Hidrologia - Aula 6 - Precipitação

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HIDROLOGIA APLICADA
PRECIPITAÇÃO
Prof. MSc. Ana Carolina Assmar
BELÉM-PA
2021
FACULDADE ESTÁCIO DE BELÉM
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL/SANITÁRIA E AMBIENTAL
DISCIPLINA: HIDROLOGIA
Precipitação 
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• Entendida como toda água proveniente do meio atmosférico que atinge a
superfície terrestre;
• Pode se apresentar de diversas formas em diferentes estados, como
neblina, chuva, granizo, neve, entre outras;
• Por sua capacidade para produzir escoamento, a chuva é o tipo de
precipitação mais importante para a hidrologia;
• O estudo da disponibilidade de precipitação em uma bacia é de suma
importância para diversas atividades como a agropecuária (irrigação),
abastecimento de água doméstico e industrial; assim como para a
determinação de obras hidráulicas para o controle de induções, enchentes e
a erosão do solo.
A determinação da intensidade da 
precipitação é importante para controle 
de inundação e erosão do solo. 
Precipitação 
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Formação das chuvas
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• A umidade atmosférica é o elemento básico para a formação das
precipitações;
• Principais características da precipitação: total, duração e distribuição
temporal e espacial;
• De forma geral, a precipitação é formada pelo vapor de água contido na
atmosfera, que constitui um reservatório potencial de água que, ao
condensar-se, possibilita a ocorrência de precipitações, principalmente
quando ocorrem diferenças de temperatura e/ou de pressão.
• A formação de vapor de água na atmosfera não é garantia de que o líquido
contido irá precipitar.
• Para que ocorra precipitação é necessário que as gotas “engordem” e seu peso
seja superior as forças que a sustentam no ar.
Tipos de chuvas 
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CONVECTIVA
• O ar úmido aquecido na vizinhança do solo fica menos denso, sobe, diminui
a temperatura, condensa e precipita;
• São formações locais com pequena abrangência espacial e alta intensidade;
• Atinge principalmente pequenas bacias;
• Ocorre principalmente no verão em climas tropicais;
• Principais características:
• Abrangência espacial pequena;
• Alta intensidade;
• Pequena duração temporal;
• Também conhecida como chuva de verão;
• Importante para pequenas bacias hidrográficas com pequeno tempo de
concentração;
• Podem apresentar violentas descargas elétricas.
Provocadas por 
aquecimento desigual de 
massa de ar em uma 
mesma região.
Tipos de chuvas
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CONVECTIVA
Tipos de chuvas 
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OROGRÁFICAS
• Ventos quentes e úmidos provenientes do oceano encontram barreiras
físicas, sobem, condensam e precipitam sobre áreas montanhosas;
• O vento que ultrapassa a barreira é seco, retirando umidade do
ambiente, podendo gerar áreas desérticas;
• A precipitação varia com a altitude, tendo algumas alturas onde a
precipitação é muito alta;
• Atua sobre bacias pequenas com intensidade variável.
Ou de 
relevo
Tipos de chuvas 
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OROGRÁFICAS
Caracterizam-se pela longa 
duração e baixa intensidade, 
abrangendo grandes áreas por 
várias horas continuamente e 
sem descargas elétricas. 
Tipos de chuvas 
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FRONTAIS OU CICLÔNICAS
• Interação de massas de ar quente e frias. Quando chega uma frente fria
forma-se junto a frente um grande gradiente de temperatura;
• Os dias anteriores a chegada da frente ficam quentes;
• O ar frio é a mais denso e penetra, fazendo o ar quente mais leve subir
condensar e precipitar;
• Atua sobre grandes bacias com intensidade variável e tende a ter duração
prolongada e abrangência de grandes áreas;
• Processos frontais de grande extensão e duração são os que produzem
inundações em grandes bacias;
• O movimento das frentes depende dos sistemas de pressão regional.
Provocadas pelo encontro 
de massas de ar com 
características diferentes.
Tipos de chuvas
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FRONTAIS OU CICLÔNICAS
Tipos de chuvas
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Métodos de estudo
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• Geralmente, a Hidrologia infere seus princípios a partir de série históricas;
• Conhecimentos que resultam da observação sistemática dos fenômenos
hidrológicos no decorrer do tempo.
