Aula2 Precipitações 2014 2

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PLUVIOMETRIA – Parte 1
Eng. Walter Corrêa Carvalho Junior, Esp.
GPA – CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS
1
Conteúdo da Aula
1º Parte
Precipitação.
Equipamentos de medição pluviométricas.
Grandezas Pluviométricas.
Preenchimento de falhas.
Média na bacia
Polígono de Thiessen
Método das Isoietas de Precipitação
Exercício Externo próxima semana.
Cálculo de Chuvas Máximas (Eventos Extremos).
Curvas Intensidade-Duração-Frequência (I-D-F)
2
Hidrometeorologia
É o ramo da meteorologia que estuda a água presente na atmosfera
 A meteorologia estuda todos os fenômenos atmosféricos e os processos dinâmicos que se realizam na atmosfera;
 Se analisarmos a circulação geral das massas de ar na Terra, podemos verificar a distribuição geral das precipitações...
ELEMENTOS DE HIDROMETEOROLOGIA
FATORES DE INFLUÊNCIA
Tempo e Clima;
Radiação Solar;
Temperatura do Ar;
Pressão Atmosférica;
Umidade Atmosférica;
Vento;
Rotação e Translação;
PRECIPITAÇÕES
 Precipitação: água da atmosfera que atinge a superfície terrestre.
 Formas: chuvas; granizo; neve; orvalho; neblina; geada.
Disponibilidade, intensidade e duração.
Tipos de Chuva
Convectivas;
Frontais ou ciclônicas;
Orográficas.
Estão Explicados Na Apostila – Cap 3
MEDIDORES PLUVIOMÉTRICOS
9
Precipitação – métodos de determinação
Pluviômetros
O modelo mais utilizado no Brasil é o
é o padrão francês, conhecido como
Ville de Paris
Tem área de captação de 400 cm² e
alguns tem capacidade para captar até 
200 mm de chuva 
Pluviômetros
Recipiente de volume conhecido suficiente para conter as maiores precipitações dentro de um intervalo de tempo definido para uma frequência (em geral 24 horas).
Costuma-se medir às 7:00 h contabilizadas para o dia anterior.
Ausência de precipitação (0,0 mm) não é falha!
O vento é um fator de influência negativo, pois altera a trajetória do ar no espaço circundante ao pluviômetro, e causa turbulência nas bordas do instrumento, assim produzindo erros de leitura na observação da chuva (Tassi, 2007).
PLUVIÓGRAFOS
Registra a intensidade da precipitação (mm/h)
Tipo de Registro
Precipitação – métodos de determinação
Registros gráficos
Gráfico de linha cuja abscissa representa a escala de tempo e a ordenada a altura de precipitação acumulada
Fonte: Silva (2011) - ANA
Precipitação – métodos de determinação
Registros gráficos
Gráfico de barras cuja abscissa representa a escala de tempo e a ordenada a altura de precipitação
Fonte: Silva (2011) - ANA
H
PLUVIOMETRIA
Altura pluviométrica (P) – representa o volume de água precipitada por unidade de área horizontal (expressa em termos de altura de lâmina, em mm) durante um certo período de tempo
Totais diários, mensais, anuais
Duração (t) – é o período de tempo durante o qual a chuva cai
Intensidade de precipitação (I) – é a velocidade com que ocorre a precipitação, dada em mm/h, mm/mês, mm/ano
I = Precipitação/tempo	
Frequência (f) – é o número de vezes que uma chuva ocorre num intervalo de tempo 
Tempo de recorrência (anos) – tempo médio esperado para que uma determinada precipitação seja igualada ou superada
TR = 1/Probabilidade
GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS
MEDIÇÃO
1 m³ = 1000 L;
Fundo da caixa
1m x 1m = 1 m²
1 m = 1000 mm;
1 mm = 1 L/m²
Cada litro de água é igualmente distribuído em 1 m²
Qual o volume de água precipitado em uma chuva de 20 mm em uma área de 1 ha?
R  200.000 L
RunOff
 Tempo transcorrido entre o início e o fim do evento chuvoso.
Duração da Chuva
Início 03:00
Fim: 13:00
Duração = 10 horas
Tempo
Chuva
Chuva Acumulada
0
0
0
1
0
0
2
0
0
3
3
3
4
0
3
5
4
7
6
8
15
7
12
27
8
5
32
9
9
41
10
7
48
11
7
55
12
5
60
13
1
61
14
0
61
15
0
61
16
0
61
17
0
61
18
0
61
19
0
61
20
0
61
21
0
61
22
0
61
23
0
61
24
0
61
Chuva Acumulada
Duração da chuva = 10 horas
Total precipitado = 61 mm
Intensidade média = 6,1 mm/hora
Intensidade máxima = 12 mm/hora entre 6 e 7 horas
Intensidade média do dia = 61/24 = 2,5 mm/hora 
Intensidade média
Descubra a precipitação total, duração da chuva e intensidade média registrada no pluviógrafo!!!
R = Precipitação 21,8 mm
Duração 6,5h
Intensidade = 3,35 mm/h
50 mm
66 mm
44 mm
40 mm
42 mm
Média aritmética (método mais simples)
Precipitação média numa bacia
66+50+44+40= 200 mm
200/4 = 50 mm
Pmédia = 50 mm
50 mm
70 mm
120 mm
 50+70= 120 mm
120/2 = 60 mm
Pmédia = 60 mm
Obs.: Forte precipitação 
junto ao divisor não 
está sendo considerada
 Problemas da média
Precipitação média numa bacia
Método dos polígonos de Thiessen
O método considera que cada posto possui uma área de influência
A área de influência é o fator de ponderação das precipitações
1º) Selecione os postos na região da bacia
2º) Ligue os postos por linhas retas
3º) Divida essas linhas ao meio com 
linhas perpendiculares
4º) Prolongue as linhas
perpendiculares até
encontrarem-se com
outra
5º) A área de influência do
posto é o polígono
formado pelas linhas
perpendiculares e o
limite da bacia à sua volta
PRECIPITAÇÃO MÉDIA EM UMA BACIA
P1
P2
P3
P4
A3
Bacia hidrográfica
Fonte: Silva (2011) - ANA
Métodos dos Polígonos de Thiessen
A precipitação média na bacia é calculada pela expressão:
onde é a precipitação média na bacia (mm);
			é a precipitação no posto i (mm);
			é a área do respectivo polígono, dentro da bacia (km2);
			é a área total da bacia.
Polígonos de Thiessen
Exercício de Fixação
	Em uma bacia hidrográfica estão instalados cinco postos pluviométricos cujas áreas de influência estão indicadas na tabela abaixo.
	
