Equações De Chuvas Intensas Para Os Municípios De Maceió E Arapiraca - AL

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1 Equações De Chuvas Intensas Para Os Municípios De Maceió E Arapiraca - AL Temístocles Pacheco Lima¹; Fabrina Teixeira Ferraz 2 ; Luciano Cavalcante de Jesus França 3 ; Gabriel Soares Lopes Gomes 4 ; João Batista Lopes da Silva 5 1 Graduando em Engenharia Florestal, UFPI/Universidade Federal do Piauí, temistoclespacheco@hotmail.com; 2 Graduanda em Engenharia Florestal, UFPI/Universidade Federal do Piauí, fabrina.ferraz@hotmail.com; 3 Graduando em Engenharia Florestal, UFPI/Universidade Federal do Piauí, lucianodejesus@florestal.eng.br ; 4 Graduando em Engenharia Florestal, UFPI/Universidade Federal do Piauí, gabriel.flo@hotmail.com; 5 Professor, UFPI/Universidade Federal do Piauí, silvajbl@yahoo.com.br RESUMO Para a caracterização das precipitações utilizadas em projetos hidroagrícolas, é necessário conhecer a sua duração, sua intensidade e sua frequência de ocorrência, realizado por intermédio de equações empíricas denominadas equações de IDF, derivadas de dados pluviográficos. Desta forma, esse trabalho teve como objetivo a determinação dos parâmetros das equações IDF para as cidades de Maceió e Arapiraca, ambas no estado de Alagoas. Para a realização deste trabalho foram utilizados dados das estações pluviométricas disponíveis no banco de dados da Agência Nacional de Águas. Para cada estação foi obtida as séries de precipitações máximas de um dia, para os seguintes períodos de retorno (TR): 5, 10, 15, 25, 50 e 100 anos, pelas distribuições de probabilidade Gumbel, Pearson III, Log-Pearson III, Log-Normal II e III. Em seguidas realizou-se a desagregação da precipitação de um dia em intervalos menores. Após isto foram determinadas para cada estação os parâmetros K, a, b, e c da equação de intensidade-duração-frequência por regressão múltipla não linear, pelo método de iteração de Gradação Reduzida Generalizada Não Linear. As equações geradas apresentaram um bom ajuste aos dados com valores de r 2 acima de 0,99 para as duas cidades. Palavras chave: período de retorno; precipitação máxima, equação IDF. INTRODUÇÃO Sabe-se que o conhecimento das características da chuva permite a projetar de forma mais segura de estruturas de conservação do solo (terraços, curvas de nível) e de práticas agrícolas que mantenham a sua cobertura, na qual se destacam: barragens; canais escoadouros; e obras de drenagem (BAZZANO et al., 2007). Para que isso seja realizado são necessários estudos de precipitações máximas intensas. A caracterização da variabilidade temporal das chuvas intensas é, ao longo de sua duração, imprescindível para quantificar adequadamente os efeitos ocasionados, de modo especial, ao controle do escoamento superficial em áreas urbanas e rurais (BEIJO et al., 2003; e CRUCIANI et al., 2002). - Resumo Expandido - [602] ISSN:

