Projeto Orientado de Hidrologia e Drenagem - Pt 2

RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 10 n4 OutDez 2005 0518 5 Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método do Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação Aderson Sartori adersonxt4yahoocombr Francisco Lombardi Neto Instituto Agronômico de Campinas flombardi43yahoocombr Abel Maia Genovez Universidade Estadual de Campinas genovezfecunicampbr Recebido 190505 revisado 120705 aceito 090805 RESUMO Com a atual escassez dos recursos hídricos a utilização de modelos que permita avaliar o escoamento superficial principalmente aqueles capazes de considerar as influências do solo e de sua cobertura tornamse ferramentas importantes de auxílio ao planejamento conservacionista de bacias hidrográficas Dentre vários modelos o do Serviço de Conservação do Solo SCS dos Estados Unidos da América EUA que permite considerar o tipo e a cobertura do solo é um dos mais utiliza dos na prática da engenharia para se estimar o escoamento superficial Sua metodologia reúne os solos dos EUA em quatro grandes grupos A baixo potencial de escoamento B moderado potencial de escoamento C alto potencial de escoamento D muito alto potencial de escoamento iniciando a série com as argilas compactas com baixíssima taxa de infiltração até as areias bem graduadas e profundas com alta taxa de infiltração No Brasil alguns estudos foram realizados no sentido de adaptar ou compreender a classificação hidrológica do solo Com o objetivo de contribuir nesse sentido neste artigo apresenta se a classificação original do SCS mostrando as dificuldades de sua aplicação e a proposta por Lombardi Neto et al 1989 com uma breve justificativa de seus conceitos conflitantes com a classificação do SCS Baseandose no conteúdo apresentado concluise que no Brasil existem algumas classes de solos argilosos e arenosos que não pertencem aos grupos hidrológicos do solo de alto e baixo potencial de escoamento superficial respectivamente Assim uma extensão da classificação hidrológica de Lombardi Neto et al 1989 é proposta Palavraschave Grupo Hidrológico do Solo Infiltração Chuva Excedente Solo INTRODUÇÃO O escoamento superficial é uma das fases do ciclo hidrológico e seu estudo é de grande impor tância devido ao dimensionamento de obras de engenharia e manejo agrícola Sua quantificação é uma tarefa complexa e dependente de vários fatores tais como topográfico regime distribuição e inten sidade das chuvas tipo e cobertura do solo entre outros são considerados os principais Atualmente perante a escassez dos recursos hídricos ora pelo crescimento de sua demanda ora pela necessidade do desenvolvimento surge a neces sidade de se considerar as influências do uso e do tipo de solo sobre a geração do escoamento superfi cial seja para analisar o potencial do escoamento num futuro próximo ou para planejar a conservação de uma microbacia Nesse aspecto modelos chuvavazão são muito úteis graças entre outras coisas a sua flexibi lidade em prever comportamentos futuros ocasio nados por alterações de ocupação do solo e também num país como o Brasil pela carência de dados fluviométricos principalmente em pequenas bacias as quais se encontram em crescente processo de exploração Para tanto existem vários modelos mas um dos mais utilizado na prática da engenharia com um número razoável de informações disponíveis e que permite considerar o tipo de solo e sua cobertu Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação 6 ra é o método do Serviço de Conservação do Solo SCS do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos da América USDA A metodologia do SCS reúne os solos dos Estados Unidos em quatro grandes grupos confor me sua capacidade de infiltração e produção de escoamento sendo a cada um deles atribuído uma letra A B C e D nesta mesma ordem representan do o acréscimo do escoamento superficial e conse qüentemente a diminuição da taxa de infiltração de um grupo para outro A preocupação em adaptar a classificação hidrológica do solo às características dos solos brasi leiros teve início com a publicação do trabalho de Setzer e Porto 1979 no qual propunham cinco classes hidrológicas do solo para o Estado de São Paulo Posteriormente Lombardi Neto et al 1989 apresentaram uma nova abordagem para a classifi cação dos solos no estudo sobre cálculo de espaça mento entre terraços Mais recentemente Kutner et al 2001 apresentaram uma classificação alternati va para a bacia do Alto Tietê com quatro grupos hidrológicos para os diversos litotipos nela ocorren tes Das classificações sucintamente apresenta das a de Lombardi Neto et al 1989 é a mais práti ca A classificação é direta bastando localizar a bacia sobre um mapa pedológico para se determinar às classes hidrológicas que nela ocorrem assim como se procede com a original elaborada pelo SCS No entanto ela é mais criteriosa e inclui alguns solos arenosos no grupo D e alguns solos argilosos no grupo A Neste artigo são apresentadas e discutidas as classificações hidrológicas do solo proposta por Lombardi Neto et al 1989 e a original do SCS Na seqüência fazse proposta de extensão para a classifi cação hidrológica do solo apresentando sucinta mente as principais características das classes de solos em nível de ordem para as unidades represen tativas dos grandes grupos encontrados no Estado de São Paulo Dessa forma pretendese contribuir para uma melhor compreensão e aplicabilidade do mé todo do SCS quando da necessidade de se classificar uma área de drenagem em função de sua constitui ção pedológica CLASSIFICAÇÃO HIDROLÓGICA DO SOLO Uma classificação consiste em agrupar obje tos segundo a similaridade de suas qualidades para um determinado objetivo ou finalidade Na hidrolo gia a classificação dos solos está relacionada com os objetivos suscetibilidade a erosão e a produção de escoamento Uma vez definida a finalidade os solos podem ser classificados segundo Ogrosky e Mockus 1964 de acordo com suas propriedades hidrológi cas se considerado independentemente da cobertu ra e da declividade da bacia Adotando esse critério segundo USBR 1977 o SCS formou os grupos hidrológicos do solo baseandose na premissa de que os perfis de solo com características semelhantes espessura textura conteúdo de matéria orgânica estrutura e grau de expansão responderão de forma semelhan te a uma chuva de grande duração e intensidade considerável Baseandose no conhecimento dos especia listas de solos o SCS formou uma série com os prin cipais solos dos Estados Unidos e seus potenciais foram determinados através de estudos em peque nas bacias hidrográficas Quando foram dispostos em sua ordem correta conforme a taxa mínima de infiltração ou condutividade hidráulica aparente do solo a série iniciouse a partir das argilas compactas com potencial de infiltração praticamente nulo estendendose aos solos de grandes intensidades de infiltração como os siltes bem graduados e profun dos eou as areias profundas USBR 1977 As características ou definições dos grupos hidrológicos do solo apresentadas pelo SCS são Mockus 1972 Grupo A Compreende os solos com baixo potencial de escoamento e alta taxa de infiltração uniforme quando completamente molhados consis tindo principalmente de areias ou cascalhos ambos profundos e excessivamente drenados Taxa mínima de infiltração 762 mmh TR55 1986 Grupo B Compreende os solos contendo moderada taxa de infiltração quando completamen te molhados consistindo principalmente de solos moderadamente profundos a profundos modera damente a bem drenados com textura moderada mente fina a moderadamente grossa Taxa mínima de infiltração 381762 mmh TR55 1986 Grupo C Compreende os solos contendo baixa taxa de infiltração quando completamente molhados principalmente com camadas que dificul tam o movimento da água através das camadas supe riores para as inferiores ou com textura modera damente fina e baixa taxa de infiltração Taxa mí nima de infiltração 127381 mmh TR55 1986 Grupo D Compreende os solos que possu em alto potencial de escoamento tendo uma taxa de infiltração muito baixa quando completamente molhados principalmente solos argilosos com alto potencial de expansão Pertencem a este grupo RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 10 n4 OutDez 2005 0518 7 solos com grande permanência de lençol freático elevado solos com argila dura ou camadas de argila próxima da superfície e solos expansivos agindo como materiais impermeabilizantes próximos da superfície Taxa mínima de infiltração 127 mmh TR55 1986 Utilizando a metodologia do SCS Lombardi Neto et al 1989 com base no Levantamento e Reconhecimento dos Solos do Estado de São Paulo Brasil 1960 e nos índices de erodibilidade dos solos K estabelecidos por Bertoni 1978 propu seram uma definição para os grupos hidrológicos do solo de acordo com suas características e resistência à erosão Essa classificação apresentada na tabela 1 traz a definição de cada grupo na forma de critérios considerando as principais características dos solos que condicionam o escoamento superficial e a ero são as quais são a profundidade a textura a razão textural entre o horizonte superficial e subsuperfici al e a permeabilidade dos solos influenciada pela sua porosidade e pela atividade da argila O perfil do solo é composto por horizontes ou camadas que se diferenciam entre si os quais podem ser de natureza mineral ou orgânica Eles são simbolizados pelas letras O H A E B C F e R nesta seqüência a partir da superfície mas não ocor rem todos simultaneamente no mesmo perfil Pra do 2001 O termo razão textural é a relação entre o te or médio de argila do horizonte subsuperficial B e o teor médio de argila do horizonte superficial A Em alguns tipos de solos esta razão poderá ser abrupta sendo denominada de mudança textural abrupta ca racterizada por um aumento considerável no teor de argila dentro de uma pequena distância δ 75 cm na zona de transição entre o horizonte A ou E e o horizonte subjacente B Para ser caracterizada um dos horizonte A ou E deve apresentar teor de argi la 20 e o horizonte B deverá ter no mínimo o dobro do teor de argila do horizonte A ou E ou quando o teor de argila dos horizontes A ou E for ε 20 o teor de argila do horizonte subjacente B deverá ser no mínimo 20 maior que o teor de argila dos horizontes A ou E Oliveira 1999 Observase que na definição dos grupos hi drológicos do solo apresentada pelo SCS Mockus 1972 o maior enfoque está na textura do solo A profundidade é mencionada apenas na definição dos grupos A e B porém um limite de profundidade não é apresentado No grupo C estão basicamente os solos de textura moderadamente fina a fina ou seja solos compostos por silte e argila Os solos argi losos pertencem ao grupo D Dessa forma para se levar em conta outras características do solo as quais não estão incluídas na definição dos grupos hidrológicos do solo defini dos pelo SCS mas importantes do ponto de vista da formação do escoamento superficial tornase difícil na