Proposição de modelo para simulação de fluxo de detritos em escala de bacia

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Paul, Leonardo Rodolfo
• Orientador(a): Michel, Gean Paulo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Fluxo de detritos; Modelagem matemática; Gestão de risco de desastres; Modelagem computacional; Mascarada, Rio, Bacia (RS)
• Palavras-chave em Inglês: Debris flow; Modelling; Flow
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/225305

Os fluxos de detritos são movimentos de massa com altas velocidades e longo alcance, com grande capacidade de provocar perdas humanas e danos sociais, econômicos e ambientais. Portanto, o entendimento do fenômeno e a capacidade de prever áreas que possam ser afetadas é de extrema importância para prevenir desastres causados por fluxos de detritos. Uma das formas de prevenção se dá por meio da elaboração de mapas de perigo, os quais permitem delimitar regiões com potencial de ocorrência de um fluxo de detritos. Para tanto, podem ser utilizados modelos fisicamente embasados, que procuram representar os processos e dinâmicas desse fenômeno. Nesse contexto, o trabalho propõe um modelo para a simulação de fluxo de detritos, que requer poucos parâmetros de entrada e é capaz de oferecer informações sobre alcance, velocidades e alturas das deposições. O modelo consiste no acoplamento de um modelo de balanço de massa com um método de direcionamento de fluxo. O modelo foi aplicado na bacia do rio Mascarada (RS), em uma área de 3 km², para simular um fluxo de detritos ocorrido em janeiro de 2017. Foram testados os efeitos de diferentes algoritmos de direcionamento (D8, D-inf e MFD de Freeman) e abordagens reológicas (fluido newtoniano, dilatante, Herschel-Bulkley e plástico de Bingham). O MFD mostrou-se mais adequado para representar a mancha de um fluxo de detritos, combinada a reologia dilatante e viscosidade cinemática de 0,5 m²/s, com taxa de acertos de 83% e escore de Heidke de 0,65. A combinação otimizada foi aplicada a outros 3 fluxos de detritos, também situados na bacia do rio Mascarada. Dois deles foram simulados conjuntamente, resultando em manchas simuladas com 84% de acerto e Hs de 0,52, apresentando aplicabilidade em escala de bacia. O terceiro caso, de um fluxo de detritos que atinge o canal, tiveram 52% de acerto e Hs de 0,22. No geral, o modelo conseguiu representar adequadamente os alcances dos fluxos de detritos, formando manchas semelhantes às observadas e utilizando apenas dois parâmetros físicos de calibração (viscosidade e expoente da equação reológica do fluido dilatante). Portanto, o modelo proposto configura-se em uma ferramenta de fácil aplicação para a avaliação de suscetibilidade a fluxo de detritos em áreas com baixa disponibilidade de dados.