados, pode-se concluir que a método aqui descrito e aplicado obteve uma boa resposta, visto que alcançou o objetivo de obter as manchas de inundação, e que quando confrontadas com os pontos de controle utilizados conseguem representar a realidade dos eventos.
Nesse sentido, vale ressaltar que é de extrema importância a resolução espacial e qualidade do Modelo Digital de Terreno utilizado para a modelagem, pois isso influenciará diretamente na qualidade do produto final, e acarretará a superestimação em algumas regiões.
Para os próximos trabalhos, sugere-se que sejam incorporados novos fatores e variáveis, tais como maior quantidade de pontos de controle, bem como Modelos Digitais de Terrenos com maiores resoluções espaciais.
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