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Hidrologia Precipitação (Parte 2) Benedito C. Silva IRN UNIFEI.

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1 Hidrologia Precipitação (Parte 2) Benedito C. Silva IRN UNIFEI

2 Grandezas características da precipitação Altura ou lâmina de chuva – medida normalmente em milímetros Altura ou lâmina de chuva – medida normalmente em milímetros 1 mm de chuva = 1 litro de água distribuído em 1 m 2 1 mm de chuva = 1 litro de água distribuído em 1 m 2 Intensidade da chuva é a razão entre a altura precipitada e o tempo de duração da chuva. Intensidade da chuva é a razão entre a altura precipitada e o tempo de duração da chuva. Grandezas: Grandezas: Duração Duração Intensidade Intensidade Frequência Frequência Em Itajubá, 40 mm de chuva é pouco se ocorrer ao longo de um mês, mas é muito se ocorrer em 1 hora. Em Itajubá, 40 mm de chuva é pouco se ocorrer ao longo de um mês, mas é muito se ocorrer em 1 hora.

3 Exemplo de registro de chuva HIETOGRAMA

4 Duração da chuva Tempo transcorrido entre o início e o fim do evento chuvoso Tempo transcorrido entre o início e o fim do evento chuvoso Início 03:00 Fim: 13:00 Duração = 10 horas

5 Chuva acumulada

6 Intensidade média Total precipitado = 61 mm Total precipitado = 61 mm Duração da chuva = 10 horas Duração da chuva = 10 horas Intensidade média = 6,1 mm/hora Intensidade média = 6,1 mm/hora Intensidade máxima = 12 mm/hora entre 6 e 7 horas. Intensidade máxima = 12 mm/hora entre 6 e 7 horas. Intensidade média do dia = 61/24 = 2,5 mm/hora Intensidade média do dia = 61/24 = 2,5 mm/hora

7 Freqüência Chuvas fracas são mais frequentes Chuvas fracas são mais frequentes Chuvas intensas são mais raras Chuvas intensas são mais raras Por exemplo: Por exemplo: Todos os anos ocorrem alguns eventos de 10 mm em 1 dia em Itajubá. Todos os anos ocorrem alguns eventos de 10 mm em 1 dia em Itajubá. Chuvas de 180 mm em 1 dia podem ocorrer uma vez a cada 10 ou 20 anos, em média Chuvas de 180 mm em 1 dia podem ocorrer uma vez a cada 10 ou 20 anos, em média

8 Série de dados de chuva de um posto pluviométrico

9 Análise de Frequência

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11 Frequência

12 Chuva anual É o total de chuva acumulada em um ano

13 Muitas regiões da Amazônia mais do que 2000 mm por ano Região do Semi-Árido do Nordeste áreas com menos de 600 mm anuais

14 Distribuição das chuvas se aproxima de uma distribuição normal (exceto em regiões áridas) Distribuição das chuvas se aproxima de uma distribuição normal (exceto em regiões áridas) Conhecendo a média e o desvio padrão das chuvas anuais é possível associar uma chuva a uma probabilidade Conhecendo a média e o desvio padrão das chuvas anuais é possível associar uma chuva a uma probabilidade Chuvas totais anuais

15 Exemplo O desvio padrão da chuva anual no posto pluviométrico da Figura 3. 9 é de 298,8 mm e a média de 1433 mm. Estime qual o valor de precipitação anual que é igualado ou superado apenas 5 vezes a cada 200 anos, em média. Resp.: A faixa de chuva entre a média menos duas vezes o desvio padrão e a média mais duas vezes o desvio padrão inclui 95% dos anos em média, e 2,5 % dos anos tem precipitação inferior à média menos duas vezes o desvio padrão, enquanto 2,5% tem precipitação superior à média mais duas vezes o desvio padrão, o que corresponde a 5 anos a cada 200, em média. Assim, a chuva anual que é superada ou igualada apenas 5 vezes a cada 200 anos é: P 2,5% = x298,8 = 2030 mm

16 Cuiabá Porto Alegre Chuvas médias mensais A variabilidade sazonal da chuva é representada por gráficos com a chuva média mensal Na maior parte do Brasil verão com as maiores chuvas. Rio Grande do Sul a chuva é relativamente bem distribuída ao longo de todo o ano (em média).

17 Chuvas médias mensais Belém Cuiabá Porto Alegre Florianópolis

18 Falhas nos dados observados Preenchimento de falhas Preenchimento de falhas intervalo mensal intervalo mensal intervalo anual intervalo anual YX1X2X

19 Preenchimento de falhas Regressão linear

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21 Ponderação Regional Posto Y apresenta falha Posto Y apresenta falha Postos X1, X2 e X3 tem dados. Postos X1, X2 e X3 tem dados. Ym é a precipitação média do posto Y Ym é a precipitação média do posto Y Xm1 a Xm3 são as médias dos postos X Xm1 a Xm3 são as médias dos postos X PX1 a PX3 são as precipitações nos postos X1 a X3 no intervalo de tempo em que Y apresenta falha. PX1 a PX3 são as precipitações nos postos X1 a X3 no intervalo de tempo em que Y apresenta falha. PY é a precipitação estimada em Y no intervalo que apresenta falha. PY é a precipitação estimada em Y no intervalo que apresenta falha.

