USO DE MÉTODO HIDROMETEOROLÓGICO E ESTATÍSTICO PARA ESTIMAR PRECIPITAÇÃO MÁXIMA DIÁRIA NA PARTE PERNAMBUCANA DO SUBMÉDIO SÃO FRANCISCO

Transcrição

1 USO DE MÉTODO HIDROMETEOROLÓGICO E ESTATÍSTICO PARA ESTIMAR PRECIPITAÇÃO MÁXIMA DIÁRIA NA PARTE PERNAMBUCANA DO SUBMÉDIO SÃO FRANCISCO Josiclêda Domiciao Galvicio 1 Maga Soelma Beserra de Moura 2 Jaes Galvicio Ribeiro 3 Iva Ighour Silva Sá 4 RESUMO O cohecimeto das precipitações máximas prováveis é de grade importâcia a elaboração de projetos agrícolas e de egeharia hidráulica. Tedo em vista esse fato, objetivou-se com este trabalho determiar a precipitação diária máxima provável, utilizado o método de Hersfield, a parte perambucaa do Submédio São Fracisco. Pelos resultados, verificou-se que a tomada de decisão em relação ao tipo e tamaho da obra hidráulica a parte perambucaa do Submédio São Fracisco deve ser levado em cosideração PMPs em toro de 180 mm a parte do Sertão do São Fracisco e de 150 mm a parte de trasição etre Sertão e Agreste de Perambuco. Palavras-Chave: Precipitação máxima provável; Submédio São Fracisco, Hersfield. PROBABLE MAXIMUM RAINFALL IN THE PART PERNAMBUCANA IN SUBMÉDIO ABSTRACT SÃO FRANCISCO The kowledge of the probable maximum raifall is very importat i the elaboratio of agricultural ad hydraulic egieerig projects. Therefore this paper aimed to determie probable maximum precipitatio, usig techique Hersfield, i the part perambucaa i Submédio São Fracisco. For the results, it was verified that the outlet of decisio i the works hidraulic i the part perambucaa i Submédio São Fracisco it should be with PMPs of 180 the 150, Setão ad Ageste i the Perambuco, respectively. Keywords: probable maximum raifall; Submédio São Fracisco; Hersfield 1 Professora da Uiversidade Federal de Perambuco. Aveida Prof. Morais Rego, 1235, Cidade Uiversitária, Recife_PE. Foe: josicleda.galvicio@ufpe.br 2 Pesquisadora da Embrapa Semi-Árido. BR 428, Km 152, CP 23, Zoa Rural, Petrolia-PE. maga@cpatsa.embrapa.br 3 Bolsista CNPq/Embrapa Semi-Árido. BR 428, Km 152, CP 23, Zoa Rural, Petrolia-PE. jaesgr@bol.com.br 4 Bolsista CNPq/Embrapa Semi-Árido. BR 428, Km 152, CP 23, Zoa Rural, Petrolia-PE. ighour@cpatsa.embrapa.br

2 INTRODUÇÃO As chuvas itesas são resposáveis pela erosão dos solos e pela cocetração de águas pluviais em vales e zoas ribeirihas. Assim, o cohecimeto das relações etre itesidade, duração e freqüêcia dessas chuvas é de eorme importâcia para o projeto de obras de cotrole de erosão e de estruturas hidráulicas de fluxo para águas pluviais, como galerias, bueiros, extravasores de barrages, vãos de potes, etc. Eltz et al. (1992) afirmam que a aálise de freqüêcia é uma técica estatística importate o estudo das chuvas, em razão da grade variabilidade temporal e espacial das precipitações pluviais, as quais ão podem ser previstas em bases puramete determiísticas. A região do Submédio São Fracisco caracteriza-se por itesa atividade agrícola, sedo freqüete a costrução de barrages, bem como obras hidráulicas de captação e codução de águas fluviais o perímetro urbao e a zoa rural. No dimesioameto dessas obras há ecessidade de cosiderar a aálise da freqüêcia e da duração das chuvas de grade itesidade, para que os riscos ormalmete assumidos esse tipo de dimesioameto sejam miimizados. A precipitação máxima pode ser defiida como a ocorrêcia extrema de precipitação com duração, distribuição temporal e espacial crítica para uma área ou bacia hidrográfica. A importâcia de seu estudo reside o fato desta levar ao cohecimeto da vazão de echete de uma bacia. Além desta, pode-se salietar a atuação em erosão do solo, iudações em áreas rurais e urbaas, obras hidráulicas, etre outros. A precipitação a forma de chuva é um dos elemetos meteorológicos que mais ifluecia as dispoibilidades hídricas. O surgimeto de costates coflitos quato aos usos da água e as limitações espaço temporal das dispoibilidades hídricas levam a uma ecessidade de cohecimeto das potecialidades das bacias hidrográficas. Segudo VIEIRA et al. (1991), o cohecimeto da chuva diária máxima provável é importate para trabalhos de coservação do solo, estradas, barrages e dreagem, para cujo dimesioameto adequado é ecessário cohecer ocorrêcia extremas. O fato dos projetos hidráulicos em geral serem cocebidos cosiderado o custo míimo associado a um risco admissível de falha, requer a previsão de gradezas hidrológicas de grade magitude, tais como máximas vazões ou precipitações que podem vir a ocorrer em certa localidade. As precipitações máximas são retratadas potualmete (abragêcia máxima aceitável de 20 a 25 km 2 ) pelas curvas de itesidade, duração e freqüêcia e através da Precipitação Máxima Provável (PMP), método mais utilizado para grades obras, ode o risco de rompimeto deve ser míimo. a primeira, para sua avaliação, relacioa a duração, a itesidade e o risco da precipitação ser igualada ou superada e a seguda utiliza os métodos hidrometeorológicos e estatísticos a sua estimativa.

