Precipitação e Ciclo Hidrológico

PRECIPITAÇÃO PROF PEDRO HELLER EMGE PRECIPITAÇÃO vapor dágua da atmosfera que cai sob a superfície terrestre sob diferentes formas chuva granizo neve neblina orvalho ou geada na prática maior interesse para as chuvas Ciclo hidrológico papel de ligação entre os fenômenos hidrológicos e o escoamento superficial maior interesse para os engenheiros A precipitação é a principal entrada input do Balanço Hídrico de uma Bacia Formação das Chuvas Atmosfera ar seco vapor dágua partículas sólidas suspensão aerossóis Ar seco mistura de gases 78 Nitrogênio 21 Oxigênio 093 Argônio 006 de Dióxido de Carbono mais Hélio Hidrogênio Ozônio etc Aerossóis origem no solo sais de origem orgânica e inorgânica em explosões vulcânicas na combustão de gás carvão e petróleo na queima de meteoros na atmosfera etc Vapor dágua na atmosfera varia de região para região estando entre 0 nas regiões desérticas e 4 em regiões de florestas tropicais FATOS CLIMÁTICOS CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA E VENTOS Calotas Polares de Altas Pressões Ar muito seco e pouca precipitação Movimentos verticais descendentes e temperatura muito baixa Faixas Subtropicais de Alta Pressão Ventos Fracos descendentes Ar sempre seco poucas nuvens e pouca precipitação Faixa Equatorial de Baixas Pressões Próximo ao Equador Ventos fracos e variados Grande umidade ou ar altas precipitações Mais altas temperaturas da Terra Faixas Polar de Baixas Pressão Clima muito variável com grandes tempestades motivados por intensos movimentos verticais ÁGUA CALOR Bolsas do ar úmido aquecida pelo Sol sobem Ganhando altura ar em sua volta fica mais frio pressão atmosférica Diminui A umidade esfriase condensa forma nuvens Ficam pesadas e caem forma de gotas Formação chuvas ascensão de massas de ar úmido resfriamento dinâmico ou adiabático mudança de pressão diminuição vapor atingir o seu ponto de saturação também chamado nível de condensação com a existência de núcleos higroscópios gelo poeira e outras partículas o vapor dágua condensa formando minúsculas gotas em torno desses núcleos Processos de crescimento das gotas podem atingir até 6mm coalescência fenômeno de crescimento de uma gotícula de líquido pela incorporação em sua massa de outras gotículas com as quais entra em contato difusão do vapor condensação de vapor dágua sobre a superfície de uma gota pequena Tipos de Precipitação Tipo Frontal ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona de contato entre duas massas de ar de características diferentes Se a massa de ar se move de tal forma que o ar frio é substituído por ar mais quente a frente é conhecida como frente quente e se por outro lado o ar quente é substituído por ar frio a frente é fria FRONTais OU CICLÔNICAS Chuvas convectivas São típicas das regiões tropicais O aquecimento desigual da superfície terrestre provoca o aparecimento de camadas de ar com densidades diferenteso que gera uma estratificação térmica da atmosfera em equilíbrio instável Se esse equilíbrio por qualquer motivo vento superaquecimento for quebrado provoca uma ascensão brusca e violenta do ar menos denso capaz de atingir grandes altitudes As precipitações convectivas são de grande intensidade e curta duração concentradas em pequenas áreas chuvas de verão São importantes para projetos em pequenas bacias CONVECTIVA Chuva convectivas Chuvas Orográficas Resultam da ascensão mecânica de correntes de ar úmido e quente horizontal sobre barreiras naturais tais como montanhas São chuvas localizadas e intermitentes As precipitações da Serra do Mar são exemplos típicos TIPOS DE PRECIPITAÇÕES Do ponto de vista de engenharia PRECIPITAÇÃO FRONTAL E OROGRÁFICA são importantes em projetos de grandes bacias obras hidrelétricas navegação PRECIPITAÇÃO CONVECTIVA interessa às obras em pequenas bacias como dimensionamento de bueiros e galerias de águas pluviais GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS Chuva Duração Intensidade Orogáfica Média Frontal Longa Convectiva Curta Média Baixa Moderada Alta Chuva em Belo