Modelação hidrológica de inundações urbanas baseada em dados geoespaciais de alta resolução

Tese de mestrado em Engenharia Geográfica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015As inundações causadas por precipitações excessivas são um fenómeno que com o agravamento das alterações climáticas, tem vindo a acontecer frequentemente. Estas são sentidas, em meios urbanos, de forma diferente da dos meios menos urbanizados, afetando o comércio, os transportes, o dia-a-dia da população, ou seja, o funcionamento de uma cidade ou parte dela. A cidade de Lisboa por norma todos os anos é alvo de mais do que um cenário de inundação. As fortes precipitações que por vezes ocorrem, associadas à morfologia atual da cidade e ao facto da antiga morfologia ser constituída por inúmeras linhas de água, são fatores contributivos para tais cenários. A elaboração deste projeto surge com a necessidade que o Serviço Municipal de Proteção Civil de Lisboa tem em criar uma ferramenta que ajude a prever a ocorrência de inundações, para que se possa mais facilmente planear as medidas necessárias a tomar para evitar e atenuar os impactos de tais precipitações no funcionamento da cidade. Para a sua criação, foi desenvolvida uma metodologia que combina o uso dos Sistemas de Informação Geográfica com o uso de modelos hidrológicos, para modelar geograficamente as áreas inundadas. Uma vez que a área de estudo compreende um meio bastante urbanizado, a cidade de Lisboa, constituída por inúmeros objetos de diferentes classes, foi necessário recorrer à utilização de dados de alta resolução para obter resultados o mais coerentes possível com a realidade. Foi testada a determinação das linhas de acumulação de água sobre uma superfície LiDAR, com resolução espacial de 1 m, comprovando-se que é um processo funcional. Contudo, e porque a superfície usada neste estudo não abrangia a totalidade da área de estudo, gerou-se um modelo de superfície, garantindo a resolução espacial de 1 m, através de informação altimétrica pontual correspondente ao terreno e ao edificado existente na cidade. Na modelação hidrológica esta superfície foi combinada com a informação referente à impermeabilidade dos solos e com valores pluviométricos registados em dias de precipitação excessiva. Assim determinaram-se as zonas da cidade que inundam, para cada cenário de precipitação analisado, e a respetiva altura de inundação nas zonas afetadas. A validação dos resultados foi feita através do estudo da correlação espacial existente entre a localização das ocorrências registadas pelo Regimento de Sapadores Bombeiros em datas específicas de precipitação anómala, e a distância de cada ocorrência à zona mais próxima de inundação, verificando-se que existe correlação espacial pois a distância às zonas de inundação é inversamente proporcional à quantidade de ocorrências.Floods caused by excessive precipitation are a phenomenon which with the increase of climatic changes, has been happening frequently. These have different consequences in urban areas in different ways, affecting commerce, transportation, population, therefore the normal work of a city or part of it. The city of Lisbon is affected by events of flood every year. The strong precipitations that sometimes occur associated with city´s actual morphology and the old morphology with several lines of water are influential factors for this situation. The elaboration of this project comes with the necessity to create a tool to help prevent future occurrences of flooding by the Serviço Municipal de Proteção Civil de Lisboa to more easily planning a group of measures to avoid the impacts on the life of the city. For it creation, a methodology was developed which combines the usage of Geographic Information Systems and hydrological models, in order to geographically modeling the flooded areas. Having in count that the area in study comprehends an urbanized area, the city of Lisbon, built by several objects of different classes, it was necessary to call upon high resolution data in order to obtain the most coherent results possible with the reality of the city. The determination of water accumulation lines was tested over a LiDAR surface with spatial resolution of 1 m, proving that it is a functional process. However, because the surface used in this study does not cover the entire study area, a surface model was generated, ensuring the spatial resolution of 1 m using altimetry point information regarding the terrain and existing buildings in the city. On the hydrological modeling, this surface was combined with the impermeability information of the soils and rainfall values gathered in days of excessive rain. This way, the city areas that got flooded were determined for each precipitation event and in each place the height range was analysed. The evaluation of these results was made studying the spatial correlation existing between the localization of the occurrences recorded by Regimento de Sapadores Bombeiros, in specific dates of anomalous precipitation, and the distance of each occurrence to the closest flooding zone, concluding that there is spatial correlation, because the distance to flood zones is inversely proportional to the amount of occurrences