• Muitos dados hidrológicos são elementos de natureza histórica, pois cada
um deles constitui um evento que não pode ser repetido na prática sob
controle de um experimentador;
• Dados experimentais podem ser verificados e comparados por meio da repetição
do experimento;
• Dados históricos não podem ser confirmados por repetição do fenômenos, em
laboratório, sendo necessária a observação continuada para que se possa fazer
sua análise completa, comparação e verificação.
Pluviometria 
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• Estudo hidrológico que consiste em avaliar os dados de precipitação ocorrida
em uma determinada área. As principais grandezas são:
➢ Altura pluviométrica ou altura de precipitação (h ou P): relacionada a
quantidade de água precipitada por unidade de área horizontal (mm); altura
da lâmina d’água; nível de água.
➢ Pode ser referida à uma chuva isolada; total precipitado em um dia, mês ou ano.
➢ Duração (t): representa o período que leva desde o início ao final da chuva
(seg. / min. / h / dia).
➢ Intensidade (i): é o volume precipitado por unidade de tempo, obtida pela
seguinte relação: i = h/t. (mm/hora, mm/dia, mm/ano).
➢ Frequência de probabilidade e tempo de recorrência (Tr): nº de ocorrências
de uma determinada precipitação no decorrer de um intervalo de tempo fixo.
Para a mesma duração e intensidade correspondentes, tal precipitação será
igualada ou ultrapassada apenas uma vez em T anos.
Pluviometria 
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ALTURA PLUVIOMÉTRICA (P ou h)
• Espessura média da lâmina de água que se formaria sob o solo como
resultado de uma certa chuva, caso não houvesse escoamento, infiltração ou
evaporação da água precipitada.
• Lembrar que: 1 milímetro de chuva corresponde a um litro de água em 1m².
Pluviometria 
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INTENSIDADE (I)
• Relação entre altura precipitada (lâmina d’água) dividida pela duração da
chuva;
• Geralmente, adota-se mm/h ou mm/min.
• Ex: 40 mm em um mês pode ser pouco; 40mm em um dia é muito.
I = P/t
Pluviometria 
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DURAÇÃO (T)
• Período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação;
• Geralmente, adota-se como unidade horas ou minutos.
Pluviometria 
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FREQUÊNCIA (F)
• Quantidade de ocorrências de eventos iguais ou superiores ao evento de
chuva considerado;
• Chuvas muito intensas tem baixas frequências;
• Chuvas pouco intensas são mais comuns.
𝐹 =
𝑛º 𝑑𝑒 𝑜𝑐𝑜𝑟𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠
𝑛º 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎çõ𝑒𝑠
Pluviometria 
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PERÍODO DE RETORNO OU TEMPO DE RECORRÊNCIA (Tr)
• Variável utilizada para avaliar eventos extremos;
• Representa o número médio de anos durante o qual se espera que uma
precipitação de intensidade e duração definida seja igualada ou superada;
• Ex: uma chuva com intensidade equivalente ao tempo de retorno de 10 anos
é igualada ou superada uma vez a cada dez anos, em média.
T=
1
𝑃
=
1
0,10
= 10 anos
P é a probabilidade do evento ser 
igualado ou superado;
T é a unidade em anos, usada para 
calcular P.
Monitoramento hidrometeorológico
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REDE HIDROMETEOROLÓGICA
• Conjunto de postos ou estações instalados estrategicamente, com a
finalidade de amostrar espacial e temporalmente as variáveis hidrológicas e
meteorológicas em uma BH;
• O Brasil dispõe de uma rede hidrometeorológica com aproximadamente
11.000 estações hidrométricas, administradas por organismos federais,
setoriais, estaduais e particulares, dentre as quais 4.200 representam a
REDE BÁSICA nacional em operação, de responsabilidade da Agência
Nacional de Águas (ANA) – MMA.
Monitoramento hidrometeorológico
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Pode ser pontual ou remoto.
• PONTUAL
• Pluviômetro
• Pluviógrafo
• REMOTO:
• Radares
Monitoramento hidrometeorológico
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• Há dois tipos principais de aparelhos utilizados para a medida das
precipitações nas estações pluviométricas:
• O que recolhe a água tombada e a armazena convenientemente para posterior
medição volumétrica (pluviômetro) – uso manual e leitura diária;
• O que registra continuamente a quantidade de chuva de que recolhe (pluviógrafo)
– automatizados e leitura em intervalores menores;
Medida das precipitações22
Pluviômetro
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• Instrumento utilizado para coletar e medir as chuvas. A quantidade de água 
captada é mostrada em milímetros (mm). Pela leitura da proveta, têm-se a 
lâmina precipitada (P).
