Anais: Geotecnologias e mapeamento geomorfológico
Espacialização da intensidade de precipitação máxima para o estado do Paraná
AUTORES
Höfig, P. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Araujo-junior, C.F. (INSTITUTO AGRONÔMICO DO PARANÁ)
RESUMO
Através da interpolação dos dados de intensidade-duração-frequência de chuvas de
43 estações paranaenses, foram produzidos 3 mapas de intensidade máxima de
precipitação para o estado do Paraná. O tempo de duração da chuva sempre foi de 30
minutos, ao passo que o período de retorno utilizado foi de 20 e 30 anos.
Objetivou-se com este trabalho, através do uso dos mapas, auxiliar na tomada de
decisão quanto ao dimensionamento de estruturas de drenagem superficial e controle
de erosão.
PALAVRAS CHAVES
variabilidade espacial ; mapas; planejamento conservacion
ABSTRACT
Using the method of interpolation with data about the intensity-duration-frequency
of rainfall in 43 weather stations in Parana state, three maps where produced on
the highest intention of precipitation in Paraná state. The duration of the
rainfalls used where always 30 minutes in a period of 20 and 30 year ago. The
objective of this study was to give support on decision making about the dimension
of structures for superficial drainage and erosion control, aiming the
conservation plan.
KEYWORDS
conservation plan; agricultural watershed; spatial variability
INTRODUÇÃO
O planejamento conservacionista de uso e manejo do solo em bacias hidrográficas
requer, além do levantamento das classes de solo, estimativas da taxa de
infiltração da água no solo e das propriedades fundamentais da precipitação.
Segundo Fendrich (2011), em projetos de dimensionamento de obras de drenagem,
faz-se necessário conhecer a relação entre as quatro propriedades fundamentais
da chuva: intensidade, duração, frequência e distribuição.
As caracterizações espaciais e temporais da precipitação tornam-se essenciais em
planejamentos conservacionistas em bacias hidrográficas, uma vez que a
precipitação varia no tempo e no espaço.
Para efeito de planejamento, há a necessidade de prever, valendo-se dos
princípios das probabilidades, quais as intensidades de precipitações máximas
que possam vir a ocorrer em certa localidade, com determinada frequência
(VILLELA & MATOS, 1975). Conhecer as relações intensidade-duração-frequência de
chuvas é de grande importância no dimensionamento de estruturas de drenagem
superficial e controle de erosão do solo (BACK et al., 2011). Estes autores
observaram para o Estado de Santa Catarina que as intensidades de precipitação
máxima variaram entre 46 a 100 mm h-1 no tempo de recorrência de 20 anos e entre
70 a 108 mm h-1 para 30 anos.
Dentre as variáveis meteorológicas, a precipitação está entre as mais
importantes, principalmente pelas consequências que o excesso de precipitação
pode ocasionar em eventos de chuva extrema. A principal forma para
caracterização de chuvas intensas é através da equação de intensidade, duração e
frequência da precipitação pluvial (SILVA et al., 2003).
O objetivo deste estudo foi espacializar a intensidade máxima de precipitação
para chuvas de 30 minutos de duração nos períodos de retorno de 20 e 30 anos
para o estado do Paraná, para auxiliar no dimensionamento de práticas mecânicas
de conservação do solo e da água e controle da erosão hídrica acelerada em
bacias hidrográficas.
MATERIAL E MÉTODOS
A intensidade de precipitação máxima média foi calculada pela equação 1. Para
determinação dos parâmetros da equação (1) lançam-se em coordenadas logarítmicas
as séries das intensidades médias máximas (i) em função do intervalo de duração
(t), unindo-se os valores com o mesmo período de retorno (T), desta forma,
obtém-se uma família de curvas paralelas (VILLELA & MATOS, 1975). Os parâmetros
da equação k, a, b e c para cada localidade foram obtidos por Fendrich (2011).
i= 〖k .T〗^a/〖(t+b)〗^c Eq. 1
em que:
i = intensidade de precipitação máxima média (mm h^(-1));
T= período de retorno (anos);
T= tempo de duração da chuva (minutos); e
k, a, b, c= coeficiente de ajustamento específicos para cada localidade.
Os municípios onde se localizam as 43 estações meteorológicas no estado do
Paraná são: Antonina, Apucarana, Araucária, Bandeirantes, Bela Vista do Paraíso,
Cambará, Cândido de Abreu, Cascavel, Cerro Azul, Cianorte, Clevelândia, Curitiba
(duas estações), Francisco Beltrão, Guarapuava, Guaraqueçaba, Ibiporã, Ivaiporã,
Jacarezinho, Joaquim Távora, Lapa, Laranjeiras do Sul, Londrina, Marilândia do
Sul, Morretes, Nova Cantu, Palmas, Palmital, Palotina, Paranavaí, Pato Branco,
Piraquara, Planalto, Ponta Grossa, Porto Amazonas, Quedas do Iguaçu, Santa
Isabel do Ivaí, São Miguel do Iguaçu, Teixeira Soares, Telêmaco Borba, Tibagi,
Tomazina e Umuarama.
O tempo de duração da chuva considerado foi de 30 minutos, nos períodos de
retorno de 20 e 30 anos.
