Estudo de Avaliação do Risco de Aluviões
na Ilha da Madeira
O EVENTO DE 20 DE FEVEREIRO DE 2011
E A DEFINIÇÃO DE CRITÉRIOS DE RISCO E DE
DIMENSIONAMENTO
16 de Dezembro de 2011
IST, 31 de Janeiro de 2011
1
Estudo de Avaliação do Risco de Aluviões na Ilha da Madeira
Princípios Orientadores de Protecção
contra as Aluviões
Funchal, 13 de Agosto de 2010
2
Organização da equipa
Coordenação
António Betâmio da Almeida (IST) e Rodrigo Proença de Oliveira (IST)
Daniel Figueira da Silva (LREC)
Paulo França (UMa) e Domingos Rodrigues (UMa)
Geomática
(IST)
Geologia e
Geotecnia
(IST / LREC)
Aspectos
ambientais
(UMa)
Clima e
meteorologia
Sistemas de
informação
(LREC / IGOT)
(DRIGOT / IST)
Hidrologia
Trabalho de
campo
(IST)
(UMa)
Hidráulica
Infra-estruturas
(IST)
(IST / UMa)
Hidrosedimentologia
(IST)
3
Equipa Técnica
Coordenação
Geomática
Geologia
Geotecnia
Ambiente
e
coberto vegetal
António Jorge de Sousa (IST)
Sandra Heleno (IST)
Alexandre Gonçalves (IST)
Ana Paula Falcão (IST)
Maria João Pereira (IST)
Pedro Pina (IST)
Cristina Lira (Bols. Inv. IST)
Magda Matias (Bols. Inv. IST)
Maura Lousada (Bols. Inv. IST)
Jaime Alberto dos Santos (IST)
Isabel Lopes (IST)
Manuel Francisco Pereira (IST)
Amélia Dionísio (IST)
Domingos Rodrigues (UMa)
Uriel Abreu (UMa)
Jaime Alberto dos Santos (IST)
Rafaela Cardoso (IST)
Fernando Vieira (LREC-IPRAM)
Miguel Sequeira (UMa)
Aida Pupo (UMa)
Albano Figueiredo (UMa)
José Jesus (UMa)
António Betâmio de Almeida (IST)
Rodrigo Proença de Oliveira (IST)
Paulo França (UMa) e Domingos Rodrigues (UMa)
Daniel Figueira da Silva (LREC-IPRAM)
Clima
e meteorologia
Hidrologia
Hidráulica
Hidráulica
sedimentológica
Sérgio da Silva Lopes (LREC-IPRAM)
António Lopes (IGOT/LREC-IPRAM)
Marcelo Fragoso (IGOT/LREC-IPRAM)
Maria João Alcoforado (IGOT/LREC-IPRAM)
Manuela Portela (IST)
Rodrigo Proença de Oliveira (IST)
Sérgio da Silva Lopes (LREC-IPRAM)
Gonçalo Saint-Maurice (Bols.Inv. IST)
Artur Silva (Bols. Inv. IST)
António Heleno Cardoso (IST)
Rui Ferreira (IST)
Gaspar Teixeira de Queirós (Bols.Inv. IST)
Miguel Azevedo Coutinho (IST)
Estruturas
Trabalho
de campo
Sistemas
de
informação
Paulo França (UMa)
João Azevedo (IST)
Paulo França (UMa)
Susana Prada (UMa)
Joana André Reis (UMa)
Ana Vanessa Spínola (Aluna UMa)
Celso Figueira (Bols.Inv. UMA)
Nuno Aguiar (Bols. Inv. UMA)
Hugo Teixeira (Aluno UMa)
João Castro (Aluno UMa)
Dário Fernandes (Aluno UMa)
Alexandre Gonçalves (IST)
Sérgio da Silva Lopes (LREC)
Maria João Neves (DRIGOT)
e a colaboração de um grupo de
estudantes da UMa.
