Application of different methods for determining intensity-duration-frequency curves in Belterra in the state of Pará, Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i2.2073

Keywords:

Intense Rain; Rain Intensity; Applied Hydrology.

Abstract

Due to the continental dimension of the state of Pará, associated with the absence of more accurate rainfall data, a study was carried out on them in order to obtain a ratio of rainfall intensity, duration and frequency (IDF) for the municipality of Belterra, through the application of 3 methods, the Normal IDF curve, Bell's method and the Gumbel Disaggregation method. The Belterra rainfall station, available from the National Meteorological Institute - INMET, with a 30-year historical series of data, was used as a basis for this. Only the maximum rains for the construction of the IDF curves were analyzed, with duration times of 5, 10, 15, 20, 25, 30, 60, 360, 480, 600 and 720 min and return periods of 2, 10 and 25 years. The objective of the research was to develop the 3 methods and later compare them, in order to assist in hydrological studies and for the design of structures that use this methodology. The values of rain intensities were compared with each other, where the Bell method, for the return times of 10, 15 and 25 years, presented higher values of Rain Intensities, however, when analyzing for the period of 2 years, the method that obtained an IDF with higher intensities was the Normal method. In all 4 periods analyzed, the disaggregation method (Gumbel) presented lower values for the respective rainfall duration times, which does not make its method unfeasible, since it also depends on what purpose it will be used for.

References

Alila, Y. (2000). Regional rainfall depth‐duration‐frequency equations for Canada. Water Resources Research, 36 (7): 1767-1778.

Ana, Agência Nacional De Águas. (2019) Banco De Dados Hidroweb. Disponível em: Http://Hidroweb.Ana.Gov.Br/.

Araújo, L. (2006). Análise estatística de chuvas intensas na bacia hidrográfica do rio Paraíba. 2006. 94f (Doctoral dissertation, Dissertação (Mestrado em Meteorologia)-Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande).

Back, A. J. (2009). Relações entre precipitações intensas de diferentes durações ocorridas no município de Urussanga, SC. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13(2): 170-175.

Back, A. J. (2009). Relações entre precipitações intensas de diferentes durações ocorridas no município de Urussanga, SC. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13(2): 170-175.

Back, Á. J., Henn, A., & Oliveira, J. L. R. (2011). Heavy rainfall equations for Santa Catarina, Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 35(6): 2127-2134.

Back, A.J. (2014). Avaliação de estimativas de chuvas intensas de Florianópolis, SC obtidas por diferentes metodologias. XLIII CONBEA, 2014. Campo Grande – MS. Disponível em:

Barreto, H. B. F., Pereira, G. M., de Oliveira Santos, W., Freire, F. G. C., & Maia, P. D. M. E. (2015). Avaliação de funções de probabilidade e relação-intensidade-duração-frequência para precipitação extrema em Nepomuceno-MG. Global Science and Technology, 8(2).

Beijo, L. A., Muniz, J. A., & Castro Neto, P. (2005). Tempo de retorno das precipitações máximas em Lavras (MG) pela distribuição de valores extremos do tipo I. Ciência e agrotecnologia, 29(3): 657-667.

Beijo, L. A., Muniz, J. A., Volpe, C. A., & Pereira, G. T. (2003). Estudo da precipitação máxima em Jaboticabal (SP) pela distribuição de Gumbel utilizando dois métodos de estimação dos parâmetros. Revista Brasileira de Agrometeorologia, 11(1): 141-147.

Bell, F. C. (1969). Generalized rainfall-duration-frequency relationships. Journal of the hydraulics division, 95(1): 311-328.

Bertoni, J. (1993). Precipitação in TUCCI, CEM (org.), Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre: Editora da Universidade. ABRH/EDUSP. 943p.

Bertoni, J. C.; Tucci, C. E. M. (2015). Precipitação. In: TUCCI, C. E. M. (Org.). Hidrologia: ciência e aplicação. 4. ed. Porto Alegre: ABRH; UFRS, 2015. p.177-241.

