Análise da aplicabilidade de padrões de chuva de projeto a Porto Alegre

Abstract

As chuvas ( ou hietogramas) de projeto são metodologias de representação simplificada da distribuição temporal da precipitação, utilizadas basicamente como entrada em modelos de simulação chuva-vazão, para dimensionamento de estruturas hidráulicas. O objetivo do presente trabalho é analisar a aplicabilidade às características da cidade de Porto Alegre de metodologias tradicionais de obtenção de hietogramas de projeto, desenvolvidas em outros países. Nessa análise, procurou-se empregar as condições usualmente aplicadas em projetos de engenharia. Para tanto, foram atualizadas as curvas Intensidade-Duração-Freqüência de dois postos pluviográficos em funcionamento na cidade (postos Aeroporto e 8° DISME). Posteriormente, foram obtidas chuvas de projeto, através da aplicação dos métodos de Chicago (Keifer & Chu, 1957), Blocos Alternados ( citado por Zahed & Marcellini, 1995), Triangular (Y en & Chow, 1980) e Pilgrim & Cordery (1975), a partir dos dados dessas duas estações, para as durações de 30, 60, 120 e 240 minutos e os períodos de retomo de 2 e 5 anos. Para as durações de 30 e 60 minutos, os hietogramas obtidos pelos diversos procedimentos mostraram-se semelhantes. Para as maiores durações, ao contrário, verificou-se que as chuvas de projeto calculadas através dos métodos de Chicago e dos Blocos Alternados apresentaram intensidades de pico bastante superiores às demais. Por fim, foram simuladas vazões, através do modelo do Soil Conservation Service (SCS, 1957, apud Tucci, 1993), com base nas chuvas de projeto anteriormente determinadas e nos maiores eventos chuvosos reais registrados nas estações em análise. Foi ajustada a distribuição estatística de Gwnbel às séries de descargas máximas assim determinadas. As vazões máximas geradas pelas diferentes chuvas de projeto foram então comparadas com as vazões de pico de 2 e 5 anos de período de retomo, obtidas a partir do ajuste estatístico. Em ambos os postos pluviográficos, verificou-se, para as menores durações, pequenas superestimações e até, em alguns casos, subestimações das vazões geradas por todas as chuvas de projeto empregadas, confirmando a prática de uso, para pequenas áreas, do método Racional. Para as durações mais longas, ao contrário, os valores de vazões de pico obtidos a partir das chuvas de projeto foram bastante superiores aos determinados pelo ajuste estatístico. Tal superestimação já era esperada, tendo em vista que o objetivo básico das metodologias de obtenção de chuvas de projeto é gerar eventos que tenham efeitos máximos no escoamento.

The design rainfall hyetographs are simplified methodologies used to represent the precipitation time distribution. They are used as input in rainfall-runoff simulation models, in order to design hydraulic structures. The objective of this work is to analyze the applicability of traditional design rainfall hyetographs to the city of Porto Alegre, adopting usual engineering design techniques. Data sets from two pluviographic stations (Aeroporto and 8° DISME) were used to adjust IDF relations and four different methodologies of design rainfall hyetographs: Chicago (Keifer & Chu, 1957), SCS Type II, Triangular (Yen & Chow, 1980) and Pilgrim & Cordery (1975). Significant differences in the hyetographs were not observed for the 30 and 60 minutes durations. On the contrary, for longer durations (120 and 240 minutes), Chicago and SCS Type II hyetographs presented much higher intensities. Runoff was simulated with the well-known SCS method, using the four different design hyetographs and also critical observed events, for each selected duration. Gumbel statistical distribution was adjusted to each peak flow series. Peak discharges determined by the use of design hyetographs were then compared with discharges obtained from the statistical adjustment, for 2 and 5 years return periods. Significant differences were observed. For shorter durations, the discharges obtained from the selected design hyetographs showed a small overestimation and sometimes even an underestimation, confirming the use of Rational method in engineering practice. For longer durations, however, an overestimation was noted. This fact was already expected, since the objective of design hyetographs method is to create critical effects to runoff.