Luigia Brandimarte (IHE)

Enchentes urbanas:
novas oportunidades, incerteza e gestão
do risco

Dr. Luigia Brandimarte
Março 2012 --Seminário Chuvas e Desastres Urbanos --Ouro Preto
Março 2012 Seminário Chuvas e Desastres Urbanos Ouro Preto

Várzeas urbanas
Desde as primeiras civilizações
gravadas (Mesopotâmia, Egito),
os seres humanos tendem a se
estabelecer em áreas alagáveis

Quase um bilhão de pessoas, a
maioria delas habitantes mais
pobres do mundo, vivem
atualmente em áreas alagáveis

Março 2012 - Seminário Chuvas e Desastres Urbanos - Ouro Preto

Incremento do risco de inundação

A ocorrência de inundações está a aumentar em
muitos países

(Bangkok, October 2011)


África
mortes causadas por
inundações em 16000

África 14000

12000

(EM-DAT, 2010) 10000

Fatalities
8000

6000

4000

2000

0
1950-1969 1970-1989 1990-2009


Análise de tendência (regional)
Maxima anual de caudal específico e resultados da regressão
quantílica (sem tendência)

10
Specific peak discharge (m3/s/km2)

1

0.1

0.01

0.001
1900 1920 1940 1960 1980 2000

(Di Baldassarre et al., Geophysical Research Letters, 2010)

Março 2012 - Frutal - Hidroex

16000

14000

África 12000

10000

Fatalities
mortes causadas por 8000

inundações em África 6000

4000

(EM-DAT, 2010) 2000

0
1000 1950-1969 1970-1989 1990-2009

Urban
900
Total
800
Urban population (millions)

700

600

500 população total e
400

300
urbana na África
200 (UN, 2010)
100

0
1950 Março 2012 - Seminário Chuvas e Desastres Urbanos - Ouro Preto
1960 1970 1980 1990 2000 2010

(Di Baldassarre et al., Geophysical
Research Letters, 2010)
Inundações em
África e Dinâmica
Populacional
O crescimento populacional
(1960-2000) na África

Inundações [pontos] e
inundações mortais [círculos]
nos últimos anos (1985-2009)


A expansão urbana em áreas propensas
a inundações
24 de maio de 2004: o alagamento do rio transfronteiriço
Soliette matou mais de 1.000 haitianos e dominicanos

Antes Depois
(Brandimarte et al., Physics and Chemistry of the Earth, 2009)


A expansão urbana
em áreas
propensas a
inundações

1967verde
1984 laranja
2000 vermelho


Europa
Mais e mais danos estão associados a perigos naturais

Desastres relacionados à água foram os mais caros
(75% danos em áreas urbanas; EM-DAT, 2010)

Directiva Flood
Directiva Seveso II
Quadro comunitário de prevenção de catástrofes na UE
avaliação de riscos e diretrizes de mapeamento


Modelagem de enchentes urbanas
Predição de propagação de cheias e padrões de inundação

Perigo inundação urbana/ mapeamento do risco
Gestão da planicie (zoneamento)


Oportunidades:
Sensoriamento remoto


Remote Sensing (topografia)
Airborne laser altimetry (LiDAR):
Topografia de alta resolução (1m DTM; precisão de 10 cm)

(Di Baldassarre et al., Surveys
in Geophysics, 2011)


Remote Sensing (mapas de inundações)
Monitoramento de várzea, a avaliação do modelo, análise de
incerteza
Upton-upon-Severn (Reino Unido), durante a enchente de
novembro de 2000
SAR images (ASAR e ERS-2)


Airborne SAR (mapas de inundações)
Rio Severn (UK) durante a enchente de novembro de 2000


Resultados do modelo
Modelo hidráulico 2D (elementos finitos)


Incerteza


Incerteza na modelagem de várzea
Principais fontes de incerteza:

- 1. Dados de entrada

- 2. Dados de calibração

- 3. Parâmetros do modelo

- 4. Estrutura do modelo


1. A incerteza nos
dados de entrada
(vazão de um rio)
A incerteza nos dados de
vazão do rio pode ser 16000
muito alta 14000
Rating Curve
Measured Points
12000

River Discharge (m /s)
Polynomial function

3
> Dados referidos 10000

condições de alto fluxo 8000

6000
quando curvas de 4000
classificação são 2000

extrapolados para além da 0
8 10 12 14 16 18 20
faixa de medição River Stage (m)


1.0

1. A incerteza nos
dados de entrada
0.5

L-kurtosis
CD
AB

(enchente de 0.0

UK floods data
Case number

projeto) -0.5
-0.5 0.0
Poli. (UK floods data)

0.5 1.0
L-skewness

1

Enchente de projecto (por 0.8

exemplo, inundações de 1 0.6

0.4

ano-em-200): tamanho da 0.2

relative error
amostra, escolha do modelo 0

-0.2

probabilístico, parametrização, -0.4

etc ...
-0.6

-0.8

-1
EV1 NORM GEV GAM EV2 LN LP3 AIC BIC ADC


2. Incerteza nos dados de calibração

River Dee (UK): 2 differentes
imagens adquiridas ao mesmo tempo
durante o evento do ano 2006

ENVISAT
(75 m)

Processadas por 5
differentes tecnicas

ERS-2
(12.5 m)


3. A incerteza nos 0.11
Mean absolute error (2008 inundation width) [m]

700
500

900

10 00
400

600

800
Manning's n floodplain
parâmetros do 0.09

700
500

900

10 00
600
400

80 0
modelo 0.07

70 0
500

90 0

10 00
600
400

80 0
0.05
0.02 0.03 0.04 0.05
Manning's n channel

Não-estacionariedade de
Mean absolute error (2000 high water marks) [m]

valores de parâmetros com a 0.11

0.6
1.2

1.2
1.4

1

0.6

0.8
0.8

0.4

1.4
mudança de magnitude de

0.4
Manning's n floodplain

1
0.09
eventos

1.6

1.2

0.6 .4

1.2
1
1.4

0.6
0.
8

0.8

0
1

0.4
0.07

0.