prática classificar uma unidade de solo que se enquadra com as suas principais características num dos grupos hidrológicos Isso induz a maioria dos usuários do método no Brasil a considerar apenas a textura superficial do solo para enquadrálos em um dos grupos hidrológicos usando a classificação ori ginal apresentada pelo SCS Segundo a classificação proposta por Lom bardi Neto et al 1989 solos arenosos inclusos nos grupos C e D encontrados no Estado de São Paulo em sua maioria possuem a seqüência de horizontes AEBtC ou ABtC sendo os horizontes A e E de textura arenosa ou média e o horizonte B textural Bt de textura mais argilosa com relação textural entre os horizontes A e Bt normalmente se caracte rizando como abrupta A infiltração no horizonte A é maior ou muito maior que no horizonte B o que intensifica o escoamento superficial e o processo erosivo devido à saturação hídrica deste horizonte Segundo Bertolani 1998 citado por Bertolani e Vieira 2001 esta saturação decorre principalmen te do aumento do teor de argila em profundidade e da conseqüente redução da macroporosidade no horizonte B textural reduzindo a velocidade de infiltração nesse horizonte As classes de solos argilosos inclusos nos grupos hidrológicos A e B pela classificação de Lombardi Neto et al 1989 embora sejam argilo sos eles não possuem argila de alta atividade grupo 21 ou seja não são solos que aumentam de volu me quando molhados Além disso possuem boa porosidade total são normalmente profundos com discreta ou pequena razão ou gradiente textural entre os horizontes superficial e subsuperficial que é um dos fatores limitantes e talvez o principal da maioria dos solos arenosos em superfície Segundo Oliveira 2001 o grau de contra ção e expansão de um solo é condicionado à quan tidade e natureza dos constituintes da fração argila Os solos argilosos compostos por argilominerais do grupo 21 que tem como principal representante a montmorilonita apresentam mudanças em suas condições físicas entre o estado seco e o molhado ou seja no estado seco se contraem podendo desen volver largas e profundas fendas dependendo do grau da concentração desses argilominerais Essas fendas desaparecem no estado úmido devido à ex pansão das unidades estruturais diminuindo a po rosidade e conseqüentemente a taxa de infiltração Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação 8 Tabela 1 Grupamento de solos segundo suas qualidades características e resistência à erosão Lombardi Neto et al 1989 1 Média da porcentagem de argila do horizonte B sobre média da porcentagem de argila de todo horizonte A 2 Somente com mudança textural abrupta entre os horizontes A e B 3 Somente aqueles com horizonte A arenoso 4 Legenda segundo Brasil 1960 Nos levantamentos pedológicos a atividade da fração argila é indicada pela capacidade de troca de cátions CTC cujo valor não inclui a contribui ção de carbono e referese ao horizonte B ou se este inexistir ao horizonte C Prado 2001 Os solos com CTC 27 cmolckg argila são denominados de alta atividade Ta e com CTC 27 cmolckg argila são considerados de baixa atividade Tb Os solos com CTC 17 cmolckg argila são solos que não aumentam de volume quando molhados e não se contraem quando completamente secos são geral mente compostos por argilominerais do grupo da caulinita 11 e por óxidos de ferro e alumínio características dos solos com horizonte B latossólico Pelo exposto podese dizer que a classifica ção de Lombardi Neto et al 1989 está bem fun damentada e ao contrário da classificação do SCS ela fornece mais subsídios para que se possa classifi car uma unidade de solo para fins hidrológicos baseandose nas características físicas do solo A taxa mínima de infiltração apresentada pelo SCS TR55 1986 pode segundo McCuen 1989 ser utilizada para identificar os grupos hi drológicos do solo No Brasil estudos sobre a taxa mínima de infiltração são escassos mas dois estudos mostram claramente que os solos do Brasil têm comportamento diferenciado dos solos para onde a classificação original foi desenvolvida Bertolani e Vieira 2001 estudando a varia bilidade espacial da taxa de infiltração da água em solo saturado e a espessura do horizonte superficial A num Argissolo Vermelho Amarelo eutrófico a Principais Características Grupo Grupo de Resistência à erosão Profundidade Permeabilidade Textura Razão Textural 1 Grandes Grupos de Solos 4 Índice K A alto muito profundo 2m ou profundo 1 a 2m rápidarápida moderadarápida médiamédia muito argilo samuito argilosa argilosaargilosa 12 LR LE LV LVr LVt LH LEa e LVa 125 arenosaarenosa arenosamédia arenosaargilosa médiaargilosa B moderado profundo 1 a 2m rápidarápida rápidamoderada moderadamoderada argilosamuito argilosa 12 a 15 LJ LVP PV PVL Pln TE PVls R RPV RLV LEa3 e LVa3 11 arenosamédia2 média argilosa2 arenosaargilosa C baixo profundo 1 a 2m moderadamente profundo 05 a 10 m lentarápida lentamoderada rápidamoderada arenosamuito argilosa 15 Pml PVp PVls Pc e M 09 D muito baixo Moderadamente profundo 05 a 10m ou raso 025 a 050m rápida moderada ou lenta sobre lenta muito variável muito variável Lib Liag gr Lifi Li ac e PVp rasos 075 RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 10 n4 OutDez 2005 0518 9 brupto encontraram taxas média de infiltração utilizando um permeâmetro de carga constante modelo IAC muito maiores que as taxas mínimas de infiltração dadas pelo SCS na definição dos grupos hidrológicos do solo Na tabela 2 encontramse os resultados obtidos Pott 2001 determinou a taxa mínima de infiltração ou velocidade básica de infiltração VIB utilizando quatro tipos de equipamentos para três tipos de solos e os resultados obtidos estão apresen tados na tabela 3 Notase que os valores encontrados em am bos os trabalhos são maiores que 762 mmh Isso inviabiliza o uso dos valores mínimos da taxa de infiltração da classificação do SCS para os solos do Brasil Tabela 2 Infiltração média de água nos horizontes A E e Bt e a espessura do horizonte A Bertolani e Vieira 2001 Infiltração média de água no solo mmh1 Uso Espessura do horizonte A cm A E Bt café 446 2179 701 205 matacapoeira 713 4075 1338 509 pasto 466 4265 2362 481 Tabela 3 Velocidade básica de infiltração em mmh para os diferentes tipos de solos e métodos Pott 2001 Métodos Equipamentos Latossolo textura argilosa Latossolo textura média Argissolo textura are nosa média Infiltrômetro de aspersão 612 858 614 Permeâmetro modelo IAC 1709 1296 1122 Infiltrômetro de tensão 1756 2004 728 Infiltrômetro de pressão 4422 2116 1852 Observando os resultados obtidos por Pott 2001 verificase que com exceção do infiltrômetro de aspersão ambos os Latossolos apresentaram taxas de infiltração maiores que o Argissolo Segundo Pott 2001 essa diferença está diretamente relacionada a maior porosidade dos Latossolos A baixa taxa de infiltração obtida com o infiltrômetro de aspersão simulador de chuva para Pott 2001 está rela cionada à desagregação do solo provocada pelo impacto das gotas dágua que incidem sobre eles sendo a infiltração influenciada pela cobertura do solo e pelos teores de silte e areia grossa Em função da grande dificuldade de se de terminar a VIB para diferentes tipos de solo associa dos a uma cobertura ou uso e da pequena quanti dade de estudos realizados do ponto de vista de abrangência prática seja para controle da erosão ou estimativa do escoamento superficial a classificação hidrológica baseada nas características pedológicas dos solos aparece ainda como a solução mais viável PROPOSTA DE EXTENSÃO PARA A CLASSIFICAÇÃO HIDROLÓGICA DO SOLO Pelo conteúdo apresentado na seção anteri or compreendese que a classificação proposta por Lombardi Neto et al 1989 é adequada para o uso com o método do SCS nas condições dos solos do Brasil Assim apresentase uma proposta para exten são dessa classificação para a nova nomenclatura do atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos Embrapa 1999 Para tanto foram utilizados e ana lisados os perfis representativos dos grandes grupos de solos registrados no Estado de São Paulo disponí veis em Oliveira 1999 As definições dos grupos hidrológicos do so lo e a proposta para o enquadramento em primeiro nível categórico Ordem das classes solos são apre sentados na tabela 4 Em função da existência de informações e de mapas de solo com a nomencla tura antiga apresentase na tabela 5 além da pro posta de classificação hidrológica para os perfis de solo representativos dos grandes grupos encontra dos no Estado de São Paulo a correspondência entre as nomenclaturas antiga utilizada pela Comis são de Solos e Semidetalhados e a nomenclatura do atual SBCS Embrapa 1999 As principais características desses grandes grupos ao nível de Ordem as quais foram extraí das de Oliveira 1999 são sucintamente descritas a seguir 1 ALISSOLOS A Compreendem os antigos Podzólicos Bru nos Acinzentados Podzólicos Vermelho Amarelos Podzólicos Vermelho Escuros ambos Ta distrófico ou álicos e Rubrozéns São solos minerais não hi dromórficos com distinta individualização de hori zontes decorrente de acentuada diferença em textu ra cor ou estrutura Apresentam horizonte B textu ral com argila de alta atividade relativamente eleva Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação 10 da ou elevada Ta Possuem a seqüência de horizon tes A E pode faltar Bt e C Normalmente a tran sição entre os horizontes A ou E quando existe e o Bt é abrupta ou clara e em geral apresentam um gradiente textural elevado acima de 15 A textura do horizonte A é em geral arenosa ou média e do horizonte B mais argilosa A baixa condutividade hidráulica no topo do horizonte B especialmente nos solos que apresentam mudança textural abrupta ou relação textural significativa condicionam elevada suscetibilidade à erosão Em certos casos essa baixa condutividade hidráulica promove a presença de lençol suspenso temporário hidromorfia temporária situado nos limites dos horizontes A ou E e Bt 2 ARGISSOLOS P Compreendem os antigos Podzólicos Ver melhosAmarelos Podzólicos Vermelho Escuros ambos Tb eutróficos ou distróficos ou álicos Podzó licos Amarelos Terras Roxas Estruturadas e Terras Brunas Estruturadas ambas típicas ou similares com gradiente textural suficiente para horizonte B textu ral São solos minerais não hidromórficos com dis tinta individualização de horizontes Apresentam horizonte B textural com argila de baixa atividade Tb e com a seqüência de horizontes A E pode faltar Bt e C Os ARGISSOLOS VERMELHOAMARELOS apresentam em geral maior relação textural entre os horizontes A ou E e B textural do que os ARGISSO LOS VERMELHOS textura mais argilosa no hori zonte A sendo por isso em igualdade de condições de relevo da cobertura vegetal e manejo mais sus cetíveis a erosão do que estes O caráter arênico ou espessoarênico também é mais comum nos ARGIS SOLOS VERMELHOAMARELOS sendo o espesso arênico bem menos freqüente que o caráter arêni co Nestes solos quando há mudança textural abrupta fica caracterizado entre a base do horizonte E e o topo do