Análise automatizada de inundações urbanas
simuladas por modelagem bidimensional
Marcela Rafaela de Freitas Silva; Larissa Santana Serra &
Adriano Rolim da Paz - UFPB
1 Introdução
§  Urbanização
acelerada + Processos
impróprios e ineficientes de drenagem
urbana → aumento da área
impermeável;
§ 
Modelagem hidrológica e
geoprocessamento são importantes
instrumentos para estimar esses
impactos;
§ Ferramentas
computacionais de pósprocessamento para automatizar e
facilitar os resultados.
2 Objetivos
§ 
Desenvolver e aplicar a ferramenta de pósprocessamento de séries temporais de inundação
simulados por um modelo matemático 2D;
§ 
Investigar variáveis pouco abordadas em análises
manuais;
§ Explorar
padrões espaço-temporais das variáveis de
interesse de uma forma mais rápida e fácil.
3 Metodologia
Modelo de Inundação:
§ 
Modelagem hidrodinâmica 1D
para a rede de condutos;
§ Acoplagem
com modelo 2D para
calcular as inundações na superfície
devido as vazões que excederam a
capacidade dos condutos;
§  Trocas
de água entre elementos
vizinhos simuladas de acordo com a
topografia e nível de água.
Fonte: Bernad et all, 2007. Evolu7on of an Integrated 1D/2D Modeling Package for Urban Drainage 4 Metodologia
Estudo de Caso:
§ 
Bacia Arroio Moinho da Areia, em Porto Alegre. Área de
aproximadamente 4,84 km², com curso principal de 5,4 km.
§  Área de ocupação urbana intensa com déficit no escoamento
das águas;
§  Usada para testes com o modelo 2D de inundações urbanas,
de onde foram retirados os dados de entrada;
§  Simulações de aproximadamente 1 hora e 40 minutos, com
discretização espacial de 5 metros;
5 Metodologia
!
!
1
9
3
!
!
5
!
!2
!4
!
10
6
!
7
!
MDE
!
High : 250
Low : 0
8
Bueiros
Bacia
Modelo digital de
elevação do terreno
6 Metodologia
Algoritmo de pós-processamento de
resultados
§  Arquivos de entrada → arquivos de saída do modelo 2D de
inundação;
§ Escrito na linguagem computacional Fortran e composto por
11 sub-rotinas de processamento;
§  Uso de loopings (ciclos de processamento) para automatizar
os cálculos de cada mapa de inundação;
§  Arquivos de saída em formato raster (matrizes) e em formato
ASCII (.txt)
7 Definição das variáveis de interesse Arquivos raster georeferenciados Definição de parâmetros Profundidade mínima de referência (Pref) Número de categorias Leitura dos dados de entrada Séries temporais de mapas de profundidade Delimitação da bacia Arquivo raster georeferenciado Processamento e geração de resultados Arquivos raster georeferenciados Análise integrada no tempo Análise integrada no espaço Frequência Inundação Contapixel Prof Max Pix Area_Inundada Frequência Categorias Prof_Max Max Pixel Prof_Min Contaimg_df Percent_df Arquivo ASCII Area_inundada_bacia 8 Metodologia
Interface
§  Tornar a ferramenta de pós-processamento de inundações
acessível para usuários sem conhecimentos de programação;
§  Escrita em Visual Basic, usa dispositivos de entrada e saída, como
botões e comandos usuais do Windows;
§  Composta por uma janela principal, onde há um local pra digitar o
número de arquivos (textbox) e opções de mapas a serem gerados
(checkbox);
9 Executável
Código
Interface
10 Resultados
Resultados integrados no espaço: gráficos e tabelas que
mostram como a inundação evolui ao longo do intervalo simulado,
oferecendo uma visão temporal de todo o processo.
Resultados integrados no tempo: mapas que mostram a
situação de cada pixel localizadamente, para cada parâmetro
escolhido. Oferecem uma visão espacial do processo.
11 Dados em formato
ASCII
12 Interna 100 anos
160000
Externa 100 anos
140000
Interna 10 anos
120000
Externa 10 anos
Área Inundada
(m²)
Resultados
100000
80000
60000
40000
20000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tempo (min)
8
TR 100 anos
Profundidade (metros)
7
TR 10 anos
6
5
4
3
2
1
0
0
15
30
45
60
Tempo (min)
75
90
105
13 Tempo de Recorrência 10 anos
Porcentagem de Inundação
High : 80
Low : 40
Prof Max Pixel
bueiros
Bacia
0m
0 - 0.1 m
Bacia
Tempo da prof. max.
1 - 40 min
0.5 - 1 m
40 - 55 min
1.5 - 2 m
2 - 10 m
Bueiro
Bacia
1 min
0.1 - 0.5 m
1.0 - 1.5 m
Mapas formato raster
Bueiros
55 - 70 min
70 - 98 min
14 Tempo de Recorrência 100 anos
Resultados
Porcentagem de Inundação
High : 80
Low : 40
Prof Max Pixel
bueiros
Bacia
0m
0 - 0.1 m
Bueiros
Bacia
Tempo da prof. max.
1 - 40 min
0.5 - 1 m
40 - 55 min
1.0 - 1.5 m
1.5 - 2 m
2 - 10 m
Bacia
1 min
0.1 - 0.5 m
Bueiro
55 - 70 min
70 - 98 min
15 Conclusões
§ Investigação
rápida de variáveis pouco exploradas na análise do
modelo 2D de inundação;
§  Gráficos e mapas de geoprocessamento facilitam a compreensão
do usuário dos processos representados;
§  Resultados são úteis para:
Ø Sistemas para fins de previsão e alerta;
Ø Tomada de decisões para a problemática das inundações
urbanas.
16 Obrigada pela Atenção!
Contato: [email protected]
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17