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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/16353| Tipo: | Tese |
| Título: | Estudo de planícies de inundação através da análise dos parâmetros hidráulicos do canal principal e sua influência na avaliação do risco fuzzy de enchentes |
| Título em inglês: | Study floodplains by analyzing the hydraulic parameters of the main channel and its influence on the evaluation of fuzzy risk of flooding |
| Autor(es): | Andrade, Carla Freitas de |
| Orientador: | Souza, Raimundo Oliveira de |
| Palavras-chave: | Engenharia hidráulica;Sistemas difusos;Modelagem matemática;Rios |
| Data do documento: | 2006 |
| Citação: | ANDRADE, C. F. Estudo de planícies de inundação através da análise dos parâmetros hidráulicos do canal principal e sua influência na avaliação do risco fuzzy de enchentes. 2006. 213 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. |
| Resumo: | Com o objetivo de analisar planícies de inundação em canais naturais, sujeitos à propagação de uma onda de cheia, formulou-se um modelo matemático, baseado nas equações da hidrodinâmica, conjuntamente com a teoria fuzzy. O modelo é capaz de avaliar, em função dos parâmetros hidráulicos e hidrológicos da bacia, o comportamento das variáveis de controle pertinentes ao escoamento. O modelo é também capaz de avaliar o risco fuzzy para tais áreas susceptíveis a inundação, durante chuvas intensas. Para a solução das equações diferenciais parciais contidas no modelo, foi usado o Método das Diferenças Finitas, e, para a solução do sistema de equações algébricas não lineares resultantes, foi usado com o Método Iterativo de Newton–Raphson. Um programa computacional QUARIGUA (Análise Quantitativa do Risco de Enchente em Rios Urbanos), codificado em linguagem FORTRAN 90 e desenvolvido para esta pesquisa, foi usado para efetuar as simulações. O programa computacional QUARIGUA foi organizado de uma maneira modular, com dois módulos principais, a saber, o módulo determinístico, onde os resultados da profundidade do escoamento e da vazão do canal são calculados como valores discretos, e o módulo fuzzy, baseado na teoria de risco fuzzy, onde os resultados da profundidade do escoamento e da vazão do canal são calculados como funções de pertinência. Para avaliar o comportamento das variáveis de controle, vários cenários para o canal principal, de uma bacia de inundação fictícia, bem como para as ondas de cheia, foram considerados e diferentes simulações foram realizadas através do programa computacional QUARIGUA. A introdução da lógica fuzzy no modelo hidrodinâmico, para calcular as funções de pertinência vinculadas às variáveis de controle, proporciona um procedimento adequado e prontamente eficaz para a análise dos campos de risco presentes no processo de propagação de onda de cheia e, portanto, também proporciona uma avaliação mais consistente de áreas de risco próximas às margens de canais naturais. Foram realizadas ainda algumas simulações específicas para a análise do comportamento do risco de inundação, e da garantia, em função das características hidráulicas e hidrológicas do canal, avaliando, assim, de que maneira determinadas alterações no coeficiente de rugosidade, ou na declividade do canal, por exemplo, podem afetar o comportamento da função de risco. Os resultados mostram que o processo de propagação de uma onda de cheia, bem como o comportamento das funções de risco e de garantia, são altamente influenciados pelos parâmetros hidráulicos e hidrológicos do canal. Ademais, os resultados também mostram que o modelo proposto representa um procedimento alternativo consistente, para a avaliação do risco de inundação, e, portanto, fornece importantes informações para a análise e o planejamento das ações de ocupação de áreas de risco. |
| Abstract: | In order to analyze flood plains in natural channels, subject to the propagation of a flood wave, formulated a mathematical model based on the equations of hydrodynamics, together with the fuzzy theory. The model is able to assess, on the basis of hydraulic and hydrologic parameters of the basin, the behavior of the control variables relevant to the flow. The model is also able to evaluate the fuzzy risk for such areas susceptible to flooding during heavy rains. For the solution of partial differential equations contained in the model, we used the method of finite differences, and to the solution of algebraic equations resulting nonlinear, was used with the Iterative Method of Newton-Raphson. A computer program QUARIGUA (Quantitative Analysis of Flood Risk in Urban Rivers), coded in FORTRAN 90 language, and developed for this research, was used to perform the simulations. The computer program QUARIGUA was organized in a modular fashion, with two main modules, namely the deterministic module, where the depth of the results of the flow and channel flow is calculated as discrete values, and the fuzzy module, based on the theory fuzzy risk, where the depth of the results of the flow and channel flow are calculated as membership functions. To evaluate the behavior of the control variables, various scenarios for the main channel, a bowl of fictitious flood, as well as the waves of full, were considered and different simulations were performed using the computer program QUARIGUA. The introduction of fuzzy logic in the hydrodynamic model, for calculating the membership functions related to the control variables, provides a suitable and readily effective procedure for the analysis of risk fields in a full wave propagation process and hence also provides a more consistent risk assessment of areas near the banks of natural channels. We were also carried out some specific simulations for analysis of flood risk behavior, and warranty, depending on the hydraulic and hydrologic characteristics of the channel, evaluating thus how certain changes in the roughness coefficient, or the channel slope, for example, may affect the behavior of the hazard function. The results show that the process of spreading a flood wave, as well as the behavior of risk functions and assurance, are highly influenced by the hydraulic and hydrologic parameters of the channel. Moreover, the results also show that the proposed model is a consistent alternative procedure for the assessment of flood risk, and therefore provides important information for analysis and planning of risk areas of employment actions. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16353 |
| Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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