Quantification of flood risk in urban areas with dual drainage 1D/2D models

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.As inundações afectam milhões de pessoas e causam incontáveis prejuízos económicos e socias todos os anos, perfazendo mais de metade do número de desastres naturais em todo o Mundo (WMO, 2009). As inundações urbanas e suas metodologias de previsão, prevenção e mitigação são um assunto cada vez mais preocupante para a sociedade de hoje, devido ao aumento de casos de condições hidrológicas extremas, à cada vez maior urbanização do ambiente, e à elevada concentração de consumos de água e habitantes em centros urbanos. Nos últimos anos, esta combinação de um aumento contínuo de urbanização de espaços e eventos de precipitação extrema tem mostrado que os sistemas de drenagem nem sempre conseguem responder adequadamente ao aumento de caudal resultante destes fenómenos(Lima et al, 2013), levando a uma subida do nível de risco de inundação. Consequentemente, esta situação leva à necessidade de se criarem medidas para contrariar este problema grave na drenagem urbana: a União Europeia publicou em Outubro de 2007 a Directiva 2007/60/CE, na qual são realçadas as razões que levam a este aumento de probabilidade de ocorrência de inundações e as suas consequências sob a população e ambiente. Esta Directiva recomenda também a elaboração de mapas de risco de inundação por parte dos Estados-Membros. O objectivo deste trabalho é elaborar mapas de risco de inundação usando modelos de drenagem dual 1D2D no software Inforworks ICM, e quantificar o risco com uma metodologia quantitativa. A metodologia será aplicada a um caso de estudo numa bacia urbana de Coimbra. O impacto das inundações é demonstrado em mapas de risco de inundação baseados em curvas altura-prejuízos e altura-velocidade, através da análise dos resultados no software ArcGIS.Floods affect millions of people and cause uncountable economic and social losses every year, making up more than half of the natural disasters in the World (WMO, 2009). Urban floods and their prevision, prevention and mitigation methodologies are increasingly worrying topic for today’s society, due to the raise of extreme hydrological condition cases (Furumai and Matsuura, 2006), the ever-increasing urbanization of the environment, and the high concentration of inhabitants in urban centres. In the last years, this combination of a continuous increase of urbanization of spaces and extreme rainfall events have shown that drainage systems do not always respond appropriately to the resulting increase of flow (Lima et al, 2013), leading to an intensification of flood risk. Consequently, this situation caused the need to create measures to undermine this serious problem in urban drainage: in October 2007, the European Union published the 2007/60/CE Directive, in which the reasons that lead to this increase of likelihood of floods were highlighted, as well as its consequences over the population and environment. The Directive also recommends the elaboration of flood hazard and flood risk maps by all the Member-States. The objective of this dissertation is to use a dual drainage 1D/2D model on the software Infoworks ICM to create flood risk maps, and to assess the risk with a quantitative methodology. The methodology will be applied to a study case in the Zona Central catchment in Coimbra. The impact of the floods is displayed as flood risk maps based on depth-damage and depth-velocity curves by analysing the results in the software ArcGIS