análise do risco avaliação do risco gestão do risco de...

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Avaliação e Gestão dos Riscos de Inundações Fluviais e Costeiras Nova Directiva Europeia

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Gestão do Risco de Cheias. Principais conceitos associados à Directiva. Desafios na aplicação e no desenvolvimento dos conhecimentos.

A. Betâmio de Almeida

27 e 28 Março 2008


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Introdução à Directiva

Conceitos gerais de Risco e Vulnerabilidade

Análise do Risco

Avaliação do Risco

Mapas de Inundação e de Risco – Modelos computacionais

Plano de Gestão do Risco


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Cientista

Promotor

ONG

Público

Opinião pública

Autoridade reguladora

Comunicação Social (media)

O cientista comunica (risco) com várias partes da sociedade

técnico


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“As inundações podem provocar a perda de vidas, a deslocação de populações e danos no ambiente, comprometer gravemente o desenvolvimento económico e prejudicar as actividades económicas da Comunidade.”

Considerandos (1)

DIRECTIVA 2007/60/CE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO

de 23 de Outubro de 2007

RELATIVA À AVALIAÇÃO E GESTÃO DOS RISCOS DE INUNDAÇÕES

• PERDA DE VIDAS• DESLOCAÇÃO DE POPULAÇÕES• DANOS NO AMBIENTE (E NAS PROPRIEDADES)• COMPROMETER GRAVEMENTE O DESENVOLVIMENTO ECONÓMICO

UM PERIGO! → Perdas e danos potenciais


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TRÊS CONTEXTOS DO PERIGO-INUNDAÇÃO

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Caparica, 2007

Coastal floods (overtopping)


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Rail Road in marshRail Road in marshOrleans Parish, LAOrleans Parish, LA


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• MATERIALIZAÇÃO DO PERIGO!!!

Artigo 2º

“1. «Inundação»:”cobertura temporária por água de uma terra normalmente não coberta por água. Inclui as cheias ocasionadaspelos rios, pelas torrentes de montanha e pelos cursos de águaefémeros mediterrânicos, e as inundações ocasionadas pelo mar nas zonas costeiras, e pode excluir as inundações com origem emredes de esgotos;”

Eventos chave: ocorrência de inundações/cheias

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• EXISTE UMA ORIGEM → UMA CAUSA → GÉNESE DO PERIGO

(10) São vários os tipos de inundações que ocorrem em toda a Comunidade: cheias de origem fluvial, cheias repentinas, inundações urbanas e inundações marítimas em zonascosteiras. Os danos causados pelas inundações podem também variar entre países e regiões da Comunidade. Por esse motivo, os objectivos da gestão dos riscos de inundações deverão ser fixados pelos próprios Estados-Membros e basear-se nasparticularidades locais e regionais.

DESAFIO – tipo de génese das inundações na aplicação da Directiva! Será convenienteconsiderar causas primárias (INICIAIS) e causas directas?


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• PERIGO + PERDAS/DANOS → CONCEITO DE RISCO

“(3) É possível e desejável reduzir o risco de consequências prejudiciais associadas àsinundações, especialmente para a saúde e a vida humanas, o ambiente, o património cultural, as actividades económicas e as infra-estruturas.Contudo, para serem eficazes, as medidas de redução destes riscos deverão ser tanto quantopossível coordenadas à escala das bacias hidrográficas.”

* ÂMBITO ESPACIAL DE INTEGRAÇÃO

(definição corrente) PERIGO


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INCIDÊNCIA DO PERIGO- Caracterização

CONSEQUÊNCIAS DE EVENTOS (POSSIVEIS E FUTUROS)- Caracterização

ÂMBITO ESPACIAL - a definir- Selecção de escala

DESAFIO – Definição do âmbito espacial? Implica escala de trabalho e metodologia apropriadas.


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• E O RISCO (CONCEITO) É DEFINIDO...

Artigo 2º

“(2) Risco de inundação: a combinação da probabilidade de inundações e das suas potenciais consequências prejudiciais para a saúde humana, o ambiente, o património cultural e as actividades económicas.

• CombinaçãoProbabilidade da ocorrência

+Potenciais consequências

(Definição técnica)

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Como combinar o Evento Perigoso → Génese das Inundações → Respectivas consequências?

1º Passo – Escolha de um Modelo Sequencial

METODOLOGIA OPR → Origem – Percurso (e difusão do perigo) – Recepção (e resposta aoimpacto)


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Precipitação, escoamento fluvial, agitação marítima/atmosférica, degelo, sismo, acidente

Escoamento superficial em linhas de água, galgamento e inundação de margens e vias de comunicação, sobrecarga de colectores, escoamento em áreas urbanas

CARACTERIZAÇÃO E ESTRUTURAÇÃO DO RISCO - CHEIA/INUNDAÇÃO

Origem

Percurso

Difusão do perigo

Recepção

Pessoas, bens, valores ambientais, infra-estruturas,prejuízos económicos

Danos, mortes, traumas, destruição, perdas económicas, interrupção de serviços,

poluição

Exposição ao impacto da cheia

Consequências do impacto

ELEMENTOS PARA AVALIAÇÃO/ANÁLISE DO RISCO


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ORIGEM

DIRECTA

SEQUENCIAL

Natural• Atmosférica/Precipitação/Tornado/Tempestade• Subida do nível do mar/tsunamis(maremotos)• Nível freático• ……

Falhas• Diques• Barragens/Reservatórios• Obstrução em singularidades /pontes,estreitamentos• Subpressões/subterrâneos• Sobrecarga de colectores• Rotura de condutas• ……

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2º Passo – Caracterização de cada componente da metodologia segundo duas qualidades principais

• Intensidade – características físicas quantitativas ou qualitativas do perigo• Volume• Caudal• Velocidade• Altura de água (inundação!!)• Duração• Poluição

• Frequência de ocorrência no futuro• Âmbito temporal (ano, vida útil…?)• Probabilidade de ocorrência

3º Passo – Caracterização das incertezas nos valores obtidos

Exemplo: características hidrodinâmicas da cheia

(Intensidade ,I)


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I (I0, x, y)I

I0

hVT1T2

I

y

x

Dh/Dt

Difusão da Intensidade

x,y

Propagação da cheia

PeAlteração da probabilidade


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Consequências

IncertezasIntensidade

Impa

cto

físico

/agr

essã

o

Incerteza na avaliação(resposta ao impacto)

Incerteza na ocorrênciae nas condições de ocorrência


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• Postulado – a intensidade do fenómeno perigoso está associada à respectiva probabilidade

Situação de Referência (neutra) Intensidade

Limites físicos? →Intensidade máxima em cada local do percurso?

1

0

Probabilidadede ocorrênciado perigo

CURVA DE FARMER

RISCOBaixo

RISCOModerado RISCO

Elevado

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• RISCO - DEFINIÇÃO TÉCNICA ADOPTADA PARA ANÁLISE QUANTITATIVA

Risco ≡ Probabilidade ( I ) x Consequências ( I )

[0 , 1]]0 , 1[

Risco ≡ Valor expectável das consequências no periodo de tempo adoptado (ano / vida útil…)

→Variável de Decisão

?


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Consequencias- LOCAL A-1000 000 euros

B- 100 000 euros

PROBABILIDADE COMPOSTA DE OCORRÊNCIA- LOCAL

A-.00001

B-.001

(por ano)

VALOR EXPECTÁVEL/ano-(RISCO) A-10 euros/ano

B-B-100 euros/anoDECISÃO ?

. A

. B

..defesas

Cheia e colapso das defesas

Cheia


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Risco associado a Cheias

Cheia perigosa

IntensidadeProbabilidadeFrequência

Vulnerabilidade de bens à cheia

Exposição de bens vulneráveis

RISCO

Danos sob efeito do impacto da cheia


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OrigemAlterações climáticas

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Desafio - Gestão das incertezas

- Mudança climática

Poderá a mudança climática afectar o Risco de cheias/inundações?

– Variação da precipitação (intensidade e probabilidade)

– Variação do nível médio do mar

– Intensificação de tempestades

– Alteração na exposição e nas vulnerabilidades

– Alterações nas bacias hidrográficas (uso do solo, coeficientes de escoamento)


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AvaliaçãoGestão e Risco

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CAPÍTULO IDISPOSIÇÕES GERAIS

Artigo 1.o

A presente directiva tem por objectivo estabelecer um quadro para a avaliação e gestãodos riscos de inundações, a fim de reduzir as consequências associadas àsinundações na Comunidade prejudiciais para a saúde humana, o ambiente, o patrimóniocultural e as actividades económicas.

