XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1
A�ÁLISE ESTATÍSTICA DE CHUVAS I�TE�SAS OCORRIDAS �OS MU�ICÍPIOS DE BLUME�AU E RIO DOS CEDROS, SC, �O PERÍODO DE
AGOSTO DE 2008 A JA�EIRO DE 2009.
Henrique Lucini Rocha1; Masato Kobiyama
2 & Cristhiani Giane da Silva
3.
RESUMO --- Durante os meses de novembro e dezembro do ano de 2008, o município de Blumenau e seus adjacentes localizadas no Vale do Rio Itajaí receberam chuvas com alta intensidade, que ocasionaram grandes desastres naturais (inundações e deslizamentos). Então, há a necessidade de analisar a probabilidade entre estes desastres naturais com as chuvas ocorridas na região. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo realizar uma análise estatística e caracterizar os eventos ocorridos entre agosto de 2008 a janeiro de 2009 nos municípios de Blumenau e Rio dos Cedros. Além da determinação de intensidade máxima diária por período de retorno, foram realizadas análises de chuvas acumuladas mensais e uma análise de freqüência e intensidade no decorrer do dia a fim de verificar possível correlação entre a precipitação e o horário. Notou-se que a ocorrência destes desastres naturais é relacionada com a dimensão dos eventos extremos de chuvas ocorridos.
ABSTRACT --- During November and December of 2008, the Blumenau city and his adjacent located in Itajaí River Basin suffered from rainfalls with high intensity, which caused serious disasters (floods and landslides). Then, it was notified a necessity to examine the probability of these natural disasters with the rainfalls in this region. The objective of this study was, therefore, to carry out a statistical analysis of the rainfall events occurred in Blumenau and Rio dos Cedros cities during the period from August 2008 to January 2009. Besides the determination of maximum daily intensity corresponding to certain return periods, monthly accumulated rainfall and frequency-intensity relation during the day were carried out. It was noted that the occurrence of natural disasters is related to the degree of extreme rainfall events.
Palavras-chave: chuva intensa, chuva acumulada, período de retorno.
1 Bolsista do Capes, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis-SC, Brasil, CEP 88040-900, E-mail: [email protected] 2 Bolsista do CNPq, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis-SC, Brasil, CEP 88040-900, E-mail: [email protected] 3 Graduanda do Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, Florianópolis-SC, Brasil, CEP 88040-900, E-mail: [email protected]
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1. I�TRODUÇÃO
Durante os meses de novembro e dezembro do ano de 2008, o município de Blumenau e seus
adjacentes localizadas no Vale do Rio Itajaí receberam chuvas com alta intensidade, que ocasionou
grandes desastres naturais, com enchentes, inundações e deslizamentos. Segundo dados da
prefeitura de Blumenau em 29 de novembro de 2008 (Prefeitura Municipal de Blumenau, 2009),
tais desastres teriam atingido aproximadamente 50 mil pessoas, deixando 25 mil desabrigados em
Blumenau. Ainda naquela data 5.137 pessoas estavam alojadas em abrigos públicos com um total
de 24 obtidos registrados.
Segundo Diário Catarinense (2009), quatro municípios (Itapoá, Pomerode, Rio dos Cedros e
Benedito Novo) ficaram isolados pelas chuvas. Estes dois últimos municípios foram uns dos mais
atingidos, chegando a decretarem estado de emergência. Em reportagem do jornal Diário
Catarinense de 13/11/2008, afirma-se que o Rio do Cedro, que corta o município de Rio dos
Cedros, ultrapassou os sete metros acima do nível normal. Este valor foi maior já registrado no
município desde uma enchente ocorrida em 1992. Além disso, a DIVE (2009) da Secretaria de
Estado da Saúde de Santa Catarina divulgou que o número de contaminados por leptospirose após
as chuvas foi de 301.
Em relatório apresentado pela Defesa Civil Estadual (2009) em 31 de dezembro de 2008 o
estado possuía 5617 desabrigados e 27.236 desalojados. Além disso, 6 pessoas ainda estavam
desaparecidas e 135 óbitos já haviam sido registrados. Até aquele período o estado já havia recebido
mais de 28 milhões de reais em dinheiro depositados na conta do Fundo Estadual da Defesa Civil,
fora os 4,3 milhões de quilos de alimentos, 2,5 milhões de litros de água e 1 milhão de quilos de
roupas, brinquedos, materiais de higiene pessoal, entre outros.
Quando as precipitações apresentam um valor elevado esta chuva é então chamada de chuva
intensa ou precipitação máxima. Considera-se como chuvas intensas o conjunto de chuvas cuja
intensidade ultrapasse para uma dada aplicação um valor preestabelecido. A freqüência com que as
chuvas ocorreram pode ser calculada a partir de uma série histórica através de métodos empíricos
ou métodos estatísticos. Os métodos estatísticos permitem uma rápida estimativa da Precipitação
Máxima Provável e constituem-se em ferramentas de grande utilidade quando se possuem dados
hidrológicos escassos. Dentre os métodos estatísticos um dos mais utilizados e conhecidos é a
distribuição de Gumbel (Naguettini & Pinto, 2007). Existem vários trabalhos mostrando que a
distribuição de Gumbel se ajusta bem para chuvas intensas (Back, 2002).
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3
Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo realizar uma análise estatística e
caracterizar os eventos ocorridos entre agosto de 2008 a janeiro de 2009 nos municípios de
Blumenau e Rio dos Cedros.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Área de Estudo
A Figura 1 mostra as localizações de Blumenau e Rio dos Cedros na Bacia do Itajaí.
Blumenau (519,8 km2) possui uma população total de 301.333 habitantes e uma densidade
demográfica de 566,64 hab./km2. A área urbana engloba 39,78% da área total. Este município
encontrasse nas seguintes coordenadas geográficas: 26°55'08" de Latitude Sul e 49°03'57"
Longitude Oeste. Blumenau possui altitude média de 21 m acima do nível do mar, com o ponto
mais alto sendo no Morro Santo Antônio com 970 m de altitude. A Figura 2 mostra as inundações
ocorridas em Blumenau em 1983 e 2008.
Figura 1. Bacia do Itajaí com os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros em destaque.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4
(a)
(b)
Figura 2. Inundações ocorridas no município de Blumenau: (a) 1983; e (b) 2008.
O município de Rio dos Cedros possui uma área de 556 km2, sendo 18 km2 na área urbana e
538 km2 na área rural (Prefeitura Municipal de Rio dos Cedros, 2009). O município de Rio dos
Cedros encontrasse na Latitude 26º44´13´´ Sul e Longitude 49º46´27´´ Oeste, com altitude variando
entre 75 a 1037 m. Em Rio dos Cedros as mais marcantes foram as de 1911, 1957, 1975, 1983,
1984, 1992 e 2008 (Figura 3).
(a)
(b)
Figura 3. Inundações ocorridas no município de Rio dos Cedros: (a) 1992; e (b) 2008.
2.2. Distribuição de Gumbel
Utilizando a distribuição de Gumbel, a probabilidade de ocorrer no futuro um evento menor
ou igual que X é:
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5
��� ≤ �� = �� = ������� (1) onde P é a probabilidade; F é a freqüência; α é o parâmetro de escala (desvio-padrão); e β é o
parâmetro de posição (moda).
Sendo � = �� − �, a equação (1) fica: ��� ≤ �� = ���� (2)
Para a probabilidade de ocorrer um evento X maior ou igual a x:
��� ≥ �� = 1 − ���� (3) Os parâmetros α e β são estimados a partir das seguintes equações, respectivamente:
� = ��� (4)
� = � − ��� (5) onde � é a média dos valores observados de X; e S é o desvio-padrão dos valores observados de X; Yn e Sn são a média e o desvio-padrão da variável reduzida y, respectivamente, encontrados a partir
da Tabela 1.
Tabela 1. Média (Yn) e desvio-padrão (Sn) da variável reduzida. � Yn Sn � Yn Sn
10 0,4952 0,9496 60 0,5521 1,1747
20 0,5236 1,0628 70 0,5548 1,1854
30 0,5362 1,1123 80 0,5569 1,1938
40 0,5436 1,1413 90 0,5586 1,2007
50 0,5485 1,1607 100 0,5600 1,2065
Para estimar uma precipitação extrema X com período de retorno T, usa-se a seguinte
equação:
� = � + � − �� ��� (6)
sendo,
� = −ln #−ln $1 − %&'()* (7) Com diferentes períodos de retorno calcula-se Y e aplica-se a equação (6) para determinar a
precipitação máxima esperada.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6
Os dados de precipitação utilizados para avaliação de série histórica foram obtidos nas
estações da ANA disponíveis no site HIDROWEB (Tabela 2).
