A ÁLISE ESTATÍSTICA DE CHUVAS I TE SAS OCORRIDAS OS MU ICÍPIOS DE BLUME AU E RIO DOS CEDROS, SC, O PERÍODO DE AGOSTO DE 2008 A JA EIRO DE 2009.

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1 A ÁLISE ESTATÍSTICA DE CHUVAS I TE SAS OCORRIDAS OS MU ICÍPIOS DE BLUME AU E RIO DOS CEDROS, SC, O PERÍODO DE AGOSTO DE 2008 A JA EIRO DE Henrique Lucini Rocha 1 ; Masato Kobiyama 2 & Cristhiani Giane da Silva 3. RESUMO --- Durante os meses de novembro e dezembro do ano de 2008, o município de Blumenau e seus adjacentes localizadas no Vale do Rio Itajaí receberam chuvas com alta intensidade, que ocasionaram grandes desastres naturais (inundações e deslizamentos). Então, há a necessidade de analisar a probabilidade entre estes desastres naturais com as chuvas ocorridas na região. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo realizar uma análise estatística e caracterizar os eventos ocorridos entre agosto de 2008 a janeiro de 2009 nos municípios de Blumenau e Rio dos Cedros. Além da determinação de intensidade máxima diária por período de retorno, foram realizadas análises de chuvas acumuladas mensais e uma análise de freqüência e intensidade no decorrer do dia a fim de verificar possível correlação entre a precipitação e o horário. Notou-se que a ocorrência destes desastres naturais é relacionada com a dimensão dos eventos extremos de chuvas ocorridos. ABSTRACT --- During November and December of 2008, the Blumenau city and his adjacent located in Itajaí River Basin suffered from rainfalls with high intensity, which caused serious disasters (floods and landslides). Then, it was notified a necessity to examine the probability of these natural disasters with the rainfalls in this region. The objective of this study was, therefore, to carry out a statistical analysis of the rainfall events occurred in Blumenau and Rio dos Cedros cities during the period from August 2008 to January Besides the determination of maximum daily intensity corresponding to certain return periods, monthly accumulated rainfall and frequencyintensity relation during the day were carried out. It was noted that the occurrence of natural disasters is related to the degree of extreme rainfall events. Palavras-chave: chuva intensa, chuva acumulada, período de retorno. 1 Bolsista do Capes, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis-SC, Brasil, CEP , henrique.lucini@gmail.com.br 2 Bolsista do CNPq, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis- SC, Brasil, CEP , kobiyama@ens.ufsc.br 3 Graduanda do Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis-SC, Brasil, CEP , cristhianigs@gmail.com XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 1. I TRODUÇÃO Durante os meses de novembro e dezembro do ano de 2008, o município de Blumenau e seus adjacentes localizadas no Vale do Rio Itajaí receberam chuvas com alta intensidade, que ocasionou grandes desastres naturais, com enchentes, inundações e deslizamentos. Segundo dados da prefeitura de Blumenau em 29 de novembro de 2008 (Prefeitura Municipal de Blumenau, 2009), tais desastres teriam atingido aproximadamente 50 mil pessoas, deixando 25 mil desabrigados em Blumenau. Ainda naquela data pessoas estavam alojadas em abrigos públicos com um total de 24 obtidos registrados. Segundo Diário Catarinense (2009), quatro municípios (Itapoá, Pomerode, Rio dos Cedros e Benedito Novo) ficaram isolados pelas chuvas. Estes dois últimos municípios foram uns dos mais atingidos, chegando a decretarem estado de emergência. Em reportagem do jornal Diário Catarinense de 13/11/2008, afirma-se que o Rio do Cedro, que corta o município de Rio dos Cedros, ultrapassou os sete metros acima do nível normal. Este valor foi maior já registrado no município desde uma enchente ocorrida em Além disso, a DIVE (2009) da Secretaria de Estado da Saúde de Santa Catarina divulgou que o número de contaminados por leptospirose após as chuvas foi de 301. Em relatório apresentado pela Defesa Civil Estadual (2009) em 31 de dezembro de 2008 o estado possuía 5617 desabrigados e desalojados. Além disso, 6 pessoas ainda estavam desaparecidas e 135 óbitos já haviam sido registrados. Até aquele período o estado já havia recebido mais de 28 milhões de reais em dinheiro depositados na conta do Fundo Estadual da Defesa Civil, fora os 4,3 milhões de quilos de alimentos, 2,5 milhões de litros de água e 1 milhão de quilos de roupas, brinquedos, materiais de higiene pessoal, entre outros. Quando as precipitações apresentam um valor elevado esta chuva é então chamada de chuva intensa ou precipitação máxima. Considera-se como chuvas intensas o conjunto de chuvas cuja intensidade ultrapasse para uma dada aplicação um valor preestabelecido. A freqüência com que as chuvas ocorreram pode ser calculada a partir de uma série histórica através de métodos empíricos ou métodos estatísticos. Os métodos estatísticos permitem uma rápida estimativa da Precipitação Máxima Provável e constituem-se em ferramentas de grande utilidade quando se possuem dados hidrológicos escassos. Dentre os métodos estatísticos um dos mais utilizados e conhecidos é a distribuição de Gumbel (Naguettini & Pinto, 2007). Existem vários trabalhos mostrando que a distribuição de Gumbel se ajusta bem para chuvas intensas (Back, 2002). XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo realizar uma análise estatística e caracterizar os eventos ocorridos entre agosto de 2008 a janeiro de 2009 nos municípios de Blumenau e Rio dos Cedros. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Área de Estudo A Figura 1 mostra as localizações de Blumenau e Rio dos Cedros na Bacia do Itajaí. Blumenau (519,8 km 2 ) possui uma população total de habitantes e uma densidade demográfica de 566,64 hab./km 2. A área urbana engloba 39,78% da área total. Este município encontrasse nas seguintes coordenadas geográficas: 26 55'08" de Latitude Sul e 49 03'57" Longitude Oeste. Blumenau possui altitude média de 21 m acima do nível do mar, com o ponto mais alto sendo no Morro Santo Antônio com 970 m de altitude. A Figura 2 mostra as inundações ocorridas em Blumenau em 1983 e Figura 1. Bacia do Itajaí com os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros em destaque. