Cartografia de áreas inundáveis a partir do método de reconstituição hidrogeomorfológica e do método hidrológico-hidráulico : estudo comparativo na bacia hidrográfica do rio Arunca

Abstract

O assunto central da presente tese é o estudo comparativo entre duas metodologias utilizadas na definição de áreas inundáveis: o método de reconstituição hidrogeomorfológica e o método hidrológico-hidráulico. Utiliza-se como área de estudo a bacia hidrográfica do rio Arunca, afluente do rio Mondego, Região Centro de Portugal, para a qual se obtém a cartografia das áreas inundáveis correspondentes à cheia actual e cheia histórica – através do método de reconstituição hidrogeomorfológica – e à cheia centenária – através do método hidrológico-hidráulico, com recurso ao programa HEC-RAS. A representação cartográfica de áreas inundáveis obtida para esta bacia hidrográfica, para além de permitir a comparação entre os dois métodos, constitui por si só um resultado de elevado interesse ao nível no Ordenamento do Território. Este estudo iniciou-se com a caracterização física e humana da área da bacia, não apenas como uma fonte de dados para a aplicação dos dois métodos, mas também como contributo para o conhecimento desta área geográfica ainda pouco estudada ao nível da unidade hidrográfica (bacia e sub-bacias). O método de reconstituição hidrogeomorfológica baseia-se no estudo de evidências passadas que testemunham a ocorrência de cheias/inundações. Foram recolhidas evidências de origem geomorfológica, sedimentológica e biológica, bem como registos epigráficos e orais (por aplicação de questionários). O método hidrológico-hidráulico baseia-se na execução de modelações hidráulicas de circulação de caudais em lâmina livre, para as quais se necessita de dois tipos principais de dados: dados hidrológicos de escoamento e dados geométricos relativos ao troço fluvial a modelar. Relativamente a cada método, refere-se o material e dados necessários e o processo para a sua aplicação. A cartografia de áreas inundáveis obtida pela aplicação de cada um dos métodos é comparada, sendo propostas explicações para as semelhanças e diferenças verificadas. Estas explicações baseiam-se na forma como os dados de entrada (v.g., a morfologia e a ocupação do solo no plaino aluvial) influenciam os resultados obtidos. Em particular, identifica-se como origem para as maiores diferenças verificadas na cartografia de áreas inundáveis, o facto de os resultados obtidos pelo método hidrológico-hidráulico serem particularmente sensíveis e reactivos à artificialização e modificação do leito maior dos cursos de água, o mesmo não se verificando no método de reconstituição hidrogeomorfológica. Como nota final é sublinhada a forte relação de complementaridade entre os dois métodos, no sentido em que as suas diferenças metodológicas permitem uma diferente e complementar compreensão dos processos hidrológicos e hidráulicos que ocorrem numa situação de cheia/inundação.

The central issue of the current thesis is the comparative study of two methodologies used in flood hazard delineation: the hydrogeomorphologic reconstitution method and the hydrologic-hydraulic method. The Arunca’s river basin, a Mondego’s river tributary, in Central Portugal is used as study area. For this basin the flood-prone area mapping equivalent to the historic and present flood, is obtained via the hydrogeomorphologic reconstitution method; and to the 100-year flood, via the hydrologic-hydraulic method, using the HEC-RAS software. The interest and usefulness of the obtained cartographic delineation of flood-prone areas for this watershed is not confined to the main goal of comparing both methods, given its high relevance and applicability to land use planning. This study is initiated with the physical and human basin’s characterization, not only as a data source useful for the application of the two previously mentioned methods, but also as a relevant contribution to the knowledge of this basin at its natural hydrographic division (basin and sub-basins). The hydrogeomorphologic reconstitution method is based on the study of evidences that document past flood/inundation events. For the application of this method, geomorphologic, sedimentologic and biologic evidences were collected, as well as epigraphic and oral records. On the other hand the hydrologic-hydraulic method is based on the application of hydraulic models for steady and unidirectional river flows. For this modeling, two main types of fluvial section data are used as inputs: flow and geometric data. For each method the required material and input data are identified, and their application process is described. The flood-prone area delineation obtained by each method is compared, and explanations for both differences and similarities are proposed. These explanations are based on the different types and/or usage of input data (v.g., floodplain’s morphology and land use) by each method and their impact on the achieved results. In particular, the fact that the hydrologic-hydraulic method results are more sensitive and reactive to the floodplain anthropic-induced transformations is pointed out as the cause for the major differences observed in the flood-prone area mappings obtained by this method and the hydrogeomorphologic reconstitution. The same sensitiveness and responsiveness are not present in the later method. As a final note, it is stressed the strong complementary relation between these two methods, given that their methodological approaches allow a complementary and different understanding of hydrologic and hydraulic processes that occur in flood/inundation events.