Adaptação e análise do método de Hershfield para estimativa da precipitação máxima provável (PMP)

Orientador : Prof. Dr. Eloy KaviskiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 16/04/2014Inclui referênciasResumo: Para se dimensionar adequadamente obras hidráulicas como grandes barragens, procura-se aproximar a zero a probabilidade de ocorrer uma ruptura ou galgamento de tal estrutura, através do cálculo do limite superior fisicamente possível de precipitar e escoar na área de drenagem em questão. A Precipitação Máxima Provável (PMP) e a sua resultante Cheia Máxima Provável (CMP) são tentativas neste sentido. O método estatístico proposto por Hershfield para a estimativa da PMP, recomendado pela World Meteorological Organization (WMO), teve seus parâmetros determinados para regiões dos EUA e é recomendado para eventos de chuva com duração de até 24h. Nesta dissertação são apresentados modelos para a estimativa do fator de frequência K utilizado no cálculo da PMP estatística, adequado para sua aplicação a regiões específicas e eventos de chuva com durações superiores a 24 horas. Através de um estudo de caso no estado do Paraná, utilizando-se um total de 37 estações automáticas e 50 estações convencionais, bem como diferentes durações de chuva e extensões de séries de dados, os resultados obtidos pelos modelos são comparados. Os métodos propostos são avaliados também através da comparação com um método existente para estimativa da PMP nesta mesma região. São determinadas relações empíricas similares às do método de Hershfield, bem como mapas com a distribuição espacial de K sobre o estado do Paraná. Ao final do trabalho são apresentadas as conclusões que mostram que o método de Hershfield é conservador para a estimativa da PMP no estado do Paraná, e que tanto o modelo de simulação proposto quanto as equações empíricas determinadas para o estado do Paraná são adequados para a estimativa do fator de frequência utilizado no cálculo da PMP estatística. Palavras-chave: Método de Hershfield, Precipitação Máxima Provável, Cheia Máxima Provável.Abstract: To properly design hydraulic structures such as large dams, it is sought to approximate to zero the probability of a break or overtopping of such structure, by calculating the upper limit physically possible to rain and flow in the catchment in question. The Probable Maximum Precipitation (PMP) and its resulting Probable Maximum Flood (PMF) are attempts to this end. The statistical method proposed by Hershfield for estimating the PMP, recommended by the World Meteorological Organization (WMO), had its parameters determined for U.S. regions and is recommended for rain events lasting up to 24h. Models are presented in this thesis in order to estimate the frequency factor K used in the calculation of statistical PMP, suitable for its application to specific regions and rainfall events with durations longer than 24 hours. A case study was conducted using a total of 87 rainfall stations located in the state of Paraná, for different durations of rainfall and lengths of data series, and the results obtained with both models are then compared. The proposed methods are also evaluated by comparison with an existing method for estimating PMP in the same region. Empirical relationships similar to Hershfield's are determined, as well as maps showing the spatial distribution of K on the state of Paraná. At the end of the thesis the conclusions are presented, showing that Hershfield's method is conservative to estimate the PMP in the state of Paraná, and that both the simulation model proposed and the empirical equations determined for the state of Paraná are suitable for estimating the frequency factor used in calculating the statistical PMP. Key-words: Hershfield's Method, Probable Maximum Precipitation, Probable Maximum Flood