horizonte Bt uma zona de má aeração durante o período chuvoso devido a baixa conduti vidade hidráulica no topo do horizonte Bt promo vendo a presença de hidromorfia temporária situa da nos limites dos horizontes E e Bt alto escoamen to superficial e alta erodibilidade Os ARGISSOLOS apresentam em geral tex tura média ou arenosa em superfície e na sua maio ria são solos profundos a muito profundos 3 CAMBISSOLOS C Compreendem os antigos Cambissolos Eu tróficos Distróficos ou Álicos Tb ou Ta São solos minerais não hidromórficos apresentando seqüên cia de horizontes ABiC com horizonte B incipiente ou câmbico pedologicamente evoluído marcado pela presença de minerais herdados do material original pouco intemperizado O horizonte Bi pode ser pouco espesso o que é característico dos CAMBISSOLOS em áreas de relevo muito acidentado ou com espessura relativa mente grande chegando a ultrapassar 1 metro quando ocorre em terrenos pouco declivosos apre sentando em geral elevados teores de silte o que caracteriza sua textura média e comportamento físico similar à dos LATOSSOLOS de textura e mor fologia semelhante Em geral apresentam alta ero dibilidade associada ao grande potencial de escoa mento de superficial 4 CHERNOSSOLOS M Compreendem os antigos Brunizéns Rend zinas Brunizéns Avermelhados e Brunizéns Hidro mórficos São solos minerais com seqüência de hori zontes ABC sendo o horizonte B textural com argila de alta atividade São normalmente pouco profundos 5 ESPODOSSOLOS E Compreendem os antigos Podzóis São solos minerais hidromórficos ou não com horizonte B espódico precedido de horizonte E álbico ou rara mente em seqüência ao A São solos em geral profundos apresentando a seqüência de horizontes AEBC desenvolvidos pelo processo de iluviação de humos e sesquióxidos de Fe e Al no horizonte B espódico proveniente do processo de eluviação o corrido no horizonte A Os horizontes A e E são essencialmente are nosos seguidos do horizonte B espódico também arenoso Apresentam em geral elevada condutivida de hidráulica contudo situamse em regiões bastan te úmidas ou com lençol subterrâneo elevado e em alguns casos podem apresentar horizonte B consoli dado que interferem na drenagem interna Tabela 4 Classificação hidrológica do Solo para as condições brasileiras Sartori 2004 Grupo Hidrológico A Solos muito profundos prof 200 cm ou profundos 100 a 200 cm Solos com alta taxa de infiltração e com alto grau de resistência e tolerância à erosão Solos porosos com baixo gradiente textural 120 Solos de textura média Solos de textura argilosa ou muito argilosa desde que a estrutura proporcione alta macroporosidade em todo o perfil Solos bem drenados ou excessivamente drenados Solos com argila de atividade baixa Tb minerais de argila 11 A textura dos horizontes superficial e subsuperficial pode ser médiamédia argilosaargilosa e muito argilosamuito argilosa Enquadrase neste grupo o LATOSSOLO AMARELO LATOSSOLO VERMELHO AMARELO LATOSSOLO VERMELHO ambos de textura argilosa ou muito argilosa e com alta macroporosidade LATOSSOLO AMARELO E LATOSSOLO VERMELHO AMARELO ambos de textura média mas com horizonte superficial não arenoso Grupo Hidrológico B Solos profundos 100 a 200 cm Solos com moderada taxa de infiltração mas com moderada resistência e tolerância a erosão Solos porosos com gradiente textural variando entre 120 e 150 Solos de textura arenosa ao longo do perfil ou de textura média com horizonte superficial arenoso Solos de textura argilosa ou muito argilosa desde que a estrutura proporcione boa macroporosidade em todo o perfil Solos com argila de atividade baixa Tb minerais de argila 11 A textura dos horizontes superficial e subsuperficial pode ser arenosaarenosa arenosamédia médiaargilosa argilosaargilosa e argilosamuito argilosa Enquadrase neste grupo o LATOSSOLO AMARELO e LATOSSOLO VERMELHO AMARELO ambos de textura média mas com horizonte superficial de textura arenosa LATOSSOLO BRUNO NITOSSOSLO VERMELHO NEOSSOLO QUARTZARÊNICO ARGISSOLO VERMELHO ou VERMELHO AMARELO de textura arenosamédia médiaargilosa argilosaargilosa ou argilosamuito argilosa que não apresentam mudança textural abrupta Grupo Hidrológico C Solos profundos 100 a 200 cm ou pouco profundos 50 a 100 cm Solos com baixa taxa de infiltração e baixa resistência e tolerância à erosão São solos com gradiente textural maior que 150 e comumente apresentam mudança textural abrupta Solos associados a argila de atividade baixa Tb A textura nos horizontes superficial e subsuperficial pode ser arenosamédia e médiaargilosa apresentando mudança textural abrupta arenosaargilosa e arenosamuito argilosa Enquadrase neste grupo o ARGISSOLO pouco profundo mas não apresentando mudança textural abrupta ou ARGISSOLO VERMELHO ARGISSOLO VERMELHO AMARELO e ARGISSOLO AMARELO ambos profundos e apresentando mudança textural abrupta CAMBISSOLO de textura média e CAMBISSOLO HÁPLICO ou HÚMICO mas com características físicas semelhantes aos LATOSSOLOS latossólico ESPODOSSOLO FERROCÁRBICO NEOSSOLO FLÚVICO Grupo Hidrológico D Solos com taxa de infiltração muito baixa oferecendo pouquíssima resistência e tolerância a erosão Solos rasos prof 50 cm Solos pouco profundos associados à mudança textural abrupta ou solos profundos apresentando mudança textural abrupta aliada à argila de alta atividade Ta minerais de argila 21 Solos argilosos associados à argila de atividade alta Ta Solos orgânicos Enquadrase neste grupo o NEOSSOLO LITÓLICO ORGANOSSOLO GLEISSOLO CHERNOSSOLO PLANOSSOLO VERTISSOLO ALISSOLO LUVISSOLO PLINTOSSOLO SOLOS DE MANGUE AFLORAMENTOS DE ROCHA Demais CAMBISSOLOS que não se enquadram no Grupo C ARGISSOLO VERMELHO AMARELO e ARGISSOLO AMARELO ambos pouco profundos e associados à mudança textural abrupta RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 10 n4 OutDez 2005 0518 13 Tabela 5 Classificação hidrológica para os perfis representativos dos grandes grupos do Estado de São Paulo Sartori 2004 Nomenclatura do Atual SBCS Nomenclatura anteriormente utilizada pela Co missão de Solos Grupo Hidrológico A LATOSSOLO AMARELO Distrófico típico A modera do textura argilosa Latossolo Amarelo álico A moderado textura argilosa LATOSSOLO VERMELHO Ácrico típico A moderado textura muito argilosa Latossolo variação Una ácrico A moderado tex tura argilosa leve imperfeitamente drenado com plintita LATOSSOLO VERMELHO Acriférrico típico Latossolo Roxo ácrico A moderado textura muito argilosa com petroplintita LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrófico A moderado textura argilosa Latossolo VermelhoAmarelo álico A moderado textura argilosa LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico típico A mo derado textura muito argilosa Latossolo Roxo Distrófico A moderado textura muito argilosa LATOSSOLO VERMELHO Distrófico típico A mode rado textura muito argilosa Latossolo VermelhoEscuro Álico A moderado textura muito argilosa LATOSSOLO VERMELHO Eutroférrico A moderado textura muito argilosa Latossolo Roxo A moderado textura muito argi losa Grupo Hidrológico B ARGISSOLO VERMELHO Eutrófico A moderado tex tura argilosamuito argilosa Solo Podzólico VermelhoEscuro Eutrófico Tm A moderado textura argilosamuito argilosa LATOSSOLO AMARELO Distrófico típico A proemi nente textura média Latossolo VermelhoAmarelo álico A proeminen te textura média LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrófico tí pico Latossolo VermelhoAmarelo Álico A húmico gigante textura média NEOSSOLO QUARTZARÊNICO Órtico típico A fraco Areia Quartzosa Álica profundo A fraco NITOSSOLO HÁPLICO Distrófico típico A moderado textura média argilosa Podzólico VermelhoAmarelo Álico A moderado textura médiaargilosa NITOSSOLO HÁPLICO Eutroférrico chernossólico Terra Roxa Estruturada Eutrófica A chernozêmi co textura muito argilosa fase floresta tropical subcaducifólia relevo forte ondulado NITOSSOLO VERMELHO Distrófico latossólico A moderado textura argilosamuito argilosa Podzólico VermelhoAmarelo escuro A moderado textura argilosamuito argilosa NITOSSOLO VERMELHO Eutroférrico típico A mo derado textura muito argilosa Terra Roxa Estruturada Eutrófica A moderado textura muito argilosa Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação 14 Grupo Hidrológico C ARGISSOLO VERMELHO Eutrófico típico A modera do textura médiaargilosa Podzólico VermelhoEscuro A moderado textura médiaargilosa ARGISSOLO AMARELO Distrófico arênico A modera do textura arenosamédia Podzólico VermelhoAmarelo Álico Tb abrupto A moderado textura arenosamédia ARGISSOLO VERMELHOAMARELO Distrófico típico A moderado textura médiaargilosa Podzólico VermelhoAmarelo Distrófico A mode rado textura médiaargilosa CAMBISSOLO HÁPLICO Tb Distrófico latossólico Cambissolo Álico A moderado textura média CAMBISSOLO HÁPLICO Tb Eutrófico típico A mode rado textura média Cambissolo Tb eutrófico CAMBISSOLO HÚMICO Distrófico latossólico Solos de Campos do Jordão ESPODOSSOLO FERROCÁRBICO Hidromórfico típi co Podzol Hidromórfico NEOSSOLO FLUVICO Solos Aluviais Grupo Hidrológico D ALISSOLO CRÔMICO Argilúvico abrúptico A mode rado textura médiamuito argilosa Podzólico VermelhoAmarelo variação Piracicaba AFLORAMENTOS DE ROCHA Sem similar CAMBISSOLO HÁPLICO Tb Distrófico gleico Cambissolo Distrófico Tb A moderado substrato de sedimentos aluviais CAMBISSOLO HÁPLICO Tb Distrófico típico Litossolo substrato granitognaisse CAMBISSOLO HÁPLICO Tb Eutrófico típico A mode rado textura argilosamédia Cambissolo Tb eutrófico A moderado textura argilosamédia substrato sedimentos aluviais CHERNOSSOLO ARGILÚVICO Férrico típico textura argilosa Brunizém Avermelhado textura argilosa CHERNOSSOLO ARGILÚVICO Férrico típico textura argilosa Brunizém Avermelhado textura argilosa fase pe dregosa floresta tropical subcaducifólia relevo montanhoso GLEISSOLO HÁPLICO Ta Distrófico típico A mode rado textura errática Glei Húmico GLEISSOLO HÁPLICO Tb Distrófico típico textura argilosa Glei Pouco Húmico Tb álico textura argilosa GLEISSOLO SÁLICO Sódico típico Solonchak sódico LUVISSOLO CRÔMICO Pálico arênico A moderado textura arenosamédia Podzólico VermelhoAmarelo Eutrófico abrúpto Ta A moderado e espesso textura arenosamédia LUVISSOLO CRÔMICO Pálico planossólico A mode rado textura arenosamédia Podzólico VermelhoAmarelo Eutrófico abrúpto Ta A moderado e espesso textura arenosamédia moderadamente drenado NEOSSOLO LITÓLICO Eutrófico chernossólico Litosol fase substrato folhelhoargilito ORGANOSSOLO HÁPLICO Hêrmico típico Solo Orgânico álico PLANOSSOLO HIDROMÓRFICO Eutrófico típico A proeminente textura médiaargilosa Planossolo Eutrófico Tb A proeminente textura médiaargilosa PLINTOSSOLO PÉTRICO Concrecionário Distrófico A moderado textura arenosamédia muito cascalhenta Plintossolo Pétrico Distrófico Tb A moderado textura arenosamédia SOLOS DE MANGUE Sem similar RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 10 n4 OutDez 2005 0518 15 6 GLEISSOLOS G Compreendem os antigos Glei Pouco Hú micos Glei Húmicos Hidromórficos Cinzentos sem mudança textural abrupta Glei