Post on 05-Dec-2014
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Dr. Luigia Brandimarte
Março 2012 - Seminário Chuvas e Desastres Urbanos - Ouro Preto
Enchentes urbanas:
novas oportunidades, incerteza e gestão
do risco
Dr. Luigia Brandimarte
Março 2012 - Seminário Chuvas e Desastres Urbanos - Ouro Preto
Dr. Luigia Brandimarte
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
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Incremento do risco de inundação
A ocorrência de inundações está a aumentar em
muitos países
(Bangkok, October 2011)
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África
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1950-1969 1970-1989 1990-2009
Fata
litie
s
mortes causadas por
inundações em
África
(EM-DAT, 2010)
Dr. Luigia Brandimarte
Março 2012 - Frutal - Hidroex
(Di Baldassarre et al., Geophysical Research Letters, 2010)
0.001
0.01
0.1
1
10
1900 1920 1940 1960 1980 2000
Specific
peak d
ischarg
e (
m3/s
/km
2)
Maxima anual de caudal específico e resultados da regressão
quantílica (sem tendência)
Análise de tendência (regional)
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África
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1950-1969 1970-1989 1990-2009
Fata
litie
s
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Urb
an p
opula
tion (
mill
ions)
Urban
Total
mortes causadas por
inundações em África
população total e
urbana na África
(UN, 2010)
(EM-DAT, 2010)
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Inundações em
África e Dinâmica
Populacional
(Di Baldassarre et al., Geophysical
Research Letters, 2010)
O crescimento populacional
(1960-2000) na África
Inundações [pontos] e
inundações mortais [círculos]
nos últimos anos (1985-2009)
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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)
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A expansão urbana
em áreas
propensas a
inundações
1967verde 1984 laranja 2000 vermelho
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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
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Modelagem de enchentes urbanas Predição de propagação de cheias e padrões de inundação
Perigo inundação urbana/ mapeamento do risco
Gestão da planicie (zoneamento)
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Oportunidades:
Sensoriamento remoto
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Airborne laser altimetry (LiDAR):
Topografia de alta resolução (1m DTM; precisão de 10 cm)
Remote Sensing (topografia)
(Di Baldassarre et al., Surveys
in Geophysics, 2011)
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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)
Remote Sensing (mapas de inundações)
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Airborne SAR (mapas de inundações)
Rio Severn (UK) durante a enchente de novembro de 2000
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Resultados do modelo
Modelo hidráulico 2D (elementos finitos)
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Incerteza
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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
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1. A incerteza nos
dados de entrada
(vazão de um rio)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
8 10 12 14 16 18 20
River Stage (m)
Riv
er D
isch
arge
(m3/s
)
Rating Curve
Measured Points
Polynomial function
A incerteza nos dados de
vazão do rio pode ser
muito alta
> Dados referidos
condições de alto fluxo
quando curvas de
classificação são
extrapolados para além da
faixa de medição
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Enchente de projecto (por
exemplo, inundações de 1
ano-em-200): tamanho da
amostra, escolha do modelo
probabilístico, parametrização,
etc ...
A BDC
-0.5
0.0
0.5
1.0
-0.5 0.0 0.5 1.0L-skewness
L-k
urt
osis
UK floods data
Case number
Poli. (UK floods data)
EV1 NORM GEV GAM EV2 LN LP3 AIC BIC ADC-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
rela
tive e
rror
1. A incerteza nos
dados de entrada
(enchente de
projeto)
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2. Incerteza nos dados de calibração
ENVISAT
(75 m)
ERS-2
(12.5 m)
River Dee (UK): 2 differentes imagens adquiridas ao mesmo tempo durante o evento do ano 2006
Processadas por 5
differentes tecnicas
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3. A incerteza nos
parâmetros do
modelo 0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
1
1
1
1
1
1.2
1.2
1.2 1
.2
1.2
1.4
1.4
1.4
1.4
1.6
1.6
Manning's n channel
Mannin
g's
n f
loodpla
in
Mean absolute error (2000 high water marks) [m]
0.02 0.03 0.04 0.050.05
0.07
0.09
0.11
400
400
400
50
0500
500 60
060
060
0
70
070
070
0
80
080
080
0
90
090
090
0
10
00
10
00
10
00
Manning's n channel
Mannin
g's
n f
loodpla
in
Mean absolute error (2008 inundation width) [m]
0.02 0.03 0.04 0.050.05
0.07
0.09
0.11
Não-estacionariedade de
valores de parâmetros com a
mudança de magnitude de
eventos
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Março 2012 - Seminário Chuvas e Desastres Urbanos - Ouro Preto
“essencialmente,
todos os modelos estão errados, mas alguns são úteis
” George E.P. Box
4. A incerteza na estrutura do modelo
Exemplo: topografia LiDAR de New
York City (source: RST NASA)
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“essencialmente,
todos os modelos estão errados, mas alguns são úteis
” George E.P. Box
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"?
4. A incerteza na estrutura do modelo
Exemplo: topografia LiDAR de New
York City (source: RST NASA)
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Desafio: como lidar com a incerteza
Estimativa e Comunicação da Incerteza
Abordagem
Deterministica
Abordagem
Probabilistica
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Gestão do risco
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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)
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Diques: Impacto sobre a Hidrologia
-8.0
-4.0
0.0
4.0
8.0
12.0
16.0
0 100 200 300 400 500
Y (m)
Z (
m a
.s.l.)
2005
1878
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
1800 1840 1880 1920 1960 2000
years
Flo
od
de
pth
(m
)
500
1000
1500
2000
2500
Len
gh
t o
f le
vee
syste
m (
Km
)
Flood depth
Lenght of the levee system
Rio Po em Pontelagoscuro
(Italia) 6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
0 50 100 150 200Time (hr)
Flo
w (
m3s
-1)
Cremona
Pontelagoscuro (1878)
Pontelagoscuro (2005)
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Diques: Impacto sobre a Sociedade
Risco = Probabilidade X
Conseqüências
PARADOXO DO DIQUE!
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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“
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WP1. Methodology to evaluate the benefits of risk prevention
WP4. Structural protection measures
WP3. Mapping, planning, risk transfer
WP2. Early warningand preparedness
WP5. Risk communication & dialogue with stakeholders
WP6. Validation of the method and generalisation to other disasters (fires, earthquakes, etc…)
Application to Water-related Disasters
KULTURisk
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KULTURisk: Casos de estudio
Zürich Soča-Isonzo Danube
Barcellonette
Carlisle
Somerset
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KULTURisk: Metodologia
(www.kulturisk.eu)
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
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Enchentes como um choque para o sistema
PIB ou
“bem-estar”
Time
Danos
causados por
enchentes
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Time
Desenvolvimento em áreas
propensas a inundações
Desenvolvimento em
outras áreas
Enchentes como um choque para o sistema
PIB ou
“bem-estar”
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Comunicação do Risco
Falsos
alarmes
Evento perdido
(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)
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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)
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Março 2012 - Seminário Chuvas e Desastres Urbanos - Ouro Preto
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l.brandimarte@unesco-ihe.org
www.kulturisk.eu
www.unesco-ihe.org
UNESCO-IHE Institute for Water Education
Postgraduate Education, Training and Capacity Development
in Water, Environment and Infrastructure