Brasil. Presidência da República. Casa Civil. (2006). Plano de desenvolvimento regional sustentável para a área de influência da rodovia BR-163 Cuiabá-Santarém. Brasília: 2006. 193p. (Grupo de Trabalho Interministerial, Decreto de 15 de março de 2004).

Campos, A. R., Santos, G. G., dos Anjos, J. C. R., Stefanoski, D. C., & Moraes, J. M. F. (2015). Equações de intensidade de chuvas para o Estado do Maranhão. Revista Engenharia Na Agricultura-Reveng, 23(5): 435-447.

Campos, A. R., Santos, G. G., Silva, J. B. L., Irene Filho, J., & de Sousa Loura, D. (2014). Equações de intensidade-duração-frequência de chuvas para o estado do Piauí. Revista Ciência Agronômica, 45(3): 488-498.

Cardoso, C. O., Ullmann, M. N., & Bertol, I. (1998). Análise de chuvas intensas a partir da desagregação das chuvas diárias de Lages e de Campos Novos (SC). Revista Brasileira de Ciência do Solo, 22(1): 131-140.

Castro, A. D., Silva, C. N. P., & Silveira, A. (2011). Curvas Intensidade-Duração-Frequência das precipitações extremas para o município de Cuiabá (MT). Ambiência, 7(2).

Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. (1979). Drenagem urbana: manual de projeto. São Paulo, 1979. 476 p.

Coutinho, A., Silva, F., Silva, R., Antonino, A., & Montenegro, S. (2010). Determinação de Equações de Chuvas Intensas para Municípios das Mesorregiões do Estado de Pernambuco com dados pluviométricos. SIMPÓSIO DE RECURSOS HÍDRICOS DO NORDESTE, 10.

Cprm, Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. (2016). Atlas Pluviométrico do Brasil; Equações Intensidade-Duração-Frequência. Município: Porto Velho. Estação Pluviográfica: Jaci Paraná, Códigos 00964005. Adriana Burin Weschenfelder; Karine Pickbrenner e Eber José de Andrade Pinto – Porto Alegre: CPRM.

Cruciani, D. E., Machado, R. E., & Sentelhas, P. C. (2002). Modelos da distribuição temporal de chuvas intensas em Piracicaba, SP. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 6(1): 76-82.

Departamento de Águas e Energia Elétrica – Companhia De Tecnologia De Saneamento Ambiental – Daee-Cetesb. (1980). Drenagem Urbana: Manual de Projeto por Departamento de Águas e Energia Elétrica e Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. 2. ed. São Paulo: 1980.

Damé, R. D. C., Teixeira-Gandra, C. F., Guedes, H. A., Silva, G. M. D., & Da Silveira, S. C. (2016). Intensity-Duration-Frequency relationships: stochastic modeling and disaggregation of daily rainfall in the lagoa Mirim watershed, Rio Grande do Sul, Brazil. Engenharia Agrícola, 36(3): 492-502.

de Souza, V. A. S., Nunes, M. L. A., Do Nascimento, R. K., & Andrade, C. D. (2016). Equação de Intensidade-Duração-Frequência (IDF) de chuvas de Rolim de Moura–RO. Revista Brasileira de Ciências da Amazônia/Brazilian Journal of Science of the Amazon, 4(1): 1-13.

Detzel, D. H. M., & Mine, M. R. M. (2011). Generation of daily synthetic precipitation series: analyses and application in La Plata river Basin. Open Hydrology Journal, 5: 69-77.

Detzel, D. H. M., Bessa, M. R., Vallejos, C. A., Santos, A. B., Thomsen, L. S., Mine, M. R., & Estrócio, J. P. (2011). Estacionariedade das afluências às usinas hidrelétricas brasileiras. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 16(3): 95-111.

Detzel, D. H. M., Fernandes, C. V. S., & Mine, M. R. M. (2016). Nonstationarity in determining flow-duration curves aiming water resources permits. RBRH, 21(1): 80-87.