Tiomórficos e Solonchaks com horizonte Glei São solos hidromórficos constituídos de ma teriais minerais com horizonte glei dentro dos pri meiros 50 cm da superfície ou entre 50 e 125 cm desde que imediatamente abaixo de horizonte A ou E não apresentando mudança textural abrupta mas sim argila de alta atividade Estes solos ocorrem em superfícies aplaina das em geral rebaixadas em planícies aluviais e fundos de vales locais favoráveis à saturação em água São solos mal drenados 7 LATOSSOLOS L Compreendem todos os antigos Latossolos exceto algumas classes identificadas como Latossolos Plínticos São solos que apresentam seqüência de ho rizontes ABC com baixa razão textural entre os horizontes A e B O horizonte A é de pouca espessu ra e o horizonte B é muito espesso mas nunca infe rior a 50 cm O horizonte B é homogêneo com estrutura do tipo granular microagregada ou maciçaporosa Não apresentam minerais primários facilmente in temperizáveis e a fração argila com alto grau de floculação é constituída predominantemente por óxidos de ferro hematita goetita óxidos de alu mínio gibsita e argila de baixa atividade argilo minerais do grupo 11 O horizonte C apresenta características texturais e mineralógicas do material de origem São encontrados em relevos pouco movi mentados com declives inferiores a 5 São solos com excepcional porosidade total sendo comuns valores de 50 a 60 mesmo nos mais argilosos Pos suem boa drenagem interna que é atribuída a essa grande porosidade No conjunto apresentam baixa erodibilidade associado a baixo potencial de escoa mento superficial mas quando submetidos à con centração dágua proveniente da ocupação antrópi ca podem desenvolver ravinas profundas e se inter ceptado o lençol freático boçorocas 8 LUVISSOLOS L Compreendem os antigos Bruno Não Cálci cos Podzólicos VermelhoAmarelos e Podzólicos Vermelho Escuros ambos Eutróficos e Ta Podzóli cos Bruno Acinzentados Eutróficos São solos mine rais não hidromórficos com seqüência de horizontes AEBC Possuem horizonte B textural ou B nítico imediatamente abaixo de horizonte A ou E O horizonte B textural sofre o processo de iluviação da argila dos horizontes superiores Possui alta saturação por bases e argilas de alta atividade Ta textura argilosa baixa permeabilidade e relação textural abrupta com gradiente textural superior a 15 O horizonte AE é arenoso com alta per meabilidade Suas limitações são devidas a baixa permeabilidade do horizonte B o que facilita os processos erosivos sendo os solos com altos índices de erodibilidade e escoamento superficial Esta ca racterística também se reflete em uma zona de má aeração no topo do horizonte Bt em períodos chu vosos prolongados apresentando nos limites dos horizontes E e Bt hidromorfia temporária 9 NEOSSOLOS R Compreendem os antigos Litossolos Regos solos Solos Litólicos Solos Aluviais e Areias Quart zosas inclusive as Marinhas e as Hidromórficas Os NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS são solos com seqüência de horizontes AC sem caráter litóide dentro de 50 cm de profundidade de textura arenoquartzosa tanto no horizonte A como no C profundos e com alta permeabilidade baixa com pressibilidade e expansividade nula nos horizontes A e C O lençol freático encontrase em grandes pro fundidades abaixo do horizonte C Possuem variável suscetibilidade à erosão em função da declividade sendo baixa em planícies e alta em colinas e morro tes Pequenas concentrações de águas pluviais eou servidas podem provocar grandes ravinas e quando interceptado o lençol freático boçorocas Os NEOSSOLOS LITÓLICOS são solos ra sos com espessura inferior a 50 cm A seqüência de horizontes mais comum é ACCr no entanto nos NEOSSOLOS LITÓLICOS com substrato diabásio ocorre a seqüência ACR Ocorrem em relevo forte ondulado ou montanhoso e são muito suscetíveis à erosãoO contato lítico próximo à superfície pro Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação 16 porciona a estes solos um grande potencial para o escoamento superficial O NEOSSOLOS FLÚVICOS são solos rudi mentares pouco evoluídos não hidromórficos formados em sedimentos aluvionares ou lacustres recentes apresentando apenas o horizonte A como horizonte diagnóstico seguido por uma sucessão de camadas estratificadas sem relação textural pedoge nética entre si Situamse exclusivamente em planícies alu vionares aí desenvolvendose em sedimentos fluviais das mais variadas composições O relevo é aplaina do porém como são solos que se situam preferenci almente na faixa de borda dos rios costumam apre sentar micro relevo constituído de um pequeno ressalto contíguo à calha do rio seguido de rampa de poucos metros dirigida para o interior da planí cie Este micro relevo confere a tais solos melhores condições de drenagem Em média podese dizer que predominam os solos profundos sendo o ele mento limitante a presença do lençol freático 10 NITOSSOLOS N Compreendem os antigos Podzólicos Ver melhosAmarelos e Vermelhos Escuros ambos Tb e com discreto gradiente textural Terras Roxas Estru radas Típicas ou Similares e Terras Brunas Estrutu radas Típicas ou Similares São solos constituídos por material mineral que apresentam horizonte B nítico com argila de baixa atividade Tb argilomine rais do grupo 11 imediatamente abaixo do hori zonte A ou dentro dos primeiros 50 cm do horizon te B O gradiente textural é discreto variando de 12 a 15 Possuem a presença de cerosidade no hori zonte B nítico Apresentam sempre estrutura em blocos ou prismática bem desenvolvidas no horizon te B Ocorrem em relevos com declives que variam de plano 3 a 8 a ondulado 8 a 20 possuem erodibilidade moderada e apesar de serem argilosos possuem boa drenagem interna devido à alta poro sidade 11 ORGANOSSOLOS O Compreendem os antigos Solos Orgânicos Solos Semiorgânicos Solos Tiomórficos e parte dos Solos Litólicos Turfosos com horizonte hístico com menos de 30 cm de espessura Os solos orgânicos são originados pela progressiva acumulação de de tritos vegetais em ambientes palustres Apresentam portanto o lençol freático elevado praticamente aflorante durante grande parte do ano Possuem baixa densidade elevada porosidade e capacidade de retenção de água alta compressibilidade e eleva da CTC 300 a 450 cmolckg de argila 12 PLANOSSOLOS S Compreendem os antigos Planossolos So lonetzSolodizados e Hidromórficos Cinzentos com mudança textural abrupta São solos constituídos por material mineral com horizonte A ou E seguido de horizonte B plânico ou B nátrico moderadamen te profundo a profundo Em geral apresentam relação textural a brupta e argila de alta atividade Ta resultando em grande expansibilidade Possuem textura argilosa a muito argilosa Situamse em planícies aluviais e no terço médio inferior das vertentes O horizonte B apresenta densidade do solo relativamente elevada porosidade total em geral baixa e pequena permea bilidade o que caracteriza altos valores de escoa mento superficial 13 PLINTOSSOLOS F Compreendem os antigos Glei Húmicos e Pouco Húmicos com horizonte plíntico em posição diagnóstica para plintossolo Lateritas Hidromórfi cas parte dos Podzólicos Plínticos e alguns dos pos síveis Latossolos Plínticos São solos constituídos por material mineral não hidromórficos com horizonte plíntico começando dentro de 40 cm ou dentro de 200 cm quando imediatamente abaixo do horizonte A ou E ou subjacente a horizontes que apresentem coloração pálida ou variegada ou com mosqueados em quantidades abundante Apresentam como principal característica à presença de significativa porcentagem de cascalhos e até calhaus de petroplintita o que determina uma proporcional diminuição da água e dos nutrientes retidos por unidade de volume São solos que po dem apresentar pequena profundidade efetiva posto que é freqüente a presença de horizonte F consoli dado a menos de 80 cm de profundidade Encon tramse em relevos planos relevos de várzea ou relevos ondulados e devido à presença de horizonte F consolidado esperase que esses solos tenham de RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 10 n4 OutDez 2005 0518 17 moderado a elevado potencial de escoamento su perficial 14 VERTISSOLOS V Compreendem os antigos Vertissolos São solos minerais não hidromórficos ou com séria res trição temporária à percolação de água ou seja possuem baixa permeabilidade Os Vertissolos apre sentam seqüência de horizontes AC com insignifi cante diferenciação entres os horizontes Sua carac terística marcante é a textura argilosa com teores expressivos de argilominerais do grupo 21 resul tando nesses solos fendas quando secos e expansão quando úmidos CONCLUSÃO Analisando o conteúdo apresentado podese concluir que no Brasil existem solos argilosos que se comportam de maneira diferente daqueles para onde a classificação hidrológica do solo foi primei ramente desenvolvida Existem no Brasil algumas classes de solos argilosos e arenosos que não pertencem aos grupos hidrológicos do solo com alto potencial e baixo potencial de escoamento respectivamente A definição dos grupos hidrológicos do solo segundo a classificação proposta por Lombardi Neto et al 1989 apresentase com maior clareza para as condições dos solos do Brasil ao contrário da classi ficação original do SCS que induz muitos usuários do método a considerar apenas a textura superficial dos solos A extensão da classificação hidrológica de Lombardi Neto et al 1989 aqui proposta embora tenha sido baseada nas informações dos solos do Estado de São Paulo pode ser aplicada em todo Brasil onde ocorrem solos semelhantes Porém sua aplicação em regiões muito úmidas ou muito secas como o Nordeste o Pantanal e a Amazônia deve ser feita com cautela ficando um campo aberto para novos estudos AGRADECIMENTOS O primeiro e terceiro autor deixam aqui re gistrado seus sinceros agradecimentos ao Dr Fran cisco Lombardi Neto pela consultoria prestada para a elaboração da Dissertação de Mestrado do primei ro autor no programa de pósgraduação da Facul dade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas sob orienta ção do terceiro autor a qual deu origem a este arti go REFERÊNCIAS BERTOLANI F C VIEIRA S R Variabilidade espacial da taxa de infiltração de água e espessura do horizonte A em um Argissolo Vermelho Amarelo sob diferentes usos Revista Brasileira de Ciência do Solo n 25 p 987995 2001 BERTONI J Espaçamento de terraços para os solos de São Paulo Campinas Instituto Agronômico agosto 1978 4p BRASIL Ministério da Agricultura Centro Nacional de Ensino e Pesquisas Agronômicas e reconheci mento de solos Levantamento e reconhecimen to de solos do Estado de São Paulo Rio de Ja neiro Serviço Nacional de Pesquisas Agronô micas 1960 643pSNPA Boletim 12 EMBRAPA Centro Nacional de Pesquisa de Solos Sistema brasileiro de classificação de solos Brasília 1999 412 p KUTNER A S CONTE A E NITTA T Análise Geo lógica e Caracterização dos Solos para avalia ção do coeficiente de escoamento superficial na bacia do Alto Tietê In XIV Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos Aracajú SE 25 29112001 ABRH CD ROM LOMBARDI NETO F BELLINAZZI JÚNIOR R GALE TI P A BERTOLINI D LEPSCH I F OLI VEIRA JB Nova abordagem para cálculo de espaçamento entre terraços Simpósio sobre terraceamento agrícola Campinas 1989Fundação Cargill p 99124 McCUEN R H Hydrologic Analysis and Design New Jersey Prentice Hall 1989 867p MOCKUS V Hydrologic Soil Groups In USDASCS National Engineering Handbook Section 4 Chapter 7 Hydrology 1972 OGROSKY H O MOCKUS V Hydrology of Agricul tural Lands In Chow V T Handbook of Ap plied Hydrology McGrawHill 1964 Cap 21 p 197 OLIVEIRA J B Pedologia Aplicada Jaboticabal Funep 2001 414 p OLIVEIRA J B Solos do Estado de São Paulo descri ção das classes registradas no mapa pedológi co Campinas Instituto Agronômico de Campi nas 1999 BT nº 45 Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Parte 1 Classificação 18 POTT A C Determinação da velocidade de infiltração básica de água no solo por meio de infiltrôme tros de aspersão de pressão e de tensão em três solos do Estado de São Paulo Campinas 2001 65p Dissertação Mestrado Instituto AgronômicoPósGraduação PRADO H Solos do Brasil gênese morfologia classifi cação e levantamento Piracicaba Hélio do Pra do 2001 SARTORI A Avaliação da Classificação Hidrológica do Solo para a Determinação do Excesso de Chu va do Método do Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos Campinas 2004 Dis sertação de Mestrado Faculdade de Engenha ria Civil Arquitetura e Urbanismo Universidade Estadual de Campinas SETZER J PORTO R L L Tentativa de avaliação do escoamento superficial de acordo com o solo e seu recobrimento vegetal nas condições do Estado de São Paulo São Paulo 1979 Boletim Técnico DAEE v2 n2 p 81104 TECHINAL RELEASE 55 TR55 Urban Hydrology of Small Watersheds USDA NRCS 1986 USBR US Bureau of Reclamation United States De partment of the interior Design of Small Dams Companhia Editorial SA México D F 1977 639p Hydrologic Classification of Brazilian Soils to Esti mate Excess Rainfall using the Soil Conservation Service Method Part 1 Classification ABSTRACT Due to the current scarcity of water resources models to evaluate surface runoff above all those taking the influences of soil and cover into account are becoming important for conservationist planning of watersheds Among the models that of the USA Soil Conservation Service SCS that allows considering soil type and cover is one of the most used to estimate surface runoff The method established four large groups A low potential runoff B moderate potential runoff C high potential runoff D very high potential runoff starting the series with lower rate infiltration compact clays to wellgranulated deep sands with a high rate of infiltration In Brazil a few stud ies were performed to adapt the hydrologic soil classifica tion The purpose of this paper is to show the original SCS classification and that adapted by Lombardi Neto et al 1989 showing the differences between some clay and sand soil types These soils behave differently ie some clay soils have a high infiltration rate with low potential runoff and some sand soils have a low infiltration rate due to a clay sub horizon Thus an extension of the hydrologic soil classification by Lombardi Neto et al 1989 is proposed Keywords Hydrologic Soil Group Infiltration Exceeding Precipitation Soil D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 233 DETERMINAÇÃO DA CURVA DE INTENSIDADE DURAÇÃO E FREQUÊNCIA DO MUNICÍPIO DE IPAMERI GOIÁS Intensitydurationfrequency curves determination of Ipameri Goiás Daniela Carneiro Pereira1 Letícia Rodrigues Duarte2 Antover Panazzolo Sarmento3 Recebido em 20 de setembro de 2016 recebido para revisão em 24 de abril de 2017 aceito em 07 de agosto de 2017 disponível online em 17 de agosto de 2017 PALAVRAS CHAVE Intensidadeduração frequência Gumbel Desagregação de chuvas GRG Gradiente Reduzido generalizado Willmott KEYWORDS Intensitydiration frequency Gumbel Disaggregation of rainfall GRG Generalized Reduced Gradient Willmott RESUMO A caracterização das chuvas intensas para utilização em projetos de engenharia é fundamental especificadamente no que tange à obras hidráulicas O estudo das chuvas intensas é feito por meio da relação entre a intensidade a duração e a frequência das mesmas Este artigo trata da determinação de tais relações para o município de Ipameri Goiás devido à falta de estudos relacionados a esta localidade Foi feito o ajustamento à distribuição estatística de Gumbel de forma a obter os valores de precipitação máxima para os períodos de retorno de 2 5 10 15 20 25 50 e 100 anos Para verificação do ajuste dos dados observados a distribuição de Gumbel realizouse os testes de aderência de KolmogorovSmirnov AndersonDarling e QuiQuadrado ao nível de significância de 1 A desagregação dos valores de precipitação máxima em durações menores que 24 horas foi feita utilizando o método das Relações de Durações Os parâmetros K 8817487 a 01333 b 105332 e c 07519 da equação de chuvas intensas foram obtidos utilizando o método do Gradiente Reduzido Generalizado Para avaliação da equação obtida foi utilizado o coeficiente de determinação R² o índice de concordância de Willmott d e índice de confiança Ic com resultados respectivos de 09986 09997 e 09990 Assim esta pesquisa contribuiu para a determinação da equação de chuvas intensas permitindo seu uso no dimensionamento de estruturas hidráulicas do local ABSTRACT Heavy rains characterization for use in engineering design projects is essential specifically with regard to the hydrological researches and structures In this way the study of heavy rains is done relating the intensity duration and frequency of the events This paper deals with the determination of such relations for the city of Ipameri Goiás Brazil due to lack of studies related to the municipality Adjusting the statistical Gumbel distribution in order to obtain maximum precipitation values for return periods of 2 5 10 15 20 25 50 and 100 years is made To check the adjustment of the data observed distribution of Gumbel we held the adherence tests KolmogorovSmirnov AndersonDarling and ChiSquare at a significance level of 1 The disaggregation of the maximum precipitation values in smaller duration than 24 hours were made using the method of durations relations The parameters K 8817487 a 01333 b 105332 and c 07519 of equation heavy rains were obtained using the Generalized Reduced Gradient method To validate the obtained equation was used the coefficient of determination R² the concordance index of Willmott d and confidence index Ic with the results of 09986 09997 and 09990 Thus this research contributes to the determination of the intense rainfall equation allowing its use in the design of local hydraulic structures Contato com os autores 1 email daniepereira2010gmailcom D C Pereira Engenheira Civil Universidade Federal de Goiás Regional Catalão Curso de Engenharia Civil 2 email leticiarduartehotmailcom L R Duarte Engenheira Civil Universidade Federal de Goiás Regional Catalão Curso de Engenharia Civil 3 email antoverpsgmailcom A P Sarmento Professor do Curso de Engenharia Civil Universidade Federal de Goiás Regional Catalão ISSN 21790612 DOI 105216reecV13i243330 2017 REEC Todos os direitos reservados D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 234 1 INTRODUÇÃO As chuvas intensas ou precipitações máximas são aquelas responsáveis por gerar volumes de água significativos em pequenos intervalos de tempo Devido aos grandes volumes precipitados a ocorrência de tais eventos costuma gerar danos socioeconômicos prejuízos ambientais além de riscos a vida humana FARIAS SILVA COELHO 2013 QAMAR et al 2017 Os impactos advindos de eventos climáticos ou da ação humana no planeta têm alterado a ocorrência de chuvas intensas e consequentemente das inundações Com o objetivo de diminuir os prejuízos gerados por tais inundações as obras hidráulicas devem ser projetadas com base nos valores de vazão máxima ARAGÃO et al 2013 ZHAO et al 2012 FADHEL RICORAMIREZ HAN 2017 O estudo e a determinação da vazão de projeto são fundamentais no dimensionamento de estruturas hidráulicas em obras de engenharia além de ser utilizada para encontrar as cotas de alerta de inundações Assim sua determinação requer o uso de métodos confiáveis e seguros STEFFEN RONDON 2000 A vazão de projeto pode ser estimada utilizando série de vazões históricas ou a partir de séries de precipitação sendo a transformação feita utilizando modelos hidrológicos do tipo precipitaçãovazão TUCCI et al 2001 Silva e Araújo 2013 destacam a relevância dos dados de precipitação máxima para o dimensionamento de obras de engenharia principalmente em projetos relacionados a drenagem urbana visto que normalmente não se tem dados de vazão para o local em estudo Desse modo o estudo e a caracterização das precipitações máximas são de suma importância na elaboração de projetos de engenharia voltados ao dimensionamento hidráulico tais como galerias de águas pluviais canalizações de córregos bueiros vertedores e canais de irrigação MARTINEZ JÚNIOR MAGNI 1999 A pesquisa das características de tais precipitações pode ser feita conhecendose os dados de duração intensidade e frequência de ocorrência das mesmas A relação entre estas variáveis é denominada de maneira geral de curvas de intensidadeduraçãofrequência IDF podendo ser uma ferramenta utilizada para transformações chuvavazão DAMÉ TEIXEIRA TERRA 2008 MAMOON et al 2014 As relações entre as grandezas que caracterizam as precipitações máximas devem ser obtidas por meio da análise de chuvas ao longo de um período de tempo relativamente grande de forma que seja possível estabelecer as frequências como probabilidades Estas relações irão resultar em uma família de curvas intensidadeduração uma para cada período de retorno CASTRO SILVA SILVEIRA 2011 Por meio destas relações entre intensidade duração e período de retorno é possível obter a equação de chuvas intensas sendo os parâmetros obtidos por meio de análise e tratamento de dados de pluviogramas ou na ausência destes de pluviômetros Neste último caso devese ainda utilizar a metodologia de desagregação de chuvas para os valores de precipitação máxima diária anual BATISTA 2013 A falta de estações pluviográficas e de longas séries de dados de precipitação tem levado os projetistas a buscarem alternativas para o dimensionamento seguro Dessa forma alguns estudos foram desenvolvidos no Brasil para obtenção de valores de precipitação de menor duração partindo de registros pluviométricos diários dado a existência de vasta rede pluviométrica no território Tais métodos utilizam coeficientes na transformação da chuva de 24 horas em durações inferiores OLIVEIRA et al 2008 Tendo em vista a carência de equações de chuvas intensas para estado de Goiás e a importância do estudo das relações de intensidade duração e frequência buscase nesse trabalho determinar relações IDF para o município de Ipameri de forma a obter maior segurança na elaboração de projetos de obras hidráulicas tanto urbanas quanto agrícolas do município Costa Siqueira e Menezes 2007 apresentaram as equações de chuvas intensas para algumas localidades de Goiás e Sul do Tocantins D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 235 incluindo o município de Ipameri sendo as estimativas feitas a partir da metodologia utilizada por Costa e Prado 2003 ou seja por meio da espacialização das intensidades de precipitação O método utilizado para tal determinação não analisou dados específicos do município em questão sendo a estimativa elaborada com base em dados de 16 postos distribuídos na região e os resultados adaptados para as demais cidades Assim o presente trabalho tornase importante apresentando cada etapa realizada no estudo das relações IDF do local partindose de dados pluviométricos do município 2 OBJETIVO Objetivouse com este trabalho determinar os parâmetros da equação de intensidadeduraçãofrequência K a b e c para o município de Ipameri Goiás 3 METODOLOGIA 31 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA De acordo com o Censo Demográfico de 2010 do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística o município de Ipameri possui uma população de 24735 habitantes com uma estimativa para 2015 de 26373 habitantes Possui uma unidade territorial de 4368991 km² tendo o cerrado como bioma local estando localizado na região CentroOeste do Brasil no Estado de Goiás IBGE 2016 32 COLETA DOS DADOS A série histórica dos valores de precipitação foi obtida da Estação Meteorológica OMM 83522 de responsabilidade do INMET Instituto de Nacional de Meteorologia Está localizada na latitude 1771 longitude 4816 e a uma altitude de 77299 metros A estação começou a operar no dia 10 de fevereiro do ano de 1977 estando em operação até os dias atuais A escolha de tal estação se deve ao fato de esta ser a única com quantidade de dados suficientes permitindo a realização do estudo e a obtenção de resultados confiáveis Os dados disponíveis de precipitação são valores diários e são disponibilizados através do Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa BDMEP Esse banco de dados contém na forma digital séries históricas de estações meteorológicas convencionais da rede de estações do INMET com diversas informações de medições diárias 33 ANÁLISE DOS DADOS Foram analisados valores de precipitação diária dos anos de 1977 a 2016 separandose manualmente o acumulado de precipitação de cada mês para todos os anos destacandose os meses que não possuíam todos os valores de precipitação diária Foi possível obter a precipitação média mensal utilizando todos os anos de dados acessíveis e partindo desses valores foi determinado o ano hidrológico correspondente a um intervalo fixo de 12 meses começando no início do período chuvoso e terminando no fim da estação seca segundo Naghettini e Pinto 2007 Na Figura 1 apresentamse as médias de precipitação de todos os anos da série histórica disponível para o município de Ipameri É possível observar que julho se destaca como o mês de menor média de precipitação Identificase também que os 6 meses mais chuvosos são outubro novembro dezembro janeiro fevereiro e março constituindo se assim o período chuvoso Abril maio junho julho agosto e setembro constituem o período de seca o ano hidrológico então começa em outubro e vai até setembro Determinado o ano hidrológico foram selecionados também de forma manual os anos hidrológicos completos ou seja aqueles em que se tem todos os valores de precipitação diária estes foram utilizados na determinação dos valores de máxima precipitação anual O tamanho da série histórica encontrada foi de 25 anos hidrológicos completos variando entre 1982 e 2015 Para cada ano hidrológico completo determinouse a precipitação máxima diária anual sendo esta correspondente ao maior valor de precipitação ocorrido em um dia ao longo do ano em questão D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 236 FIGURA 1 Média dos valores de precipitação mensal disponíveis para o município de Ipameri GO no período de 1977 a 2016 FONTE Autoria própria 34 AJUSTE A DISTRIBUIÇÃO ESTATÍSTICA Para ajuste dos valores de máxima precipitação diária anual encontrados foi utilizada a distribuição estatística de Gumbel Essa escolha se justifica por ser a distribuição de extremos mais utilizada na análise de frequência de variáveis hidrológicas além de apresentar vantagens em relação as demais pois para o seu uso não é preciso consultar tabelas de probabilidade de forma que o ajuste é feito apenas utilizando a média e o desvio padrão dos valores de precipitação máxima diária anual Além de tais fatores diversos autores RODRIGUES et al 2008 MORUZZI OLIVEIRA 2009 GARCIA et al 2011 DE PAOLA et al 2014 ABUBAKARI KUSI XIAOHUA 2017 SHRESTHA et al 2017 VU RAGHAVAN LIONG 2017 utilizaram a distribuição de Gumbel na determinação das relações de intensidade duração e frequência de chuvas no Brasil e em diversos países O ajuste foi feito utilizando a Equação 1 CHOI CHOI 1999 a qual emprega os parâmetros estatísticos de média e desvio padrão dos valores de máxima precipitação anual para determinação da altura máxima de precipitação de 1 dia correspondente a diferentes tempos de recorrência 1 Tr Tr 07797 ln ln x s 045 x Eq 1 Em que x precipitação máxima ajustada mm x média dos valores de precipitação máxima coletados mm s desvio padrão das precipitações máximas anuais mm Tr tempo de recorrência anos A média e o desvio padrão foram calculados aplicando as Equações 2 e 3 LANNA 2001 n xi x n i 1 Eq 2 Em que x média aritmética mm xi realizações da variável mm n número total de dados 1 n x xi s 2 n 1 i Eq 3 Em que x média aritmética mm xi realizações da variável mm s desvio padrão mm n número total de dados Foram escolhidos para este estudo os tempos de recorrência de 2 5 10 15 20 25 50 e 100 anos por serem valores frequentemente utilizados para determinação de chuvas intensas 0 50 100 150 200 250 300 PRECIPITAÇÃO MÉDIA mm MÊS D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 237 35 TESTE DE ADERÊNCIA Para avaliar a qualidade do ajuste dos dados à distribuição estatística foram realizados três diferentes testes de aderência sendo eles KolmogorovSmirnov AndersonDarling e QuiQuadrado Os testes foram feitos com o objetivo de verificar se a distribuição de Gumbel se ajusta de forma correta e precisa aos valores de precipitação máxima anual Para realização dos testes foi considerado um nível de significância de 1 α 001 sendo este valor utilizado em estudos para determinação de equações de chuvas intensas tais como os de Oliveira et al 2005 Sharma e Singh 2010 e Oliveira et al 2011 Para cada precipitação máxima anual foi calculada a distribuição empírica de probabilidade frequência utilizando o método Califórnia Equação 4 n F m Eq 4 Em que F frequência de ocorrência adimensional m ordem de determinado evento n número de anos de observação Os valores da distribuição de Gumbel correspondente a cada valor de chuva máxima foi obtido pela sua função de probabilidade Equação 5 SUBRAMANYA 2013 GHOSH MISTRI 2013 e e y 1 P Eq 5 Em que P probabilidade adimensional e base dos logaritmos neperianos adimensional y variável reduzida de Gumbel adimensional Partindo dos valores de precipitação da distribuição empírica e da distribuição teórica Gumbel calculouse as estatísticas para os testes de aderência 36 DESAGREGAÇÃO DA CHUVA A chuva máxima anual referente a 1 dia de precipitação foi desagregada em durações menores sendo esse procedimento necessário quando não se tem dados de pluviógrafos O método utilizado foi o de relações de durações CETESB 1986 A escolha do método se justifica por ser de uso simples oferecendo resultados satisfatórios na determinação de alturas de precipitação com duração inferior a 1 dia Os valores de precipitação máxima anual para cada tempo de recorrência foram desagregados em durações menores que 1 dia As durações utilizadas foram 5 10 15 20 25 30 60 120 180 360 480 600 720 e 1440 minutos Para obtenção da precipitação nas durações citadas procedeuse multiplicando a precipitação de duração maior pelo coeficiente que a transforma na precipitação de menor duração os coeficientes e suas transformações correspondentes são mostrados no Quadro 1 Primeiramente é preciso obter a precipitação de 24 horas sendo esta diferente da chuva de 1 dia Segundo Bertoni e Tucci 2001 a chuva de 24 horas é o total máximo precipitado equivalente a um período contínuo de 24 horas e não corresponde necessariamente ao período de observação Já a precipitação de 1 dia é o valor contido entre os horários de observação pluviométrica Assim sendo é necessário multiplicar o valor da precipitação diária pelo coeficiente 114 Quadro 1 Essa multiplicação permite encontrar o valor da chuva de 24 horas A partir da precipitação de 24 horas 1440 minutos determinase a precipitação de 12 horas 720 minutos multiplicandose pelo coeficiente 085 também mostrado no Quadro 1 O mesmo raciocínio é feito para as demais durações multiplicando sempre o coeficiente de desagregação pela precipitação de 24 horas D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 238 QUADRO 1 Coeficientes de desagregação de chuva de 24 horas utilizando o método das Relações de Durações Relação entre Alturas Pluviométricas Coeficiente de Desagregação 5 min para 30 min 034 10 min para 30 min 054 15 min para 30 min 070 20 min para 30 min 081 25 min para 30 min 091 30 min para 1 h 074 1 h para 24h 042 2 h para 24h 048 3 h para 24h 054 6 h para 24h 072 8 h para 24h 078 10 h para 24h 082 12 h para 24 h 085 24 h para 1 dia 114 FONTE CETESB 1986 apud ARAGÃO et al 2013 QUADRO 2 Valores mínimos de precipitação Duração minutos Precipitação Adotada mm 5 8 10 10 15 15 20 15 30 20 45 23 60 25 120 30 180 33 240 35 360 40 480 40 720 47 1440 55 FONTE CETESB 1986 Para o caso da duração de 30 minutos o valor de referência a ser multiplicado pelo coeficiente é a precipitação de 1 hora Para as durações menores que 30 minutos o respectivo coeficiente de desagregação deve ser multiplicado pela chuva de 30 minutos O procedimento deve ser feito para cada tempo de recorrência separadamente obtendo para cada um deles a lâmina de precipitação para diferentes durações Valores mínimos de precipitação devem ser obedecidos estes estão apresentados no Quadro 2 onde para cada duração temse um valor mínimo de precipitação correspondente Se ao desagregar a chuva forem obtidos valores inferiores aos mínimos tabelados devese desconsiderálos e adotar os mínimos Tendose os valores de precipitação as respectivas intensidades são obtidas dividindose tais valores pela duração correspondente Encontrandose as intensidades é possível gerar as curvas IDF para os dados analisados sendo uma para cada tempo de recorrência D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 239 37 DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS DA EQUAÇÃO IDF Para determinar os parâmetros K a b e c da equação de chuvas intensas para