22 YX1X2X ,467,285,7104,2 Médias Exemplo

23 Análise de consistência de dados Erros grosseiros Erros grosseiros Erros de transcrição Erros de transcrição Férias do observador Férias do observador Crescimento de árvores em torno do pluviometro Crescimento de árvores em torno do pluviometro Mudança de posição Mudança de posição

24 Análise de consistência de dados Mudança de declividade erros sistemáticos, mudança nas condições de observação, alterações climáticas por causa de reservatórios Verificação da Consistência Método Dupla Massa

25 Análise de consistência de dados Retas paralelas erros de transcrição de um ou mais dados ou presença de anos extremos em uma das séries plotadas Distribuição errática regimes pluviométricos diferentes Verificação da Consistência Método Dupla Massa

26 Método Dupla Massa Verificação da Consistência Método Dupla Massa

27 Método Dupla Massa Verificação da Consistência Método Dupla Massa

28 Lâmina de água de altura uniforme sobre toda a área considerada, associada a um período de tempo dado (como uma hora, dia, mês e ano) Precipitação média numa bacia

29 Precipitação = variável com grande heterogeneidade espacial Precipitação = variável com grande heterogeneidade espacial

30 Precipitação média numa bacia Média aritmética (método mais simples) Média aritmética (método mais simples) = 200 mm = 200 mm 200/4 = 50 mm 200/4 = 50 mm P média = 50 mm P média = 50 mm 66 mm 50 mm 44 mm 40 mm 42 mm

31 Precipitação média numa bacia Problemas da média aritmética Problemas da média aritmética = 120 mm = 120 mm 120/2 = 60 mm 120/2 = 60 mm P média = 60 mm P média = 60 mm 50 mm 120 mm 70 mm Forte precipitação junto ao divisor não está sendo considerada

32 Precipitação média por Thiessen Polígonos de Thiessen Polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm Áreas de influência de cada um dos postos A i = fração da área da bacia sob influencia do posto i P i = precipitação do posto i

33 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 82 mm 75 mm

34 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 1 – Linha que une dois postos pluviométricos próximos 82 mm

35 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 2 – Linha que divide ao meio a linha anterior 82 mm

36 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 2 – Linha que divide ao meio a linha anterior Região de influência dos postos 82 mm

37 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Linhas que unem todos os postos pluviométricos vizinhos 82 mm

38 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Linhas que dividem ao meio todas as anteriores 82 mm

39 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 82 mm

40 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 82 mm

41 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 82 mm

42 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 82 mm

43 Definição dos polígonos de Thiessen 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 3 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 82 mm

44 Definição dos polígonos de Thiessen 40% 3 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 30% 15% 10% 5% 50 mm 120 mm 70 mm 75 mm 82 mm P = 0,15x120+0,4x70+0,3x50+0,05x75+0,1x82

45 Precipitação média 50 mm 120 mm 70 mm 82 mm 75 mm Média aritmética = 60 mm Média aritmética com postos de fora da bacia = 79,4 mm Média por polígonos de Thiessen = 73 mm Não consideram a influência do relevo

46 Mapas de chuva Linhas de mesma precipitação são chamadas ISOIETAS

47 Apresentação em mapas Apresentação em mapas Utiliza dados de postos pluviométricos Utiliza dados de postos pluviométricos Interpolação Interpolação Isoietas Isoietas totais anuais, máximas anuais, médias mensais, médias do trimestre mais chuvoso Isoietas retrata a variabilidade espacial

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50 Postos Isoietas Anuais Médias Isoietas

51 Trimestre mais Chuvoso (Maio – Junho – Julho) Postos Isoietas

52 Máximas diárias

53 Precipitação média por isoietas Posto mm Posto mm Posto mm

54 Posto mm Posto mm Posto mm SIG Precipitação média por isoietas

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56 Interpoladores ponderados pela distância 50 mm 120 mm 70 mm 82 mm 75 mm Sobrepor uma matriz à bacia 50 mm

57 120 mm 70 mm 82 mm 75 mm Calcular distância do centro de cada célula a todos os postos Interpoladores ponderados pela distância 50 mm

58 120 mm 70 mm 82 mm 75 mm Obter chuva interpolada na célula Onde b é uma potência normalmente próxima de 2 Interpoladores ponderados pela distância 50 mm

59 120 mm 70 mm 82 mm 75 mm Repetir para todas as células A chuva média da bacia será a média aritmética das chuvas das células internas à bacia Interpoladores ponderados pela distância


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