• Uma chuva de 1mm/min é equivalente a 1 litro de água por minuto em uma 
área de 1 m²;
• Tipos de pluviômetros:
• Convencionais: armazena a quantidade de chuva e a medição é feita e anotada 
manualmente.
• Semiautomáticos: mede e armazena a informação sobre a quantidade de chuva. A 
leitura é feita por meio de um painel digital.
• Automáticos: mede, armazena e transmite automaticamente a informação sobre a 
quantidade de chuva. 
Ex: se sua casa tem um telhado com 10m² e após uma hora de chuva o 
pluviômetro marcar 20mm, quer dizer que cerca de 200 litros foram 
despejados sobre sua casa na última hora.
É normalmente observado uma ou duas vezes 
por dia, todos os dias, em horas certas e 
determinadas (importante). Logo, não indicam 
intensidade das chuvas ocorridas, mas tão 
somente a altura pluviométrica diária .
1 mm = 1litro/m²
40 ml de água acumulada no pluviômetro 
corresponde a 1 mm de chuva.
Medida das precipitações 
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PLUVIÔMETRO 
Medida das precipitações 
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PLUVIÔMETRO 
Pluviógrafo
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• Faz o registro automático e contínuo das precipitações, ou seja, da
quantidade de água recolhida no aparelho; Intervalo de tempo menores e
maior precisão;
• Usado quando é necessário conhecer a intensidade da chuva, o que é
fundamental, por exemplo, para o estudo do escoamento de água pluviais e
vazões de enchentes de pequenas bacias;
• Aparelho registrador automático dotado de um mecanismo de relojoaria
que imprime um movimento de rotação a um cilindro no qual é fixado um
papel devidamente graduado e onde uma pena traça a curva que permite
determinar h e t, e portanto, i.
• Tipos:
• Pluviógrafo de flutuador, o mais utilizado.
• Pluviógrafo de balança
• Pluviográfo basculante
Pluviógrafos mais modernos 
armazenam as informações em 
meio magnético ou as enviam em 
tempo real por sistema de 
transmissão remoto de dados.
Medida das precipitações 
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PLUVIÓGRAFO 
Medida das precipitações 
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PLUVIÓGRAFO 
Pluviogramas
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• Gráficos produzidos pelos pluviógrafos de peso e de flutuador;
• Os pluviogramas são gráficos nos quais a abscissa corresponde às horas do
dia e a ordenada corresponde à altura de precipitação acumulada até
aquele instante;
• Logo, a inclinação do gráfico em relação ao eixo das abscissas fornece a
intensidade da precipitação.
Ietogramas
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• Relaciona intensidade média de precipitação com o tempo. Representando
em abcissa os tempos, divididos em intervalos iguais ao período de
observação pluviométrica;
• Gráficos de barras cuja abscissa representa a escala temporal e a ordenada
a altura de precipitação;
• Leitura de um ietograma: a altura de precipitação corresponde à cada barra,
é a precipitação total ocorrida naquele intervalo de tempo.
Medidas de precipitação
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Medidas de precipitação
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Medidas de precipitação 
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Precipitação 
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MÉTODOS DE TRATAMENTO DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS
• Os estudos relacionados com os dados pluviométricos apresentam, em
geral, certa dificuldade por falta de dados meteorológicos representativos;
• Isso ocorre em regiões como a Amazônia, que além de apresentar uma grande
área territorial, a densidade de postos pluviométricos é baixa, assim como, a falta
de séries temporais com mais de 30 anos.
• Além disso, frequentemente as séries de dados pluviométricos apresentam
falhas diárias, mensais ou até mesmo anuais; ocasionadas por erros, por
exemplo, do operador do posto ou por problemas no próprio aparelho de
medição.
Precipitação 
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Motivos de falhas de dados pluviométricos
• Preenchimento errado do valor na caderneta de campo;
• Soma errada do número de provetas, quando a precipitação é alta;
• Valor estimado pelo observador, por não se encontrar no local no dia da
amostragem;
• Crescimento de vegetação ou outra obstrução próxima ao posto de
observação;
• Danificação do aparelho; e,
• Problemas mecânicos no registrador gráfico.