Objectivo da Directiva: Avaliação do(s) Risco(s)Gestão do(s) Risco(s)

↓Redução das consequências

De Inundações


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Recepção

Ocupaçãodo percurso

Exposição de bens (valores)e infra-estruturas

Resposta (incerteza) ao impacto da cheia

Difusão do perigo hidrodinâmico (inundações)- propagação – atenuação/intensificação- intensidade e probabilidade local

Percurso

Probabilidade composta associada à inundação local

Consequências locais

– cadeia de ocorrências

Probabilidade condicionada do exposto ao impacto do perigo


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PERCURSO – trajectória física da cheia (perigo hidrodinâmico)

CADEIA DE OCORRÊNCIAS (probabilidades condicionadas) – Cenários adoptados

EXPOSIÇÃO DE SINGULARIDADES (Infra estruturas)

VULNERABILIDADE E RESPOSTA DE SINGULARIDADES (probabilidade)

ALTERAÇÃO DA DIFUSÃO DA CHEIA (e do perigo)

ALTERAÇÃO DAS INTENSIDADES E DAS CONSEQUÊNCIAS LOCAIS

- diques, barragens

- pontes, passagens hidráulicas ,diques,barragens

METODOLOGIA OPR


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PERCURSO – PROPAGAÇÃO – DIFUSÃO

• Domínio – Fluvial (ribeirinho), costeiro, urbano

• Forçador topográfico

– Caracterização e representação (SIG)

• Forçador hidrodinâmico

– Escoamento líquido

– Escoamento líquido + material sólido

• Interacção e resposta de “obstáculos expostos”

– Condicionamentos – obstrução

– Rotura

– Esgotamento da capacidade de vazão

• Modelação hidrodinâmica

• Interacção com vulnerabilidade – danos

• Apresentação de resultados

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Como se aplica o Modelo OPR?

Selecção – cenários + “factores de risco”

• Características (intensidade) da ocorrência inicial (origem)• Condições do percurso• Hipóteses sobre o que está exposto• Hipóteses sobre alterações no futuro → clima → ocupação

Simulação – modelos hidrológicos, hidrodinâmicos, de fiabilidade, de resistência, económicos… (modelos +/- simplificados, calibrados, validados..)

Resultados – valores expectáveis de consequências (danos)

Síntese – avaliação local e regional do risco


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ISO 31000 (2009?)


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CAPÍTULO IIAVALIAÇÃO PRELIMINAR DOS RISCOS DE INUNDAÇÕES

2. Com base em informações disponíveis ou facilmente dedutíveis, incluindo registos e estudossobre a evolução a longo prazo, nomeadamente do impacto das alterações climáticas naocorrência de inundações, a avaliação preliminar dos riscos de inundações é realizada a fim de fornecer uma avaliação dos riscos potenciais. A avaliação deve incluir, pelo menos, os seguinteselementos:

a) Cartas da região hidrográfica à escala apropriada, incluindo os limites das baciashidrográficas, das sub-bacias hidrográficas e, quando existam, das zonas costeiras, com a indicaçãode dados topográficos e da afectação dos solos;

b) Uma descrição das inundações ocorridas no passado que tenham tido impactos negativosimportantes na saúde humana, no ambiente, no património cultural e nas actividadeseconómicas, nos casos em que continue a existir uma probabilidade significativa de inundações semelhantes voltarem a ocorrer no futuro, incluindo a amplitude das inundaçõese as vias de evacuação das águas, e uma avaliação dos respectivos impactos negativos;


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c) Uma descrição das inundações significativas ocorridas no passado, sempre que se possam prever consequências prejudiciais significativas resultantes da ocorrência de inundações semelhantes no futuro;

e, em função das necessidades específicas dos Estados-Membros:

d) Uma avaliação das potenciais consequências prejudiciais das futuras inundações para a saúde humana, o ambiente, o património cultural e as actividades económicas, que tenha em conta tanto quanto possível questões como a topografia, a posição dos cursos de água e as suas características hidrológicas e geomorfológicas gerais, incluindo as planícies aluviais enquanto zonas de retenção natural, a eficácia das infra-estruturas artificiais existentes de protecção contra as inundações, a posição das zonas povoadas e das zonas de actividade económica e a evolução a longo prazo, incluindo o impacto das alterações climáticas na ocorrência de inundações.

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Análise doRisco


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A DISSONÂNCIA ENTRE OS DOIS MUNDOS PODE SER RELEVANTE E COLOCAR EM “RISCO” A EFICÁCIA DO APELO E A POSSIBILIDADE DE COMUNHÃO DE IDEIAS

INCOMUNICAÇÃO


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F (x ≤ X)

0 ≤ P ≤ 1

Função de

Distribuição (não-excedência)F(X)

X0

1

X

Área

dxdFf =

f

Conceito de probabilidade – Variáveis contínuas,I,Q….

