Numerical Simulation of Debris Flows of the Catastrophic Event of February 2019 in Mirave – Peru

Abstract

Debris flows are geophysical phenomena, caused by torrential rain, which occur in mountainous areas, characterized by the detachment of slope and riverbed materials and their consequent dislodge through watersheds and streams. Debris flows usually carry sludge, water and rocks, and can destroy everything in their path. On February 8th, 2019, an event of this type occurred and destroyed Mirave’s community in Peru, which was located in the areas of transport and deposition of debris flows. This research presents the modeling and numerical simulation to reproduce the transport and deposition processes of the debris flow that occurred in Mirave. The initiation process of the debris flow in streams was represented by hydrographs obtained from the estimated rain runoff volumes and solid materials found at each evaluated micro watershed. The numerical simulation results show acceptable results in terms of reproduction of the extension of the affectation and deposition areas of solids related to the studied debris flow. The resulting velocity field shows an adequate representation of the erosion zones observed in the area. The model used for evaluating the disaster risk by debris flows can predict and delimit, with acceptable accuracy, the potentially dangerous areas for a mudslide event. The application of the proposed methodology for assessing the disaster risk due to debris flows at watersheds and streams is useful to understand the extent of debris flow affectation during extreme weather events, as well as to develop emergency plans, and to formulate disaster management policies in Peru or in other countries with similar conditions.

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.