2 Chuvas intensas, também chamadas de chuvas extremas, são aquelas que apresentam grandes laminas precipitadas em pequenos intervalos de tempos e dessa forma são capazes de provocar grandes prejuízos tanto em áreas urbanas como em áreas rurais. Assim, o conhecimento da forma como a precipitação se distribui temporalmente e espacialmente é de fundamental importância em estudos relacionados à construção de obras hidráulicas, manejo, conservação do solo e da água (RODRIGUES et al., 2008; CECÍLIO et al., 2009; SANTOS et al.,2010; e ARAGÃO et al., 2013). Para caracterização das precipitações, é necessário conhecer a sua duração, sua intensidade e sua frequência de ocorrência. Essa relação é comumente denominada de curvas Intensidade-Duração- Frequência (IDF) (DAMÉ et al., 2008). As estimativas das chuvas intensas são realizadas por intermédio de equações empíricas (IDF), derivadas a partir de dados pluviométricos para cada estação, sendo que essas equações são validas somente para o local (região) da estação do qual os dados pluviométricos foram obtidos. Desta forma, neste trabalho objetivou-se a determinação dos parâmetros das equações IDF para as cidades de Maceió e Arapiraca, ambas no estado de Alagoas. MATERIAL E MÉTODOS Para a realização deste trabalho foram utilizados dados coletados por duas estações pluviométricas localizadas nos municípios de Maceió e Arapiraca, ambas no estado de Alagoas, disponíveis no banco de dados da Agência Nacional de Águas (ANA), em seu sítio eletrônico. Inicialmente foi realizada uma analise de consistência das séries de dados de cada estação e em seguida obtidas as séries de precipitação máxima de um dia, para os seguintes períodos de retorno (TR): 5, 10, 15, 25, 50 e 100 anos. As distribuições de probabilidade utilizadas foram: Gumbel; Log- Normal II e III; Pearson III; Log-Pearson III (TUCCI, 2001; NAGHETTINI & PINTO, 2007), sendo que para cada estação foram selecionadas as precipitações máximas em que os dados da série apresentaram aderência ao modelo probabilístico pelo teste de Kolmogorov-Smirnov, sendo selecionado após o teste de aderência o modelo de distribuição que apresentou menor erro padrão. Todas estas etapas foram realizadas com auxílio do software SisCAH (SOUSA et al., 2009). De posse dos valores das séries de precipitação máxima de um dia para cada período de retorno, realizou-se a desagregação da precipitação de um dia em intervalos menores de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 60, 360, 480, 600, 720 e 1440 minutos utilizando-se os coeficientes do método de desagregação da chuva proposta por CETESB (1979) (Tabela 1). Tabela 1 - Coeficientes de desagregação da precipitação para intervalos de tempos menores de um dia Fonte: CETESB (1979). Intervalo de Coeficientes transformação 1 dia para 24 h 1,14 1 dia para 12 h 0,85 24 h para 10 h 0,82 24 h para 8 h 0,78 24 h para 6 h 0,72 24 h para 1 h 0,42 1 h para 30 min 0,74 1 h para 25 min 0,91 1 h para 20 min 0,81 1 h para 15 min 0,70 1 h para 10 min 0,54 1 h para 5 min 0,34 - Resumo Expandido - [603] ISSN:

3 Após a desagregação das chuvas de um dia em intervalos menores, foram ajustados para cada estação os parâmetros K, a, b, e c das equações de intensidade-duração-frequência (Eq. 1). a (K TR) Im = (1) c (t +b) em que, Im intensidade máxima média de precipitação, mm h -1 ; TR período de retorno, anos; t duração da precipitação, min; e K, a, b, e c parâmetros ajustados com base nos dados pluviométricos da localidade. O ajuste dos parâmetros da equação IDF foi realizado por meio de regressão múltipla não linear, pelo método de interação de Gradação Reduzida Generalizada (GRG) Não Linear (SOLVER, 2010), com avaliação do ajuste realizada pela correlação de Pearson (r) ao quadrado (r 2 ) (Eq. 2). Também foi realizada a avaliação do ajuste dos parâmetros pela equação de regressão dos dados observados em relação aos dados estimados, observando neste caso o coeficiente angular da reta. (x - x) (y - y) r = (x - x) (y - y) em que, valores observados; valores médios observados; valores estimados; e valores médios estimados. x x y y (2) RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 2 apresenta os valores das precipitações máximas observadas para cada estação de acordo com o modelo probabilístico em que os dados da série apresentaram maior aderência, pode-se observar que a estação apresentou os maiores valor de precipitação. Tabela 2 - Valores das chuvas máximas (mm.h -1 ) de um dia para diferentes períodos de retorno Período de retorno em anos Município Código Maceió ,85 129,22 142,71 162,59 184,15 205,54 Arapiraca ,88 74,44 81,95 91,14 115,28 130,23 O ajuste dos parâmetros (K, a, b e c) da IDF apresentaram bons ajustes com r 2 superior a 0,99 (Tabela 3). Todos os parâmetros da IDF apresentaram variação de uma estação para outra, resultados semelhante aos encontrados por ARAGÃO et. al (2013). O parâmetro K apresentou a maior variação. Já o parâmetro c apresentou a menor variação entre as estações. Segundo ARAGÃO et al. (2013), essa variação pode ser atribuída principalmente a distribuição das chuvas, sendo que nas regiões onde apresentam maiores valores precipitados também apresentam maiores valores do parâmetro K, tendo o parâmetro c comportamento inverso ao parâmetro K. Tabela 3 - Valores dos parâmetros (K, a, b e c) da IDF ajustados para Maceió e Arapiraca em Alagoas. Município Código K a b c r 2 Maceió ,7369 0, ,2437 0,7704 0,9979 Arapiraca ,5328 0, ,1022 0,7884 0, Resumo Expandido - [604] ISSN:

4 Estimada (mm h -1 ) Estimada (mm h -1 ) Nas figuras 1A e 1B, pode ser observado o ajuste dos valores de intensidades máximas estimados com as equações IDF ajustadas nesse trabalho e os valores obtidos a partir dos dados observados para cada estação, os resultados evidenciam o bom ajuste das equações, tendo em vista que quando se comparou os dados estimados com os dados obtidos das series pluviográficas, observa-se que há uma grande correlação entre esses valores, com r 2 superior a 0, Observada (mm h -1 ) Observada (mm h -1 ) Figura 1 Comparação dos valores de intensidades máximas estimadas com os valores das equações IDF ajustadas nesse trabalho e os valores das intensidades obtidas a partir dos dados observados em cada estação: (A) Maceió e (B) Arapiraca. CONCLUSÕES As equações geradas apresentaram um bom ajuste aos dados observados com valores de r 2 acima de 0,99 para todas as duas cidades, Maceió e Arapiraca. REFERÊNCIAS y = x r² = A y = x r² = ANA - Agência Nacional de Águas. Hidroweb Sistemas de Informações Hidrológicas Disponível em: < Acesso em: 28 março ARAGÃO, R.; SANTANA, G. R.; COSTA, C. E. F. F.; CRUZ, M. A. S.; FIGUEIREDO, E. E.; SRINIVASAN, V. S. Chuvas intensas para o estado de Sergipe com base em dados desagregados de chuva diária. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.17, n.3, p , BAZZANO, M. G. P.; ELTZ, F. L. F.; CASSOL, E. A. Erosividade, Coeficiente de chuva, Padrões e períodos de retorno das chuvas de Quaraí, RS. R. Bras. Ci. Solo, 31: , 2007 BEIJO, L. A.; MUNIZ, J. A.; VOLPE, C. A.; PEREIRA, G. T. Estudo da precipitação máxima em Jaboticabal, SP, pela distribuição de Gumbel utilizando dois métodos de estimação dos parâmetros. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.11, n.1, p , CECÍLIO, R. A.; XAVIER, A. C.; PRUSKI, F. F.; HOLLANDA, M. P.; PEZZOPANE, J. E. M. Avaliação de interpoladores para os parâmetros das equações de chuvas intensa no Espirito Santo. Ambi-Agua, Taubaté, v.4, n.3, p.82-92, CETESB - Companhia De Tecnologia de Saneamento Ambiental. Drenagem urbana: manual de projeto. São Paulo, p. CRUCIANI, D. E.; MACHADO, R. E.; SENTELHAS, P. C. Modelos da distribuição temporal de chuvas intensas em Piracicaba, SP. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.6, n.1, p.76-82, B - Resumo Expandido - [605] ISSN:

5 DAMÉ, R. C. F.; TEIXEIRA, C. F. A; TERRA, V. S. S. Comparação de diferentes metodologias para estimativa de curvas intensidade-duração-frequência para pelotas RS. Revista Engenharia Agrícola, v.28, n.2, p , abr./jun NAGHETTINI, M.; PINTO, E. J. A. Hidrologia Estatística. Belo Horizonte: CPRM, 2007, 552p. RODRIGUES, J. O.; ANDRADE, E. M.; OLIVERIA, T. S.; LOBATO, F. A. O. Equações de intensidade-duração-frequência de chuvas para as localidades de Fortaleza e Pentecoste, Ceará. Scientia Agraria, v. 9, n. 4, p , SANTOS, G. S.; NORI, P. G. OLIVEIRA, L. F. C. Chuvas intensas relacionadas à erosão hídrica. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.14, p , SILVA, D. D.; PEREIRA, S. B.; PRUSKI, F. F.; GOMES FILHO, R. R.; LANA, A. M. Q.; BAENA, L. G. Equações de intensidade-duração-frequência da precipitação pluvial para o estado de Tocantins. Engenharia na Agricultura, v. 11, n. 1, p 7-14, SOUSA, H. T.; PRUSKI, F. F.; BOF, L. H. N.; CECON, P. R.; SOUSA, J. R. C. SisCAH Sistema Computacional para Análise Hidrológica. Versão 1.0. GPRH, TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. 2. Ed. Porto Alegre, RG: UFRGS, 943 p, Resumo Expandido - [606] ISSN: