Evaluation of methods for the intense rainfall estimation in the absence of pluviograph data

As equações de intensidade-duração-frequência (IDF) da precipitação são a principal forma de caracterização das chuvas intensas, sendo uma importante ferramenta para o conhecimento do comportamento hidrológico de bacias hidrográficas e consequentemente planejamento de práticas de conservação do solo e da água e projetos hidráulicos. No entanto, estas equações possuem validade apenas local e seu estabelecimento requer dados pluviográficos, os quais são escassos no Brasil. Por isso, metodologias alternativas às equações IDF vêm sendo empregadas para a estimativa de intensidade máxima média de precipitação pluvial (i m ), em locais com ausência de registros pluviográficos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho das metodologias de interpolação de dados de chuvas e de desagregação de chuvas diárias em relação ao método convencional de obtenção das intensidades máximas médias de precipitação. A avaliação das metodologias se deu por meio do teste t de Student, índice de concordância de Willmott (d), coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe (COE) e erro médio percentual (EMP). Foram utilizados dados de chuva provenientes de 19 estações pluviográficas localizadas na bacia do rio Doce com durações (t) de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 240, 360, 720 e 1440 min e associados aos períodos de retorno (T R ) de 2, 5, 10, 20, 50 e 100 anos, por meio das distribuições probabilísticas teóricas Lognormal a dois e três parâmetros. Os coeficientes de desagregação de chuvas foram determinados para cinco regiões homogêneas da bacia do rio Doce e para cada T R , uma vez que apresentaram variação com o período de retorno. Ambos os procedimentos não apresentaram bons resultados pelo teste t de Student, porém se mostraram adequado pelos demais critérios avaliados. O método da desagregação apresenta a vantagem de ser de fácil utilização e de agregar a informação local de altura precipitada na determinação da i m . Sendo assim, as metodologias de interpolação e de desagregação de chuvas diárias se mostraram adequadas para a estimativa das intensidades máximas médias de precipitação pluvial em locais com ausência de dados pluviográficos.The intensity-duration-frequency equations (IDF) of precipitation are the main form to characterize intense rainfall. It is an important tool for the knowledge of hydrological behavior of watersheds and consequently for the planning of soil and water conservation practices and hydraulics projects. However, these equations have only local validity and their establishment requires pluviograph data, which are scarce in Brazil. Therefore, alternative methodologies to the IDF equations have been used to estimate the mean maximum intensity of rainfall (i m ), in places with no pluviograph records. The aim of this work was to evaluate the performance of methodologies of rainfall data interpolation and of daily rainfall disaggregation against the conventional method of obtaining the mean maximum precipitation intensities. The methodologies were evaluated using Student's t test, Willmott's concordance index (d), Nash and Sutcliffe efficiency coefficient (COE) and mean percentage error (MPE). Rainfall data from 19 rainfall stations located in the Doce River basin were used with durations (t) of 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 240, 360, 720 and 1440 min and associated to the return periods (T R ) of 2, 5, 10, 20, 50 and 100 years, by means of the Lognormal probabilistic distributions with two and three parameters. The rainfall disaggregation coefficients were determined for five homogeneous regions of the Doce River basin and for each T R , since they presented variation with the return period. Both procedures did not present good results by Student's t-test, but were adequate for the other evaluated criteria. The disaggregation method has the advantage of being user-friendly and of aggregating local information of precipitated height in the determination of i m . Therefore, the methodologies of interpolation and disaggregation of daily rainfall were adequate for the estimation of mean maximum intensities of rainfall in places with no pluviograph data.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerai