Análise de modelos matemáticos aplicados ao estudo de chuvas intensas

Mello, C. R.; Ferreira, D. F.; Silva, A. M.; Lima, J. M.

doi:10.1590/S0100-06832001000300018

Resumos

A estimativa de chuvas intensas máximas é de grande importância para o dimensionamento de projetos agrícolas, tais como: terraços para controle de erosão, obras de barragens de terra e drenagem em solo agrícola. As chuvas são caracterizadas pela sua intensidade (mm h-1), pelo tempo de duração (min) e pelo período de retorno (anos). O modelo básico tem sido usado para determinação da intensidade de precipitação máxima diária a ser aplicada no dimensionamento de estruturas de contenção, fixando-se o período de retorno e a duração da chuva. O tempo de concentração em bacias hidrográficas, que normalmente fica entre 60 e 120 min para bacias consideradas pequenas, tem sido usado como tempo de duração na estimativa de chuvas intensas. Nesse intervalo, existem outros modelos que propiciam melhores ajustes e, conseqüentemente, maior confiabilidade na estimativa da chuva a ser usada nos dimensionamentos de estruturas de contenção. Assim, este trabalho teve como objetivo ajustar dois outros modelos para a estimativa de chuvas intensas: um exponencial e um linear, além do modelo básico. Esses modelos foram ajustados com base em dados de precipitação máxima diária anual da região de Lavras (MG), empregando-se dados de chuvas diárias do período de 1914 a 1991. Os dados foram transformados em intensidades de precipitação, com tempo de retorno variando de 2 a 100 anos e duração entre 5 e 1.440 min. Verificou-se que o modelo exponencial proposto proporcionou melhores ajustes, com menores erros na estimativa, para chuvas variando de 5 a 240 min, sendo, portanto, recomendável a bacias em que o tempo de concentração se enquadre nesta faixa de tempo; o modelo básico mostrou-se mais aplicável a bacias em que o tempo de duração seja maior que 240 min, enquanto o modelo linear não se mostrou confiável para a estimativa de chuvas intensas.

precipitação; hidrologia; conservação do solo

The estimate of maximum rainfall intensity is of great concern in agricultural projects such as the use of terraces for erosion control, dams, and soil water drainage. Rainfalls can be characterized by their intensity (mm h-1), duration time (min), and return period (years). One of the analyzed models has been used for estimating the maximum rainfall intensity to be applied in dimensioning such agricultural structures, for a given return period and storm duration. The time of concentration in small watersheds, frequently between 60 and 120 min, has been used as duration of storm in the estimate of intense rainfalls. For such a duration time, there are other models that can better estimate, and, consequently, be more reliable than the basic model. Thus, this work analyzed two other models used for estimating intense rainfall: an exponential and a linear model, and both were compared to the basic model. Data of annual-daily-maximum rainfall for Lavras, Minas Gerais - Brazil, from 1914 to 1991, were used to derive the models. The data were transformed into rainfall intensities, for recurrence periods varying from 2 to 100 years, and duration times between 5 to 1,440 min. The proposed exponential model provided a better estimation of intense rainfalls, with lower errors, for duration times varying from 5 to 240 min. Therefore, it can be recommended for application in watershed projects, whose time of concentration is included in this time interval. The basic model showed to be more applicable for duration times greater than 240 min, while the linear model did not provide reliable estimate of intense rainfalls for Lavras.

precipitation; hydrology; soil conservation

SEÇÃO VI - MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA

C. R. Mello^I; D. F. Ferreira^II; A. M. Silva^III; J. M. Lima^IV

^IPós-Graduando em Solos e Nutrição de Plantas, Departamento de Ciência do Solo, Universidade Federal de Lavras - UFLA, Caixa Postal 37, CEP 37200-000 Lavras (MG). Bolsista da CAPES. E-mail: crmello@ufla.br

^IIProfessor do Departamento de Ciências Exatas, UFLA. Bolsista do CNPq

^IIIProfessor do Departamento de Engenharia, UFLA. Bolsista do CNPq

^IVProfessor do Departamento de Ciência do Solo, UFLA. Bolsista do CNPq

RESUMO

A estimativa de chuvas intensas máximas é de grande importância para o dimensionamento de projetos agrícolas, tais como: terraços para controle de erosão, obras de barragens de terra e drenagem em solo agrícola. As chuvas são caracterizadas pela sua intensidade (mm h^-1), pelo tempo de duração (min) e pelo período de retorno (anos). O modelo básico tem sido usado para determinação da intensidade de precipitação máxima diária a ser aplicada no dimensionamento de estruturas de contenção, fixando-se o período de retorno e a duração da chuva. O tempo de concentração em bacias hidrográficas, que normalmente fica entre 60 e 120 min para bacias consideradas pequenas, tem sido usado como tempo de duração na estimativa de chuvas intensas. Nesse intervalo, existem outros modelos que propiciam melhores ajustes e, conseqüentemente, maior confiabilidade na estimativa da chuva a ser usada nos dimensionamentos de estruturas de contenção. Assim, este trabalho teve como objetivo ajustar dois outros modelos para a estimativa de chuvas intensas: um exponencial e um linear, além do modelo básico. Esses modelos foram ajustados com base em dados de precipitação máxima diária anual da região de Lavras (MG), empregando-se dados de chuvas diárias do período de 1914 a 1991. Os dados foram transformados em intensidades de precipitação, com tempo de retorno variando de 2 a 100 anos e duração entre 5 e 1.440 min. Verificou-se que o modelo exponencial proposto proporcionou melhores ajustes, com menores erros na estimativa, para chuvas variando de 5 a 240 min, sendo, portanto, recomendável a bacias em que o tempo de concentração se enquadre nesta faixa de tempo; o modelo básico mostrou-se mais aplicável a bacias em que o tempo de duração seja maior que 240 min, enquanto o modelo linear não se mostrou confiável para a estimativa de chuvas intensas.

Termos de indexação: precipitação, hidrologia, conservação do solo.

SUMMARY

The estimate of maximum rainfall intensity is of great concern in agricultural projects such as the use of terraces for erosion control, dams, and soil water drainage. Rainfalls can be characterized by their intensity (mm h^-1), duration time (min), and return period (years). One of the analyzed models has been used for estimating the maximum rainfall intensity to be applied in dimensioning such agricultural structures, for a given return period and storm duration. The time of concentration in small watersheds, frequently between 60 and 120 min, has been used as duration of storm in the estimate of intense rainfalls. For such a duration time, there are other models that can better estimate, and, consequently, be more reliable than the basic model. Thus, this work analyzed two other models used for estimating intense rainfall: an exponential and a linear model, and both were compared to the basic model. Data of annual-daily-maximum rainfall for Lavras, Minas Gerais - Brazil, from 1914 to 1991, were used to derive the models. The data were transformed into rainfall intensities, for recurrence periods varying from 2 to 100 years, and duration times between 5 to 1,440 min. The proposed exponential model provided a better estimation of intense rainfalls, with lower errors, for duration times varying from 5 to 240 min. Therefore, it can be recommended for application in watershed projects, whose time of concentration is included in this time interval. The basic model showed to be more applicable for duration times greater than 240 min, while the linear model did not provide reliable estimate of intense rainfalls for Lavras.

Index terms: precipitation, hydrology, soil conservation.

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LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em abril de 2000

Aprovado em março de 2001

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