Simulação Numérica dos Fluxos de Detritos do Evento Catastrófico de Fevereiro de 2019 em Mirave - Peru

Savio, Alexandre Almeida Del; Astocahuana, Samuel Ismael Quisca; Navarro, Leonardo Franco Castillo

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Sumário

ARTICLES • Rev. Ambient. Água 14 (6) • 2019 • https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2437 copiar

Simulação Numérica dos Fluxos de Detritos do Evento Catastrófico de Fevereiro de 2019 em Mirave - Peru

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Resumo

Os fluxos de detritos são fenômenos geofísicos provocados por chuvas torrenciais, que ocorrem em áreas montanhosas, e se caracterizam pelo desprendimento de materiais de declives e de leitos de rios e seu consequente arraste água abaixo através de bacias e córregos. Os fluxos de detritos carregam consigo, em geral, lodo, água e rochas, e podem destruir tudo o que está em seu caminho. No dia 8 de fevereiro de 2019 ocorreu um evento deste tipo que destruiu a comunidade de Mirave, no Peru, que estava localizada nas áreas de trânsito e deposição dos fluxos de detritos. Esta pesquisa apresenta a modelagem e simulação numérica para reproduzir os processos de iniciação e deposição de fluxos de detritos ocorrido em Mirave. O processo de iniciação dos fluxos de detritos nos desfiladeiros foi representado por hidrogramas obtidos a partir dos volumes estimados de escoamento de água da chuva e materiais sólidos encontrados em cada microbacia avaliada. Os resultados das simulações numéricas mostram resultados aceitáveis em termos de reprodução da extensão do impacto nas áreas de deposição de sólidos relacionados ao fluxo de detritos estudado. O campo de velocidades resultantes mostra uma adequada representação das zonas de erosão observadas in loco. O modelo usado para a avaliação do risco de desastres por fluxos de detritos é capaz de prever e delimitar, com uma aproximação aceitável, as áreas potencialmente perigosas para um evento de deslizamento de terra com um período de retorno determinado. A aplicação da metodologia proposta para avaliação do risco de desastres devido aos fluxos de detritos, a bacias e riachos, é útil para entender a extensão dos impactos gerados pelos fluxos de detritos durante eventos climáticos extremos, bem como para o desenvolvimento de planos de emergência e formulação de políticas de gestão de desastres no Peru.

Palavras-chave:
avaliação de risco; fluxo de detritos; fluxo de lama; fluxo hiperconcentrado; hidrogramas.

Classification and characteristics of debris flows	Mirave 1 Stream	Mirave 2 Stream
Morphologically	Debris flows in riverbed	Debris flows in riverbed
Geological structure	Erosion of residual soils and rock weathering	Erosion of residual soils and rock weathering
Mechanism of occurrence	Landslides and accumulation of material in the riverbed	Landslides and accumulation of material in the riverbed
Transportation mechanism	Highly non-stationary and pulsating	Highly non-stationary and pulsating
Effect on the river bed	Erosive	Erosive
Volume of the event	High (greater than 100,000 m³)	High (greater than 100,000 m³)
Recurrence of the event	Low (Frequency more than 10 years)	Low (Frequency more than 10 years)
Type of flow	Between mud flows and debris flows	Between mud flows and debris flows
Flow characteristic	Pulsating, several waves	Pulsating, several waves
Granulometry	Coarse granulometry (pebbles, gravel, sands and fines)	Coarse granulometry (pebbles, gravel, sands and fines)
Density	1900 kg/m³	1900 kg/m³
Viscosity	High viscosity (higher than 1000 water viscosity)	High viscosity (higher than 1000 water viscosity)
Speed	Medium	Medium

Classification and characteristics of the debris flows	Mirave 3 Stream	Mirave 4 Stream
Morphologically	Debris flows in riverbed	Debris flows in riverbed
Geological structure	Erosion of residual soils	Erosion of residual soils
Mechanism of occurrence	Landslides and accumulation of material in the river bed	Landslides and accumulation of material in the river bed
Transportation mechanism	Highly non-stationary and pulsating	Highly non-stationary and pulsating
Effect on the river bed	Erosive	Erosive
Volume of the event	Medium (between 10,000 m³ and 100,000 m³)	Medium (between 10,000 m³ and 100,000 m³)
Recurrence of the event	Low (Frequency more than 10 years)	Low (Frequency more than 10 years)
Type of flow	Between mud and debris flow	Between mud and debris flow
Flow characteristic	Pulsating, one wave	Pulsating, several waves
Granulometry	Coarse granulometry (pebbles, gravels, sands and fines)	Coarse granulometry (pebbles, gravels, sands and fines)
Density	1900 kg/m³	1900 kg/m³
Viscosity	High viscosity (greater than 1000 water viscosity)	High viscosity (greater than 1000 water viscosity)
Speed	Medium	Medium

