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.
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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.
![Hidrologia Estatística](https://engenheiroplanilheiro.com.br/wp-content/uploads/2024/04/Climate_Change-1-1024x852.png)
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.
![Hidrologia Estatística](https://engenheiroplanilheiro.com.br/wp-content/uploads/2024/04/Applications_1-1.png)
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
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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.