Função densidade de Probabilidade-fdp


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Cumulative Distribution Function (CDF): F(y)=P(Y≤y)Probability Density Function (pdf): f(y)=dF(y)/dy

f(y) ≥ 0 ∀ y

P(a≤Y≤b) = F(b)-F(a) =

P(Y=a) = 0 ∀ a

∫b

adyyf )(

1)( =∫∞

∞−dyyf

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Probabilidade de Excedência

x

x

0

F (x ≥ X) 1

Período de retorno = )(

1xxF ≥

01,0100

1100 ==Ff


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Cumulative Distribution Function

Gupta Fig. 8.2


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Expected Values of Continuous RVs

[ ] ∫∫

∞

∞−

∞

∞−

=

==

dyyfygYgE

dyyyfYE

)()()(

)()( :Value Expected µ

VALOR EXPECTÁVEL DE UMA VARIÁVELou FUNÇÃO

G(y)=Função Danos (Consequências)

f(y)=Função densidade de probabilidade da intensidadelocal da cheia (I)

Se

O VALOR EXPECTÁVEL CORRESPONDE AO RISCO !!!!


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dAyxIyxDAIIPIPIRISCO LA

AA )),(,(),()()( 02010 ∫∗∗=

Difusão no percurso (DP(x,y,I0))

Prob. composta de ocorrências sequenciais

+ prob. associada a incertezas de percurso

Danos resultantesda inundação na

área A

Risco de cheia com intensidade I0 (T0) numa área A

)IA(D A

Componente pseudo-determinística

Prob. ocorrênciaInicial (origem)

T0=Período de Retorno considerado

(valor constante para A)

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dA)Iy,x(D)IA(D LA

A ∫=

Exposição

Categorizando por sub-áreas e tipos de bens

),().,(),( LL IyxVyxExIyxD =

Vulnerabilidade

)IA(D)IA(D)IA(D ALjjiji

A ≅= ∑∑

),,,,(),( 0 PercursoItyxDPyxII LL ==

DIFUSÃO NO PERCURSO

Danos

(INTENSIDADE LOCAL)


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“As inundações são um fenómeno natural quenão pode ser evitado. No entanto, determinadasactividades humanas (como o aumento das aglomerações humanas e dos bens económicos nas planícies aluviais e a redução da retenção natural de águadevido à utilização do solo) e as

alterações climáticas contribuem paraum aumento da probabilidade de ocorrência de inundações e do respectivo impacto negativo.”

1

2

1 VULNERABILIDADE

2 INCERTEZA

/ EXPOSIÇÃO


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O que é a vulnerabilidade?

• Grau de incapacidade de enfrentar consequências

• Grau de dano ou avaria num sistema provocado por um evento

• Operador de dano (0,1) resultante do impacto de um evento sobre um bem exposto

- Categorias

Física

Organizacional

Cultural (Motivacional)

V. Social


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Chicoutimi, Quebec, Juillet 1996 (Source Time 5/8/96)

Vulnerability :Land use

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FUNÇÃO VULNERABILIDADE


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I (I0, x, y)

Location

I

I(local flood intensity/magnitude)

FD

From hydraulics

Vulnerability function

(Flood Routing)

Log normal distribution

F = a + (1 – a) LOGN (FD, µ, σ)

I0

1


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)(),()()( 02010 AAA IADAIIPIPIRISCO ∗∗=

Factor origem

Factor percurso

Factor Recepção -

impacto


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CENÁRIOS

(ORIGEM)

PROPAGAÇÃO

EXPOSIÇÃO

RESPOSTA -VULNERABILIDADE

INUNDAÇÃO

IMPACTO HIDRODINÂMICO

VULNERABILIDADES

DANOS E PERDAS

ANÁLISE

RISCO RESIDUAL

(APRECIAÇÃO)

REMÉDIOS

GESTÃO

PLANOS

CONTROLO E MITIGAÇÃO DOS RISCOS

PROTECÇÃO CIVIL

GESTÃO DE CRISES

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Série de cheias – gama de períodos de retorno

Série de cenários – ocorrências possíveis (“known unknown”)

• Sequência de ocorrências no percurso e hipóteses sobre condições de base (população, resiliência, fiabilidade…)

Série de categorias de bens

• Pessoas• Tipos de construções (material, estrutura...)• Infra-estruturas• Bens agrícolas• Bens industriais• Gado• ...

