Proposta de modelo empírico para análise de suscetibilidade a fluxos de detritos com base na caracterização de cicatrizes

Abstract

Fluxos de detritos são fenômenos complexos e que apresentam elevado potencial destrutivo. A complexidade resultante das variações de composição do fluxo e da sua ocorrência em diferentes morfologias, agregada as altas velocidades e a magnitude do material mobilizado, favorece o reconhecimento do fluxo de detritos como um dos eventos mais perigosos em regiões montanhosas. A demanda por ações de prevenção a esses eventos é crescente, no entanto, vagarosamente preenchida. A aplicação de metodologias complexas que requerem uma grande disponibilidade de dados mostra-se inviável em larga escala, além de demasiadamente onerosa. Em vista disso, o presente trabalho propõe uma abordagem empírica, com a finalidade de subsidiar análises de suscetibilidade a fluxos de detritos. A metodologia consiste inicialmente na caracterização e classificação de cicatrizes ocorridas em uma bacia montanhosa no sul do Brasil, a fim de identificar padrões de propagação e parâmetros empíricos de cada classe de movimento de massa. As cicatrizes foram classificadas entre fluxos de detritos canalizados e de encosta aberta a partir de relações entre comprimento e largura. Considerando a representação de ambas as classes de fluxo de detritos foi proposto um modelo empírico aplicado a partir de ferramentas de geoprocessamento, utilizando algoritmos de direcionamento de fluxo em conjunto com três parâmetros empíricos de calibração: o ângulo de alcance, o limiar de proporção e a profundidade do fluxo de detritos. Para definição desses valores foram usados parâmetros e equações empíricas obtidas a partir da caracterização das cicatrizes e propostas na literatura. Os resultados do modelo proposto obtiveram índices de acerto de até 73% e índice de erro de até 23%, apresentando simulações de propagação com resultados semelhantes aos de um modelo fisicamente embasado simplificado trazido por Paul (2020). A utilização do modelo proposto é recomendada especialmente para estudo preliminar, visando suprir inicialmente essa lacuna quanto à prevenção de desastres em escala nacional.

Debris flow is a complex phenomenon with high destructive potential. The complexity resulting from variations in the material composition and its occurrence in different morphologies, added to the high speeds and magnitude of the mobilized material, results in the recognition of debris flow as one of the most dangerous events in mountainous regions. The demand for actions to prevent these events is growing, however, slowly filled. The application of complex methodologies that require a large availability of data proves to be unfeasible on a national scale, and too expensive. In this view, the present work proposes an empirical approach, in order to support debris flows susceptibility analyzes. The methodology initially consists in the characterization and classification of scars occurred in a mountain basin in southern Brazil, in order to identify propagation patterns and empirical parameters of each movement class. Scars were classified between channeled and open slope debris flows based on length-to-width relationships. Considering the representation of both classes of debris flow, an empirical model was proposed applied from geoprocessing tools, using flow direction algorithms together with three empirical calibration parameters: the angle of reach, the proportion threshold and the depth of debris flow. To define these values, parameters and empirical equations were obtained from literature and from the characterization of scars. The results of the proposed model obtained hit rates of up to 73% and error rates of up to 23%, presenting propagation simulations with results similar to those of a simplified physically based model brought by Paul (2020). The use of the proposed model is recommended especially for a preliminary study, aiming to initially fill this gap in terms of disaster prevention on a national scale.