Horizonte MGTempo Precipitação Dados Belo Horizonte Características da Precipitação Altura Pluviométrica P Volume precipitadoárea espessura média da lâmina de água que se formaria no solo Sem haver infiltração escoamento ou evaporação Duração período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação em horas ou minutos frequência de ocorrência ou probabilidade quantidade de ocorrências de eventos iguais ou superiores ao evento de chuva considerado Medições das Precipitações Expressase a quantidade de chuva h pela altura de água caída e acumulada sobre uma superfície plana e impermeável Ela é avaliada por meio de medidas executadas em pontos previamente escolhidos Pluviômetros Medições das Precipitações Pluviômetros Recipiente metálico com volume capaz de armazenar precipitações em um intervalo de 24h Superfície horizontal de captação de chuva P 10 x VA Paltura diária de chuva em mm V volume recolhido no recipiente em cm³ A área da superfície de captação em m³ Medições das Precipitações Pluviômetros Dizer que uma região choveu 100mm significa dizer que em uma área de 1m² a lâmina dágua formada pela chuva que caiu apresentou uma altura de 100mm V 1m² área x 100 mm x 103 mmm 01 m³ V 01 m³ 01 x 10 ³ dm³ 01 x 10 ³ l 100 litros Para cada m² da região ocorreu uma precipitação de 100 litros Medições das Precipitações Pluviômetros Dado um pluviômetro em formato de funil com área da boca de 80mm de diâmetro e considerando que foram coletados 350 mL de água por dia qual a precipitação em mm Pluviômetro UFCG Aparelhos de medição Marcas de pluviômetros Ville de Paris com uma superfície receptora de 400 cm2 Ville de Paris modificado com uma área receptora de 500 cm2 Uma lâmina de 1mm corresponde a 400 01 40 cm3 40 mL Aparelhos de medição Pluviógrafos permitem o estudo da relação intensidade duração frequência importantes para projetos de galerias pluviais e de enchentes em pequenas bacias hidrográficas Pluviógrafo PLUVIÓGRAFO Os pluviógrafos cujos registros permitem o estudo da relação intensidadeduraçãofrequência tão importantes para projetos de galerias pluviais e de enchentes em pequenas bacias hidrográficas possuem uma superfície receptora de 200 cm2 O modelo mais usado no Brasil é o de sifão de fabricação Fuess Pluviôgrafo Figura 15 Pluviômetros Esquema de funcionamento UFCG Aparelhos de medição Pluviógrafos Pluviografos ATIVIDADE Gráfico do Pluviógrafo ATIVIDADE Gráfico do Pluviógrafo Total264 mm Duração9h20min93h I 28 mmh ATIVIDADE ATIVIDADE Precipitação Média Sobre uma Bacia A altura média de precipitação em uma área específica é necessária em muitos tipos de problemas hidrológicos Determinação do balanço hídrico de uma bacia hidrográfica Método Aritmético É o método mais simples e consiste em se determinar a média aritmética entre as quantidades medidas na área os aparelhos devem ser distribuídos uniformemente e a área deve ser plana ou de relevo muito suave é necessário também que a média efetuada em cada aparelho individualmente varie pouco em relação à média Método Aritmético Método de Thiessen Método que subdivide a área da bacia em áreas delimitadas por retas unindo os pontos das estações dando origem a vários triângulos Traçando perpendiculares aos lados de cada triângulo obtêmse vários polígonos que encerram cada um apenas um posto de observação Admitese que cada posto seja representativo daquela área onde a altura precipitada é tida como constante Cada estação recebe um peso pela área que representa em relação à área total da bacia Se a área total é A e as áreas parciais A1 A2 A3 etc com respectivamente as alturas precipitadas P1 P2 P3 etc a precipitação média é Método de Thiessen O método do polígono de Thiessen conhecido também como método do vizinho mais próximo é um dos mais utilizados Nesse método definese a área de influência de cada posto pluviométrico dentro da bacia hidrográfica Tendo uma bacia hidrográfica com valores médios de precipitação figura 19 contendo uma área total de 100km² Método de Thiessen Bacia Hidrográfica Método de Thiessen Traçase primeiramente