3 Os métodos hidrometeorologicos exigem, para sua correta aplicação, um úmero cosiderável de dados hidrológicos e meteorológicos, raramete dispoíveis em países como o osso, em que o valor da observação e o registro sistemático dos feômeos aturais só recetemete vêm sedo corretamete apreciados. Esse fato, etretato, ão reduz a importâcia de seu estudo etre ós, seja para a sua aplicação aida que em codições imperfeitas, seja para ressaltar a importâcia dos dados básicos e orietar a política o melhorameto e adesameto dos postos de medição e estação meteorológicas do País. Este trabalho tem o objetivo de fazer uma aálise de valores extremos máximos de precipitações de 24 horas em oito muicípios o âmbito do Estado de Perambuco o iterior da bacia hidrográfica o Submédio São Fracisco, usado a técica de Hersfield e o teste de Ma- Kedall (Strobel, 1997). MATERIAL E MÉTODOS Região de estudo Este estudo foi elaborado tomado como base oito muicípios localizados o âmbito do Estado de Perambuco e o iterior da bacia hidrográfica do Submédio São Fracisco. Foram utilizados os valores de precipitações máximas diárias e auais (PMDA), com amostras de 1912 a 2002 aos, em oito postos, distribuídos a área da Submédio São Fracisco, o Estado de Perambuco. Esses dados foram obtidos dos arquivos do Departameto de Ciêcias Atmosféricas (DCA), da Uiversidade Federal de Campia Grade (UFCG), do Laboratório de Meteorologia de Perambuco LAMEPE e da Embrapa/Cpatsa. A Figura 1 mostra a distribuição espacial dos postos pluviométricos usados esse estudo. -8 Paramirim Flores Serra Talhada Floresta Oroco Belem de S. Fracisco S. Maria da B. Vista -9 Águas Belas Figura 1 - Distribuição espacial dos postos pluviométricos em estudo Método

4 O método estatístico de Hersfield (1961) para estimativa da PMP foi adaptado de Chow (1951), que sugere a aplicação da formula de distribuição de freqüêcias para a aálise hidrológica. Xt X Ktσ X = + (1) em que X t é a precipitação máxima diária e aual para um período de retoro de t aos, X e σ, são respectivamete a média e o desvio-padrão das PMDA e K t é o fator de freqüêcia, que depede de t e da distribuição de freqüêcia dos valores extremos observados Hersfield (1961) e Hersfield (1965), deomia a variável Km de dado pela equação: em que K t e apreseta seu método para se estimar a PMP, XPMP = X + Kmσ (2) X PMP é a estimativa da PMP para um dado posto e duração específica, X é a média e σ é o desvio-padrão das PDMA e K é o fator freqüêcia. Na estimativa da PMP, K é calculado pela a formula: Km ( X1 X 1)/ σ 1 m = (3) em que X 1 é a maior PMDA; X 1 é a média das PMDA, excluido a maior; σ 1 é o desvio-padrão das PMDA, excluido a maior. Hersfield (1965) através de estudos para vários locais do mudo, adaptou o valor de para 15, e sugeriu a seguite expressão para a estimativa da PMP: K m X = X + 15σ (4) PMP Para que se obteha um bom cohecimeto das características itrísecas dos valores seqüeciais, tora-se ecessário separar, da combiação de evetos acima, a atureza e extesão da ão-aleatoriedade existete, a qual deve-se basicamete à persistêcia, tedêcia, sazoalidade e evetuais erros sistemáticos e acidetais. De uma forma geral, a maior parte da variabilidade de uma série temporal atural é devido à sua compoete aleatória. A questão é, etão, idetificar porções da variâcia total que são devidas a aspectos ão-aleatórios e, se possível, idetificar se estes são ocasioados pela persistêcia, tedêcia, flutuações periódicas, aperiódicas, ou por uma combiação destas heterogeeidades. As etapas utilizadas para o estudo das PMP, estão resumidas a seguir. 1) Seleção das maiores precipitações ocorridas a área em estudo. 2) Maximização dessas precipitações em fução de codições meteorológicas críticas que poderiam ocorrer a região. 3) Trasposições de precipitações observadas em regiões meteorologicamete homogêeas. 4) Com base os valores ecotrados, defiição da PMP para a área em estudo. m

