Relação intensidade-duração-frequência de chuvas extremas na região Nordeste do Brasil
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Tecnologias e Inovações Ambientais
Agência de fomento
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
A escassez de dados de chuva-vazão, no Brasil, cuja extensão territorial
inviabiliza os programas convencionais de medição hidrológica, levou ao
desenvolvimento de modelos matemáticos que utilizam das relações intensidadeduração-frequência (IDF). As relações IDF possibilitam a determinação da
chuva de projeto, em lugares, que não se dispõem de dados de vazão, tornando
confiável o dimensionamento de obras hidráulicas e agrícolas. Para a definição
das relações IDF, utilizam-se dados obtidos de pluviógrafos, capazes de medir a
intensidade, duração e altura da chuva, entretanto tais equipamentos são escassos
no Brasil. Por outro lado, a rede pluviométrica nacional que fornece apenas a
altura de chuva é ampla e bem distribuída, levando ao desenvolvimento de
metodologias que permitam a estimação da relação IDF por meio de técnicas de
desagregação de chuvas. Neste contexto, objetivou-se gerar as relações IDF,
para estações pluviométricas, localizadas na região Nordeste do Brasil, por meio
da técnica de desagregação de chuva de 24 horas desenvolvida pela CETESB e,
a partir do ajuste das relações IDF, espacializar e interpolar seus parâmetros pelo
método da Krigagem. Para tal, foram escolhidas as estações que apresentaram
séries históricas com, no mínimo, 15 anos de observações diárias, totalizando
2.042 estações com registros pluviométricos extraídas do Hidroweb, as quais
foram desagregadas gerando durações de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 60, 360, 480,
600, 720 e 1440 minutos. O modelo de probabilidade de Gumbel foi empregado,
na análise da distribuição de frequência e na estimativa das chuvas intensas, para
os períodos de retorno de 5, 10, 25, 50 e 100 anos. Para a verificação da
aderência das frequências estimadas pelo modelo de Gumbel às frequências
observadas, utilizou-se o teste do Qui-quadrado para um nível de 5% de
significância. Em seguida, foram realizados os ajustes das relações IDF e o
desempenho dos modelos foi avaliado pelo coeficiente de determinação (r
2
).
Para todas as estações empregadas verificou-se uma ótima aderência das
frequências teóricas obtidas pelo modelo de Gumbel, às frequências observadas,
pelo teste de Qui-quadrado e pelo coeficiente de desempenho que apresentou
valores acima de 0,85. Os ajustes das relações IDF, para todas as estações
avaliadas, apresentaram valores de r
2
próximo de 1,0, conferindo um perfeito
ajuste. Pela análise de erros, gerados pela validação cruzada, verificou-se que o
modelo do semivariograma que proporcionou os melhores resultados foi o
Gaussiano, permitindo, assim, a obtenção dos mapas temáticos dos parâmetros
das relações IDF, utilizando a Krigagem, possibilitando, assim, a obtenção
dessas relações para locais desprovidos de monitoramento.
Abstract
The lack of data regarding rainfall-runoff in Brazil, of which territorial extension
hinders conventional hydrological measuring programs, led to the development
and of mathematic models that use intensity-duration-frequency (IDF) relations.
The IDF relations allow the determination of project rainfall in location, which
dispose of no flow data, causing the dimensioning of hydrologic and agricultural
constructions to be reliable. To define the IDF relations, data obtained from
pluviographs, capable of measuring rain intensity, duration and height are used.
However, such equipment are scarce in Brazil. On the other hand, national
pluviometric network, which provides only rain height, is ample and well
distributed, leading to the development of methodologies that allow the
estimation of the IDF relation by means of rainfall disaggregation techniques. In
this context, we aimed at generating IDF relations for pluviometric stations
located in the northeastern region of Brazil, by means of a 24 hours rainfall
disaggregation technique, developed by CETESB, and, by adjusting the IDF
relations, space and interpolate its parameters by use of Kriging. For such, we
chose stations that presented historical series with a minimum of 15 years of
daily observations, totalizing 2,042 stations with pluviometric records extracted
from the Hidroweb, which were disaggregated, generating durations of 5, 10, 15,
20, 25, 30, 60, 360, 480, 600, 720 and 1440 minutes. The Gumbel probability
model was employed in the frequency distribution analysis and in the estimation
of intense rainfall for the return periods of 5, 10, 25, 50 and 100 years. For
verifying the adherence of the frequencies estimated by the Gumbel model to the
observed frequencies, using the Chi-square test at a level of 5% of significance.
Subsequently, the IDF relations were adjusted and the performance of the IDF
models was evaluated by the coefficient of determination (r
2
). For all employed
stations, we verified an optimum adherence of the theoretical frequencies
obtained by the Gumbel model to the observed frequencies using the Chi-square
test and the performance coefficient, which presented values above 0.85. The
adjustments of the IDF relations for all evaluated stations presented values for r
2
close to 1.0, allowing a perfect adjustment. For analyzing the error generated by
cross validation, we verified that the semivariogram model that presented the
best results was the Gaussian model, allowing for thematic maps of the IDF
relation parameters using kriging, thus the obtaining of these relations for
locations lacking monitoring.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
SILVA, C. B. Relação intensidade-duração-frequência de chuvas extremas na região Nordeste do Brasil. 2016. 110 p. Dissertação (Mestrado Profissional em Tecnologias e Inovações Ambientais)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.