Hidrologia de Cheias

A hidrologia de cheias é o estudo e a estimativa dos fluxos de cheia, incluindo a sua geração física e a análise estatística da sua magnitude e probabilidade para fins de projeto e avaliação de risco.

Definition

A hidrologia de cheias é o ramo da hidrologia de águas superficiais que se ocupa da ocorrência, magnitude, frequência e estimativa de cheias, os fluxos elevados que extravasam a capacidade normal do canal, incluindo a caracterização estatística utilizada no projeto e na gestão de riscos.

Scope

Este tópico abrange a geração de cheias, a estimativa estatística das magnitudes de cheia e dos períodos de retorno (análise de frequência de cheias), e o conceito de cheia de projeto utilizado na engenharia. Baseia-se em hidrogramas e processos de precipitação-escoamento abordados noutros locais e foca-se no extremo de alto fluxo do regime.

Core questions

• Como são estimadas as magnitudes das cheias e as suas probabilidades a partir dos registos?
• O que é um período de retorno e como deve ser interpretado?
• Como são escolhidas as cheias de projeto para infraestruturas?
• Como podem ser feitas estimativas de cheias em locais não monitorizados?

Key concepts

• Série de máximos anuais
• Distribuições de frequência de cheias
• Período de retorno e probabilidade de excedência
• Cheia de projeto
• Frequência regional de cheias
• Quantis de cheia

Key theories

Análise de frequência de cheias

Os picos de fluxo anuais são tratados como variáveis aleatórias e ajustados com distribuições de probabilidade para estimar os quantis de cheia e os períodos de retorno, fornecendo a base estatística para o projeto e o mapeamento de planícies de inundação.

Orientação padronizada para a frequência de cheias

Diretrizes oficiais, como o Boletim 17C dos Estados Unidos, prescrevem métodos consistentes (escolha da distribuição, estimativa de parâmetros, tratamento de valores atípicos baixos e cheias históricas) para calcular as frequências de cheias na prática regulamentar.

Clinical relevance

A hidrologia de cheias fornece as descargas de projeto para barragens, pontes, diques e drenagem, os mapas de cheias utilizados no planeamento do uso do solo e nos seguros, e as estimativas que sustentam o aviso de cheias e a redução de riscos; a subestimação ou superestimação da frequência de cheias pode levar a infraestruturas subdimensionadas, superdimensionadas ou inseguras.

Evidence & guidelines

A estimativa regulamentar de cheias geralmente segue orientações nacionais, como o Boletim 17C nos Estados Unidos, que padroniza a distribuição, a estimativa de parâmetros e o tratamento de dados utilizados para que as estimativas de frequência de cheias sejam consistentes e defensáveis.

History

A análise estatística da frequência de cheias desenvolveu-se ao longo do século XX à medida que os registos de caudal se prolongavam, baseando-se na teoria dos valores extremos; as diretrizes nacionais (por exemplo, a série Boletim 17 dos Estados Unidos, atualizada para 17C em 2019) padronizaram os métodos, enquanto a regionalização estendeu as estimativas a bacias hidrográficas não monitorizadas.

Debates

Estacionaridade na frequência de cheias

A análise convencional da frequência de cheias assume um clima estacionário, mas o uso do solo e as alterações climáticas podem tornar as estatísticas de cheias não estacionárias, o que levanta um debate sobre se e como incorporar tendências e métodos não estacionários nas estimativas de projeto.

Key figures

• Jery R. Stedinger
• Ven Te Chow

Seminal works

• chow1988
• stedinger1993
• england2019

Frequently asked questions

Duas cheias de 100 anos podem ocorrer em anos consecutivos?

Sim. Uma cheia de 100 anos tem cerca de um por cento de probabilidade em qualquer ano, independentemente dos anos anteriores, portanto, cheias grandes consecutivas são possíveis; o período de retorno descreve a frequência média a longo prazo, não um cronograma fixo.

Por que a análise de frequência de cheias é incerta?

Os registos são geralmente curtos em relação aos eventos raros que estão a ser estimados, a escolha da distribuição de probabilidade afeta os resultados, e as suposições de estacionaridade podem não se verificar sob um clima e uso do solo em mudança, portanto, as estimativas de cheias carregam uma incerteza substancial.