5 Diate disso, fez-se a aálise estatística, a homogeeidade dos dados das séries dos oito postos em estudo. O uso de séries logas para estimativas de PMP é válido somete se apresetarem mudaças ao logo do tempo. Para verificar a ão-homogeeidade as PMDA dos oito postos estudados foi utilizado o teste Ma Kedall (Strobel, 1997). Esse teste compara cada valor da série temporal com os outros restates, sempre em ordem temporal. Cota-se o úmero de vezes em que os termos restates são maiores que o em aálise. A estatística M é o somatório de todas essas cotages. Computa-se a estatística τ: 4M = 1 N( N 1) τ (5) em que N é o úmero de valores da série. O desvio padrão de τ é dado por: = σ τ ( 4N + 10) / 9N(N 1) (6) A razão de τ e σ τ idica a orietação dos dados. O teste de Ma Kedall utilizado para aalisar a homogeeidade da série de precipitações máximas observadas, mostrou que a série apreseta tedêcia. Ou seja, apresetam mudaças ao logo do tempo. Após os cálculos a PMP para k=4 foi plotada pelo método de Krigig do software Surf 7.0, para iterpolar as isolihas e possibilitar a aálise da região. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 2 mostra o fator de freqüêcia ecotrado para os oito muicípios. Como pode ser visto o maior fator de freqüêcia está em toro de quatro. Esse valor foi adotado para o calculo da precipitação máxima provável a região. Fator de frequêcia Flos Flst SMBV AG Oro BSF Para ST Muicipios Figura 2 Fator de freqüêcia A Figura 3 mostra a PMP com fator de freqüêcia igual a quatro. Nota-se que as maiores PMPs, em toro de 180mm, estão etre Sata Maria da Boa Vista e Belém de São Fracisco e as

6 meores, em toro de 150 mm, etre Águas Belas, Flores e Floresta. Esse resultado é de grade importâcia para a tomada de decisão para a costrução de obras hidráulicas a região. Flores Serra Talhada -8 Paramirim Floresta -8.5 Oroco Belem de S. Fracisco S. Maria da B. Vista Águas Belas Precipitação (mm) Figura 3- Precipitação máxima provável com fator de freqüêcia k=4 CONCLUSÕES Diate dos resultados apresetados coclui-se que: A tomada de decisão em relação ao tipo e tamaho da obra hidráulica a parte perambucaa do Submédio São Fracisco deve ser levado em cosideração PMPs em toro de 180 mm a parte do Sertão do São Fracisco e de 150 mm a parte de trasição etre Sertão e Agreste de Perambuco. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pela cocessão de bolsas, idispesáveis ao projeto Balaço Hídrico da bacia hidrográfica do Submédio São Fracisco, utilizado técicas de sesoriameto remoto, processo / REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Chow, V. T. A geeral formula for hydrologic frequecy aalysis. Tras. Am. Geophys. Uio 32, , Eltz, F.L.; Reichert, J.M.; Cassol, E.A. Período de retoro de chuvas em Sata Maria, RS. Revista Brasileira de Ciêcia do Solo, Campias, v.16, p , Hersfield, D. M. Estimatig the probable maximum precipitatio. Joural Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eg. 87,99-116,1961. Hersfield, D. M. Method Estimatig the probable maximum precipitatio. Joural Am. Water Works Associatio. Vol.57, pg , 1965.

7 Strobel, O. M. Homogeeidade de Séries Temporais. Revista Brasileira de Egeharia. Vol. 5, N 0 1, Vieira, D.B.; Lombardi Neto, F.; Satos, R.P. Aálise das máximas itesidades de chuva em Pidorama, SP. Revista Brasileira de Ciêcia do Solo, Campias, v.18, p , 1994.