Detzel, D. H. M., Mine, M. R. M., Bessa, M. R., & Bloot, M. (2014). Cenários sintéticos de vazões para grandes sistemas hídricos através de modelos contemporâneos e amostragem. RBRH: revista brasileira de recursos hídricos, 19(1): 17-28.

Embrapa, Empresa Brasileira De Pesquisa Agropecuária. (2014). Amazônia Oriental - Embrapa. Centro de Pesquisa Agropecuária do Trópico Úmido – CPATU. Caracterização da área de estudo. ZEE BR-163. Belém: 2014. Disponível em: <http://zeebr163.cpatu.embrapa.br/index.php>.

Froehlich, D. C. (1993). Short-duration-rainfall intensity equations for drainage design. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 119(5): 814-828.

Froehlich, D. C. (1995). Intermediate-duration-rainfall intensity equations. Journal of Hydraulic Engineering, 121(10): 751-756.

Garcia, S. S., Amorim, R. S., Couto, E. G., & Stopa, W. H. (2011). Determinação da equação intensidade-duração-frequência para três estações meteorológicas do Estado de Mato Grosso. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental-Agriambi, 15(6).

Glasbey, C. A., Cooper, G., & McGechan, M. B. (1995). Disaggregation of daily rainfall by conditional simulation from a point-process model. Journal of Hydrology, 165(1-4), 1-9.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2010). Censo Demográfico 2010. Brasília-DF: 2011. Ministério do Planejamento Orçamento e Gestão.

Ibge, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2019). Cidades. Panoramas. Disponível em <https://cidades.ibge.gov.br/brasil/pa/belterra/panorama>.

Inmet, Instituto Nacional de Meteorologia. BDMEP - Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa. Disponível em: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep.

Kothyari, U. C., & Garde, R. J. (1992). Rainfall intensity-duration-frequency formula for India. Journal of Hydraulic Engineering, 118(2): 323-336.

Koutsoyiannis, D., & Xanthopoulos, T. (1990). A dynamic model for short-scale rainfall disaggregation. Hydrological Sciences Journal, 35(3): 303-322.

Mello, C. D., & Silva, A. D. (2013). Hidrologia: princípios e aplicações em sistemas agrícolas. Lavras: UFLA.

Mello, C. D., Ferreira, D. F., Silva, A. M., & Lima, J. M. (2001). Análise de modelos matemáticos aplicados ao estudo de chuvas intensas. Revista brasileira de ciência do solo, 25(3): 693-698.

Mesquita, W. O., Griebeler, N. P., & de Oliveira, L. F. C. (2009). Precipitações máximas diárias esperadas para as regiões central e sudeste de Goiás. Pesquisa Agropecuária Tropical (Agricultural Research in the Tropics), 73-81.

Mesquita, W. O., Griebeler, N. P., & de Oliveira, L. F. C. (2009). Precipitações máximas diárias esperadas para as regiões central e sudeste de Goiás. Pesquisa Agropecuária Tropical (Agricultural Research in the Tropics), 73-81.

Nali, J. O., REIS, J., REIS, A., & SILVA, F. (2007). Avaliação da resposta de diferentes de equações de chuvas intensas obtidas para as bacias hidrográficas dos rios Jucu e Santa Maria da Vitória, ES. Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 12.

Neto, S., Viola, M. R., Silva, D. D. D., Mello, C. R. D., Pereira, S. B., & Giongo, M. (2017). Daily rainfall disaggregation for Tocantins State, Brazil. Revista Ambiente & Água, 12(4): 605-617.

Oliveira, J. D., Pinto, M. F., Souza, W. D. J., Guerra, J. G., & Carvalho, D. F. (2010). Erosão hídrica em um Argissolo Vermelho-Amarelo, sob diferentes padrões de chuva simulada. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 14(2): 140-147.

Oliveira, L. F. C. D., Cortês, F. C., Wehr, T. R., Borges, L. B., Sarmento, P. H. L., & Griebeler, N. P. (2005). Intensidade-duração-frequência de chuvas intensas para localidades no Estado de Goiás e Distrito Federal.

