Flood risk index mapping of an area downstream of a dam in case of a break

Abstract

We aimed to evaluate the flood risk index due to the hypothetical break of the São Bento dam (SC, Brazil). The risk index was obtained by combining the hazard and vulnerability indices. The hazard index was obtained by multiplying the velocity by the depth of the water, simulated with HEC-RAS 2D. The simulated flood extent was 64.8 km2, with a maximum flow of 3586.60 m3·s-1, a depth of up to 2.0 m, and a velocity of up to 2.0 m·s-1 in most of the area. The formation of the breach occurred in 2.85 h, and the peak flow occurred at 1.67 h. The volume that overflowed with the break was 44.75 hm3. The flood wave reached 22.0 km in length, where the municipality of Forquilhinha is located. The risk index map showed that the risk is high up to 6 km from the dam since most people were at least 60 years old and had low incomes. In this location, the people were not safe inside buildings because they had a high probability of being destroyed. Thus, risk mapping may be adopted as a preventive measure to assist in preparing an emergency action plan and serve for environmental education and territorial planning.

Objetivou-se avaliar o índice de risco de inundação, devido ao rompimento hipotético da barragem de São Bento (SC). O índice de risco foi obtido combinando os índices de perigo e de vulnerabilidade. O perigo obteve-se multiplicando a velocidade pela profundidade da água, simuladas com HEC-RAS 2D. A mancha de inundação simulada foi de 64,8 km², a vazão máxima de 3586,60 m³.s-1, profundidade de até 2,0 m e velocidade de até 2,0 m.s-1, na maior parte da área. A formação da brecha aconteceu em 2,85 h e o pico de vazão ocorreu em 1h40 min. O volume extravasado no rompimento foi de 44,75 hm³. A onda de cheia atingiu 22,0 km de extensão onde fica o município de Forquilhinha. O mapa de índice de risco mostrou que até 6 km da barragem o risco é alto, devido a maioria das pessoas terem 60 anos ou mais e serem de baixa renda. Nesse local, as pessoas não estão seguras dentro das edificações, porque têm alta probabilidade de serem destruídas. Assim, o mapeamento de risco pode ser adotado como medida de prevenção, auxiliar na elaboração de um plano de ação emergencial, servir para educação ambiental e para o planejamento territorial.

El objetivo fue evaluar el índice de riesgo de inundación, debido a la hipotética ruptura de la represa de São Bento (SC). El índice de riesgo se obtuvo combinando los índices de peligrosidad y vulnerabilidad. El peligro se obtuvo multiplicando la velocidad por la profundidad del agua, simulada con HEC-RAS 2D. El punto de inundación simulado fue de 64,8 km², el caudal máximo fue de 3586,60 m³.s-1, profundidad de hasta 2,0 m y velocidad de hasta 2,0 m.s-1, en la mayor parte del área. La brecha se produjo en 2,85 h y el pico de flujo se produjo en 1h40 min. El volumen fugado en la ruptura fue de 44,75 hm³. La ola de inundación alcanzó 22,0 km de longitud donde se ubica el municipio de Forquilhinha. El mapa de índice de riesgo mostró que hasta 6 km de la represa el riesgo es alto, debido a que la mayoría de las personas tienen 60 años o más y son de bajos ingresos. En este lugar, las personas no están seguras dentro de los edificios, debido a que tienen una alta probabilidad de ser destruidos. Así, el mapeo de riesgos puede ser adoptado como medida preventiva, auxiliar en la elaboración de un plan de acción de emergencia, servir para la educación ambiental y la planificación territorial.