análise de alternativas para a gestão de cheias na sub-bacia do baixo limpopo: caso do distrito de...
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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE GAZADIVISÃO DE AGRICULTURA
CURSO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA AGRÍCOLA E ÁGUA RURAL
Análise de alternativas para a gestão de cheias na sub-bacia do Baixo Limpopo: Caso do
Distrito de Chókwè
Autor: Melito Júlo Avalinho Lionde, Junho de 2016
Sequência da apresentaçãoI. Introdução;
II. Metodologia;
III. Resultados
IV. Conclusão
V. Recomendações
I. INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
• As cheias são o perigo natural que maior
fracção da população afecta na terra cujos
efeitos desastrosos têm vindo a aumentar com
a expansão urbana em planícies aluviais. Este
é o caso do Distrito de Chókwè.
INTRODUÇÃO (cont.)
• O distrito de Chókwè está situado numa região que
o torna vulnerável a eventos extremos de cheias.
• Na história do Distrito, foram registados 5 casos de
cheias extremas, sendo mais marcantes as cheias
de 2000 e as de 2013 que atingiram altos níveis de
carga hidráulica no rio.
Problema e justificação
• Foram registadas nos anos de 1955, 1972,
1975, 1977, 2000 e 2013 cheias devastadoras
reconhecidas até os dias recentes como sendo
as mais significativas perfazendo um total de 6
casos em 60 anos e uma média de 1 caso em
cada 10 anos.
Perfil do rio Limpopo e rio dos Elefantes
30
Problema e justificação (cont.)
• O desenvolvimento socioeconómico que o Distrito
tem registado chama-nos para uma maior atenção às
cheias.
• Na impossibilidade evitar e controlá-las, fará
sentido conviver com elas de forma sustentável,
apoiados em medidas preventivas, que a façam face.
ObjectivosGeral
Analisar alternativas para a gestão de cheias na sub-bacia do Baixo Limpopo, no
Distrito de Chókwè.
Específicos
• Caracterizar os principais elementos hidrológicos da bacia do Limpopo;
• Determinar as características morfométricas da Sub-bacia do Baixo Limpopo;
• Diagnosticar o ponto de situação actual das cheias na sub-bacia do Baixo Limpopo,
no Distrito de Chókwè;
• Determinar alturas hidrométricas e caudais de cheias no rio Limpopo;
• Propor medidas alternativas para reduzir a percentagem de áreas inundadas.
III. METODOLOGIA
METODOLOGIA
Caracterização dos principais elementos hidrológicos da
bacia do Limpopo
• A caracterização física da área de estudo (localização, tipo
de relevo, ocupação e cobertura do solo) foi baseada em
consultas a literaturas;
• A caracterização do clima (temperatura, evapotranspiração,
precipitação) foi feita pelo método de Koppen.
• Uso de planilha Excel para a determinação de valores
médios
METODOLOGIA (Cont.)Temperatura máxima mensal• Tmáx.= (Eq.1.0)
Teemperatura mínima mensal• Tmín.= (Eq.2.0)Temperatura média mensal• Tmín.= (Eq.3.0)
Precipitação média• Pmín.= (Eq.4.0)
METODOLOGIA (Cont.)
METODOLOGIA (cont.)
Caracterização morfometrica da bacia do Limpopo
A área, os perímetros e comprimentos axiais da bacia
foram obtidos atraves medição à escala do mapa.
Características geométricas ( e );
(Eq. 5.0);
(Eq. 6.0);
(Eq. 7.0);
METODOLOGIA (cont.)
Características do sistema de drenagem
(densidade de drenagem (), constância de
escoamento e ordem);
Constância de escoamento
(Eq. 8.0)
Ordem - Criterio de Horton-Strahler
METODOLOGIA (cont.)
• Características do relevo da bacia (altitude média da
bacia, declividade dos terrenos e índice de declive médio)
• com (Eq. 9.0)
• (Eq. 10.0)
• (Eq. 11.0)•
METODOLOGIA (cont.)
Diagnóstico do ponto de situação actual das cheias na sub-bacia do Baixo Limpopo, no Distrito de ChókwèPara este efeito, serviu-se de tabelas e mapas de cheias disponíveis na ARA-Sul.