Micro-watersheds	Q_l peak for return periods (years)
Micro-watersheds	TR=25	TR=50	TR=100	TR=200	TR=500
Mirave 1 Stream	11.5	14.8	18.4	22.3	27.7
Mirave 2 Stream	4.5	5.8	7.2	8.7	10.8
Mirave 3 Stream	2.7	3.6	4.4	5.4	6.7
Mirave 4 Stream	3.8	4.9	6.1	7.4	9.2
Mirave's watershed	20.9	27.1	33.5	40.6	50.4

Maximum flow (m³/s)	C_d	K	β	Mirave 1 Stream					Mirave 2 Stream					Mirave 3 Stream					Mirave 4 Stream
				Return Period (years)					Return Period (years)					Return Period (years)					Return Period (years)
				25	50	100	200	500	25	50	100	200	500	25	50	100	200	500	25	50	100	200	500
Water flow	-	-	-	11.5	14.8	18.4	22.3	27.7	4.5	5.8	7.2	8.7	10.8	2.7	3.6	4.4	5.4	6.7	3.8	4.9	6.1	7.4	9.2
Flow rate of mud	-	-	-	14.15	18.22	22.65	27.45	34.09	5.54	7.14	8.86	10.71	13.29	3.32	4.43	5.42	6.65	8.25	4.68	6.03	7.51	9.11	11.32
Debris flow (Takahashi formula)	0.191	-	-	20.74	26.69	33.19	40.22	49.96	8.12	10.46	12.99	15.69	19.48	4.87	6.49	7.94	9.74	12.08	6.85	8.84	11.00	13.35	16.59
Debris flow (Sokolov formula)	-	3.0	3.5	46.58	59.94	74.52	90.32	112.2	17.55	22.62	28.08	33.93	42.12	10.53	14.04	17.16	21.06	26.13	14.82	19.11	23.79	28.86	35.88
		3.0	3.0
		3.0	3.0
		3.0	3.0

Variable	Mirave 1 Stream					Mirave 2 Stream					Mirave 3 Stream					Mirave 4 Stream
	Return Period (years)					Return Period (years)					Return Period (years)					Return Period (years)
	25	50	100	200	500	25	50	100	200	500	25	50	100	200	500	25	50	100	200	500
Peak flow of the water hydrograph (m³/s)	11.5	14.8	18.4	22.3	27.7	4.5	5.8	7.2	8.7	10.8	2.7	3.6	4.4	5.4	6.7	3.8	4.9	6.1	7.4	9.2
Hydrogram water volume (m³) x10³	150.6	184.5	221.3	266.5	319.9	73.5	88.3	105.7	125.3	152.5	25.03	30.19	36.22	43.40	53.14	51.3	63.8	78.9	91.4	112.2
Peak of debris flow (m³/s)	20.74	26.69	33.19	40.22	49.96	8.12	10.46	12.99	15.69	19.48	4.87	6.49	7.94	9.74	12.08	6.85	8.84	11.00	13.35	16.59
Maximum volume of debris flow (m³) x10³	271.7	334.1	397.6	482.0	579.3	131.6	159.8	189.5	226.8	273.6	44.4	53.5	66.3	77.1	95.7	92.9	113.7	141.0	165.5	203.2

FLO-2D Simulation	Scenario	Return Periods - TR (years)	Flow Type
N°1	C1+2, C3, and C4	25	Water
N°2	C1+2, C3, and C4	50	Water
N°3	C1+2, C3, and C4	100	Water
N°4	C1+2	25	Water
N°5	C1+2	50	Water
N°6	C1+2	100	Water
N°7	C1+2, C3, and C4	50	Hyperconcentrated flow (Cv= 0.30)
N°8	C1+2, C3, and C4	100	Hyperconcentrated flow (Cv= 0.30)
N°9	C1+2	50	Hyperconcentrated flow (Cv= 0.30)
N°10	C1+2	100	Hyperconcentrated flow (Cv= 0.30)
N°11	C1+2, C3, and C4	50	Debris flow (Cv=0.45)
N°12	C1+2, C3, and C4	100	Debris flow (Cv=0.45)
N°13	C1+2	50	Debris flow (Cv=0.45)
N°14	C1+2	100	Debris flow (Cv=0.45)

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[1] ^*Corresponding author: Alexandre Almeida Del Savio, e-mail: delsavio@gmail.com