Hidrologia Estatística – Aplicações na Engenharia
Impacto das Precipitações na Hidrologia Estatística
A dinâmica das chuvas é altamente complexa e depende de fatores climáticos como pressão, temperatura, umidade e diversas outras variáveis com alto grau de incerteza e por isso, muitas vezes usamos a Hidrologia Estatística para representar seu comportamento.
Desse modo, muitas vezes a precipitação é assumida como uma variável estatística ao invés de determinística.
Assim, podemos estimar suas probabilidades de ocorrência como base em observações anteriores
É fundamental, portanto, $\textbf{confiáveis}$ e $\textit{suficientes}$ observações de dados de precipitação para traçar prováveis expectativas de ocorrência de precipitação.
O aumento da probabilidade de eventos extremos de precipitação tem sido cada vez mais aceita na comunidade científica, onde evidências apontam para o aumento de eventos de extrema precipitação e do aumento do período de secas.
Aplicações na Engenharia que envolvem o uso de Precipitação
Diversas obras de engenharia são totalmente influenciadas pelo regime e distribuição estatística de precipitações.
Alguns exemplos são barragens, vertedouros, orifícios, canais.
Uma má estimativa do valor de projeto de precipitação pode levar a prejuízos incalculáveis como o desprendimento do concreto de um canal de dissipação à jusante de um vertedor.
Já mais na engenharia civil e drenagem urbana, temos o projeto de bueiros, bocas de lobo, galerias de águas pluviais e projeto de drenagem urbana sustentável como pavimentos permeáveis, jardins de chuva, telhados verde.
Impacto das Inundações em Rios e Canais
O escoamento em rios ou canais é função de uma série de processos hidrológicos-hidráulicos
Precipitação, infiltração e escoamento superficial são alguns dos processos hidrológicos que contribuem para o escoamento observado em rios e canais
Além disso, o escoamento de base, geralmente mais lento que o escoamento superficial, também contribuí para a vazão de rios
A complexidade e a grande quantidade de dados necessários para se determinar um modelo acurado de escoamento em rios faz com que o uso de modelos mais simples sejam cada vez mais usados
Relação Cota-Vazão
Relações cota-vazão são, tipicamente, relações unívocas entre observações de vazão versus cota ou altura d’água em um curso d’água
Na prática, a relação entre vazão e cota é, na verdade, em formato de laço. Esse fenômeno é chamado de histerese.
No entanto, para fins de aplicações no dia-dia da engenharia, podemos estabelecer a melhor relação $Q = f(\mathrm{Cota})$ ou $Q = g(h)$, onde $h$ é a altura d’água na seção de um rio ou canal.
Assim, se tivermos um modelo estatístico que explica a vazão em um canal ou rio, podemos extrapolar a análise para a cota ou altura d’água caso tenhamos a curva chave.
Importância da Estimativa de Cotas de Inundação
Cotas de inundação são importantes para diversas obras de engenharia como:
- Definição da cota mínima do tabuleiro de pontes
- Determinação da mancha de inundação em áreas de várzea para a construção de edificações
- Sistema de alerta de inundação
Efeito das Mudanças Climáticas
Com mudanças climáticas, análises feitas com uma série histórica podem ser equivocadas para representar os verdadeiros riscos de inundações de um rio
Como a distribuição de probabilidades tem, muito provavelmente, se deslocado para valores extremos, o uso de dados muito antigos podem não necessariamente representar a atual climatologia de uma determinada variável aleatória.
Assim, cabe aos projetistas, de alguma forma, estimar uma folga em obras para levar em conta o efeito das mudanças climáticas.
Moral da História
É importante termos em mente que usamos modelos estatísticos para explicar variáveis aleatórias.
A qualidade dos nossos modelos estatísticos depende muito da qualidade dos dados de entrada.
A extrapolação baseada em dados ruins ou escassos pode levar a super ou sub-dimensionamentos.
No entanto, apesar de muitas vezes termos poucos dados, é melhor alguma estimativa do que nada.
Nos próximos artigos vamos elaborar mais o conceito de Hidrologia Estatística para a Engenharia.
