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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]


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).


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.


(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:


�� ≤ �� = �� = �� (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.


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.


(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


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


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

)


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)


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


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


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.

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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.


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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