o município em questão foi utilizado o Solver ferramenta computacional disponível no programa Excel Uma das formas utilizadas pelo Solver na resolução de problemas é o Método do Gradiente Reduzido Generalizado GRG utilizado na otimização e solução de problemas não lineares A determinação dos parâmetros é feita com base nos valores de precipitação observados e estimados A intensidade observada se refere aos valores de intensidade já obtidos por Gumbel e Desagregação A intensidade estimada é obtida aplicandose a Equação 6 SOUZA et al 2012 CARDOSO et al 2014 CAMPOS et al 2017 b c t KTr i a Eq 6 Em que i intensidade de precipitação mm h1 Tr tempo de recorrência anos t duração da chuva minutos K b e c parâmetros que descrevem características locais adimensional a parâmetro regional constante adimensional Para a aplicação do Solver na determinação das estimativas de precipitação e dos parâmetros da equação de chuvas intensas fezse necessário calcular a soma quadrática total SQT estabelecida como o resultado a adição entre a soma dos quadrados dos resíduos SQRes e a soma dos quadrados devido a regressão SQReg A determinação da soma dos quadrados total SQT foi feita partindose da diferença entre os valores observados e a média dos mesmos Tal subtração deve ser elevada ao quadrado e somados todos os termos A soma dos quadrados devidos à regressão SQReg foi feita da mesma forma porém foram utilizados os valores estimados ao invés dos valores observados A SQRes é obtida através dos valores observados menos os valores estimados sendo os valores elevados ao quadrado e posteriormente somados Determinados os valores da SQT SQReg e da SQRes aplicouse o GRG através do Solver de maneira que o objetivo SQT SQReg SQRes ou seja SQT SQReg SQRes fosse nulo Foi preciso informar também para a resolução no Solver quais devem ser as células variáveis ou seja quais os parâmetros que podem ser alterados para alcançar o objetivo proposto Neste caso os parâmetros variáveis e que se desejava determinar eram K a b e c da equação de chuvas intensas Como se espera um valor nulo ou próximo de zero para SQRes adicionouse essa restrição nos parâmetros do Solver pois quanto mais próximo de zero for o valor do SQRes melhor a qualidade do ajuste De forma resumida a determinação dos parâmetros IDF foi feita definindose i o objetivo SQT SQReg SQRes 0 ii as células variáveis K a b e c iii a restrição SQRes 0 e iv o Método GRG Feito isto encontrouse os valores dos parâmetros IDF que mais se adequam ao objetivo proposto 38 AVALIAÇÃO DA EQUAÇÃO Para avaliar os coeficientes estimados pela metodologia proposta para a equação IDF encontrada foram utilizados três parâmetros o coeficiente de determinação R² o índice de concordância de Willmott d e o coeficiente de confiança Ic O objetivo destes testes é avaliar o quão próximos estão os valores estimados pela equação determinada dos valores observados O R² é obtido pela divisão da SQReg pela SQT devendo sempre ser um valor positivo variando de 0 a 1 Este coeficiente é utilizado na avaliação do ajuste dos parâmetros da equação de chuvas intensas O índice de concordância de Wilmott d determina a exatidão do método utilizado e avalia o grau de afastamento entre os valores estimados e observados variando também entre 0 e 1 O seu cálculo é efetuado de acordo com a Equação 7 WILLMOTT 1981 D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 240 2 2 O Oi O Pi Oi Pi 1 d Eq 7 Em que Pi valor estimado mm h1 Oi valor observado mm h1 O média dos valores observados mm h1 A partir da Equação 8 foi calculado o coeficiente de confiança Ic proposto por Camargo e Sentelhas 1997 Para tal fim calculouse também o coeficiente de correlação r de acordo com a Equação 9 r d Ic Eq 8 Em que Ic coeficiente de confiança adimensional r coeficiente de correlação adimensional d índice de concordância de Willmott adimensional 2 2 y y x x y x y x r Eq 9 Em que r coeficiente de correlação adimensional x valores observados mm h1 x média dos valores observados mm h1 y valores estimados mm h1 y média dos valores estimados mm h1 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 41 DADOS DE CHUVA Foram selecionados manualmente os anos hidrológicos completos obtendo um total de 25 anos Foram também identificados os valores de precipitação máxima anual correspondente a cada um deles Na Tabela 1 apresentase os valores de precipitação obtidos com base na série histórica de precipitação do BDMEP da estação 83522 instalada no município de Ipameri Ao analisar as precipitações máximas de 1 dia Tabela 1 percebese que o ano hidrológico que possui maior lâmina de precipitação entre os anos analisados é o de 19971998 ou seja abrange o período entre setembro de 1997 e agosto de 1998 Notase a oscilação dos eventos máximos com destaque dado aos anos 19831984 19881989 19971998 20092010 e 20112012 que possuem altura de precipitação máxima diária superior a 100 mm Com relação ao menor valor máximo destacase o ano 19841985 com menos de 60 mm de precipitação máxima 42 TRATAMENTO DOS DADOS A estimativa dos valores de precipitação para cada tempo de recorrência selecionado foi realizada a partir da distribuição estatística de Gumbel Para tal foi necessário determinar os valores de média e desvio padrão referentes as máximas precipitações anuais presentes na Tabela 1 conforme apresentado na Tabela 2 Aplicando a Equação 3 foi possível obter a altura máxima de precipitação de 1 dia para os tempos de recorrência de 2 5 10 15 20 25 50 e 100 anos Tabela 3 D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 241 TABELA 1 Anos hidrológicos completos e suas respectivas precipitações máximas diárias anuais para o município de Ipameri Ano hidrológico Precipitação máxima diária anual mm Ano hidrológico Precipitação máxima diária anual mm 20022003 673 19821983 715 20032004 630 19831984 1090 20042005 983 19841985 584 20052006 991 19881989 1072 20062007 778 19901991 592 20072008 640 19921993 728 20082009 648 19961997 762 20092010 1063 19971998 1191 20102011 964 19981999 650 20112012 1062 19992000 882 20122013 686 20002001 966 20132014 858 20012002 844 20142015 936 FONTE Autoria Própria TABELA 2 Média e desvio padrão dos valores de precipitação máxima anual dos anos hidrológicos em análise Média mm Desvio padrão mm 839520 182364 FONTE Autoria Própria TABELA 3 Estimativa da precipitação máxima pela distribuição estatística de Gumbel realizada para cada tempo de recorrência Tr anos Precipitação máxima de 1 dia mm 2 8096 5 9707 10 10774 15 11376 20 11798 25 12123 50 13123 100 14115 FONTE Autoria Própria A análise da Tabela 3 permite verificar conforme o esperado que quanto maior o tempo de recorrência maior é a lâmina prevista de precipitação ou seja a medida que o tempo de recorrência aumenta maiores são os valores de precipitação que podem vir a ocorrer neste período de referência 43 TESTE DE ADERÊNCIA Na Figura 2 apresentase o comportamento da série de precipitações máximas anuais com a frequência de precipitação observada encontrada pelo método empírico de Califórnia e a curva de distribuição estimada pelo modelo de Gumbel relativo ao município de Ipameri É possível D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 242 perceber uma boa aderência entre a distribuição de valores observados e os estimados pela distribuição teórica Para o teste de KolmogorovSmirnov o valor de D observado foi de 01521 Para um tamanho de amostra igual a 25 N25 obtevese o valor de DNα de 0317 NAGHETTINI PINTO 2007 considerando um nível de significância de 001 Comparando os dois resultados percebese que D DNα portanto a hipótese é aceita ou seja a distribuição de Gumbel pode ser utilizada para representar o comportamento dos valores de precipitação máxima analisados No teste de AndersonDarling o valor encontrado para a estatística foi de 08237 Como a distribuição utilizada foi Gumbel devese utilizar o fator de correção 1 02 N NAGHETTINI PINTO 2007 Portanto a estatística W2n foi de 08567 Para um nível de significância de 001 tem se o valor de 1038 para W2critα Comparando os dois resultados é possível perceber que W2n W2critα e portanto o ajuste a distribuição probabilística de Gumbel é aceitável Para o teste do QuiQuadrado WATANABE 2013 o número de intervalos de cada classe foi de 5 O valor encontrado para a estatística foi de 04276 com 2 graus de liberdade Para o nível de significância de 1 o valor crítico é de 92103 portanto a distribuição teórica pode representar os valores observados 44 DESAGREGAÇÃO DA CHUVA DIÁRIA Partindo dos valores de precipitação máxima diária Tabela 3 foi aplicado o Método das Relações de Durações Dessa forma obtevese os valores de precipitação para durações inferiores a 1 dia correspondentes a cada tempo de recorrência utilizado A intensidade de precipitação máxima foi determinada através da divisão dos valores de precipitação por suas respectivas durações Ocorre variação diretamente proporcional entre a precipitação e a duração ou seja quanto maior a duração da chuva maior o volume precipitado O mesmo acontece ao se analisar o tempo de recorrência de maneira que a precipitação aumenta com o aumento deste O contrário ocorre ao analisar a intensidade de precipitação com a duração variando de maneira inversamente proporcional para um mesmo tempo de recorrência sendo esse comportamento típico ao se relacionar intensidade e duração das chuvas segundo Bertoni e Tucci 2001 Na Figura 3 apresentase as curvas IDF de Ipameri evidenciando o comportamento típico das curvas FIGURA 2 Distribuição dos valores máximos de precipitação anual observados e estimados pelo modelo de Gumbel para o município de Ipameri GO FONTE Própria autoria 000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100 50 70 90 110 Frequência Máxima Precipitação Diária Anual mm Estimado Gumbel Observada California D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 243 FIGURA 3 Valores de intensidade de precipitação em função do tempo para diferentes tempos de recorrência para o município de Ipameri GO FONTE Autoria própria 45 DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS IDF A determinação dos parâmetros K a b e c da equação de chuvas intensas de Ipameri foi feita ajustandose a equação geral aos dados pluviométricos do município por meio do Método do Gradiente Reduzido Generalizado Substituindo os parâmetros estimados na equação de chuvas intensas Equação 6 admitindose quatro casas decimais obtémse a equação IDF específica para o município de Ipameri Equação 10 07519 01333 105332 t 8817487 Tr i Eq 10 A equação foi obtida tendose como base a utilização de diferentes durações que variam de 5 a 1440 minutos além de serem empregados valores significativos de tempo de recorrência 2 5 10 15 20 25 50 e 100 anos Dado este fato a equação determinada possui uma grande faixa de aplicação podendo ser empregada na estimativa da precipitação máxima utilizada para elaboração de diversos projetos hidráulicos a serem implantados no município de Ipameri 46 AVALIAÇÃO