	Conhecidas as alturas de uma chuva intensa ocorrida no dia 02/05/1997, a altura de chuva média e o deflúvio pluvial correspondente, em hm³, usando, respectivamente, os métodos da média aritmética e dos polígonos de Thiessen, são:
Posto
A
B
C
D
E
Área de influência (km²)
327
251
104
447
371
Altura de chuva (mm)
83
114
60
136
70
RESPOSTA
A área total da bacia é
		A = 327 + 251 + 104 + 447 + 371 = 1.500 km² = 1.500106 m²
A precipitação média pelo método da média aritmética é
		PM = (83 + 114 + 60 + 136 + 70) / 5 = 92,6 mm = 92,610-3 m
e o deflúvio pluvial é o volume precipitado dado por
		Vol = PMA = 92,610-3 x 1.500106 = 138,9106 m³ = 138,9 hm³
A precipitação média pelo método dos polígonos de Thiessen é
		PM = (32783 + 251114 + 10460 + 447136 + 37170) / 1.500
			 PM = 99,2 mm = 99,210-3 m
e o deflúvio pluvial é o volume precipitado dado por
		Vol = PMA = 99,210-3 x 1.500106 = 148,8106 m³ = 148,8 hm³
Método das isoietas
É o único método que considera, mesmo que de forma indireta, os efeitos do relevo
Normalmente, as isoietas são traçadas ajustando as curvas com o mapa de relevo
1º) Selecione os postos na região da bacia
2º) Trace as isoietas sobre o mapa da bacia
3º) Planimetre a área entre isoietas
A precipitação média é
	
	onde Pi é a relação da área
 Ai e a Área Total da bacia.
PRECIPITAÇÃO MÉDIA EM UMA BACIA
P1
P2
P3
P4
Bacia hidrográfica
Pi+1
Pi
Pi-1
Pi-2
Fonte: Silva (2011) - ANA
33
Chuvas intensas - IDF
A curva IDF é obtida a partir da análise estatística de séries longas de dados de um pluviógrafo (mais de 15 anos, pelo menos). A metodologia de desenvolvimento da curva IDF baseia-se na seleção das maiores chuvas de uma duração escolhida (por exemplo 15 minutos) em cada ano da série de dados. 
Com base nesta série de tamanho N (número de anos) é ajustada uma distribuição de freqüências que melhor represente a distribuição dos valores observados. 
O procedimento é repetido para diferentes durações de chuva (5 minutos; 10 minutos; 1 hora; 12 horas; 24 horas; 2 dias; 5 dias) e os resultados são resumidos na forma de um gráfico, ou equação, com a relação das três variáveis: Intensidade, Duração e Freqüência (ou tempo de retorno). 
Fonte: Collischonn (2010) - UFRGS
A
curva IDF
Intensidade
Duração
Frequência (Tempo de Retorno)
i = F(t, p)
Utilização:
-Cálculo Vertedouros, sistemas de 
Drenagem, bueiros, etc.
Curva I-D-F
 i: intensidade pluviométrica (mm/min)
 TR: período de retorno (anos)
 t: duração da chuva (min)
 k, a, t0, b: parâmetros relativos ao ajuste da equação
IDF – Cuiabá/MT
Fonte: Castro, Silva e Silveira (2011)
Curva I-D-F – Cuiabá/MT
Fonte: Castro, Silva e Silveira (2011)
Fonte: Castro, Silva e Silveira (2011)
Fonte: Castro, Silva e Silveira (2011)
Qual intensidade com duração de 60 minutos que tem probabilidade de 1% de ser igualada ou superada em um ano qualquer em Cuiabá?