4
Colaborações Institucionais
• Direcção Regional de Informação Geográfica e
Ordenamento do Território (DRIGOT)
• Instituto de Meteorologia, IP e a Delegação R. da
Madeira
• Investimentos e Gestão da Água, SA (IGA)
• Instituto de Geografia e do Ordenamento do
Território (IGOT)
• Direcção Regional de Florestas (DRF)
• Estradas da Madeira, SA
• Secretaria Regional do Ambiente e Recursos
Naturais
• Câmara Municipal do Funchal
• Serviço Regional de Protecção Civil
5
Âmbito geográfico do Estudo
Cinco Bacias Hidrográficas:
Documentos finais produzidos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Relatório Síntese c/ P. Orientadores - 179 pp
Anexo A – Caracterização das precipitações intensas – 82 pp.
Anexo B – O papel do coberto vegetal - 60 pp.
Anexo C – Cartografia dos deslizamentos – 54 pp.
Anexo D – Caracterização geotécnica – 172 pp.
Anexo E - Avaliação da erosão distribuída pela aplicação da EUPS – 10 pp
Anexo F – Escoamentos mistos ou bifásicos – 55 pp.
Anexo G – Levantamento de dados de campo da ribeira João Gomes – 85 pp
Anexo H – Levantamento de dados de campo da ribeira de Santa Luzia – 87
pp
• Anexo I – Levantamento de dados de campo da ribeira de São João – 66 pp
• Anexo J – Levantamento de dados de campo da ribeira Brava – 83 pp
• Anexo K – Levantamento de dados de campo da ribeira da Tabua – 75 pp
TOTAL:
– 12 volumes
– ~1000 páginas
7
Hidrologia e Escoamentos
• Equipa:
–
–
–
–
–
–
–
Maria Manuela Portela (IST)
Miguel Azevedo Coutinho (IST)
Rodrigo Proença de Oliveira (IST)
Rui Ferreira (IST)
Sérgio Lopes (LREC)
Maria João Pereira (IST)
António Lopes / Marcelo Fragoso / Maria João Alcoforado (IGOT)
IST, 31 de Janeiro de 2011
8
O LOCAL:
A ILHA DA MADEIRA
Orlando Ribeiro (1985)
“A Ilha da Madeira até
meados do Século XX”
Síntese das Características Físicas
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
ILHA DA MADEIRA
ILHA DO PORTO SANTO
Altitude média
646 m
86 m
Pico mais alto
Pico Ruivo (1 862 m)
Pico do Facho (517 m)
Declive médio
56%
26%
Perímetro
177,3 km
69,5 km
Área
742 km2
43 km2
PICO DO AREEIRO
(PRAM)
Ilha da Madeira
18%
Área Agrícola
25%
Espaços Naturais
52%
Área Florestal
5%
Área Social
Usos e Ocupação do solo
Ribeira Brava
“A Madeira é uma ilha desprovida de litoral...” (O. Ribeiro)
RIBEIRA BRAVA
Ponta do Sol (12/3/10)

Antecedente:período prolongado de
precipitação,queda de neve (pico do Areeiro)
 Precipitação intensa no dia 20
 Ocorrência de cheias torrenciais (caudal líquido
e caudal sólido muito significativos) em algumas
bacias da ilha
 Deslizamentos,enxurradas,inundações,
destruições (casas,vias de comunicação,infraestruturas...)
Perda de vidas humanas (42...),deslocados
(centenas),danos económicos (mil e quinhentos
milhões de euros...)