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 (a) Figura 2. Inundações ocorridas no município de Blumenau: (a) 1983; e (b) (b) O município de Rio dos Cedros possui uma área de 556 km 2, sendo 18 km 2 na área urbana e 538 km 2 na área rural (Prefeitura Municipal de Rio dos Cedros, 2009). O município de Rio dos Cedros encontrasse na Latitude 26º44 13 Sul e Longitude 49º46 27 Oeste, com altitude variando entre 75 a 1037 m. Em Rio dos Cedros as mais marcantes foram as de 1911, 1957, 1975, 1983, 1984, 1992 e 2008 (Figura 3). (a) Figura 3. Inundações ocorridas no município de Rio dos Cedros: (a) 1992; e (b) (b) 2.2. Distribuição de Gumbel Utilizando a distribuição de Gumbel, a probabilidade de ocorrer no futuro um evento menor ou igual que X é: XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 = = (1) onde P é a probabilidade; F é a freqüência; α é o parâmetro de escala (desvio-padrão); e β é o parâmetro de posição (moda). Sendo =, a equação (1) fica: = (2) Para a probabilidade de ocorrer um evento X maior ou igual a x: =1 (3) Os parâmetros α e β são estimados a partir das seguintes equações, respectivamente: = (4) = onde é a média dos valores observados de X; e S é o desvio-padrão dos valores observados de X; Y n e S n são a média e o desvio-padrão da variável reduzida y, respectivamente, encontrados a partir da Tabela 1. (5) Tabela 1. Média (Yn) e desvio-padrão (Sn) da variável reduzida. Yn Sn Yn Sn 10 0,4952 0, ,5521 1, ,5236 1, ,5548 1, ,5362 1, ,5569 1, ,5436 1, ,5586 1, ,5485 1, ,5600 1,2065 equação: Para estimar uma precipitação extrema X com período de retorno T, usa-se a seguinte = + (6) sendo, = ln ln 1 (7) Com diferentes períodos de retorno calcula-se Y e aplica-se a equação (6) para determinar a precipitação máxima esperada. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Os dados de precipitação utilizados para avaliação de série histórica foram obtidos nas estações da ANA disponíveis no site HIDROWEB (Tabela 2). Tabela 2. Características das estações pluviométricas da ANA. Código ome Blumenau Garcia de Blumenau Itoupava Central Arrozeira Código Adicional INPE Sub-bacia Rio Itajaí-Açu Rio Itajaí-Açu Rio Iajaí-Açu Rio Itajaí-Açu Rio Rio Itajaí-Açu Ribeirão Garcia Rio Itajaí-Açu Rio dos Cedros Estado SC SC SC SC Município Blumenau Blumenau Blumenau Rio dos Cedros Operadora Epagri Epagri Epagri Epagri Latitude S26:55:5 S26:58:6 S26:47:35 S26:44:27 Longitude W49:3:55 W49:4:27 W49:5:0 W49:16:14 Altitude (m) Além destas estações foram utilizados dados fornecidos pela Epagri. As características destas estações são apresentadas na Tabela 3. Tabela 3. Características das estações com medições horárias. ome São José Itajaí Blumenau Barragem Barragem Rio Cedro Jusante Pinhal Bonito Latitude S27 36'07'' S26 57'01'' S26 54'18'' S26 41'00'' S26 42'00'' S26 38'00'' Longitude W48 37'11'' W48º45' 41'' W49º04' 39'' W49º17' 00'' W49º18' 00'' W49º20' 00'' Altitude 1,84 m 5 m 30 m 800 m 800 m 790 m Comp. Ciram/Inmet CPSUL/IBAMA Ciram/FURB Ciram/CELESC Ciram/CELESC Ciram/CELESC Código dos Cedros. A Figura 4 apresenta os locais das quatro estações utilizadas para análise em Blumenau e Rio XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 (a) Figura 4. Estações utilizadas para análise estatística de chuvas em: (a) Blumenau; (b) Rio dos Cedros. (b) 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com os valores máximos mensais das 3 estações ( , e ) foram calculados os coeficientes do método de Gumbel para determinação do período de retorno de chuvas máximas diárias e suas respectivas intensidades. Os resultados são os apresentados nas Tabelas 4 e 5. Tabela 4. Valores de entrada para cálculo de precipitação máxima com o método de Gumbel. Número de dados Valor médio Desvio Padrão Yn Sn 56 89, ,9258 0,5508 1,1695 XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 Tabela 5. Valores de precipitação máxima diária obtida pelo método de Gumbel. Período de Retorno Y X (mm) (anos) 2 0, , , , , , , , , , , A Tabela 6 apresenta os valores de precipitação acumulada mensal a partir de agosto de 2008 a janeiro de 2009 para as cidades de Itajaí, São José, Rio dos Cedros e Blumenau. São apresentadas 3 estações de medição para o município de Rio dos Cedros. Todas estas estações possuíam medições horárias. Os períodos sem medição foram corrigidos pela média dos valores observados nas outras estações naquele momento. Dentre as 3 estações do município de Rio dos Cedros a que menos apresentou problemas foi a estação número 3. Tabela 6. Valores de precipitação acumulada mensais. Itajaí São José Barragem Pinhal Barragem Rio Bonito Cedro Jusante Blumenau Ago/ ,5 87,4 85,7 99,4 Set/ ,2 143,5 221,6 159,3 156,3 Out/08 330, ,7 465, Nov/08 608,3 632, ,7 1052,3 Dez/08 238,8 305,8 111,1 187, ,2 Jan/09 338,9 223,4 295,2 308,6 335,3 368,5 Mesmo o trabalho estando voltado para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros são apresentados dados de precipitação dos municípios de Itajaí e São José para comparação. Além disso, são apresentados dados a partir de agosto para demonstrar que temos valores de chuva próximos dos médios de séries históricas. Então, para caracterizar o evento, foram feitos gráficos mostrando os acumulados mensais médios das séries históricas e de 2008 para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros (Figuras 5). Ao analisar o gráfico de precipitação acumulada para a cidade de Blumenau percebe-se que até outubro de 2008 a precipitação estava abaixo da média para XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8

