Intensity-duration-frequency curves in the municipality of Belo Horizonte from the perspective of non-stationarity Translated title: Curvas intensidade-duração-frequência no município de Belo Horizonte sob a ótica de não-estacionariedade

Abstract

ABSTRACT The study of changes in hydrological data series is of great scientific and practical importance for water resources systems, since these are normally projected based on the assumption that time series is statistically stationary. However, such assumption may not be verified when aspects as changes or climatic variability are considered. In this sense, the present study sought to identify trends in maximum rainfall intensities in Belo Horizonte (MG) and propose, in view of the observed results, a new intensity-duration-frequency (IDF) curve from the perspective of non-stationarity. For the trend analysis, statistical tests were applied, and an adaptation of the concept “Minimax Design Life Level” was proposed to quantify rainfall intensities and fit a non-stationary IDF curve. As a result, different trends were detected, with an increase in rainfall intensities for durations equal to or less than 1 hour starting in 2000. Regarding the IDF relationships, the obtained rain intensities were up to 48% higher than current estimates. Our results emphasize the need to periodically review IDF relationships in order to avoid under or overestimation in the design of hydraulic structures.

Translated abstract

RESUMO O estudo de mudanças em séries de dados hidrológicos é de grande importância científica e prática para os sistemas de recursos hídricos, uma vez que estes são normalmente projetados a partir da suposição de que a série temporal seja estatisticamente estacionária. Entretanto, tal suposição pode não ser verificada quando são considerados aspectos como alterações ou variabilidade climática. Dessa forma, esta pesquisa buscou identificar tendências em intensidades máximas de chuva em Belo Horizonte (MG) e propor, diante dos resultados observados, uma nova curva intensidade-duração-frequência (IDF) sob a ótica da não-estacionariedade para a cidade. Para a análise de tendências, foram utilizados testes estatísticos, e para quantificar as intensidades de chuva e ajustar uma curva IDF, foi proposta uma adaptação do conceito “Minimax Design Life Level”. Como resultados, foram detectadas diferentes tendências, sendo observado para durações iguais ou inferiores a 1 hora um aumento nas intensidades de chuva a partir do ano 2000. No que se refere ao ajuste da IDF, foram obtidas intensidades de chuva até 48% superiores às estimativas atuais. Ressalta-se, então, a necessidade de revisões periódicas das relações IDF a fim de evitar sub ou superestimativas no dimensionamento de obras hidráulicas.