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Aplicação do descritor de paisagem HAND para obtenção de manchas de inundação utilizando modelos digitais de elevação em diferentes compartimentos geomorfológicos

Bibliographic Details
Main Author: Araujo, Gustavo Schefelbanis
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000h383
Download full: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/29374
Summary: Due to climate change and human actions, flood events will become more and more frequent. Flooding is the natural phenomena that most affects the planet, remaining present across the globe. In order to mitigate the problems caused by this kind of event, this work proposes a decision-making support tool for flood events and was developed in the municipalities of Blumenau and Itajaí due to the availability of data. This tool was produced based on the application of the landscape descriptor Heith Above Nearest Drainage model (HAND), with a different digital elevation models (DEM) — SRTM, ASTER e Alos Palsar —, with analysis of different drainage thresholds, in order to obtain flood patches and their corresponding precipitation events. The two municipalities have different topographical characteristics, with Itajaí in the plain, while Blumenau in more rugged terrain. For the municipality of Itajaí, due to the complexity of the local drainage network and topographic characteristics, it was not possible to generate the flow grid by the HAND from the DEM and available resolutions, which, thus, presented a limiting factor in the application of the HAND, preventing the obtaining of flood spots for the region. In the municipality of Blumenau, it was possible to carry out the complete application of the methodology, obtaining the proposed tool. The calibration of the threshold drenage proved to be one of the main factors for obtaining a good result in the modeling. As for the analysis of different MDEs, SRTM and Alos Palsar obtained similar results, with superior performance than ASTER. Also, as the simulated quota increased, the results became more accurate regardless of the DEM used. Therefore, DEM Alos Palsar was chosen to adjust the flood spots, resulting from the application of the HAND, to precipitation events. For this analysis, the events were separated into two phases, pre- and post-1992, since this year an intervention was carried out to contain flood events in the watershed of the Itajaí-Açu river, with the construction of a dam. The pre-1992 adjustment obtained an (R²) of 0.80, while the post-1992 adjustment obtained an (R²) 0.59, and the pre-1992 behavior is also represented when the basin is in the saturated condition. This result indicates that the proposed tool is capable of representing flood events, and can become an ally in decision-making processes in the face of possible flood events.
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This tool was produced based on the application of the landscape descriptor Heith Above Nearest Drainage model (HAND), with a different digital elevation models (DEM) — SRTM, ASTER e Alos Palsar —, with analysis of different drainage thresholds, in order to obtain flood patches and their corresponding precipitation events. The two municipalities have different topographical characteristics, with Itajaí in the plain, while Blumenau in more rugged terrain. For the municipality of Itajaí, due to the complexity of the local drainage network and topographic characteristics, it was not possible to generate the flow grid by the HAND from the DEM and available resolutions, which, thus, presented a limiting factor in the application of the HAND, preventing the obtaining of flood spots for the region. In the municipality of Blumenau, it was possible to carry out the complete application of the methodology, obtaining the proposed tool. The calibration of the threshold drenage proved to be one of the main factors for obtaining a good result in the modeling. As for the analysis of different MDEs, SRTM and Alos Palsar obtained similar results, with superior performance than ASTER. Also, as the simulated quota increased, the results became more accurate regardless of the DEM used. Therefore, DEM Alos Palsar was chosen to adjust the flood spots, resulting from the application of the HAND, to precipitation events. For this analysis, the events were separated into two phases, pre- and post-1992, since this year an intervention was carried out to contain flood events in the watershed of the Itajaí-Açu river, with the construction of a dam. The pre-1992 adjustment obtained an (R²) of 0.80, while the post-1992 adjustment obtained an (R²) 0.59, and the pre-1992 behavior is also represented when the basin is in the saturated condition. This result indicates that the proposed tool is capable of representing flood events, and can become an ally in decision-making processes in the face of possible flood events.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESDevido às mudanças climáticas e ações antrópicas, eventos de inundações se tornarão cada vez mais frequentes. Inundação é um dos fenômenos naturais que mais causam desastres no planeta, estando presente em todo o globo. A fim de mitigar os problemas causados por este tipo de evento, este trabalho propõe uma ferramenta de apoio em tomadas de decisões para eventos de inundações que foi desenvolvida nos municípios de Blumenau e Itajaí devido à disponibilidade de dados. Esta ferramenta foi produzida utilizando como base a aplicação do descritor de paisagem Heith Above Nearest Drainage (HAND), com diferentes modelos digitais de elevação (MDE) — SRTM, ASTER e Alos Palsar —, com análise de diferentes limiares de drenagem, a fim de obter manchas de inundação e seus correspondentes eventos de precipitação. Os dois municípios possuem características topográficas diferenciadas, sendo o de Itajaí em planície, enquanto o de Blumenau em terreno mais acidentado. Para o município de Itajaí, devido à complexidade da rede de drenagem local e características topográficas, não foi possível a geração da grade de fluxo pelo HAND a partir dos MDEs e resoluções disponíveis, o que, assim apresentou-se um fator limitante na aplicação do HAND, impedindo a obtenção das manchas de inundação para a região. Já no município de Blumenau, foi possível realizar a aplicação completa da metodologia obtendo a ferramenta proposta. A calibração do limiar threshold se mostrou um dos principais fatores para a obtenção de um bom resultado na modelagem. Quanto à análise dos diferentes MDEs, o SRTM e o Alos Palsar obtiveram resultados semelhantes, com desempenho superior ao ASTER. Ainda, à medida que a cota simulada aumentava, os resultados ficavam mais precisos independente do MDE utilizado. Sendo assim, o MDE Alos Palsar foi o escolhido para o ajuste das manchas de inundação, resultado da aplicação do HAND, aos eventos de precipitação. Para essa análise os eventos foram separados em duas fases, pré- e pós-1992, uma vez que neste ano foi realizada uma intervenção para a contenção de eventos de inundação na bacia hidrográfica do rio Itajaí-Açu, com a construção de uma barragem. O ajuste pré-1992 obteve um (R²) de 0,80, enquanto o ajuste pós 1992 obteve um (R²) 0,59, sendo que o comportamento pré 1992 também é representado quando a bacia está na condição saturada. Esse resultado indica que a ferramenta proposta é capaz de representar os eventos de inundação, podendo se tornar um aliado nos processos de tomada de decisão frente a possíveis eventos de inundação.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia CivilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilCentro de TecnologiaBayer, Debora Missiohttp://lattes.cnpq.br/5799733583668443Basso, Raviel EuricoMichel, Gean PauloSwarowsky, AlexandreAraujo, Gustavo Schefelbanis2023-06-12T20:16:59Z2023-06-12T20:16:59Z2023-03-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/29374ark:/26339/001300000h383porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-06-12T20:17:00Zoai:repositorio.ufsm.br:1/29374Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2023-06-12T20:17Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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