A espacialização dos dados foi realizada através da utilização do
software ArcGIS 10®. Foi criado um shape de pontos a partir das coordenadas de
localização das estações meteorológicas, se atribuindo as informações do valor
de i para cada cidade. A partir destes pontos e das informações inseridas a cada
estação, foi efetuada a interpolação, utilizando-se do método de krigagem.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As intensidades máximas de precipitação foram influenciadas pela localidade e
pelo período de retorno (Figuras 1A e 1B). De maneira geral, observa-se grande
variabilidade espacial e temporal da intensidade máxima de precipitação no
estado do Paraná com valores variando de 77 mm h-1 a 121 mm h-1 (Figuras 1 A e
1B).
Os valores de intensidade de precipitação máxima para chuvas com duração de 30
minutos obtidos para o Estado do Paraná por Fendrich (2011) e calculados para os
períodos de retorno de 20 e 30 anos foram inferiores aos obtidos por Silva et
al. (2003) para o estado do Tocantins e aos obtidos por Back et al. (2011) para
o Estado de Santa Catarina.
O número de estações meteorológicas e período de observação considerados por
Silva et al. (2003) para o Estado de Tocantins e Back et al. (2011) para o
Estado de Santa Catarina foram inferiores aos considerados neste estudo.
Com o aumento do período de retorno de 20 anos (Figura 1 A) para 30 anos (Figura
1 B) houve um aumento médio de 6 % da intensidade máxima de precipitação.
Conforme Villela & Matos (1975), com o aumento do período de retorno, as
probabilidades das alturas pluviométricas esperadas aumentam de 90 % em 10 anos
para 95 % em 20 anos.
A determinação do período de retorno fica a critério do técnico que estiver
dimensionando as estruturas de contenção de água em função da estimativa da vida
útil que se queira atribuir à estrutura (BERTOLINI et al., 2003). Estes autores
sugerem 10 anos para conferir segurança e economicidade à implantação do
sistema. No entanto, deve-se sempre estar preparado para chuvas de maiores
intensidades, o que justifica a utilização de períodos de retornos de 20 até 30
anos para o dimensionamento de estruturas de contenção em bacias hidrográficas.
Pelas figuras 1 A e 1 B, observa-se que as regiões noroeste e sudoeste são as
que ocorrem maior intensidade das precipitações. Além disso, ressalta-se que na
região noroeste predominam solos arenosos e na região sudoeste predominam solos
com maiores declividades. Nestas regiões, chuvas intensas, solos arenosos com
pouca coesão entre as partículas e solos declivosos rasos podem favorecer a
ocorrência de erosão hídrica. Devido a isso, espera-se que nestas regiões os
solos estejam mais susceptíveis a erosão hídrica.
A espacialização e interpolação dos valores de intensidade de precipitação
máxima em trinta minutos permitirá o planejamento das práticas mecânicas nos
diferentes locais do Estado do Paraná. Ressalta-se, ainda, que há a necessidade
de se considerar a intensidade de precipitação máxima média para cada localidade
no planejamento conservacionista de bacias hidrográficas em virtude da grande
variabilidade espacial e temporal que ocorre entre as diferentes localidades.
Figura 1A
Figura 1A - INTENSIDADE MÁXIMA DE PRECIPITAÇÃO COM
DURAÇÃO DE 30 MINUTOS E PERÍODO DE RETORNO
DE 20 ANOS NO ESTADO DO PARANÁ
Figura 1B
Figura 1B - INTENSIDADE MÁXIMA DE PRECIPITAÇÃO COM
DURAÇÃO DE 30 MINUTOS E PERÍODO DE RETORNO
DE 30 ANOS NO ESTADO DO PARANÁ
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O município de Cianorte, localizado na região noroeste do Estado do Paraná,
apresentou maior intensidade de precipitação máxima, com 114,09 mm h-1 para o
tempo de recorrência de 20 anos e 121,00 mm h-1 para o tempo de recorrência de 30
anos.
A espacialização dos dados referentes às intensidades máximas de precipitação é
uma importante ferramenta na tomada de decisão quanto ao planejamento
conservacionista.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA
BACK, A. J.; HENN, A.; OLIVEIRA, J. L. R. Heavy equations for Santa Catarina, Brazil. R. Bras. Ci. Solo, Viçosa-MG, v. 35, n. 6, p. 2127-2134, nov/dez., 2011.
BERTOLINI, D.; DRUGOWICH, M. I.; LOMBARDI NETO, F.; BELLINAZZI JUNIOR, R. Controle de erosão em estradas rurais. Boletim Técnico CATI -Nº 207, Campinas, SP. 37p. 1993.
ESRI Inc. ArcMap, versão 10.0. Redlands, 2010. DVD ROM.
FENDRICH, R. Chuva intensas para obras de drenagem no Estado do Paraná. Curitiba: Champagnat. 2011. 89 p.
SILVA, D. D. da.; PEREIRA, S. B.; PRUSKI, F. F.; GOMES FILHO, R. R.; LANA, A. M. Q.; BAENA, L. G. N. Equações de intensidade-duração-frequência da Precipitação Pluvial para o estado do Tocantis. Engenharia na Agricultura, Viçosa-MG, v.11, n.1, p. 7-14, jan/dez., 2003.
VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1975.