Abaixo pode ver-se a evolução da frente no dia 20 de Fevereiro, com a
precipitação máxima sobre a Madeira a ocorrer precisamente entre as
10:30 e as 13:30. Estes dados foram obtidos através do produto 'Real time' da TRMM e foram
facultados pelo doutorando José Saldanha Matos
Precipitação acumulada
até Fevereiro – Trapiche
(Prof. Rodrigo de Oliveira)
IST, 31 de Janeiro de 2011
22
Evolução da precipitação
Figura 1 - Precipitação horária a 20 de Fevereiro de 2010 (5h00-11h00). Hora UTC
IST, 31 de Janeiro de 2011
Figura 1 - Precipitação horária a 20 de Fevereiro de 2010 (11h00 – 17h00). Hora UTC
23
Precipitação no dia 20/2/2020
(0h00 – 24h00)
IST, 31 de Janeiro de 2011
24
Precipitação máxima horária
IST, 31 de Janeiro de 2011
25
Número de horas acima de
10 e 30 mm
P>10 mm
3-5 horas
P>30 mm
7-8 horas
8-9 horas
3-5 horas
IST, 31 de Janeiro de 2011
26
Concelho do Funchal
Funchal
Funchal, 13dedeGeografia
Sociedade
Agosto dede2010
Lisboa, 26 de Abril de 2010
28
FUNCHAL - Ribeiras
1-São João
2-Santa Luzia
3-João Gomes
2
3
1
Ribeira de João Gomes
Pico do Areeiro (1818 m)
(700)
8 km
Os declives das ribeiras podem atingir 100/1000
Funchal
(oceano)
Santa Luzia
S.João
João Gomes
Baptista Silva et alli
FUNCHAL ANTIGO – Canalização (Gen. Oudinot) após as enxurradas de 1803
FUNCHAL – Ribeira entre muros
Ribeira de João Gomes (Campo da Barca)
Ribeira de João Gomes (Campo da Barca)
Ribeira de João Gomes
Ribeira de Santa Luzia
Ribeira de Santa Luzia
(Rua dos Tanoeiros)
Ribeira de São João (São Lázaro)
Ribeira de São João (Teatro Municipal )
Ribeira de São João (Santo António)
Ribeira de Santa Luzia (Ponte do Cidrão
23 de Fevereiro
Ribeiras de
Santa Luzia
e
João Gomes
100 000 a 500 000 m3 ?
Concelho da Ribeira Brava
Ribeira Brava e da Tabua
Funchal, 13dedeGeografia
Sociedade
Agosto dede2010
Lisboa, 26 de Abril de 2010
61
SERRA DE ÁGUA
Serra d’ Água
Serra d’Água
Serra d’ Água
Meia Légua
Eiras (Caniço)
Impacto em infraestruturas





Estradas
Pontes
Sistemas de abastecimento de água e de
saneamento
Produção e transporte de energia eléctrica
Linhas de telecomunicações
Tabua
Ribeiro da Pena (Acesso Via Rápida)
ETA DO PORTO NOVO
Concelho de Santa Cruz – Ribeira do Porto Novo
“...por toda a parte, torrentes impetuosas, rolando durante as chuvadas massas
De água barrenta e calhaus de grande calibre, que transportam até ao mar. Durante
o Verão, os leitos estão secos e completamente entulhados por detritos
volumosos...”
Orlando Ribeiro (1985)
“ A Ilha da Madeira até Meados do
Século XX “ (p.21)
Entre 1803 e 2001 – 30 episódios com maior ou menor relevância
(Prof.Domingos Rodrigues - UMa)
Número de mortos e feridos por ano no séc. XX
(Prof.Domingos Rodrigues - UMa)
Eventos por concelho séc.XX
Eventos com vítimas
(Prof.Domingos Rodrigues - UMa)
Tipologia de Eventos
PERIGO
CONDIÇÕES CRÍTICAS –precipitação,teor de humidade,declive...
ORIGEM
PROPAGAÇÃO
IMPACTO
Instabilidades e deslizamentos
na bacia de recepção
Liquefação das massas em
movimento
Entrada e escoamento no canal
de condução - capacidade de
transporte amplificada
Material do leito e da erosão das
margens é transportado – geração
da maior parte do volume sólido
Escoamento com sedimentos (blocos)
-”debris flow”- Paragens e arranques
Ondas de instabilidades (“roll waves”)
O declive diminui – cone de dejecção –
Os sedimentos imobilizam
A secção livre diminui significativamente
O escoamento transborda – inundações
incontroladas - DANOS
EXPOSIÇÃO E VULNERABILIDADE
DE BENS
Cicatrizes
Um trecho de Canal de Condução
20 de Fevereiro de 2010
Madalena do Mar
Análise estatística de
precipitações máximas anuais
• 20 postos com séries longas de valores diários
(9h00-9h00):
– Ribeira Brava (ETA): 10 anos
– Funchal: 70 anos
• Um único posto com uma série longa de valores
de precipitação para durações inferiores ao dia:
– Funchal (1 hora): 30 anos
– Funchal (10 min): 14 anos
• Só é possível apresentar estimativas do período
de retorno do evento para as durações criticas
de 30 min a 3 h para o Funchal.
