Hydrological and hydraulic modelling applied to the mapping of flood-prone areas / Modelagem hidrológica e hidráulica aplicada ao mapeamento de áreas inundáveis

ABSTRACT Overbank flooding caused by historically high flows, such as that in the Rio Mundaú watershed (lying between the states of Alagoas and Pernambuco) in 2010, has been the cause of widespread damage. The purpose of work described in this paper was to propose a mapping of areas liable to flooding in the township of Rio Largo (Alagoas) in the Rio Mundaú watershed by means of an -off-line- coupling of the hydrological/hydraulic models (MGB-IPH/HEC-RAS), through consideration of extreme floods with different return periods for discharge. The hydrological model had a parameterization appropriate for extreme floods, using as input rainfall data with different return periods. Calibration and validation of the hydrological model were adequate in drainage areas larger than 1500 km², but were less acceptable in headwater drainage areas where different geology and soil cover gave rise to surface runoff. The hydraulic model showed good agreement with point observations of flood levels in 2010 in both rural and urban areas along the water-course (R²= 0.99; RMSE = 1.41 m and CV (RMSE) = 0.04). In urban areas distant from the river, however, flood levels were over-estimated, indicating a need to use more detailed Digital Elevation Models. Flood events with return period greater than 50 years have the potential to cause great damage (floods exceeding 0.46 km² in the urban area). The study showed that the use of coupled models was a viable approach for mapping areas liable to flooding, when it is not possible to analyse local flow frequencies in support of a hydraulic model. Keywords: Floods. Models. Coupling. RESUMO Inundações ribeirinhas ocasionadas por cheias históricas, como, por exemplo, no ano de 2010 na bacia hidrográfica do rio Mundaú (entre os estados de Alagoas e Pernambuco), promovem danos de grandes proporções. O objetivo deste trabalho foi propor um mapeamento de áreas inundáveis no município de Rio Largo (Alagoas), bacia hidrográfica do Mundaú, através de acoplamento -off-line- de modelos hidrológico/hidráulico (MGB-IPH/HEC-RAS), considerando eventos de cheias extremas com diferentes tempos de retorno de vazão. Foi utilizada uma parametrização voltada para eventos extremos de cheia no modelo hidrológico, utilizando como entrada dados de chuva para diferentes tempos de retorno. A calibração e validação do modelo hidrológico foi adequada em áreas de drenagem superiores a 1.500 km², o que não foi verificado em áreas de drenagem próximas a nascentes, as quais possuem geologia e tipo e cobertura do solo que propiciam escoamentos superficiais. O modelo hidráulico indicou boa correspondência com os dados pontuais das marcas de cheia do ano de 2010 em áreas rurais e urbanas perto do curso d-água (R² = 0,99; RMSE = 1,41 m e CV (RMSE) = 0,04). Entretanto, em áreas urbanas distantes do rio, houve uma superestimação, assinalando a necessidade do uso de Modelos Digitais de Superfície mais detalhados. Eventos de cheia com tempo de retorno acima de 50 anos possuem grande potencial de danos (inundação acima de 0,46 km² na área urbana). Este estudo indicou o uso de modelos acoplados foi viável para representar o mapeamento de áreas inundáveis, quando não é possível realizar uma análise de frequência local de vazões para subsidiar o modelo hidráulico. Palavras Chave: Inundações. Modelos. Acoplamento.