1.6
4

1.2

1

0.6
1.4

0.8

0.4
0.05
0.02 0.03 0.04 0.05
Manning's n channel


4. A incerteza na estrutura do modelo
“essencialmente,
todos os modelos estão errados,
mas alguns são úteis
”
George E.P. Box

Exemplo: topografia LiDAR de New
York City (source: RST NASA)


4. A incerteza na estrutura do modelo
“essencialmente,
todos os modelos estão errados,
mas alguns são úteis
”
George E.P. Box

Exemplo: topografia LiDAR de New
York City (source: RST NASA)

Topografias de alta resolução estão provocando modelagens extremamente
detalhadas (resolução de até 50 centímetros!)

Não é isso só falsamente preciso?
E sobre a localização dos carros ou a manutenção de sistemas urbanos de
drenagem, permeabilidade dos edifícios? Somos realmente capaz de
simular um sistema tão "caótico"?

Desafio: como lidar com a incerteza
Estimativa e Comunicação da Incerteza

Abordagem
Probabilistica

Abordagem
Deterministica


Gestão do risco


O impacto humano nas bacias
hidrográficas
“The human footprint and the last of the wild”
(Sanderson et al., Bioscience, 2002; Wagener et al., WRR, 2010; Sivapalan et al., HP Today, 2011)


Diques: Impacto sobre a Hidrologia
4.5 2500
16.0
4
12.0

Lenght of levee system (Km)
2000
3.5
8.0
Flood depth (m)

Z (m a.s.l.)
3
1500 4.0
2.5
0.0
2005
2
Flood depth 1000 -4.0 1878
1.5 Lenght of the levee system
-8.0
1 500 0 100 200 300 400 500
1800 1840 1880 1920 1960 2000 Y (m)
years
14000

13000

12000

11000

Flow (m s )
3 -1
10000

Rio Po em Pontelagoscuro 9000

8000
(Italia) 7000
Cremona
Pontelagoscuro (1878)
Pontelagoscuro (2005)
6000
0 50 100 150 200
Time (hr)


Diques: Impacto sobre a Sociedade

Risco = Probabilidade X
Conseqüências

PARADOXO DO DIQUE!


Gestao integrada das enchentes
De defensa contra enchentes a gestao das enchentes

“living with floods” “fighting floods”
(viver com as enchentes em vez de lutar contra)

UNESCO–IFI, EU Flood Directive (2007), Dutch project
“Room for the river”, UK policy “Making Space for Water“

KULTURisk
WP1. Methodology to evaluate the benefits of risk prevention
Application to Water-related Disasters

WP2. Early warning WP3. Mapping, WP4. Structural
and preparedness planning, risk transfer protection measures

WP5. Risk communication & dialogue with stakeholders

WP6. Validation of the method and generalisation to other disasters (fires, earthquakes, etc…)

KULTURisk: Casos de estudio

Carlisle
Somerset

Zürich Soča-
Isonzo Danube
Barcellonette


KULTURisk: Metodologia

Prevenção de riscos como investimento

Demonstrar o benefício de medidas preventivas nos caso de
estudios de KULTURisk

Os custos de desastres relacionados à água são difíceis de
quantificar (diretos, indiretos, tangíveis e intangíveis)

Custos intangíveis (impacto psicológico, por exemplo) têm sido
negligenciada na área de desastres relacionados à água

(www.kulturisk.eu)


Enchentes como um choque para o sistema
PIB ou
“bem-estar”

Danos
causados por
enchentes

Time

Enchentes como um choque para o sistema
PIB ou Desenvolvimento em áreas
“bem-estar” propensas a inundações

Desenvolvimento em
outras áreas

Time

Comunicação do Risco
Evento perdido

Falsos
alarmes

(Demeritt, 2011)

Sensibilização e preparação
Exemplo: Prague
(República Checa)

Inundação do 2002, embora
significativamente mais intensa
do que a anterior que ocorreu
em 1997, levou a um número
muito menor de mortes
relacionadas com o evento

(Marešová & Mareš, MITCH Proceedings, 2003)


Perspectiva Social
Hungarian Academy of Sciences – Institute of Sociology

Que medidas seriam mais eficazes?

Aumentar e fortalecer os diques existentes 74%

Reflorestamento da bacia 61%

Remoção de diques para aumentar a atenuação 21%

Apoio financeiro para a transferência de pessoas fora de
áreas de alto risco 14%
(Vari and Ferencz, Frontiers in Flood Research, 2006)


Pontos cruciais:

1)Sensoriamento remoto pela observacao dos processos nas
planicies

2) Abordagem probabilistica contra deterministica

3) Terminologia coerente; estrutura sistemica; diretrizes na
estimativa e comunicacao da incerteza

4) Abordagem GLOBAL na modelagem (levar em conta
dinamica populacional) e gestao do risco (atores diferentes)

UNESCO-IHE Institute for Water Education
Postgraduate Education, Training and Capacity Development
in Water, Environment and Infrastructure

l.brandimarte@unesco-ihe.org
www.kulturisk.eu
www.unesco-ihe.org


Luigia Brandimarte (IHE)

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