9 a série histórica das estações , e com 56 anos de medição. No caso de Rio dos Cedros, percebe-se que para o ano de 2008 uma chuva acumulada um pouco acima da média de valores obtidos para uma série histórica da estação com 52 anos de medição. Além disso, é possível constatar um aumento da precipitação para os meses de outubro e novembro o que comprova a ocorrência de um evento de grandes proporções. Ou seja, demonstra-se a relação entre os grandes desastres ocorridos neste ano a precipitação elevada. Altura pluviométrica acumulada (mm) JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ médio (a) (b) Altura pluviométrica acumulada (mm) JAN FEV MA R ABR MAI JUN JUL médio Figura 5. Precipitação acumulada média e precipitação acumulada para o ano de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros. AG O SET OU T NO V DEZ Somente a partir de novembro nota-se um aumento da precipitação, justificável pelos mm chovidos sobre o município neste mês. Ao analisar as chuvas ocorridas em novembro, a intensidade máxima diária registrada foi de aproximadamente 347 mm ocorridos no dia 23. Entre os dias 22 e 23 tivemos uma grande chuva acumulada, onde esta iniciou as 3horas da manhã do dia 22 e só terminou às 7 horas da manhã do dia 24, com um valor total precipitado de 578,4 mm. Este XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 9

10 valor representa mais de 50% do total precipitado em todo o mês de novembro. Ao comparar os valores precipitados com os obtidos pelo método de Gumbel, pode-se afirmar que a intensidade máxima diária medida no dia 23 possui período de retorno maior que 10 mil anos, ou seja, um valor extremamente alto. A distribuição temporal da chuva ocorrida em novembro pode ser verificada na Figura 6(a) Precipitação (mm/d) Tempo (dias) (a) Precipitação (mm/d) Tempo (dias) (b) Figura 6. Hietograma do mês de novembro de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 10

