AULA 5 - Precipitação

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HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação
Docente: Prof. Dr. Ivan Taiatele Junior
Ano/bimestre: 2024/2
Uningá - 4º ano Eng. Civil
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
“Porto Alegre não está nem
mesmo na lista das 
8 cidades com maior
acumulado de chuva.
Apesar disso, a capital
gaúcha segue paralisada
pelas enchentes do Guaíba.”
G1 - 07/05/24 (https://g1.globo.com/meio-
ambiente/noticia/2024/05/07/temporais-no-rs-entenda-como-o-relevo-de-
porto-alegre-e-as-mares-de-tempestade-travam-escoamento.ghtml)
 Por quê?
água proveniente do vapor d’água da atmosfera que se
deposita na superfície da terra sob diferentes formas,
como chuva, granizo, neve, neblina, orvalho ou geada. 
Definição
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
neve: incomum a ocorrência de no Brasil
demais formas: pouco contribuem em termos
quantitativos para o regime hidrológico de uma região.
Importância: principal input na aplicação do
balanço hídrico em uma dada região hidrológica.
Formação
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
ATMOSFERA = ar seco + vapor d’água + partículas sólidas em suspensão
 Ascensão de massas de ar úmido (evaporação)1.
 Resfriamento dinâmico (adiabático) - vapor atinge seu ponto de saturação (nível de
condensação), ar expande nas zonas de menor pressão
2.
 Condensação do vapor d’água - formação de minúsculas gotas em torno de núcleos
higroscópicos
3.
 Gotas em suspensão (nuvens/nevoeiro) - enquanto não possuírem peso suficiente
para vencer a resistência do ar
4.
 Crescimento das gotas (coalescência - incorporação de outras gotículas por contato)5.
 Precipitação - tamanho/peso suficiente e deslocamento em direção ao solo6.
Tipos
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Classificadas de acordo com as condições que produzem o
movimento vertical (ascenção do ar).
Fatores: convecção térmica, relevo e ação frontal de massas de ar
a) precipitações convectivas
b) precipitações orográficas
c) precipitações ciclônicas (ou frontais)
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Tipos
a) precipitações convectivas
O aquecimento desigual da superfície terrestre
provoca o aparecimento de camadas de ar com
densidades diferentes, o que gera uma
estratificação térmica da atmosfera em equilíbrio
instável. Se esse equilíbrio é quebrado por
qualquer motivo (vento, superaquecimento etc.),
ocorre uma ascensão brusca e violenta do ar
menos denso, capaz de atingir grandes altitudes 
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Típicas de regiões tropicais, caracterizam-se por
ser de grande intensidade e curta duração,
concentrando-se em pequenas áreas.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Tipos
b) precipitações orográficas
Ascensão mecânica de correntes de ar úmido horizontais
sobre barreiras naturais, como montanhas. Quando os ventos
quentes e úmidos, que geralmente sopram do oceano para o
continente, encontram uma barreira montanhosa, elevam-se
e resfriam-se adiabaticamente, havendo condensação do
vapor, formação de nuvens e ocorrência de chuvas.
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
pequena intensidade
grande duração
pequenas áreas
lado oposto: sombra pluviométrica
(áreas secas ou semiáridas)
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Tipos
c) precipitações ciclônicas
(ou frontais)
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona de contato
das duas massas de ar de características diferentes. É
decorrente de uma frente quente, quando o ar frio é
substituído por ar mais quente; ou de uma frente fria,
quando o ar quente é empurrado e substituído pelo ar frio
intensidades baixa a moderada
longa duração
grandes áreas
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Grandezas e medidas
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Grandezas e medidas
altura pluviométrica (h ou P)
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Altura da lâmina de água de chuva acumulada sobre uma superfície plana,
horizontal e impermeável.
Normalmente expressa em milímetros e determinada pelo uso de pluviômetros.
O recipiente do pluviômetro deve apresentar um volume suficiente para conter as
maiores precipitações dentro do intervalo de tempo definido para as observações
(geralmente 24h).
Acima do recipiente do pluviômetro é colocado um funil com um anel receptor
biselado, que define a área de interceptação.
 O cálculo da lâmina precipitada se dá por P = 10 x Vol/A
em que P é a precipitação acumulada em mm, Vol é o volume recolhido em
cm3 (ou mL) e A é a área de interceptação do anel em cm2
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Grandezas e medidas
intensidade
Relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação: i = ΔP/Δt
Geralmente expressa em mm/h, mm/min ou mm/dia.