Tabela 2. Características das estações pluviométricas da ANA. Código 02649007 02649009 02649010 02649008 �ome Blumenau Garcia de Blumenau Itoupava Central Arrozeira Código Adicional INPE - - - Sub-bacia Rio Itajaí-Açu Rio Itajaí-Açu Rio Iajaí-Açu Rio Itajaí-Açu Rio Rio Itajaí-Açu Ribeirão Garcia Rio Itajaí-Açu Rio dos Cedros Estado SC SC SC SC Município Blumenau Blumenau Blumenau Rio dos Cedros Operadora Epagri Epagri Epagri Epagri Latitude S26:55:5 S26:58:6 S26:47:35 S26:44:27 Longitude W49:3:55 W49:4:27 W49:5:0 W49:16:14 Altitude (m) 12 40 65 80
Além destas estações foram utilizados dados fornecidos pela Epagri. As características destas
estações são apresentadas na Tabela 3.
Tabela 3. Características das estações com medições horárias. �ome São José Itajaí Blumenau Barragem
Pinhal
Barragem Rio
Bonito
Cedro Jusante
Latitude S27°36'07'' S26°57'01'' S26°54'18'' S26°41'00'' S26°42'00'' S26°38'00''
Longitude W48°37'11'' W48º45' 41'' W49º04' 39'' W49º17' 00'' W49º18' 00'' W49º20' 00''
Altitude 1,84 m 5 m 30 m 800 m 800 m 790 m
Comp. Ciram/Inmet CPSUL/IBAMA Ciram/FURB Ciram/CELESC Ciram/CELESC Ciram/CELESC
Código - - 2203 2104 2105 2107
A Figura 4 apresenta os locais das quatro estações utilizadas para análise em Blumenau e Rio
dos Cedros.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7
(a)
(b)
Figura 4. Estações utilizadas para análise estatística de chuvas em: (a) Blumenau; (b) Rio dos Cedros.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com os valores máximos mensais das 3 estações (02649007, 02649009 e 02649010) foram
calculados os coeficientes do método de Gumbel para determinação do período de retorno de
chuvas máximas diárias e suas respectivas intensidades. Os resultados são os apresentados nas
Tabelas 4 e 5.
Tabela 4. Valores de entrada para cálculo de precipitação máxima com o método de Gumbel. Número de dados Valor médio Desvio Padrão Yn Sn
56 89,2077 30,9258 0,5508 1,1695
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8
Tabela 5. Valores de precipitação máxima diária obtida pelo método de Gumbel. Período de Retorno
(anos)
Y X (mm)
2 0,366513 84
5 1,49994 114
10 2,250367 134
15 2,673752 145
20 2,970195 153
25 3,198534 159
50 3,901939 178
100 4,600149 196
500 6,213607 239
1000 6,907255 257
10000 9,21029 318
A Tabela 6 apresenta os valores de precipitação acumulada mensal a partir de agosto de 2008
a janeiro de 2009 para as cidades de Itajaí, São José, Rio dos Cedros e Blumenau. São apresentadas
3 estações de medição para o município de Rio dos Cedros. Todas estas estações possuíam
medições horárias. Os períodos sem medição foram corrigidos pela média dos valores observados
nas outras estações naquele momento. Dentre as 3 estações do município de Rio dos Cedros a que
menos apresentou problemas foi a estação número 3.
