Use este identificador para citar o ir al link de este elemento: http://hdl.handle.net/1843/69879
Tipo: Dissertação
Título: Emprego da simulação de Monte Carlo na estimativa do fator de frequência adotado no cálculo da Precipitação Máxima Provável (PMP) pontual em uma região de clima equatorial sujeita a atuação convectiva
Autor(es): Vitor Matheus Passos Martins
primer Tutor: Eber José de Andrade Pinto
primer miembro del tribunal : Wilson dos Santos Fernandes
Segundo miembro del tribunal: Francisco Eustaquio Oliveira e Silva
Tercer miembro del tribunal: Eloy Kaviski
Resumen: A Precipitação Máxima Provável (PMP) é fundamental no dimensionamento das estruturas de segurança de grandes reservatórios. A WMO (2009) apresenta os dois métodos para estimativa da PMP: Hidrometeorológico e Estatístico de Hershfield. Em muitas situações escolhe-se o Método Estatístico, que é mais simples, e somente utiliza dados de precipitação. Contudo, essa metodologia foi desenvolvida por Hershfield no início da década de 60 e com estimativas para até 24 horas. Os dados empregados na construção do método estavam localizados no hemisfério norte, com 90% dos postos pluviométricos nos EUA, uma região de clima temperado e frio. Regiões tropicais, quentes e úmidas, não foram contempladas pelo patriarca do Método Estatístico. Diante deste contexto, a presente pesquisa objetivou estimar o K para o cálculo da PMP a partir de séries de precipitações máximas anuais simuladas pelo Método de Monte Carlo (MMC), para as durações iguais e superiores a 24 horas, em Barcarena/PA (latitude: -1,5058°; longitude: -48,6271°), uma localidade equatorial, quente e úmida no Norte do Brasil, que está próxima a Belém/PA e banhada pela Baia de Marajó. Além disso, avaliou-se e discutiu-se os resultados frente aos demais métodos consagrados na literatura: Método Original de Hershfield (1961a, 1961b e 1965), Método Estatístico com Envoltória Regionalizada, com base no trabalho de Sarkar e Maity (2020), e Método Hidrometeorológico. Foram selecionadas 52 estações pluviométricas para o estudo, mediante argumentações climatológicas de cunho convectivo, localizadas em volta de Barcarena/PA, com dados entre 1949 e 2023 e extensão temporal média de 34 anos, das quais 42 estavam aptas para a simulação sintética, que compreendia um processo do MMC com geração aleatória de 5.000 variáveis aleatórias através de distribuições de extremos. Na região em estudo, a maior precipitação máxima anual registrada de 24 horas foi de 467,4 mm. Os resultados do Método Estatístico com Envoltória Regionalizada, com base no trabalho de Sarkar e Maity (2020), apresentaram um K de 24 horas, associado a Estação VILA DO CONDE (00148011) que representava a cidade de Barcarena/PA, igual a 8,42, já a simulação sintética com percentis de 99% e 95% expuseram Ks iguais a 6,92 e 5,33, respectivamente. O que se pode concluir é que essas estimativas de fatores de frequência foram muito menores do que o K obtido pela Envoltória Original de Hershfield, que promoveria um fator de 14,94. Notou-se que magnitude dos fatores de frequência das Envoltórias Regionais decrescem à medida que a duração da precipitação aumenta (entre 24 horas e 30 dias). Informa-se também que, a construção de modelos estatísticos que representem melhor a condição climatológica local, tais quais a simulação sintética dos fatores de frequência e a Envoltória Regional dos Ks, conforme Sarkar e Maity (2020), devem ser levados em consideração frente a Envoltória proposta por Hershfield, a qual contempla uma realidade climática bem diferente da vista no Norte do Brasil e com um recorte temporal de dados pluviométricos defasado. Uma das grandes vantagens da simulação sintética é minorar a influência negativa de séries que tenham uma curta duração temporal ou baixa qualidade dos dados.
Abstract: The Maximum Probable Precipitation (PMP) is fundamental in the design of safety structures for large reservoirs. WMO (2009) presents two methods for estimating PMP: Hydrometeorological and Hershfield Statistical. In many situations, the Statistical Method is chosen, as it is simpler and only uses precipitation data. However, this methodology was developed by Hershfield in the early 1960s and with estimates for up to 24 hours. The data used in the construction of the method were located in the northern hemisphere, with 90% of the rainfall levels in the USA, a region with a temperate and cold climate. Tropical, hot and humid regions were not considered by the patriarch of the Statistical Method. Given this context, the present research aimed to estimate K for calculating the PMP from series of maximum annual precipitation simulated by the Monte Carlo Method (MMC), for durations equal to and greater than 24 hours, in Barcarena/PA (latitude : -1.5058°; longitude: -48.6271°), an equatorial, hot and humid location in the North of Brazil, which is close to Belém/PA and bathed by Baia de Marajó. Furthermore, the results were evaluated and discussed in relation to other methods established in the literature: Original Hershfield Method (1961a, 1961b and 1965), Statistical Method with Regionalized Envelope, based on the work of Sarkar and Maity (2020), and Hydrometeorological Method. 52 rainfall stations were selected for the study, using climatological arguments of a convective nature, located around Barcarena/PA, with data between 1949 and 2023 and an average temporal extension of 34 years, of which 42 were suitable for the synthetic simulation, which comprised a MMC process with random generation of 5,000 random variables through extreme distributions. In the region under study, the highest maximum annual rainfall recorded in 24 hours was 467.4 mm. The results of the Statistical Method with Regionalized Envelope, based on the work of Sarkar and Maity (2020), presented a K of 24 hours, associated with the VILA DO CONDE Station (00148011) which represented the city of Barcarena/PA, equal to 8.42, the synthetic simulation with percentiles of 99% and 95% exposed Ks equal to 6.92 and 5.33, respectively. What can be concluded is that these frequency factor estimates were much lower than the K obtained by the Original Hershfield Envelope, which would promote a factor of 14.94. It was noted that the magnitude of the frequency factors of the Regional Envelopes decreases as the duration of precipitation increases (between 24 hours and 30 days). It is also reported that the construction of statistical models that better represent the local climatological condition, such as the synthetic simulation of frequency factors and the Regional Envelope of Ks, according to Sarkar and Maity (2020), must be taken into consideration compared to the Envelope proposed by Hershfield, which contemplates a climatic reality very different from that seen in the North of Brazil and with an out-of-date rainfall data. One of the great advantages of synthetic simulation is to reduce the negative influence of series that have a short temporal duration or low data quality.
Asunto: Engenharia sanitária
Recursos hídricos - Desenvolvimento
Brasil, Norte
Precipitação (Meteorologia)
Método de Monte Carlo
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Tipo de acceso: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/69879
Fecha del documento: 5-abr-2024
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