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Hidrologia Precipitação (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 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)

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
slide10
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

slide13
Equações de curvas i-d-f

Exemplos

São Paulo

Belo Horizonte

Rio de Janeiro

Banco de dados: Programa Plúvio (UFV)

slide14
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

slide15
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

slide16
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

slide21
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,

slide25
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

slide26
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
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

slide31
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

slide32
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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