Tabela 6. Valores de precipitação acumulada mensais. Itajaí São José Barragem Pinhal Barragem Rio Bonito Cedro Jusante Blumenau
Ago/08 96 61 79,5 87,4 85,7 99,4 Set/08 146 234,2 143,5 221,6 159,3 156,3 Out/08 330,7 294 382,7 465,4 475 282 Nov/08 608,3 632,4 590 598 747,7 1052,3 Dez/08 238,8 305,8 111,1 187,8 207 211,2 Jan/09 338,9 223,4 295,2 308,6 335,3 368,5
Mesmo o trabalho estando voltado para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros são
apresentados dados de precipitação dos municípios de Itajaí e São José para comparação. Além
disso, são apresentados dados a partir de agosto para demonstrar que temos valores de chuva
próximos dos médios de séries históricas. Então, para caracterizar o evento, foram feitos gráficos
mostrando os acumulados mensais médios das séries históricas e de 2008 para os municípios de
Blumenau e Rio dos Cedros (Figuras 5). Ao analisar o gráfico de precipitação acumulada para a
cidade de Blumenau percebe-se que até outubro de 2008 a precipitação estava abaixo da média para
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 9
a série histórica das estações 02649007, 02649009 e 02649010 com 56 anos de medição. No caso
de Rio dos Cedros, percebe-se que para o ano de 2008 uma chuva acumulada um pouco acima da
média de valores obtidos para uma série histórica da estação 02649008 com 52 anos de medição.
Além disso, é possível constatar um aumento da precipitação para os meses de outubro e novembro
o que comprova a ocorrência de um evento de grandes proporções. Ou seja, demonstra-se a relação
entre os grandes desastres ocorridos neste ano a precipitação elevada.
(a)
(b)
Figura 5. Precipitação acumulada média e precipitação acumulada para o ano de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros.
Somente a partir de novembro nota-se um aumento da precipitação, justificável pelos 1.052
mm chovidos sobre o município neste mês. Ao analisar as chuvas ocorridas em novembro, a
intensidade máxima diária registrada foi de aproximadamente 347 mm ocorridos no dia 23. Entre os
dias 22 e 23 tivemos uma grande chuva acumulada, onde esta iniciou as 3horas da manhã do dia 22
e só terminou às 7 horas da manhã do dia 24, com um valor total precipitado de 578,4 mm. Este
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
médio 220 446 617 723 827 928 1037 1141 1279 1433 1560 1724
2008 215 389 445 620 683 767 799 899 1056 1338 2390 2601
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Alt
ura
plu
vio
mé
tric
a a
cum
ula
da
(mm
)
JAN FEVMA
RABR MAI JUN JUL
AG
OSET
OU
T
NO
VDEZ
médio 213 428 596 693 798 899 1007 1110 1262 1421 1544 1703
2008 481 618 777 919 983 1077 1113 1201 1423 1887 2485 2672
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Alt
ura
plu
vio
mé
tric
a a
cum
ula
da
(mm
)
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valor representa mais de 50% do total precipitado em todo o mês de novembro. Ao comparar os
valores precipitados com os obtidos pelo método de Gumbel, pode-se afirmar que a intensidade
máxima diária medida no dia 23 possui período de retorno maior que 10 mil anos, ou seja, um valor
extremamente alto. A distribuição temporal da chuva ocorrida em novembro pode ser verificada na
Figura 6(a).
(a)
(b)
Figura 6. Hietograma do mês de novembro de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros.
1.6 1.6
33.4
4858.8
25.5 21.6
0.2
38
21.2
40.4
213.2
347.2
24.819.6
18.6
46.6
6.8
84.2
1
0
50
100
150
200
250
300
350
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Pre
cip
ita
ção
(m
m/d
)
Tempo (dias)
1
66.7
0.2
23.9
0.6 0.23.2
0.2
23.6
47.1
83.9
25.5
11.5
20
13.3
33.9
25
39.5
100.8
85
50.4
11
34.4
24.1
13.912.7
5.1
0
20
40
60
80
100
120
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Pre
cip
ita
ção
(m
m/d
)
Tempo (dias)
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Na Figura 6(b) é apresentado o hietograma do mês de novembro para o município de Rio dos
Cedros. Ocorreram grandes eventos de chuva e em apenas dois dias, 03 e 15, do mês não foi
registrado nenhuma chuva. Assim como no município de Blumenau os maiores eventos registrados
foram dos dias 22 e 23, mas totalizando aproximadamente 186 mm, menos de um terço do
registrado em Blumenau. Mesmo com intensidade diárias não tão elevadas quanto Blumenau o total
precipitado também foi bastante elevado (747,7mm)
A Figura 7 mostra a freqüência em número de dias da ocorrência de chuvas nos respectivos
horários para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros, respectivamente. Nesta análise nota-se
uma distribuição quase homogênea na ocorrência de chuvas em Blumenau, mas uma maior
ocorrência de chuvas das 22 às 3 horas da manhã para Rio dos Cedros, na análise de freqüência.