Aj


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dAdDdIdIIyxDIyxDfAIIfIftotRISCO LLLL

Ex

A

I

I

I

IA

LMP

Lo

MP

MIN

03020

01 ),(),,(),()(, ∫∫∫∫≡

Risco total de cheia numa área A

)(21 kjikljikl

IADPP∑∑∑∑≡

Série de cheias iniciais (T>Tmin)

Série de cenários de percurso

Série de categorias de bens expostos

Série de sub-áreas inundadasFunção de danos médios ou prováveis

Probabilidades de origem e de percurso


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Percurso de cheiasCenários sequenciais

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(2001)


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P0(C) = 0,01N

h=0

E = 1000 habitantesV0= 0R0= 0

P1(R│C0) = 0,1

E = 1000 habitantesV1= 0,05R1= 0,01 • 0,1 • 50 = 0,05 vítimas/ano

Directiva (Capítulo II-Avaliação Preliminar)….including … the effectiveness of existing man-made flood defence

Infrastructures…

CENÁRIO A

CENÁRIO B

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Modos de Falha de DiquesAvaliação e Gestão dos Riscos de Inundações Fluviais e Costeiras Nova Directiva Europeia

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Taw/Curl, (1990)

Arvore de Eventos Arvore de Falhas


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FUNÇÃO DE VULNERABILIDADE (DIQUE)

PROBABILIDADEde

Rotura


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P(ROT Qgalg/m)

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Prob Rotura do Dique

fdp cheia incidente

fdp cheia modificada


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DEFRA/EA (UK)


71

DEFRA/EA (UK)


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5,2)(2

5,1)(1 )()( ibreibrebre hhChhCQ −+−=

The breach outflow is computed as broad-crested weir flowSIGHN, 1997

h – elevation of the water surface

hbre(i) – elevation of the breach botom

function of the time of failure

Teresa Viseu 2002

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szkC 78.12 =

sibre kbC )(1 25.2=

For dykes

L

Φ

Qa1 Qa2

QbreKs – submergence correction

Red River case study Development of the algorithm for

prediction of the dyke-breach outflow hydrograph

Teresa Viseu 2002


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Red River case study Dyke-breach outflow propagation

Teresa Viseu 2002


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NEW ORLEANS 2005


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20


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Antes Depois

Evento A

Evento B

------- > O Risco pode aumentar

A conjugação de estratégias é indispensável!!

Evento A

E E


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Percurso de cheiasModelação /SIMULAÇÃO

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CAPÍTULO IIICARTAS DE ZONAS INUNDÁVEIS E CARTAS DE RISCOS DE INUNDAÇÕES

3. As cartas de zonas inundáveis cobrem as zonas geográficas susceptíveis de ser inundadas, de acordo com os seguintes cenários:

a) Fraca probabilidade de cheias ou cenários de fenómenos extremos;b) Probabilidade média de cheias (periodicidade provável igual ou superior a 100 anos);c) Probabilidade elevada de cheias, quando aplicável.

4. Para cada um dos cenários referidos no n.o 3, devem indicar-se os seguintes elementos:a) Amplitude da inundação;b) Profundidades de água ou nível de água, quando aplicável;c) Quando aplicável, a velocidade da corrente ou o caudal da

cheia correspondente.


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MODELOS 1-D


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NÃO ESQUECER AS INCERTEZAS !!!

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• Caudal de ponta– media = 4957 m3/s– desvio-padrão = 630 m3/s– máximo simulado = 6814 m3/s– mínimo simulado = 3325 m3/s– caudal de ponta simulado com base nas melhores estimativas = 4653 m3/s– Tempo de ocorrência entre os 31 minutos e os 74 minutos

ANÁLISE DE INCERTEZAA. Betâmio de Almeida, Joana Santos (2005)

MÉTODO DE MONTE CARLO + LATIN HYPERCUBE SAMPLING

Probabilidade de não excedência de caudais em função do tempo


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Percurso de cheiasZonas urbanas

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Figura 1.3.1 - Áreas urbanas e urbanizáveis, áreas

industriais e turísticas

(Plano Nacional da (Plano Nacional da ÁÁgua)gua)

CHEIA em PESO DA RÉGUA


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Grande Lisboa 2008

análise do risco avaliação do risco gestão do risco de...

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