as linhas que unem os postos pluviométricos mais próximos Método de Thiessen Deteminase ponto médio e a partir desse ponto traçase perpendicular Método de Thiessen A interseção das linhas médias entre si e com os limites da bacia vão definir a área de influência de cada um dos postos Método de Thiessen Temos que A área sobre a influência do posto com 120mm é de 15 km² A área sobre a influência do posto com 70mm é de 40 km² A área sobre a influência do posto com 50mm é de 30 km² A área sobre a influência do posto com 75mm é de 5 km² A área sobre a influência do posto com 82mm é de 10 km² Método de Thiessen Logo a precipitação média da bacia será dada por Pm ΣAi Pi A Onde Ai é a área de influência do posto i Pi a precipitação registrada no posto i A é a área total da bacia Desse modo Pm 120 15100 70 40100 50 30100 75 5100 82 10100 Pm 73mm Método de Thiessen O método de Thiessen apesar de ser mais preciso que o aritmético também apresenta limitações não considera as influências orográficas ele simplesmente admite uma variação linear da precipitação entre as estações e designa cada porção da área para estação mais próxima O método constituí de linhas que unem pontos de igual precipitação Depois de escrever os valores de chuva em cada posto se unem estes com linhas retas nas quais se interpolam linearmente os valores para os quais se pretende traçar as isolinhas Considerando a bacia da figura X com área total de 100km² Primeiro traçase linhas que unem os postos pluviométricos mais próximos entre si Isoieta mm Área km² Área Isoieta Média mm Média Ponderada mm Análise dos dados de precipitação 1 Erros Grosseiros Observações em dias que não existem Quantidades absurdas Pluviógrafos Quantidade acumulada em 24 horas Comparação com o pluviômetro Possíveis causas Defeito no aparelho Insetos ANÁLISE DOS DADOS DE PRECIPITAÇÃO ANÁLISE DOS DADOS DE PRECIPITAÇÃO 2 Preenchimento de Falhas Método da ponderação regional Selecionamse dados de 3 postos mais próximos daquele em que ocorreu a falha com características climáticas semelhantes e que possuam no mínimo 10 anos de dados Mx 13861 10 1386mm Px Ma 19412 11 1765mm Pa 3440mm Mb 24026 11 2184mm Pb 2766mm Mc 20603 11 1873mm Pc 2314mm Px 13 Mx Ma Pa Mx Mb Pb Mx Mc Pc 2056mm Obs O dado real para esse mês pelo boletim foi de 2153mm 55 VARIAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES Regiões do Brasil Instituto Nacional de Meteorologia INMET Gráfico das Normais Climatológicas 57 VARIAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES Belo Horizonte 1517 mm Juiz de Fora 1518 mm Montes Claros 1111 mm 58 VARIAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES Valores recordes de precipitação Altura Diária na RMBH 266 mm em 150278 pluviógrafo de Caeté com concentração de 170 mm em 6 horas i283 mmh Outros 300mmdia PRECIPITACAO TOTAL ANUAL VALIDO PARA 2018 Precipitação total mensal média RMBH Data Inicial 01012020 Data Final 05022020 17180 14070 Precipitações Nunca choveu tanto na capital mineira como nas últimas 24 horas Segundo o Instituto Nacional de Meteorologia Inmet o índice pluviométrico registrado de 9h dessa quintafeira 23 às 9h desta sexta 24 alcançou 1718 mm O número supera os 1642 mm registrados em 14 de fevereiro de 1978 maior índice pluviométrico em 24 horas da história de Belo Horizonte até então A série histórica teve início há 112 anos EM Precipitações A maior média mensal de que temos notícia para janeiro é de 1985 que foi de 8503mm EM Belo Horizonte registrou em janeiro de 2020 quase o triplo de volume de chuva em relação média climatológica para o mês Até está sextafeira a região Oeste que teve os maiores volumes de chuva da cidade alcançou 9678 milímetros segundo a Defesa Civil do município A média histórica da capital para o mês é de 3291 milímetros O TEMPO ATIVIDADE Para refletir Quais possíveis causas para essa ocorrência em Belo Horizonte Quais soluções para minimizar os danos Quais intervenções de engenharia poderiam ser realizadas Como cada domicílio pode contribuir na minimização desses problemas urbanos