Analysis of the relationship intensity, duration, frequency of disaggregated daily rainfall in southern Rio Grande do Sul, Brazil

Abstract

ABSTRACT:The intensity, duration, and frequency relationship (IDF) of rainfall occurrence may be done through continuous records of pluviographs or daily pluviometer values . The objective of this study was to estimate the intensity-duration-frequency relationships of precipitation, using the method of daily rainfall disaggregation, at weather stations located to the southern half of the state of Rio Grande do Sul; comparing them with those obtained by rain gauge records, in places considered homogeneous from the meteorological point of view. The IDF equation parameters were estimated from daily rainfall disaggregation data, using the method of nonlinear optimization. To validate the equations confidence indices and efficiency and the "t" Student test, among maximum intensity values obtained from the disaggregated daily rainfall durations of 10; 30; 60 min and 6; 12 and 24 h and those extracted from existing IDF equations. For all studied stations and return periods, the trust index values were regarded as "optimal", i.e., greater than 0.85. The maximal intensity of rainfall obtained by daily rainfall disaggregation have similarity with those obtained by relations IDF standards. Thus, the method constitutes a feasible alternative in obtaining the IDF relationships.KEYWORDS: hydrology, daily rainfall disaggregation, heavy rain. RELAÇÃO INTENSIDADE-DURAÇÃO-FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO PLUVIALDIÁRIA DESAGREGADA NO SUL DO RIO GRANDE DO SUL RESUMO: A obtenção da relação intensidade-duração-frequência (IDF) de ocorrência de chuvas pode ser feita mediante registros contínuos de pluviógrafos ou de valores diários de pluviômetros. O objetivo do presente trabalho foi estimar as relações intensidade-duração-frequência de chuva, utilizando a metodologia da desagregação da chuva diária, para estações localizadas na metade sul do Estado do Rio Grande do Sul, comparando-as com as obtidas mediante registros pluviográficos, em locais considerados homogêneos do ponto de vista meteorológico. Os parâmetros da equação IDF foram estimados a partir dos dados de desagregação de chuva diária, utilizando o método de otimização não linear. Para validar as equações, foram utilizados índices de confiança e de eficiência, e o teste "t" de Student, entre os valores de intensidades máximas obtidos a partir da chuva diária desagregada, nas durações de 10; 30; 60 min e 6; 12 e 24 h e aqueles extraídos de equações IDF já existentes. Para todas as estações estudadas e períodos de retorno, os valores do índice de confiança foram considerados "ótimos", ou seja, maiores do que 0,85. Os valores de intensidade máxima de precipitação pluvial obtidos por desagregação da chuva diária apresentam similaridade com os obtidos por relações IDF padrões. A metodologia de desagregação de chuva diária constitui-se em alternativa viável na obtenção das relações IDF. PALAVRAS-CHAVE:hidrologia, desagregação da chuva diária, chuva intensa.

Curvas de intensidade-duração-frequência: Um mapeamento sistemático

“…No entanto, não se pode afirmar nada a respeito de qual método é mais preciso ou mais eficiente em termos computacionais, já que essas análises raramente foram realizadas. Na maior parte dos trabalhos, tais como os de Damé et al (2014), Borges e Thebaldi (2016), Almeida, Reis e Mendonça (2017) e Silva et al (2018), utilizou-se o GRG disponibilizado pela ferramenta Solver do software Excel®.…”

Nota Técnica: Equações De Intensidade, Duração E Frequência De Chuvas Máximas Para O Estado Do Rio Grande Do Norte, Brasil

“…Nas estimativas dos volumes máximos precipitados de cada uma das 104 estações, de acordo com o modelo probabilístico para duração de 5, 10, 15, 25, 50 e 100 anos, a estação do município de Natal (código 00535008) apresentou os maiores volumes, em todos os tempos de retorno, alcançando 271,81 mm para o tempo de retorno de 100 anos, sendo superior ao volume estimado por SOUSA et al 2016 Fonte: CETESB (1979).…”

“…Inicialmente, foi realizada uma análise de consistência das séries de dados de cada estação, corrigindo erros e sendo selecionadas somente as estações com pelo menos 20 anos e com dados, pelo menos, até 1980, similar ao intervalo de anos empregados por FREIRE et al 2012 Com os valores das séries de precipitação máxima de um dia para cada período de retorno, realizou-se a desagregação da precipitação de um dia em intervalos menores de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 60, 360, 480, 600, 720 e 1440 minutos, utilizandose os coeficientes do método de desagregação da chuva propostos por CETESB (1979), utilizados e validados também por TEIXEIRA et al 2011 O ajuste de cada parâmetro da equação IDF, K, a, b e c (Equação 1) foi realizado por meio de regressão múltipla não linear, pelo método de iteração de Gradação Reduzida Generalizada (GRG) Não Linear, com a avaliação do ajuste realizada pelo coeficiente de determinação (R 2 ). Também foi realizada a avaliação do ajuste dos dados pela equação de regressão dos dados observados em relação aos dados estimados, observando, neste caso, o coeficiente angular da reta.…”

“…Para a caracterização das precipitações, é necessário conhecer a sua duração, intensidade e frequência de ocorrência em determinado período de retorno. Essa relação é comumente denominada de curvas Intensidade-Duração-Frequência (IDF) de ocorrência (DAMÉ et al, 2014;SOUZA et al, 2012). A relação IDF de chuvas intensas tem sido utilizada como ferramenta importante na previsão de eventos extremos empregados nos mais diversos campos da engenharia, não somente no Brasil, como também em outros países, exemplos: Arábia Saudita (ELSEBAIE, 2012); Ruanda (DEMARÉE & VYVER, 2013) e Canadá (PAIXÃO et al, 2015).…”

Intensity-Duration-Frequency relationships: stochastic modeling and disaggregation of daily rainfall in the lagoa Mirim watershed, Rio Grande do Sul, Brazil

“…Moreover, for different durations and return period, the disaggregation method has also shown better performance. DAMÉ et al (2014) estimated the IDF relationships using daily rainfall disaggregation method for stations located in the southern half of Rio Grande do Sul State, in Brazil, and compared them with those obtained by homogeneous pluviograph records. The authors concluded that the maximum rainfall intensity by disaggregation are similar to those obtained by IDF equations and, therefore, this method constitutes a feasible alternative in obtaining the IDF relationships.…”