IST, 31 de Janeiro de 2011
88
Intensidade média de precipitação
para várias durações
Valores máximos da intensidade média de
precipitação para várias durações
(mm/h)
Duração
Bacia
João Gomes
Santa Luzia
São João
Ribeira Brava
Tabua
IST, 31 de Janeiro de 2011
30 min
min
max
76,5
198,2
51,0
204,1
51,6
119,7
62,4
78,5
70,9
75,4
1 hora
min
max
57,7
90,8
59,4
88,3
56,1
97,1
50,7
75,4
48,6
65,1
3 horas
min
max
39,5
50,4
40,9
52,2
29,1
58,8
38,0
54,9
38,2
40,1
89
The Rainfall Intensity: Duration Control of Shallow Landslides
and Debris Flows Author(s): Nel Caine Source: Geografiska
Annaler. Series A, Physical Geography, Vol. 62, No. 1/2 (1980),
pp. 23-27
Fausto Guzzetti . Silvia Peruccacci . Mauro Rossi . Colin P. Stark
The rainfall intensity–duration control of shallow
landslides and debris flows: an update (2008)
Precipitação máxima anual com duração de 1 dia (mm)
Precipitação máxima anual com duração de 2 dias (mm)
200
Análise e tratamento de
precipitações máximas anuais
180
160
Precipitação máxima anual com duração de 3 dias (mm)
300
250
250
200
140
200
120
150
100
150
80
100
100
60
40
50
Posto do Funchal
20
0
-3.0
-2.0
-1.0
0
0.0
1.0
2.0
3.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
z
-3.0
-3.0
-2.0
-2.0
-1.0
-1.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
350
200
300
250
300
100
200
200
150
200
80
150
60
100
150
150
100
10040
100
50
100
50
20
50
0
50
0
50
0
1.0
2.0
2.0
3.0
3.0
-3.0
-3.0
-2.0
-2.0
-1.0
-1.0
0 0.0
0.0
z
1.0
1.0
2.0
2.0
3.0
3.0
-3.0
-3.0
-2.0
-2.0
-1.0
-1.0
0 0.0
0.0
z
z
350
350
300
250
250
200
200
200
150
150
150
100
100
100
50
50
50
z
3.0
-3.0
-2.0
-1.0
3.0
3.0
0
0
2.0
2.0
2.0
Precipitação máxima anual com duração de 6 dias (mm)
300
1.0
1.0
1.0
z
Precipitação máxima anual com duração de 5 dias (mm)
250
0.0
3.0
200
250
250
150
1.0
2.0
Precipitação máxima anual com duração de 3 dias (mm)
Precipitação máxima anual
300 com duração de 6 dias (mm)
350
0 0.0
0.0z
1.0
z
160
300
140
250
120
0
-1.0
0
3.0
350
180
z
-2.0
2.0
Precipitação máxima anual com duração de 2 dias (mm)
Precipitação máxima anual
250com duração de 5 dias (mm)
Precipitação máxima anual com duração de 4 dias (mm)
Funchal
com 350
2009/2010
300
-3.0
1.0
z
Precipitação máxima anual com duração de 1 dia (mm)
Precipitação máxima anual
200com duração de 4 dias (mm)
Funchal sem
2009/2010
50
0.0
z
1.0
2.0
3.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
z
Para o posto udométrico do Funchal – único com informação compatível – comparação de resultados
mediante a consideração ou não do ano de 2009/2010 (… só possível na medida em que o estudo se prolongou
no tempo e que se dispunha de registos até Junho de 2010)
IST, 31 de Janeiro de 2011
92
Curva de possibilidade
udométrica
Posto udométrico do Funchal – Observatório
P(mm)
300
250
P2.00
D / P24(mm)
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0.00
0 24 48 72 96
200
150
Duração (h)
100
50
T=10 anos
T=20 anos
T=50 anos
T=100 anos
T=1000 anos
T=10
T=20
T=50
T=100
T=1000
0
0
IST, 31 de Janeiro de 2011
12
24
48
72
96
Duração (h)
93
Grau de excepcionalidade da
precipitação de 20/2/2011
Periodo de retorno
Posto
D < 1h
1h
1h – 3h
3h – 6h
6 - 24 h
1 dia
2-6 dias
2-20
anos
80
anos
80 – 800
anos
> 1000
anos
~1000
anos
600
anos
3 - 60
anos
Funchal
Posto
D = 1 dia
D = 2 dias
D = 3 dias
D = 4 dias
D = 5 dias
Areeiro
7
4
3
5
4
Poiso
210
18
14
48
11
S.Serra
20
4
5
3
3
C.Feiteiras
10
8
14
25
20
B.Cana
3
2
2
3
3
L.Baixo
1
7
5
18
17
R.Brava (ETA)
1
28
18
51
26
IST, 31 de Janeiro de 2011
95
(Prof.ª Manuela Portela)
(Anexo A)
Os períodos de retorno referentes a duraçõe de precipitação superiores a 1 h
indicam que no posto Funchal- Observatório
o acontecimento pluvioso de 20 de Fevereiro consubstancia uma ocorrência
muito excepcional, com reduzidas probabilidades de ocorrência,
equivalentes a condições projecto com períodos de retorno
superiores a 100 anos.
O facto de os períodos de retorno aumentarem com a duração da precipitação
indica claramente a manutenção de condições
particularmente excepcionais para além das durações que lhe são habituais.
Secções de avaliação do
caudal de ponta de cheia
IST, 31 de Janeiro de 2011
97
Estimativa do caudal de
ponta de cheia
DASE 2010/11
Área
(km2)
Tempo
concent.
i
(mm/h)
Qmax
(m3/s)
João Gomes
11,4
1,1 horas
67
215
Santa Luzia
15,6
1,2 horas
65
280
São João:
14,7
1,1 horas
67
275
Ribeira Brava
40,9
1,4 horas
55
625
Tabua:
8,8
1,3 horas
53
130
98
Tipos de aluviões
Escoamento estratificado
(sheet flow)
Escoamento de frente abrupta
(debris flow)
Transporte sólido de material
grosseiro junto ao fundo
Material mais grosseiro
transportado na frente da onda
• Debris flow nos 2000 m
iniciais da ribeira de S.João
(até 9000 m da foz):
– Velocidade da onda da ordem
dos 2,6 m/s, para 25 000 m3 de
material sólido
Variação fundo (m)
Resultados
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0
2000
4000
6000
8000
Distância (m)
10000
12000
• Sheet flow a partir dos 3000 m:
– Erosão generalizada até 7000 m (4000 m
da foz);
– Deposição nos troços regularizados a
jusante de 7000 m (4000 m da foz), a
montante de estreitamentos (que em regime
rápido provocam aumento da altura de escoamento
e redução da velocidade);
– Deposição no troço final da ribeira
IST, 31 de Janeiro de 2011
10
Resultados – Rib. São João
• 30 min:
– Troço completo: Erosão de 13 000 m3
– A jusante de 7000: Deposição de 7500 m3
• 60 min:
– Troço completo: Erosão de 32 000 m3
– A jusante de 7000: Deposição 26 000 m3
• 90 min:
– Troço completo: Erosão de 20 000 m3
– A jusante de 7000: Deposição de 46 500 m3
• Volume total de material grosseiro transportado para o mar:
– TOTAL: 132 000 m3
IST, 31 de Janeiro de 2011
10
( Prof. Rui Ferreira - IST)
ANEXO F
Estruturas de Retenção
Critérios de dimensionamento
Critérios de Tolerabilidade
(Prof.Domingos Rodrigues - UMa)

Risco = P.E.V
Avaliação do Risco - Pressupostos
e enquadramento conceptual
O RISCO é uma função da:
• P - Perigosidade do processo em consideração,
caracterizada pela probabilidade ou frequência de
ocorrência de cenários com determinadas intensidades;
• E - Exposição de bens ou valores ao impacto do
processo perigoso e que se encontram em zonas de
propagação desse processo;
• V - Vulnerabilidade dos bens expostos: caracteriza o
efeito do impacto ou o grau de dano ou de perda num
bem exposto.
10
District of North Vancouver
PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA (%) NO PERÍODO DE EXPOSIÇÃO
T (anos)
PERÍODO DE EXPOSIÇÃO (anos)
Medidas de Mitigação
ALVO
a proteger
Origem
EVENTO
Propagação e
Impacto
M. de Prevenção
Factores desencadeadores
do evento
M. de Protecção
Princípios Orientadores
•
•
•
•
•
•
Retenção de material sólido
Controlo do transporte de material sólido (detritos)
Atenuação da vulnerabilidade das áreas expostas
Controlo da exposição ao risco
Previsão e aviso – Sistema estruturado de protecção
Formação e informação ao público
11
Controlo do transporte de
material sólido
• Interceptação e retenção do maior volume possível de
material sólido em movimento;
– Estruturas “leves”, eventualmente do tipo “rede”, em linhas de
água secundárias ou ravinas ;
– Estruturas concentradas, de maior porte, a localizar em
secções estratégicas das ribeiras, capazes de reter um volume
relativamente apreciável de material sólido com dimensões
maiores.
• As estruturas concentradas devem constituir barreiras
eficazes na protecção contra eventos excepcionais e,
simultaneamente, garantir a passagem de escoamentos
líquidos e do material sólido em períodos normais, de
forma a minimizar os impactes ambientais a jusante.
11
Visita 21-22 de Junho de 2010
Medidas Mitigadoras
Princípios Gerais das Medidas de Mitigação
• Diminuir a perigosidade das aluviões nas zonas
sensíveis de impacto (e.g. a zona da cidade do
Funchal) – diminuir a intensidade e, se possível, a
frequência de aluviões mais intensas.
• Diminuir a exposição ao perigo, quando possível.
• Diminuir a vulnerabilidade dos bens potencialmente
expostos.
• Promover a prática da decisão informada pelo risco
associado, nas situações em que a segurança das
pessoas e a economia da Região estejam em causa.
Recomendações
Controlo de Erosão – Coberto Vegetal
Estabilização de Leitos
Medidas
Estruturais
Intercepção e Retenção de Sedimentos
Reforço da Capacidade de Vazão Hidráulica
Protecção ou Remoção/Habitações em Risco
Medidas
de Mitigação
Rede Integrada de Monitorização
Cartas de Zonamento e Susceptibilidade
Sistema de Previsão e Aviso
Medidas
Não-Estruturais
Investigação e Desenvolvimento
Informação e Formação
Transf. do Risco - Seguros
Justificação de múltiplas medidas:
complexidade e incertezas
Ordenamento do Território
Critérios de Ocupação e de Medidas
Conclusões
O estudo permitiu:
• O aprofundamento dos conhecimentos científicos e
técnicos relativos ao processo de formação e
desenvolvimento de aluviões.
• A caracterização do evento de 20/2/2010 com base
em dados disponíveis e em tecnologias de detecção
remota.
• A elaboração de princípios orientadores das
intervenções de protecção, nomeadamente as
promovidas pela SRES em fase de projecto.
• O apoio científico às equipas de projecto
responsáveis pelas obras especiais de protecção.
Conclusões
• A análise dos dados permitiu concluir que a
precipitação horária no Funchal (IM Funchal –
Observatório) durante o período crítico do evento 20/2
correspondeu a um período de retorno da ordem de 80
a 100 anos.
• As condições de dimensionamento das obras e o nível
de risco a adoptar devem ter em conta as
características estimadas dos escoamentos líquidos e
sólidos do evento 20/2.
• Análises de custo/benefício na atenuação do risco e
das condições económicas de exploração/manutenção
deverão orientar as decisões relativas às intervenções
em projecto.