Pereira, A.S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1. Acesso em: 18 nov. 2019.

Pereira, S. B. P., Fietz, C. R., Peixoto, P. P. P., ALVES SOBRINHO, T., & SANTOS, F. (2007). Equação de intensidade, duração e freqüência da precipitação para a Região de Dourados, MS. Dourados^ eMS MS: Embrapa Agropecuária Oeste.

Pfafstetter, O. (1957). Chuvas intensas no Brasil. Departamento Nacional de Obras de Saneamento, Rio de Janeiro, RJ. 246p

Reis, T. C. S. D. (2017). Extensões da Distribuição Weibull Aplicadas na Análise de Séries Climatológicas.

Righetto, A. M. (1998). Hidrologia e recursos hídricos.

Rita de CF, D., Teixeira, C. F., & Terra, V. S. (2008). Comparação de diferentes metodologias para estimativa de curvas intensidade-duração-freqüência para Pelotas-RS. Eng. Agríc., 28(2).

Robaina, A. D., & Peiter, M. X. (1992). Modelo de desagregação e de geração de chuvas intensas no RS. In Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, 21: 746-53.

Rodriguez-Iturbe, I., Cox, D. R., & Isham, V. (1988). A point process model for rainfall: further developments. Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences, 417(1853): 283-298.

Santos, G. G., Figueiredo, C. C. D., Oliveira, L. F. C. D., & Griebeler, N. P. (2009). Intensidade-duração-frequência de chuvas para o Estado de Mato Grosso do Sul.

Silva, A. T., & Portela, M. M. (2012). Stochastic assessment of reservoir storage-yield relationships in Portugal. Journal of Hydrologic Engineering, 18(5): 567-575.

Silva, C. B., & de Oliveira, L. F. C. (2017). Relação intensidade-duração-frequência de chuvas extremas na região nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Climatologia, 20.

Silva, D. D., Gomes Filho, R. R. D., Pruski, F. F., Pereira, S. B., & Novaes, L. F. (2002). Chuvas intensas no Estado da Bahia. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental.

Silva, D. D., Pereira, S. B., Pruski, F. F., Gomes Filho, R. R., Lana, A. M. Q., & Baena, L. G. N. (2003). Equações de intensidade-duração-freqüência da precipitação pluvial para o estado de Tocantins. Engenharia na Agricultura, Viçosa, 11(1/4): 7-14.

Singh, V. P., & Zhang, L. (2007). IDF curves using the Frank Archimedean copula. Journal of Hydrologic Engineering, 12(6): 651-662.

Tucci, C. E. M (Org). (2009). Hidrologia – Ciência e Aplicação. 4. ed. Porto Alegre: Editora da UFRGS/ABRH.

Tucci, C. E. M; Porto, R. L. L; Barros, M. T de. (1995). Drenagem Urbana. Porto Alegre: UFRGS/ABRH.

Vieira, S. R., Lombardi, F., & Burrows, I. T. (1991). Mapeamento da chuva diária máxima provável para o estado de São Paulo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 15 (1): 93-98.

Vinagre, M. V. D. A., Lima, A. C. D. M., & Junior, L. (2015). Estudo do comportamento hidráulico da Bacia do Paracuri em Belém (PA) utilizando o programa Storm Water Management Model. Eng. sanit. ambient, 20(3): 361-368.

Yu, P. S., Yang, T. C., & Lin, C. S. (2004). Regional rainfall intensity formulas based on scaling property of rainfall. Journal of Hydrology, 295(1-4): 108-123.

Published

01/01/2020

How to Cite

FILHO, D. F. F.; RODRIGUES, R. S. S.; SILVA, M. de N. A. da; FERNANDES, L. L.; CRISPIM, D. L. Application of different methods for determining intensity-duration-frequency curves in Belterra in the state of Pará, Brazil. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 2, p. e77922073, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i2.2073. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/2073. Acesso em: 26 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings