Aplicação de modelagem numérica para simulação de cheias urbanas na bacia hidrográfica urbana do Rio Belém, município de Curitiba, PR

Abstract

Resumo: A crescente urbanização das cidades e o consequente aumento do grau de impermeabilização do solo vem gerando uma série de impactos no ciclo hidrológico. Bacias sujeitas a urbanização apresentam considerável redução da infiltração de água da chuva no solo, aumentando o volume de água escoado superficialmente, sendo comum a ocorrência de inundações nestas bacias. Este trabalho teve como objetivo implementar o modelo hidrológico/hidráulico distribuído MOHID Land para a bacia hidrográfica do rio Belém, no município de Curitiba, para simular o impacto de chuvas com diferentes tempos de recorrência (10, 25, 50 e 100 anos) na formação de manchas de inundação no trecho sul da bacia estudada. Com o uso de estimativas de chuva obtidas pela integração de dados de pluviômetro, radar e satélite, foram simulados 4 eventos de chuvas de origem convectiva, determinando um conjunto de parâmetros que representam o escoamento da água da chuva na bacia do rio Belém. A validação dos resultados de calibração foi realizada com a aplicação do parâmetro de Nash-Sutclife (n), que compara a eficiência entre valores de vazão calculada pelo modelo com medidos por estações fluviométricas. Os resultados indicaram uma eficiência boa (n> 0,75) para todos os eventos de chuva simulados. Para a simulação de eventos com diferentes tempos de recorrência, foram adotadas duas condições de distribuição espacial da chuva: i) com núcleo de precipitação localizado ao norte da bacia hidrográfica - área com maior área permeável; e ii) com núcleo de precipitação na região central da bacia, que possui alta taxa de impermeabilização. Através da simulação de chuvas com diferentes tempos de recorrência e distribuição espacial, foi possível identificar os trechos mais críticos a inundação na porção sul da bacia do rio Belém. Eventos com distribuição de chuva na área mais impermeável da bacia apresentaram maior volume de água escoando superficialmente em relação aos eventos com núcleo na região norte - mais permeável - demonstrando a importância da manutenção de áreas permeáveis para a redução dos impactos gerados por chuvas intensas em áreas urbanas. Palavras chave: modelo chuva-vazão; hidrologia urbana; inundações urbanas.

Abstract: Development of big cities and the consequent increasing of impervious area has been generated impacts on hydrological cycle. Urban watersheds are subject to considerable reduction of rainwater infiltration capacity, increasing the occurrence of flooding on these watersheds. The goal of this work was to implement a distributed hydrologic/hydraulic model on Belém river watershed, located on the city of Curitiba, to estimate the impact of rainfall events with different return periods (10, 25, 50 and 100 years) on formation of flood spots in the southern stretch of Belém river watershed. Using integrated rainfall data (rain gauge, radar and satellite), 4 convective rain events were chosen, defining a set of parameters that represents the flow of rain water over the watershed. The validation of these parameters was verified by Nash-Sutfclife (n) coefficient, which compares the efficiency between discharge values simulated and observed by fluviometric stations. Results indicated a good efficiency (n> 0,75) for all of simulations. In order to simulate events with different recurrence times, two spatial conditions were adopted to rainfall distribution: i) higher intensity of rainfall on the north of watershed - place with more pervious areas; and ii) higher intensity in the central region, which has the most impervious area of the watershed. With these simulations, was possible to identify critical points to flooding in the southern of Belém river watershed. Rainfall intensity higher in the impervious area demonstrated more capacity to generate flooding events when compared with the scenario which concentrates higher intensity on the north of the watershed. These results indicate the importance of the maintenance of permeable areas to reduce the impacts caused by critical rainfall events. Key words: rainfall-runoff model; urban hydrology; urban flooding.