A variabilidade temporal dos eventos chuvosos torna necessário o uso de equipamento
automático, que permite medir as intensidades das chuvas durante intervalos de tempo
inferiores àqueles obtidos com as observações manuais feitas com os pluviômetros.
Para a intensidade da chuva, utilizam-se aparelhos que registram as alturas no decorrer do
tempo, sendo estes chamados pluviógrafos.
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Grandezas e medidas
intensidade - pluviógrafo de sifão
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
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Grandezas e medidas
intensidade - pluviograma
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
duração total = 50 min.
altura acumulada = 15,7 mm
intensidade média = 18,8 mm/h
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Grandezas e medidas
intensidade - dados do pluviograma
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Grandezas e medidas
intensidade - hietograma
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Grandezas e medidas
duração
Δt ou td
Período de tempo durante o qual a chuva cai
Geralmente expressa em minuto ou hora
“ Ahhh, isso aí é ’chuva de
verão’, logo passa...”
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Grandezas e medidas
frequência
A precipitação é um fenômeno do tipo aleatório. 
Por isso, a frequência com que ocorrem
determinadas precipitações deve ser conhecida
para uso em projetos associados ao:
 
aproveitamento dos recursos hídricos
controle do impacto causado por chuvas
intensas.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Análise de dados
Preenchimento de falhas
Método de ponderação regional:
Utiliza registros pluviométricos em três ou mais
estações climaticamente homogêneas (com um
mínimo de dez anos de dados), localizadas o mais
próximo possível da estação que apresenta falha.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Análise de dados
Análise de consistência de séries pluviométricas
(Dupla massa)
Curva duplo-acumulativa em um gráfico cartesiano,
relacionando os totais anuais (sazonais ou mensais)
acumulados do posto em que vai ser checada a
consistência (nas ordenadas) e as médias dos totais
anuais (sazonais ou mensais) acumulados de vários
postos vizinhos (nas abscissas).
Todos os postos deverão pertencer a uma mesma
região considerada hipoteticamente homogênea do
ponto de vista meteorológico.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Análise de dados
Análise de consistência de séries pluviométricas
(Dupla massa)
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Análise de dados
Análise de consistência de séries pluviométricas
(Dupla massa)
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Mudança de declividade
determinando duas retasCAUSAS:
presença de erros sistemáticos nos
registros da Estação “X”
mudança das condições de
observação do aparelho
alterações climáticas provocadas
pela construção de grandes
reservatórios artificiais no local.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Análise de dados
Análise de consistência de séries pluviométricas
(Dupla massa)
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Mudança de declividade
determinando duas retas
Corrigir para a tendência antiga:
Corrigir para a tendência atual:
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Análise de dados
Análise de consistência de séries pluviométricas
(Dupla massa)
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Alinhamento dos pontos
segundo retas paralelas
CAUSAS:
erros de transcrição de um ou mais dados
anos extremos em uma das séries plotadas
postos com diferentes regimes
pluviométricos.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método aritmético
Aplicável:
bacias menores que 5.000 km2 quando:
 a distribuição dos aparelhosna bacia for densa e uniforme;1.
 a área for plana ou de relevo muito suave (para evitar erro
devido a influências orográficas).
2.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método de Thiessen
Aplicável:
distribuição não uniforme dos aparelhos e dá bons
resultados em terrenos levemente acidentados;
facilita o cálculo automatizado (Ai constantes, mudando
apenas as precipitações Pi)
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método de Thiessen
As áreas de influência são determinadas no mapa
topográfico da bacia, contendo as estações,
unindo-se os postos adjacentes por segmentos de
reta (realizando triangulações) e, em seguida,
traçando-se as mediatrizes desses segmentos,
formando polígonos. Os lados dos polígonos (e/ou
o divisor da bacia) são os limites dentro da bacia
das áreas de influência das estações.
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método de Thiessen
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método das isoietas
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
No método das isoietas, em vez de pontos
isolados de precipitação, utilizam-se as
curvas de igual precipitação (isoietas). O
traçado dessas curvas é extremamente
simples, semelhante ao traçado de curvas
de nível, em que a altura de chuva
substitui a cota do terreno.
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método das isoietas
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.
Pelo método das isoietas, a precipitação média
sobre uma área é calculada multiplicando-se a
precipitação média entre isoietas sucessivas
(normalmente fazendo-se a média dos valores
de duas isoietas) pela área entre as isoietas,
totalizando-se esse produto e dividindo-se pela
área total, ou seja:
HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA
Precipitação média
sobre uma bacia
Método das isoietas
Fonte: BARBOSA-JÚNIOR, 2022.