Os dados de precipitação podem ser apresentados em diferentes formas, pois dependem do aparelho em que foram medidos, desta forma tem-se dados de pluviômetros e dados de pluviógrafos.
Os dados pluviométricos, provenientes dos pluviômetros, podem ser apresentados em tabelas, pois são registrados diariamente no mesmo horário, sendo que o valor medido corresponde ao acumulo dos volumes precipitados em todo o período de 24 horas entre as medições.
Já os dados pluviográficos podem ser apresentados em duas formas distintas: a primeira e mais tradicional é a forma gráfica, e a segunda discretizada em intervalos de tempo iguais. A forma gráfica é o papel retirado do pluviógrafo chamado de pluviograma, neste pluviograma estão registradas ou riscadas a variação da pena do aparelho com a variação do nível de água, ou peso, ou outro sistema qualquer que é responsável pela variação vertical da pena. O movimento horizontal é provocado por um sistema de relojoaria que dá uma volta a cada 24 horas. O pluviograma só é retirado do pluviógrafo quando existe o registro de uma chuva ou quando o papel já estiver muito “sujo”, vários dias sem registro de chuvas, geralmente até um intervalo máximo de 1 mês.
A segunda forma de obtenção de dados pluviográficos é por meio de pluviógrafos de leitura automática, geralmente esses equipamentos armazenam a informação da precipitação em intervalos de tempo iguais correspondentes a 5 minutos. Desta forma, os dados podem ser descarregados em um laptop, ou cartão de memória, ou ser transmitidos via linha telefônica, satélite ou ondas de rádio. A transmissão dos dados é realizada em tempo real, daí o nome de leitura em tempo real, muito utilizado por sistemas de alerta contra enchentes.
Desta maneira, a forma como se faz a aquisição dos dados de precipitação tem grande influência nas estimativas de eventos extremos, sendo necessário se ter formas de relacionar as precipitações registradas em intervalos fixo com precipitações de durações diferentes desses intervalos.
3.1.3.12.1 A Partir de Dados Pluviométricos
A CETESB (1986), a partir de pesquisas do DNOS (1957), obteve relações aproximadas entre precipitações de menor duração. Para isso foram utilizados dados de todo o Brasil, que possui regiões com grande diferenciação climática e predominância de tipos de chuva. Desta forma, relações regionais seriam preferíveis, pois, seriam mais representativas. CETESB (1986) também obteve um fator de conversão de precipitação de 1 dia em precipitação de 24 horas, e seu valor é da ordem de 1,14, praticamente coincidente com o valor proposto de WEISS (1964), conforme demonstrado no item 3.1.3.3.
As relações entre precipitações de menor duração obtidas pela CETESB (1986) e por GENOVEZ et al (1994) podem ser observadas na Tabela 9. Desta maneira, fazendo uso do coeficiente de conversão de precipitações de 1 dia em precipitações de 24 horas, e também as relações apresentadas na Tabela 9, é possível obter os valores das magnitudes de precipitações
com durações menores de maneira aproximada, utilizando informações de pluviômetros. Salienta-se que todos esses coeficientes não substituem os dados de pluviógrafos, sendo que as relações apresentadas são aproximações.
Tabela 9. Relação entre alturas pluviométricas de diferentes durações. Relação entre alturas
pluviométricas CETESB (DNOS) U.S. Weather Bureau Denver Outros estudos Genovez 05min/30min 0.34 0.37 0.42 - 10min/30min 0.54 0.57 0.63 0.49 15min/30min 0.70 0.72 0.75 - 20min/30min 0.81 - 0.84 - 25min/30min 0.91 - 0.92 - 30min/01h 0.74 0.79 - 0.78 01h/24h 0.42 - - 0,435(*) 0.50 06h/24h 0.72 - - 0.80 08h/24h 0.78 - - - 10h/24h 0.82 - - - 12h/24h 0.85 - - 0.89
(*) valor obtido nos EUA para TR = 2 anos.
3.1.3.12.2 A Partir de Dados Pluviográficos
Conforme descrevem GENOVEZ e ZUFFO (2000), BELL (1969) propôs uma equação IDF generalizada, a partir de dados dos EUA, conforme apresentado a seguir:
𝑃𝑡𝑇𝑅 = [0,21 ∗ ln(𝑇𝑅) + 0,52] ∗ [0,54 ∗ 𝑡0,25− 0,50] ∗ 𝑃6010 (33) Já UEHARA et al (1980), com base em dados de diversas localidades do Brasil, e aplicando a metodologia desenvolvida por BELL (1969), propuseram a seguinte equação:
𝑃𝑡𝑇𝑅 = [0,58 + 0,1824 ∗ ln(𝑇𝑅)] ∗ [0,497 ∗ 𝑡0,27− 0,50] ∗ 𝑃
6010 (34)
UEHARA et al (1980) propuseram ainda, após análise de séries anuais do Estado de São Paulo, a seguinte equação generalizada para o Estado de São Paulo:
𝑃𝑡𝑇𝑅 = [0,50 + 0,22 ∗ ln(𝑇𝑅)] ∗ [0,38 ∗ 𝑡0,31− 0,39] ∗ 𝑃6010 (35) Tanto para a equação de BELL (1969) como para as de UEHARA (1980), temos: TR: período de retorno em anos;
t: duração da precipitação em minutos;
𝑃𝑡𝑇𝑅: altura média precipitada para a chuva de duração “t” e o período de retorno “TR”; 𝑃6010: altura precipitada para a chuva de duração 60 minutos (ou 1 hora) e o período de retorno 10 anos.
2 ≤ 𝑇𝑅 ≤ 100 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑒 5 ≤ 𝑡 ≤ 120 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
Verifica-se que para que essas equações sejam utilizadas para determinar precipitações de diversas durações, se faz necessário o conhecimento da altura precipitada de 1 hora (60 minutos) com período de retorno de 10 anos, ou seja, é necessário o conhecimento de dados de pluviógrafos.
CHEN (1983) sugere uma outra formulação, que devido aos parâmetros de entrada, acaba sendo mais precisa que as formulações anteriores e é dada por:
𝑃𝑡𝑇𝑅 = 𝑎1∗ 𝑃60 10∗ ln (102−𝑥∗ 𝑇𝑅𝑥−1) (𝑡 + 𝑏1)𝑐1 ∗ ( 𝑡 60) (36) Em que:
𝑃𝑡𝑇𝑅: altura média precipitada para a chuva de duração “t” e o período de retorno “TR”;
𝑃6010: altura precipitada para a chuva de duração 60 minutos (ou 1 hora) e o período de retorno 10 anos;
TR: período de retorno em anos; t: duração da precipitação em minutos;
a1, b1, c1: parâmetros obtidos graficamente, por meio da Figura 19 e da relação entre as
chuvas de 1h e 24h para um período de retorno de 10 anos: 𝑃1ℎ10
𝑃24ℎ10 (37)
x: relação entre as alturas precipitadas com períodos de retorno de 10 e 100 anos, e duração de 1 hora (60 minutos):
𝑥 = 𝑃60
100
𝑃6010 (38)
Sendo que essa equação é válida para os seguintes limites:
𝑇𝑅 ≥ 1 𝑎𝑛𝑜 𝑒 5 ≤ 𝑡 ≤ 1440 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
Verifica-se que a Equação (26) é mais precisa que as Equações (33), (34) e (35) devido à necessidade de se conhecer três dados pluviográficos ao invés de apenas um: 𝑃1ℎ10, 𝑃24ℎ10 e 𝑃1ℎ100.
ZUFFO (1993) e HERNANDEZ (1991) utilizando a metodologia de CHEN (1983), propuseram alterações que fossem condizentes com a realidade brasileira. Dessa maneira, trocaram a informação da altura precipitada de 1 hora pela altura precipitada de 24 horas, ambas com período de retorno de 100 anos. Tal substituição é preferível, pois, é um dado que pode ser obtido de postos pluviométricos, assim o único dado pluviográfico necessário é o da precipitação de duração de 1 hora e período de retorno de 10 anos.
A equação proposta por HERNANDEZ (1991), sendo uma alteração da equação de CHEN (1983), fica:
Figura 19. Relações entre parâmetro padrão de tormenta e razão de altura de chuva de 1h e 24h (Modificado de ZUFFO, 2010). 𝑃𝑡𝑇𝑅 = 𝑎1∗ 𝑑1∗ 𝑃24ℎ10 ∗ ln (102−𝑊∗ 𝑇𝑅𝑊−1) 𝐾 (39) Em que:
K: parâmetro obtido pela expressão:
𝐾 = (𝑡 + 𝑏)𝑐∗1440
𝑡 (40)
d1: parâmetro obtido pela expressão:
𝑑1 = 24 ∗ (𝑃1ℎ
10
𝑃24ℎ10 ) (41)
𝑃𝑡𝑇𝑅: altura média precipitada para a chuva de duração “t” e o período de retorno “TR”; 𝑃24ℎ10 : altura precipitada para a chuva de duração 24 horas e o período de retorno 10 anos; TR: período de retorno em anos;
t: duração da precipitação em minutos;
a1, b1, c1: parâmetros obtidos graficamente, por meio da Figura 19 e da relação entre as
chuvas de 1h e 24h para um período de retorno de 10 anos: 𝑃1ℎ10
𝑃24ℎ10 (42)
W: relação entre as alturas precipitadas com períodos de retorno de 10 e 100 anos, e duração de 24 horas:
𝑊 = 𝑃24ℎ
100
𝑃24ℎ10 (43)
Sendo que essa equação é válida para os seguintes limites: 𝑇𝑅 ≥ 1 𝑎𝑛𝑜 5 ≤ 𝑡 ≤ 1440 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