É normal que as séries de 
precipitações contenham 
falhas que devem ser 
identificadas e excluídas, 
tornando as séries “com 
espaços” sem informação.
Preenchimento de falhas 
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ERROS E DADOS FALTANTES
• Pode haver dias sem observação ou mesmo intervalo de tempo maiores,
por impedimento do observador ou o pelo aparelho estar danificado;
• Nestes casos, os dados falhos, são preenchidos com os dados de 3 postos
vizinhos, localizados o mais próximo possível, pelo Método da Ponderação
Regional:
Onde: Px é o valor de chuva que se deseja determinar; Nx é a precipitação média anual do posto x;
NA, NB e NC são, respectivamente, as precipitações médias anuais dos postos vizinhos A, B e C; PA,
PB e PC são, respectivamente, as precipitações observadas no instante que o posto x falhou.
𝐏𝐱 =
𝟏
𝟑
𝐏𝐳
𝐏𝐳𝐦
+
𝐏𝐲
𝐏𝐲𝐦
+
𝐏𝐰
𝐏𝐰𝐦
𝐏𝐱𝐦
Preenchimento de falhas 
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ERROS E DADOS FALTANTES
• Método da Ponderação Regional: consiste na estimação da precipitação
ocorrida no posto com falha considerando-a proporcional às precipitações
em postos vizinhos;
• Seleciona-se ao menos três pontos vizinhos àquele com falha, localizados
em regiões climatologicamente semelhantes ao posto com falha.
Preenchimento de falhas 
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• As correções podem também ser feitas pelos seguintes métodos:
• Método da Média Aritmética;
• Método da Regressão Linear;
• Método da Regressão linear com ponderação linear.
Onde:
Ryxj – Coeficiente de correlação entre os postos citados
n – Número total de postos vizinhos considerados
Preenchimento de falhas 
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EXERCÍCIO
• Fazer a correção da precipitação no ano de 2004 da estação X pelo método 
da ponderação linear.
Preenchimento de falhas 
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EXERCÍCIO
• Preencher a falta de dados ocorrida no mês de janeiro no ano de 1963 no posto E5-
46. Totais mensais dos meses de janeiro dos postos E5-51, E5-52 e E5-47, todos
vizinhos ao ponto em questão, no período de 1958-1968, são disponíveis.
Consistência de séries históricas
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Precipitação média 
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• Entendida como sendo a lâmina de água de altura uniforme sobre toda a as
área, associada a um período de tempo (dia, mês, ano);
• Para calcular a precipitação média de uma superfície qualquer, é necessário
utilizar as observações dos postos dentro dessa superfície e nas suas
vizinhanças:
• Podem ser destacados os 3 seguintes métodos para o cálculo da
precipitação média:
• Método da Média Aritmética;
• Método de Thiessen;
• Método das Isoietas.
Precipitação média
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MÉTODO DA MÉDIA ARITMÉTICA
• Método mais simples para cálculo da precipitação média;
• Indica a média aritmética de todas as precipitações registradas na bacia;
• Só é recomendado para bacias menores que 5.000 km², com postos
pluviométricos uniformemente distribuídos e se a área for plana ou de
relevo suave;
• Em geral, este método é usado apenas para comparações.
Precipitação média
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MÉTODO DA MÉDIA ARITMÉTICA
• Considerando os dados de precipitação de uma certa bacia hidrográfica
representada ao lado, os quais foram obtidos nos postos pluviométricos,
calcule a precipitação média na bacia hidrográfica em questão.
Precipitação média
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MÉTODO DA MÉDIA ARITMÉTICA
• Calcule a precipitação média para a bacia hidrográfica representada abaixo.
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
Determina a precipitação média em uma bacia a partir das precipitações 
observadas nos postos disponíveis, incorporando um peso a cada um deles, 
em função de suas “áreas de influência”.
Com base na disposição espacial dos postos, são traçados os chamados 
Polígonos de Thiessen, que definem a área de influência de cada posto em 
relação à bacia em questão.
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
• Polígonos de Thiessen são áreas de “domínio” de um posto pluviométrico;
• Considera-se que no interior dessas áreas a altura pluviométrica é a mesma
do respectivo posto;
• Os polígonossão traçados da seguinte forma:
➢ 1º. Dois postos adjacentes são ligados por um segmento de reta;
➢ 2º. Traça-se a mediatriz deste segmento de reta. Esta mediatriz divide para
um lado e para outro, as regiões de “domínio”.