METODOLOGIA (cont.)3.5. Determinação dos caudais de cheias registados no rio Limpopo • Foi feito um levantamento de alturas de água registadas no rio Limpopo nos
últimos 42 anos;
• A partir das alturas de água, foram gerados os caudais, através da equação abaixo:
• Q = c*(H-a)p (Eq. 12.0)
• Para a ARA-Sul, a equação 12.0, toma a seguinte forma na bacia do baixo Limpopo:
Para H<7.1 m:• Q = 63.096*(H-0.8)2.06 (Eq. 12.1)
Para H>7.1 m:• Q= 2796.068+2250*(H-6.9)2 (Eq. 12.2)
METODOLOGIA (cont.)Alternativas para reduzir a percentagem de áreas inundadas• Afastamento do dique de protecção
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
(a) = actual e (b) = com a medida
METODOLOGIA (cont.)Alternativas para reduzir a percentagem de áreas inundadas• Desvio do leito
• Bacia de retenção
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
(a) = actual e (b) = com a medida
METODOLOGIA (cont.)• Mecanismos da simulação• Afastamento do dique de protecção
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
METODOLOGIA (cont.)• Mecanismos da simulação
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
METODOLOGIA (cont.)• Mecanismos da simulação
• Desvio do leito
Qmax (m3/s) 5489 Constantes Variaveis
Q (m3/s) I (m/m) n (-) Y (m) V(m/s) Fr d (Y+f) B(m) L(m) A(m2)VCanal(m3
) t(s)C1 -
5%Qmax 274.45 0.00018 0.02 5.00 0.57 0.08 5.90 14.1 40000.00 33.33 1333333 43200.00
C2 - 10% 548.9 0.00018 0.02 5.50 0.58 0.08 6.40 15.6 40000.00 40.33 1613333 43200.00
C3 - 15% 823.35 0.00018 0.02 6.00 0.60 0.08 6.90 17.0 40000.00 48.00 1920000 43200.00
C4 -20% 1097.8 0.00018 0.02 6.50 0.62 0.08 7.40 18.4 40000.00 56.33 2253333 43200.00
C5 -25% 1372.25 0.00018 0.02 7.00 0.63 0.08 7.90 19.8 40000.00 65.33 2613333 43200.00
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
METODOLOGIA (cont.)• Mecanismos da simulação• Bacia de retenção
Qmax 5489 m3/s Q (m3/s) T (s) V(m3)
B1 - 5%Qmax 274.45 43200 11 856 240.00
B2 - 10% 548.9 43200 23 712 480.00
B3 - 15% 823.35 43200 35 568 720.00
B4 -20% 1097.8 43200 47 424 960.00
B5 -25% 1372.25 43200 59 281 200.00
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
IV. RESULTADOS
RESULTADOSPrincipais elementos hidrológicos da bacia do Limpopo
Caracterização física da área de estudoClima
Temperatura Precipitação média mensal
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
MaximaMediaMinima
Meses do Ano
Tem
pera
tura
(°C
)
Outubro
Novembro
Dezembro
Janeir
o
Fevere
iroMarc
oAbril
MaioJun
hoJul
ho
Agosto
Setem
bro0
50
100
150
200
250
300
350
400
MaximaMediaMinima
Altu
ra (
mm
)
RESULTADOS (cont.)
Características geométricas da bacia Ordem Índice Simbolo Valor Unidade
1 Índice de compacidade Kc 1.314 Adimensional
2 Factor de forma Kf 0.551 Adimensional
3 Índice de circularidade Ic 0.579 Adimensional
Kc Indica maior propensão à enchentes quanto mais próximo de 1 for
Kf Indica maior propensão à enchentes em relação à uma outra bacia com a mesma área, entretanto, com Kf inferior.
