Simulação hidrológica da cheia de maio de 2024 na cidade de São Sebastião do Caí

Abstract

A inundação de maio de 2024, que atingiu grande parte do Rio Grande do Sul e impactou severamente a bacia hidrográfica do rio Caí, evidenciou os desafios impostos pelas mudanças climáticas e a necessidade de planejamento integrado e ações coordenadas para mitigar os impactos futuros. Historicamente, o rio Caí apresenta períodos de inundação, porém, desde a fundação da cidade, a área de várzea do rio foi antropizada e progressivamente ocupada pela população e assim, a cidade e população coexistem com inundações. Com a intesificação das mudanças climáticas, entretanto, verificou-se um aumento na intensidade e na frequência desses eventos, evidenciando a urgência na implementação de soluções eficazes para seu enfretamento. Este estudo teve como objetivo simular a cheia de maio de 2024 na cidade de São Sebastião do Caí, analisando o máximo impacto de alterações drásticas na bacia, a fim diminuir as consequências de cheias dessa magnitude, como a realização de dragagens profundas e reflorestamento total da bacia. Para isso, utilizou-se o módulo hidrodinâmico do modelo MGB, que permite simular o comportamento hidrológico e hidrodinâmico de grandes bacias. No presente estudo, a bacia hidrográfica do rio Caí foi modelada utilizando o método Inercial. A primeira parte do trabalho consistiu na calibração do modelo MGB para representar com precisão a resposta hidrológica da bacia, com foco na cidade de São Sebastião do Caí, e simular o evento de maio de 2024 de forma fidedigna à realidade. Na segunda parte do trabalho, os dois cenários extremos, dragagem e reflorestamento, foram comparados à simulação da cheia realizada na primeira parte. Os resultados indicaram que a mancha de inundação para o evento de maio de 2024 apresentou grande semelhança com a mancha gerada pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH), embora com algumas lacunas em áreas específicas. A profundidade de dezessete metros registrada na estação fluviométrica Barca do Caí foi reproduzida com precisão, indo de encontro com os valores observados no evento real. Além disso, os coeficientes Nash e Nash-log calculados foram considerados aceitáveis, indicando a adequação do modelo. Referente aos cenários simulados, a dragagem apresentou resultados mais promissores que o reflorestamento da bacia. Esta intervenção reduziu em dois metros a profundidade da inundação que atingiria a cidade, porém não alterou a extensão da mancha e nem houve diminuição nas vazões das estações fluviométricas observadas. Isso demonstra que esta alteranativa diminuiria o impacto causado por uma cheia extrema, principalmente em relação a altura que a água atingiria a cidade, porém os mesmos lugares seriam atingidos, não sendo considerado uma alternativa eficaz, além de envolver altos custos de projeto e manutenção. Para o cenário de reflorestamento da bacia, houve alteração ínfima de 1 metros na altura da cheia, porém não houve diferença na extensão da mancha de inundação na cidade de São Sebastião do Caí, demonstrando também não ser uma alternativa eficaz. Mesmo tendo em vista que o cenários simulados são uma extrapolação da realidade, é importante que estes máximos e seus efeitos sejam testados. Neste trabalho observou-se que as intervenções extremas de dregagem e reflorestamento propostas não modificariam os impactos causados pela cheia de forma relevante.Portanto, para eventos extremos como o de maio de 2024, é necessário que o foco não seja exclusivo nas obras de engenharia, mas em uma união entre as diversas áreas do conhecimento que trabalham em ações de enfrentamento às inundações.

The May 2024 flood, which affected much of Rio Grande do Sul and severely impacted the river basin of the Caí River, highlighted the challenges posed by climate change and the need for integrated planning and coordinated actions to mitigate future impacts. Historically, the Caí River has experienced periods of flooding. However, since the city's foundation, the river's floodplain has been anthropized and progressively occupied by the population, leading to a coexistence between the city and floods. With the intensification of climate change, however, there has been an increase in the intensity and frequency of these events, underscoring the urgency of implementing effective solutions to address them. This study aimed to simulate the March 2024 flood in the city of São Sebastião do Caí and analyze the limits of the effects of drastic changes in the basin to reduce the impact of floods of this magnitude, such as deep dredging and full reforestation of the basin. To achieve this, the hydrodynamic module of the MGB model was used, which allows the simulation of hydrological and hydrodynamic behavior in large basins. In this study, the Caí River basin was modeled using the Inertial method. The first part of the work involved calibrating the MGB model to accurately represent the basin's hydrological response, focusing on the city of São Sebastião do Caí, and simulating the May 2024 event in a way that faithfully reflected reality. In the second part, the two extreme scenarios were compared to the flood simulation performed in the first part. The results indicated that the flood extent for the May 2024 event closely resembled the extent generated by the Hydraulic Research Institute (IPH), although with some gaps in specific areas. The depth of 17 meters recorded at the Barca do Caí stream gauge station was accurately reproduced, aligning with the values observed during the actual event. Additionally, the calculated Nash and Nashlog coefficients were deemed acceptable, indicating the model's adequacy. Regarding the simulated scenarios, dredging showed more promising results than basin reforestation. This intervention reduced the flood depth affecting the city by two meters but did not alter the flood extent, nor did it decrease the flow rates observed at the stream gauge stations. This indicates that while this alternative could reduce the impact of an extreme flood—particularly the water height in the city—it would still affect the same areas, making it not an effective solution. Furthermore, it involves high project and maintenance costs. In the reforestation scenario, there was a negligible reduction of 1 meter in flood height, but no change in the flood extent in São Sebastião do Caí, also demonstrating that it is not an effective alternative. Even considering that the simulated scenarios are an extrapolation of reality, it is important to test these extremes and their effects. This study showed that the proposed extreme interventions of dredging and reforestation would not significantly alter the impacts caused by the flood. Therefore, for extreme events such as the May 2024 flood, the focus should not be exclusively on engineering works but rather on a collaboration between various fields of knowledge working on flood mitigation actions.