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
➢ 3º. Este procedimento é realizado, inicialmente, para um posto qualquer
(ex.: posto B), ligando-o aos adjacentes. Define-se, desta forma, o polígono
daquele posto.
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
✓ 4º. Repete-se o mesmo procedimento para todos os postos.
✓ 5º. Desconsidera-se as áreas dos polígonos que estão fora da bacia.
✓ 6º. A precipitação média na bacia é calculada pela expressão:
Onde : é a precipitação média na bacia (mm);
Ai é a área do respectivo polígono, dentro da bacia (km²);
A é a área total da bacia.
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
Inicialmente, os postos mais próximos são unidos por linhas retas 
formando um polígono fechado.
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
Precipitação média
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MÉTODO DE THIESSEN
Precipitação média
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MÉTODO DAS ISOIETAS
• Utiliza as isoietas para determinação da precipitação média em uma bacia;
• Isoietas são linhas indicativas de igual precipitação, ou seja, mesma altura
pluviométrica;
• Podem ser consideradas como “curvas de nível de chuva”. O espaçamento entre
eles depende do tipo de estudo (ex: 100 em 100mm).
Onde: Pm – Precipitação média da área;
At – Área total;
A i, i+1 – Área entre cada par de isoietas;
Pi; Pi+1 – Precipitação dos pares de isoietas.
Precipitação média
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MÉTODO DAS ISOIETAS
O traçado das isoietas é feito da mesma
maneira que se procede em topografia para
desenhar as curvas de nível, a partir das cotas
de alguns pontos levantados.
Precipitação média
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MÉTODO DAS ISOIETAS
Precipitação média
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Precipitação média
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Identificar a precipitação 
média nos permite 
entender situações como:
Em uma bacia 
hidrográfica, 40mm de 
chuva é pouco se ocorrer 
ao longo de um mês, mas 
é muito se ocorrer em 
uma hora.
Precipitação média
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EXERCÍCIO
• Com base na figura e nos dados a seguir, calcule pelo método de Thiessen a
precipitação média na bacia hidrográfica em questão.
Precipitação média
61
EXERCÍCIO
• Determine a precipitação média na bacia hidrográfica representada abaixo
pelo método das isoietas.
Precipitação média
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EXERCÍCIO
• Determine a precipitação média na bacia hidrográfica representada abaixo,
em que se indicam as isoietas em ano médio e as áreas por elas definidas.
Precipitação média
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EXERCÍCIO
• Determinar precipitação média na bacia pelos 3 métodos apresentados. (No
método das isoietas, traçar isoietas de 100 em 100 mm).
Cálculo do volume precipitado
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• A equação para o cálculo do volume precipitado em uma determinada área
ou bacia segue as mesmas características do método das isoietas para o
cálculo da precipitação média, sendo que, para o cálculo do volume não é
incluso a divisão pela área total.
Onde: Vp – Volume total precipitado;
A i, i+1 – Área entre cada par de isoietas;
Pi; Pi+1 – Precipitação dos pares de isoietas.
Cálculo do volume precipitado
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EXERCÍCIO
• Com base nos dados identificados na figura abaixo, calcular a precipitação
média anual e o volume precipitado na bacia ilustrada pelos métodos da
média aritmética e pelo método das isoietas.
Equações intensidade-duração-frequência
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• As seguintes equações retiradas de (Villela, 1995) que relacionam
Intensidade-Duração-Frequencia das precipitações foram determinadas
para cidades do Brasil, com “i” em mm/h, “T” em anos e “t” em minutos.
Equações intensidade-duração-frequência
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CHUVAS INTENSAS EM BELÉM
• A equação das Chuvas Intensas em Belém é, segundo Souza, R.S. (1985):
Onde: i = intensidade (mm/h);
T = tempo de recorrência (anos); e
t = tempo de duração (min).
Equações intensidade-duração-frequência
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CHUVAS INTENSAS EM BELÉM
EXERCÍCIO
• Calcular a altura de chuva “h” em (mm) para T = 10 anos em 5 durações
diferentes:
• 15 min.
• 30 min.
• 45 min.
• 60 min.
• 120 min.