DA EQUAÇÃO IDF Foram utilizados três indicadores para avaliação da equação de chuvas intensas proposta neste trabalho Um deles foi o coeficiente de determinação que apresentou boa qualidade no ajuste da equação com valor de R² igual a 09986 Na Figura 4 apresentase a relação entre os valores estimados e observados bem como a linha de tendência dos valores e o R² O índice de concordância de Willmott também foi utilizado na avaliação da equação obtida e apresentou um bom desempenho com valor de 09997 Complementarmente calculouse o coeficiente de confiança Ic proposto por Camargo e Sentelhas 1997 que teve como resultado o valor de 09990 obtido através do produto do índice de Willmott 09997 e do coeficiente de correlação 09993 sendo o desempenho considerado como ótimo Na Tabela 4 apresentamse os desvios relativos médios entre os valores observados e estimados pela equação proposta relativos a cada tempo de recorrência utilizado O maior desvio médio variação do valor estimado pelo observado dividida pelo valor observado obtido para o tempo de recorrência de 2 anos superestimando a precipitação em 542 sendo este valor relativamente baixo e garantindo a confiabilidade dos parâmetros estimados para a equação de chuvas intensas do município de Ipameri Os desvios médios considerando cada duração foram analisados sendo os valores máximos positivos e negativos respectivamente de 659 e 357 Tabela 4 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 100 200 300 Intensidade de Precipitação mm h1 Tempo de duração min TR 100 TR 50 TR 25 TR 20 TR 15 TR 10 TR 5 TR 2 D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 244 Figura 4 Relação entre intensidade máxima de precipitação observada e estimada linha de tendência e o valor de R² correspondentes aos dados do município de Ipameri GO FONTE Autoria própria TABELA 4 Desvios médios entre os valores observados e estimados para cada tempo de recorrência Tr e tempo de duração t analisado Tr anos Desvio médio t minutos Desvio médio 2 542 5 036 5 065 10 172 10 182 15 008 15 185 20 064 20 166 25 009 25 140 30 118 50 010 60 357 100 187 120 623 180 659 360 304 480 336 600 253 720 140 1440 008 FONTE Autoria Própria Os desvios entre os valores observados e estimados podem ser considerados muito pequenos quando comparados aos desvios relativos médios obtidos por Oliveira et al 2005 no estudo de chuvas intensas para localidades de Goiás e Distrito Federal De maneira geral os desvios apresentados pelos autores citados variaram de 16 a 439 para alguns municípios da região 5 CONCLUSÃO Utilizouse o método de Relações entre Durações para desagregação dos valores de precipitação e pelo método do GRG obtevese os parâmetros da equação de chuvas intensas para o município de Ipameri GO tendo como resultado K 8817487 a 01333 b 105332 c 07519 A equação IDF determinada neste trabalho poderá R² 09986 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 INTENSIDADE ESTIMADA mm h1 INTENSIDADE OBSERVADA mm h1 D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 245 contribuir para o dimensionamento de projetos hidrológicos no município de Ipameri GO A metodologia aplicada neste estudo para determinação das relações de intensidade duração e frequência das chuvas intensas para o município de Ipameri obteve resultados satisfatórios e pode ser aplicada na determinação das relações IDF para outras regiões que não possuam pluviógrafos mas possuam pluviômetros 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABUBAKARI S KUSI K A XIAOHUA D Revision of the Rainfall Intensity Duration Frequency Curves for the City of KumasiGhana The International Journal Of Engineering And Science v6 n1 p5156 2017 ARAGÃO R SANTANA G R de COSTA C E F F da CRUZ M A S FIGUEIREDO E E de SRINIVASAN V S Chuvas intensas para o estado de Sergipe com base em dados desagregados de chuvas diárias Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental v17 n3 p 243 252 2013 BATISTA M L Precipitação máxima diária anual na região Sudeste do Brasil distribuição de probabilidade e análise espacial 2013 69 f Dissertação Pós Graduação em Recursos Hídricos em Sistemas Agrícolas Universidade Federal de Lavras Lavras 2013 BERTONI J C TUCCI C E M Precipitação In TUCCI C E M Org Hidrologia ciência e aplicação Porto Alegre Ed UniversidadeUFRGS ABRH 2001 ed 2 p2533 CAMARGO A P de SENTELHAS P C Avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração potencial no estado de São Paulo Brasil Revista Brasileira de Agrometeorologia v5 n1 p8997 1997 CAMPOS A R SILVA J B L SANTOS G G RATKE R F AQUINO I O Estimate of intense rainfall equation parameters for rainfall stations of the Paraíba State Brazil Pesquisa Agropecuária Tropical v47 n1 p15 21 2017 CARDOSO C O BERTOL I SOCCOL O J SAMPAIO C A P Generation of intensity duration frequency curves and intensity temporal variability pattern of intense rainfall for LagesSC Brazilian Archives of Biology and Technology v57 n2 p274283 2014 CASTRO A L P de SILVA C N P SILVEIRA A Curvas IntensidadeDuraçãoFrequência das precipitações extremas para o município de Cuiabá MT Ambiência Revista do Setor de Ciências Agrárias e Ambientais v7 n2 p305315 2011 CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental Drenagem urbana manual de projeto 1ed São Paulo DAEECETESB 1986 466p CHOI Y H CHOI J D Design Frequency Decision For Hydraulic Structures Due To Heavy Storm In Hydrologic Modeling Proceedings of the International Conference on Water Environment Ecology Socioeconomics and Health Engineering 1999 Seoul National University Seoul Korea Proceedings Seoul Korea Water Resources Publication 1999 p 247 COSTA A R da PRADO L A Espacialização de chuvas intensas para o estado de Goiás e sul de Tocantins Revista Engenharia Agrícola v23 n2 p268276 2003 COSTA A R da SIQUEIRA E Q de MENEZES FILHO F C M de Curso básico de hidrologia urbana nível 3 Realização Núcleo Regional CentroOeste de capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental Brasília ReCESA 2007 130 p DAMÉ R de C F TEIXEIRA C F A TERRA V S S Comparação de diferentes metodologias para estimativa de curvas intensidadeduraçãofrequência para Pelotas RS Revista Engenharia Agrícola v28 n2 p245255 2008 DE PAOLA F GIUGNI M TOPA M E BUCCHIGNANI E IntensityDurationFrequency IDF rainfall curves for data series and climate projection in African cities Springerplus v3 p118 2014 FADHEL S RICORAMIREZ M A HAN D Uncertainty of IntensityDurationFrequency IDF curves due to varied climate baseline periods Journal of hydrology v547 p600612 2017 FARIAS J A M SILVA J F R e COELHO L da S Determinação de equação IDF utilizando regressão linear em base logarítmica In Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 20 2013 Bento Gonçalves Anais Rio Grande do Sul ABRH 2013 p2 GARCIA S S AMORIM R S S COUTO E G STOPA W H Determinação da equação intensidadeduração frequência para três estações meteorológicas de Estado de Mato Grosso Revista Brasileira de Engenharia Agrícola Ambiental v15 n6 p 575581 2011 GHOSH S MISTRI B Performance of DVC in Flood Moderation of Lower Damodar River India and Emergent Risk of Flood Eastern Geographer v19 n1 p5566 2013 IBGE INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA Cidades Rio de Janeiro 2016 Disponível em httpwwwcidadesibgegovbrpainelhistoricophpl angcodmun521010 Acesso em 28062016 LANNA A E Elementos de estatística e probabilidades D C PEREIRA L R DUARTE A P SARMENTO REEC Revista Eletrônica de Engenharia Civil Vol 13 nº 2 2017 246 In TUCCI C E M Org Hidrologia ciência e aplicação Porto Alegre Ed UniversidadeUFRGS ABRH 2001 ed 2 p79176 MAMOON A A JOERGENSEN N E RAHMAN A QASEM H Derivation of new design rainfall in Qatar using Lmoment based index frequency approach International Journal of Sustainable Built Environment v3 n1 p111118 2014 MARTINEZ JÚNIOR F M MAGNI N LG Equações de chuvas intensas do estado de São Paulo São Paulo Escola Politécnica da Universidade de São Paulo 1999 125 p MORUZZI R B OLIVEIRA S C de Relação entre intensidade duração frequência de chuvas em Rio Claro SP métodos e aplicação Teoria e Prática na Engenharia Civil n13 v9 p 5968 2009 NAGHETTINI M PINTO E J de Hidrologia Estatística Belo Horizonte CPRM Serviço Geológico do Brasil 2007 552 p OLIVEIRA L F C de ANTONINI J C dos A FIOREZE A P SILVA M A S da Métodos de estimativa de precipitação máxima para o Estado de Goiás Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental v12 n6 p 620625 2008 OLIVEIRA L F C de CORTÊS F C WEHR T R BORGES L B SARMENTO P H L GRIEBELER N P Intensidade duraçãofrequência de chuvas intensas para localidades no estado de Goiás e Distrito Federal Pesquisa Agropecuária Tropical v35 n1 p1318 2005 OLIVEIRA L F C de VIOLA M R PEREIRA S MORAIS N R de Modelos de predição de chuvas intensas para o estado do Mato Grosso Brasil Revista Ambiente e Água v6 n3 p274290 2011 QAMAR M U AZMAT M SHAHID M A GANORA D AHMAD S CHEEMA M J M FAIZ M A SARWAR A SHAFEEQUE M KHAN MI Rainfall Extremes a Novel Modeling Approach for Regionalization Water Resources Management v31 n6 p19751994 2017 RODRIGUES J O ANDRADE E M de OLIVEIRA T S de LOBATO F A de O Equações de intensidadeduração frequência de chuvas para localidades de Fortaleza e Pentecoste Ceará Scientia Agraria v9 n4 p511519 2008 SHARMA M A SINGH J B Use of Probability Distribution in Rainfall Analysis New York Science Journal v3 n9 p4049 2010 SHRESTHA A BABEL M S WEESAKUL S VOJINOVIC Z Developing IntensityDurationFrequency IDF Curves under Climate Change Uncertainty The Case of Bangkok Thailand Water v9 n2 2017 SILVA S R ARAÚJO G R de S Algoritmo para determinação da equação de chuvas intensas Revista Brasileira de Geografia Física v6 n5 p 13711383 2013 SOUZA R O R de M SCARAMUSSA P H M AMARAL M A C M do NETO J A P PANTOJA A V SADECK L W R Equações de chuvas intensas para o estado do Pará Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental v16 n9 p9991005 2012 STEFFEN J L RONDON M A C Determinação da vazão de projeto em bacias urbanas In Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental XXVII 2000 Porto Alegre Anais Rio de Janeiro ABES 2000 SUBRAMANYA K Engineering Hydrology 4 ed New Delhi McGrawHill Education 2013 534 p TUCCI C E M Hidrologia ciência e aplicação In TUCCI C E M Org Hidrologia ciência e aplicação Porto Alegre Ed UniversidadeUFRGS ABRH 2001 2 ed p25 33 VU M T RAGHAVAN V S LIONG SY Deriving short duration rainfall IDF curves from a regional climate model Natural Hazards v85 n3 p18771891 2017 WATANABE F M Análise do método de Gumbel para cálculo de vazões de dimensionamento de vertedouros 2013 87 f Monografia Graduação em Sistemas de Energia e Automação Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo São Carlos 2013 WILLMOTT C J On the validation of models Physical Geography v2 p184194 1981 ZHAO L XIA J SOBKOWIAK L WANG Z GUO F Spatial Pattern Characterization and Multivariate Hydrological Frequency Analysis of Extreme Precipitation in the Pearl River Basin China Water Resources Management v26 n12 p36193637 2012