Ic Indica bacia é mais próxima a forma circular e com maior propensão à enchentes quanto mais próximo de 1 for
RESULTADOS (cont.)Características do sistema de drenagem
Ordem Índices Simbolo Valor Unidade1 Densidade de drenagem ʎ 0.042 m-1
De acordo com o critério de Horton, um rio de irdem 1 não é alimentado por nenhum efluente;
O rio Limpopo é de 4ª ordem
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
RESULTADOS (cont.)Características do relevo
Ordem Índices Simbolo Valor Unidade
1 Altitude média 151.075 m
2 Declividade dos terrenos I 0.00000013 m/m
3 Indice de declive médio 0.00027 m/m
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
RESULTADOS (cont.)Ponto de situação actual das cheias na sub-bacia do Baixo
Limpopo, no distrito de ChókwèIntervalo de alturas hidrometricas de diferentes níveis de alerta
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
RESULTADOS (cont.)
Percentagens de áreas inundadas para diferentes níveis de alerta
Fonte: Melito Avalinho (2016)/ISPG
RESULTADOS (cont.)Alturas hidrométricas e caudais de cheias no rio Limpopo
O N D J F M A M J J A S0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Meses
Altu
ras h
idro
met
rica
s (m
)
O N D J F M A M J J A S0
100
200
300
400
500
600
700
Meses
Cau
dais
(m3/
s)
RESULTADOS (cont.)Alturas hidrométricas e caudais de cheias no rio Limpopo
O N D J F M A M J J A S0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Meses
Altu
ras h
idro
met
rica
s (m
)
Outubro
Novembro
Dezembro
Janeir
o
Fevere
iroMarc
oAbril
MaioJun
hoJul
ho
Agosto
Setem
bro0
50
100
150
200
250
300
350
400
MaximaMediaMinima
Altu
ra (
mm
)
RESULTADOS (cont.)
Curva de Vazão do rio Limpopo, no distrito de Chókwè
0 100 200 300 400 500 600 7000.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Caudal (m3/s)
Altu
ra h
idro
met
rica
(m)
RESULTADOS (cont.)Efeitos da simulação de aplicação de medidas, na redução das
áreas inundadasCom o desvio de várias percentagens do caudal do leito
Qp=100% Qp-5% Qp-10% Qp-15% Qp-20% Qp-25%0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
ChokweLiondeXilembeneMacarretane
Reducao do caudal (%)
Are
a in
unda
da (%
)
RESULTADOS (cont.)Efeitos da simulação de aplicação de medidas, na redução das
áreas inundadascom a retenção de várias percentagens do caudal do leito do rio
na bacia
Qp=100% Qp-5% Qp-10% Qp-15% Qp-20% Qp-25%0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
ChokweLiondeXilembeneMacarretane
Reducao do caudal (%)
Are
a in
unda
da (%
)
RESULTADOS (cont.)Efeitos da simulação de aplicação de medidas, na redução das
áreas inundadascom o afastamento do dique de protecção do leito
Min
1
Max
1
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Max
3
Situacao Actual (860m) 860+250m 860+200m 860+150m 860+100m 860+50m
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
Chokwe Lionde Xilembene Macarretane
Afastamento de dique de proteccão
% d
e Á
reas
Inun
dada
s
VI. CONCLUSÃO
CONCLUSÃO
• Clima árido e quente – Koppen (Precipit. e Tª)
• Não há evidências de que a precipitação local pode causar
enchentes, entretanto, as caracteristicas geometricas favorecem a
ocorrencia de enchentes;
• As cheias são originárias da precipitação à montante do rio
Limpopo.
• Actualmente, o leito do rio Limpopo tem uma capacidade de
encaixe de caudais gerados por alturas hidrometricas inferiores a
4 m, apartir dos quais as areas inundadas passam a ser alarmantes;
CONCLUSÃO
• O afastamento do dique de protecção é a que melhor responde
à redução de áreas inundadas;
• No geral, o estudo ajuda a perceber que os 4 Postos
Administrativos de Chókwè podem nunca sofrer de enchentes,
desde que sejam tomadas medidas estruturais.
VII. RECOMENDAÇÕES
RECOMENDAÇÕES
• Não tomar isoladamente as medidas, considerar medidas não
estruturais
• Aplicar outras medidas ou replicar estas para outros locais
para estancar as enchentes;
• Considerar a manutenção do funcionamento de estruturas
existentes;
• Usar o caudal desviado para outros fins.