(a)
(b)
Figura 7. Freqüência em dias por horário de precipitações registradas em novembro de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros.
12
1312
13
11
1111
1310
10
129
00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12
11
9
7
8
10
10
86
10
12 10
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
17
15 19
19
1411
15
1416
12
13 12
00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12
12
8
10
1412
14
912
9
16
19
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 12
A Figura 8 apresenta a precipitação média por horário dos valores maiores que 0 mm/h
medidos durante o mês de novembro para os municípios de Blumenau e Rio dos Cedros,
respectivamente. Na análise com relação às intensidades notam-se maiores precipitações médias
para às 15 e 20 horas em Blumenau, mas com uma ocorrência quase homogênea durante todo o dia
no município de Rio dos Cedros.
(a)
(b)
Figura 8. Precipitação média registrada em mm/h por horário de precipitações registradas em novembro de 2008: (a) Blumenau; e (b) Rio dos Cedros.
4. CO�CLUSÕES
Neste trabalho foi realizado uma análise estatística das chuvas ocorridas no municípios de
Blumenau e Rio dos Cedros. Esta análise consistiu em determinar o período de retorno para as
intensidades máximas diárias através do método de Gumbel, caracterizar os eventos extremos
4.9
5.5
4.6
2.0
2.62.21.93.9
3.1
2.1
3.2 4.0
00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
4.1
3.32.6
8.1
7.76.44.4
3.1
9.1
7.6
4.15.3
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
1.5
1.72.5
1.9
3.3
2.9
2.8
3.3
2.4
2.8
1.91.7
00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
2.8
1.72.3
2.9
2.9
3.0
1.41.9
1.6
2.3
1.7
2.6
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 13
ocorridos em novembro, e analisar a freqüência de ocorrência e a intensidade média conforme o
horário do dia, para as chuvas ocorridas no mês de novembro.
Constatou-se a ocorrência de uma chuva com período maior que dez mil anos ocorrida em 23
de novembro de 2008 com intensidade aproximada de 347 mm no município de Blumenau. Além
disso, no mês de novembro o total acumulado ultrapassou os 1000 mm. Em relação a Rio dos
Cedros, mesmo não possuindo intensidades relativamente altas, o total precipitado em Rio dos
Cedros foi de 747,7 mm, um valor bastante elevado.
Com a análise de freqüência e intensidade média das chuvas ocorridas em novembro de 2008
foram identificados duas particularidades: (i) freqüência maior de chuvas das 22 às 3 horas da
manhã no município de Rio dos Cedros; e (ii) intensidade média maior às 15 e às 20 horas no
município de Blumenau.
Com estas análises é possível relacionar os eventos extremos de chuvas ocorridos nos dois
municípios e os desastres naturais ocorridos.
AGRADECIME�TOS
Os autores agradecem a CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro e a EPAGRI pela concessão
dos dados para realização deste trabalho.
BIBLIOGRAFIAS
BACK, A. J. (2002). Chuvas intensas e chuva de projeto de drenagem superficial no Estado de
Santa Catarina. Epagri, Florianópolis, 65p.
DEFESA CIVIL ESTADUAL. Disponível em: . Acesso em:
01/06/2009.
DIÁRIO CATARINENSE. Disponível em: . Acesso em: 01/06/2009.
DIVE - Diretoria de Vigilância Epidemiológica. Disponível em: . Acesso
em: 01/06/2009.
HIDROWEB. Disponível em: . Acesso em: 01/06/2009.
NAGUETTINI, M; PINTO, E. J. A. (2007). Hidrologia estatística. CPRM, Belo Horizonte, 552p.
XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 14
PREFEITURA MUNICIPAL DE BLUMENAU. Disponível em: .
Acesso em: 01/06/2009.
PREFEITURA MUNICIPAL DE RIO DOS CEDROS. Disponível em:
. Acesso em: 01/06/2009.
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