11 Na Figura 6(b) é apresentado o hietograma do mês de novembro para o município de Rio dos Cedros. Ocorreram grandes eventos de chuva e em apenas dois dias, 03 e 15, do mês não foi registrado nenhuma chuva. Assim como no município de Blumenau os maiores eventos registrados foram dos dias 22 e 23, mas totalizando aproximadamente 186 mm, menos de um terço do registrado em Blumenau. Mesmo com intensidade diárias não tão elevadas quanto Blumenau o total precipitado também foi bastante elevado (747,7mm) A Figura 7 mostra a freqüência em número de dias da ocorrência de chuvas nos respectivos horários para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros, respectivamente. Nesta análise nota-se uma distribuição quase homogênea na ocorrência de chuvas em Blumenau, mas uma maior ocorrência de chuvas das 22 às 3 horas da manhã para Rio dos Cedros, na análise de freqüência. 00:00 :00 11:00 01:00 23:00 13:00 09:00 10:00 08: :00 04:00 03:00 21:00 22:00 20: :00 16:00 15:00 07:00 05:00 19:00 17:00 06:00 18:00 (a) 00:00 :00 11:00 01:00 23:00 13:00 09:00 10: :00 03:00 21:00 22: :00 15: : :00 20: :00 07:00 06:00 05:00 19:00 18:00 17:00 (b) Figura 7. Freqüência em dias por horário de precipitações registradas em novembro de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 11

12 A Figura 8 apresenta a precipitação média por horário dos valores maiores que 0 mm/h medidos durante o mês de novembro para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros, respectivamente. Na análise com relação às intensidades notam-se maiores precipitações médias para às 15 e 20 horas em Blumenau, mas com uma ocorrência quase homogênea durante todo o dia no município de Rio dos Cedros. 00:00 :00 11:00 01:00 23:00 13:00 10: :00 22: :00 09:00 08: :00 03:00 21:00 20: :00 15:00 07:00 05:00 19:00 17:00 06:00 18:00 (a) 00:00 :00 11:00 01:00 23:00 13: : :00 22: : : :00 21: :00 08: :00 20: :00 07:00 05:00 19:00 17:00 06:00 18:00 (b) Figura 8. Precipitação média registrada em mm/h por horário de precipitações registradas em novembro de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros. 4. CO CLUSÕES Neste trabalho foi realizado uma análise estatística das chuvas ocorridas no municípios de Blumenau e Rio dos Cedros. Esta análise consistiu em determinar o período de retorno para as intensidades máximas diárias através do método de Gumbel, caracterizar os eventos extremos XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos

13 ocorridos em novembro, e analisar a freqüência de ocorrência e a intensidade média conforme o horário do dia, para as chuvas ocorridas no mês de novembro. Constatou-se a ocorrência de uma chuva com período maior que dez mil anos ocorrida em 23 de novembro de 2008 com intensidade aproximada de 347 mm no município de Blumenau. Além disso, no mês de novembro o total acumulado ultrapassou os 1000 mm. Em relação a Rio dos Cedros, mesmo não possuindo intensidades relativamente altas, o total precipitado em Rio dos Cedros foi de 747,7 mm, um valor bastante elevado. Com a análise de freqüência e intensidade média das chuvas ocorridas em novembro de 2008 foram identificados duas particularidades: (i) freqüência maior de chuvas das 22 às 3 horas da manhã no município de Rio dos Cedros; e (ii) intensidade média maior às 15 e às 20 horas no município de Blumenau. Com estas análises é possível relacionar os eventos extremos de chuvas ocorridos nos dois municípios e os desastres naturais ocorridos. AGRADECIME TOS Os autores agradecem a CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro e a EPAGRI pela concessão dos dados para realização deste trabalho. BIBLIOGRAFIAS BACK, A. J. (2002). Chuvas intensas e chuva de projeto de drenagem superficial no Estado de Santa Catarina. Epagri, Florianópolis, 65p. DEFESA CIVIL ESTADUAL. Disponível em: < Acesso em: 01/06/2009. DIÁRIO CATARINENSE. Disponível em: < Acesso em: 01/06/2009. DIVE - Diretoria de Vigilância Epidemiológica. Disponível em: < Acesso em: 01/06/2009. HIDROWEB. Disponível em: <hidroweb.ana.gov.br>. Acesso em: 01/06/2009. NAGUETTINI, M; PINTO, E. J. A. (2007). Hidrologia estatística. CPRM, Belo Horizonte, 552p. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 13

14 PREFEITURA MUNICIPAL DE BLUMENAU. Disponível em: < Acesso em: 01/06/2009. PREFEITURA MUNICIPAL DE RIO DOS CEDROS. Disponível em: < Acesso em: 01/06/2009. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 14