Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Population growth and urbanization expansion contribute to changes in land use and occupation, mainly by reducing permeable areas and increasing the percentage of impermeable areas. These changes are closely linked to the increase in surface runoff, which in turn, conditions the increase in the peak flow of hydrographic basins, favoring the occurrence of floods during heavy rains, responsible for destruction to the socio-economic and humanitarian heritage. Flood events are progressively repeated over the years, amplifying the need to study their origins and prevention. This study involved analyzing different dispositions of the distribution of patches of land use and occupation, in an urban watershed, with the possibility of expansion, located in the municipality of Bragança, Portugal, evaluating its hydrological response through the peak flow generated in flood situations. Through geographic information systems (GIS) software, techniques were adopted to delimit the basin and extract data necessary to calculate the peak flows generated, through the Soil Conservation Service - Curve Number method, in view of the return periods of 2, 10 and 100 years. Flows were simulated in two extreme coverage situations (dense urbanization and forests) for the entire basin, alternating their occupancy percentages between full coverage (100%), partial coverage (50%) and coverage in quartiles (25%). Subsequently, flow rates were measured according to the current soil occupation condition of the basin and according to the projection of the municipal master plan (PDM). In the areas where the PDM pointed out future projections for urban occupation and expansion, simulations were carried out, implementing in these areas, dense urbanization, parks and gardens, woods and forests and, finally, a simulation in which the urban area was increased by 21%, combined with the increase of forests in 12% of the area. When simulating peak flows in extreme land uses and occupation, it was noted that using low flow numbers in the central part and close to the bay outlet, the generated flows are lower than when present in the upper reaches. The peak flows resulting from land use and cover in the current scenario were 35%, 22% and 15% lower, in the respective return periods of 2, 10 and 100 years, when compared to the flow indicated by the PDM. The best scenario for the PDM was pointed out by the implementation of forests in all the areas that presented the possibility of change, presenting flow reductions greater than 35%, of the predicted by the PDM. Thus, the solution found was to expand the urban area by 21% of the basin area, combining it with the implementation of 12% of forests, which resulted in flows lower than the flows found in the current scenario of land occupation. In this way, the applied methodology demonstrated robustness to evaluate the flow generated in hydrographic basins inserted in urban areas. The advance of urbanization and the consequent waterproofing of the surface of the basin tends to cause voluminous surface runoff and increase its hydrological response, promoting accentuated peak flows. However, urban expansion combined with afforestation policies can be topics of discussion during the elaboration and implementation of urbanization plans for municipalities, aiming to minimize flooding events after the expansion of impermeable zones in urban areas.
O aumento populacional e a expansão da urbanização contribuem para alterações no uso e ocupação do solo, principalmente, reduzindo zonas permeáveis e aumentando percentagem de áreas impermeáveis. Estas alterações estão intimamente ligadas ao aumento do escoamento superficial, que por sua vez, condiciona o acréscimo do caudal de ponta das bacias hidrográficas, favorecendo a ocorrência de inundações durante chuvas intensas, responsáveis por destruições ao patrimônio socioeconómico e humanitário. Os eventos de inundações se repetem progressivamente com o passar dos anos, amplificando a necessidade de se estudar suas origens e prevenções. Tal estudo envolveu analisar diferentes disposições da distribuição das manchas de uso e ocupação do solo, em uma bacia hidrográfica urbana, com possibilidade de expansão, localizada no município de Bragança, Portugal, avaliando sua resposta hidrológica mediante do caudal de ponta gerado em situações de cheias. Através de softwares de sistemas de informação geográfica (SIG), foram adotadas técnicas para delimitar a bacia e extrair dados necessários para calcular os caudais de ponta gerados, através do método Soil Conservation Service – Curve Number, diante dos períodos de retorno de 2, 10 e 100 anos. Os caudais foram simulados em duas situações de coberturas extremas (urbanização densa e florestas) para toda a bacia, alternando suas percentagens de ocupação entre cobertura integral (100%), cobertura parcial (50%) e cobertura em quartis (25%). Posteriormente, foram aferidos caudais de acordo com a condição de ocupação do solo atual da bacia e, de acordo a projeção do plano diretor municipal (PDM). Nas zonas onde o PDM apontou projeções futuras para ocupação e expansão urbana, foram feitas simulações, implementando nestas áreas, urbanização densa, parques e jardins, matos e florestas e, por fim, uma simulação na qual se aumentou a área urbana em 21%, combinados com o incremento de florestas em 12% da área. Ao simular os caudais de ponta nos usos e ocupação do solo extremos, notou-se que utilizar números de escoamento baixos na parte central e próximos ao exutório da baica, os caudais gerados são menores do que quando presentes nos trechos superiores. Os caudais de ponta resultantes do uso e cobertura do solo no cenário atual se demonstraram 35%, 22% e 15% menores, nos respetivos períodos de retorno de 2, 10 e 100 anos, quando comparados ao caudal apontado pelo PDM. O melhor cenário para o PDM foi apontado pela implementação de florestas em todas as zonas que apresentaram possibilidade de mudança, apresentando reduções de caudais superiores à 35%, do previsto pelo PDM. Assim, a solução encontrada foi expandir a mancha urbana em 21% da área da bacia, combinando-a com a implementação de 12% de florestas, o que resultou em caudais inferiores aos caudais encontrados no cenário atual de ocupação do solo. Desta maneira, a metodologia aplicada demonstrou robustez para avaliar o caudal gerado em bacias hidrográficas inseridas em meio urbano. O Avanço da urbanização e a consequente impermeabilização da superfície da bacia tende a provocar escoamentos superficiais volumosos e aumentar sua resposta hidrológica, promovendo caudais de ponta acentuados. Entretanto, a expansão urbana combinada com políticas de florestamento, podem ser pautas de discussão durante a elaboração e implementação dos planos de urbanização dos municípios, objetivando minimizar os eventos de inundação após a expansão de zonas impermeáveis em meio urbano.
