Hidrologia precipita o parte 3
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Hidrologia Precipitação (Parte 3). Benedito C. Silva IRN UNIFEI. Precipitações intensas. Precipitação intensa é entendida como a ocorrência extrema, com duração, distribuição espacial e temporal crítica para uma área ou bacia hidrográfica

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Hidrologia Precipitação (Parte 3)

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Presentation Transcript


Hidrologia precipita o parte 3

HidrologiaPrecipitação(Parte 3)

Benedito C. Silva

IRN UNIFEI


Precipita es intensas

Precipitações intensas

Precipitação intensa é entendida como a ocorrência extrema, com duração, distribuição espacial e temporal crítica para uma área ou bacia hidrográfica

As durações podem variar de alguns minutos até algumas dezenas de horas (24 horas, por exemplo)


Hidrologia precipita o parte 3

Chuvas intensas


Rela o intensidade dura o frequ ncia i d f

Relação Intensidade, duração, frequência (i-d-f)

Correlacionando intensidades e durações das chuvas, verifica-se que quanto mais intensa a precipitação, menor será sua duração

Da mesma forma, quanto menor for a frequência (ou probabilidade) de ocorrência, maior será a intensidade

Dessa forma, as precipitações máximas são retratadas pontualmente pelas curvas intensidade, duração e frequência (i-d-f)


Probabilidade e tempo de retorno

Probabilidade e Tempo de Retorno

Probabilidade de excedência é a chance de um dado valor de precipitação ser igualado ou superado em um ano qualquer

Tempo de retorno é o número de anos que, EM MÉDIA, um dado valor de precipitação irá ocorrer

EXEMPLO

A chuva com tempo de retorno de 10 é a chuva que ocorre, em média, uma vez a cada 10 anos.

A probabilidade de ocorrer essa chuva em um ano qualquer é de 1/10 (ou 10 %).

TR = 1/Prob


C lculo de tempo de retorno para chuvas m ximas

Cálculo de tempo de retornoparachuvasmáximas

Obter a série de valores observados (30 anos ou mais)

Escolher uma duração de chuva

Para esta duração, selecionar o maior valor anual de cada ano

Colocar os valores máximos anuais em ordem decrescente

Calcular a probabilidade acumulada de excedência de cada valor pela equação


C lculo de tempo de retorno chuvas m ximas

Cálculo de tempo de retornochuvasmáximas

Onde: m – ordem; n – número total de valores

- Calcular o tempo de retorno por:


Exemplo

Exemplo

Calcular a chuva máxima com tempo de retorno de 5 anos para a seguinte série de valores máximos diários


Tempos de retorno usualmente adotados em projetos

Tempos de retorno usualmente adotados em projetos

  • Microdrenagemurbana: 2 a 5 anos

  • Drenagemurbana: 5 a 25 anos

  • Pontes com poucotrânsito: 10 a 100 anos.

  • Pontes com muitotrânsito: 100 a 1000 anos

  • Grandesobrashidráulicas: 10.000 anos


Hidrologia precipita o parte 3

Curva i-d-f

i (mm/h)

Freq 1 < freq 2 < freq 3

Freq ou prob 1

Freq ou prob 2

Freq ou prob 3

d (min)


Curva idf

Curva IDF

A curva IDF


Equa es de curvas i d f

Equações de curvas i-d-f

Equação Genérica

i = intensidade (mm/h)

Tr = Tempo de retorno (ano)

t = duração da chuva (min)

a, b, c e d são parâmetros locais


Hidrologia precipita o parte 3

Equações de curvas i-d-f

Exemplos

São Paulo

Belo Horizonte

Rio de Janeiro

Banco de dados: Programa Plúvio (UFV)


Hidrologia precipita o parte 3

Curvas idf - Exemplo

Determine a precipitação máxima em Itajubá para o tempo de retorno de 20 anos e durações de 10min, 30min e 60min

(PLÚVIO)

P/ 10min

P/ 30min

P/ 60min


Hidrologia precipita o parte 3

Curvas idf - Exemplo

Determine a precipitação máxima em Itajubá para a duração de 30min e tempos de retorno de 2, 10 e 50 anos

P/ 2 anos

P/ 10 anos

P/ 50 anos


Hidrologia precipita o parte 3

Curvas idf - Exemplo

Qual o tempo de retorno de uma precipitação ocorrida em Itajubá, com 50mm e duração de 30min?


Equa es de pfafstetter 1957

Equações de Pfafstetter (1957)

Trabalho feito para 98 postos em diferentes regiões do Brasil

P = Precipitação máxima (mm)

R = Fator de probabilidade (ano)

t = duração da chuva (horas)

a, b, e c são parâmetros locais


Equa es de pfafstetter 19571

Equações de Pfafstetter (1957)

Tr = Tempo de retorno (anos)

a, b dependem da duração

g é uma constante igual a 0,25


Hidrologia precipita o parte 3

Equações de Pfafstetter (1957)


Hidrologia precipita o parte 3

Equações de Pfafstetter (1957)


Hidrologia precipita o parte 3

Curva i-d-f para locais sem dados

Para locais onde não existem dados disponíveis para construção das curvas i-d-f, pode-se recorrer a métodos de correlação ou de regionalização

  • Método de Bell

  • Método das Relações de Durações


M todo de bell

Método de Bell

Associa a altura pluviométrica de um chuva intensa de duração t e período de retorno Tr, ou seja P(t,Tr), com uma chuva intensa padrão de 60min e 2 anos de tempo de retorno P(60,2).

Para o Brasil, a equação é:

Caso se disponha somente de totais diários (pluviômetro), pode-se recorrer a seguinte relação empírica:

P(1dia,2) – precipitação máxima de 1 dia e 2 anos de tempo de retorno


M todo de bell exemplo

Método de Bellexemplo

Utilizando os dados da tabela abaixo, estime a precipitação máxima com tempo de retorno 5 anos para a duração de 30min.


M todo das rela es de dura es

Método das relações de durações

  • Baseia-se em duas premissas:

  • Existe a tendência das curvas de probabilidade (i,Tr) de se manterem equidistantes

  • Para diferentes locais existe uma grande similaridade nas relações entre precipitações médias máximas de diferentes durações

As relações entre durações são obtidas por,


Hidrologia precipita o parte 3

Método das relações de durações

Relações para postos no Brasil

Observação:

Precipitação de 1dia é o total de chuva medido entre os horários de observação pluviométrica

Precipitação de 24h é o maior valor de chuva totalizado em um período consecutivo de 24 horas


Hidrologia precipita o parte 3

Chuva diária x chuva de 24h

24h/1dia?

  • Precipitação diária  valor compreendido entre 2

  • horários de observação pluviométrica

    • O encarregado verifica o acumulado das 7 horas de ontem até as 7 horas de hoje

  • Precipitação de 24 h  maior valor de chuva

  • correspondente a um período consecutivo de 24

  • horas (não necessariamente coincidente a um

  • período de observação


Hidrologia precipita o parte 3

Chuva diária x chuva de 24h


Hidrologia precipita o parte 3

Chuva diária x chuva de 24h


Rela o de dura es exemplo

Relação de Duraçõesexemplo

Utilizando os dados da tabela abaixo, estime a precipitação máxima com tempo de retorno 5 anos para a duração de 30min.


Chuva de projeto

Chuva de Projeto

No dimensionamento de uma estrutura hidráulica, estima-se uma chuva com duração t e tempo de retorno Tr, que fornece a altura pluviométrica máxima para essa duração (através de uma curva idf)

Essa precipitação terá intensidade constante durante toda a duração t

Entretanto, isso é razoável de ser assumido para áreas muito pequenas

Hietograma de projeto

Para áreas maiores, a duração da chuva de projeto é relativamente longa, necessitando que se defina um hietograma de projeto


Hidrologia precipita o parte 3

Hietograma de projeto

É uma sequência de precipitações capaz de provocar a cheia de projeto, ou seja, a maior enchente para qual a obra deve estar projetada

Método do Bureau ofReclamation, ou dos blocos alternados

1. Define-se a duração total da chuva, normalmente relacionada com o tempo de concentração da bacia

2. Define-se o tempo de retorno a ser utilizado

3. Divide-se a duração total em ao menos 6 valores de duração

4. Na curva idf, determine a intensidade de chuva para cada duração

5. Multiplica-se cada valor de intensidade pela respectiva duração

6. A diferença entre altura de lâminas sucessivas resulta no incremento de chuva em cada intervalo

7. Rearranjam-se os valores colocando o maior valor no centro do hietograma e os demais alternadamente ao seu lado, em ordem decrescente


Hidrologia precipita o parte 3

Hietograma de projeto

Utilizando o método dos blocos alternados, determine um hietograma de projeto com tempo de retorno de 10 anos, para uma bacia com tempo de concentração de 1 hora, na cidade de Itajubá


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