Precipitação Máxima Provável (PMP Probable Maximum Precipitation)

Historicamente, os projetos de barragens têm enfocado a seleção de um nível de proteção da estrutura do vertedouro com base na avaliação determinística das cheias. Para a s grandes barragens, essa avaliação é tradicionalmente feita através do conceito da Cheia Máxima Provável (Probable Maximum Flood - PMF) que advém de outro conceito conhecido como Precipitação Máxima Provável (Probable Maximum Precipitation - PMP).

A Organização Meteorológica Mundial (WMO - World Meteorological Organization) define a PMP como a precipitação máxima teórica para uma determinada duração sob condições meteorológicas extremas. A WMO (2009) também define a PMF como a enchente máxima teórica que representa uma ameaça grave para o controle de inundações de um determinado projeto em uma bacia hidrográfica.

Stedinger et al. (1996) apontam que a PMF possui, de um ponto de vista apenas teórico, uma probabilidade de excedência nula, de modo a minimizar a vulnerabilidade de uma população a jusante de uma grande barragem. Os referidos autores ainda afirmam que preocupações relacionadas com decisões por retroanálise em grandes barragens nos Estados Unidos criaram uma demanda para justificar desapropriações, resultando em um maior interesse em análises baseadas no risco e, possivelmente, causando uma flexibilização das normas. Recentemente, procedimentos baseados em análide do risco têm sido incentivados em decisões por retroanálise, quando a estrutura não passou pela última estimativa de PMF, mas ainda assim pode ser considerada segura o suficiente, ou usados para avaliar se o custo de atualizar para a plena PMF é justificado. Estudos desenvolvidos em relação à segurança das barragens nos Estados Unidos apontaram que algumas barragens não satisfaziam as últimas estimativas da enchente máxima provável (THOMPSON et al., 1997).

Do ponto de vista hidrológico, a análise de risco em barragens, segundo England (2010), requer uma avaliação de uma ampla gama de condições de carga hidrológica e possíveis mecanismos de falha da barragem vinculados às consequências de uma ruptura de tal estrutura. Essa abordagem confronta com o fato de outras abordagens, tal qual a PMF, se apoiarem em limites superiores inferindo que a probabilidade de ocorrência acima de um determinado valor, pelo menos teoricamente, é nula. A PMF pode ser considerada um processo "quase determinístico" e de grande aceitação por parte dos engenheiros como um procedimento de segurança para barragens, ainda que haja uma necessidade de evolução para estimar a probabilidade de vazões extremas a fim de incorporá-la em estudos quantitativos de análise de risco de estruturas novas ou existentes (FERNANDES et al., 2010).

A Figura 3.16 apresenta uma categorização proposta por Nathan & Weinmann (2001) das enchentes. Essas são consideradas grandes quando a probabilidade de excedência é menor que

O comitê técnico americano Hydrology Subcommitte of the Interagency Advisory Committee

on Water Data (1986) afirma que qualquer estimativa diferente da contagem de excedências

ou qualquer atribuição de probabilidade diferente de zero para eventos acima do limite superior devem ser embasadas por uma ou mais hipóteses sobre o mecanismo de ocorrência do evento. Um exemplo disso é que as cheias podem assumir qualquer distribuição estatística, seja ela log-Pearson III, log normal, normal ou generalizada de valores extremos. Contudo, a escolha da distribuição não afeta as vazões observadas. O problema está na extrapolação dos extremos que, dependendo da distribuição, para uma mesma probabilidade de superação, terá valores bem diferentes de vazão. Isso demonstra o campo de incertezas associadas aos extremos em hidrologia que deve ser levado em conta na análise de risco.

Figura 3.16 - Categoria das incertezas associadas às cheias

Fonte: Adaptado de Nathan & Weinmann (2001).

A definição da PMP pode ser feita por alguns dos seguintes métodos (WMO, 2009):

 Método local, no qual a PMP é estimada a partir da máxima tormenta observada na bacia ou na região específica a ser estudada, porém o método tem a limitação de depender de anos de dados de observação.

 Método da transposição, no qual uma tormenta extraordinária é transposta de uma área adjacente à área ou bacia em estudo.

 Método da combinação, que se baseia na combinação de duas ou mais tormentas em uma área com base em princípios de meteorologia e experiência de previsão sintética. Este método é aplicável para deduzir a PMP em grandes bacias e requer conhecimento meteorológico especializado.

 Método da inferência, que generaliza um espaço em 3D de uma tormenta em uma bacia determinada a fim de definir uma equação que representa o principal fator de influência da tormenta.

 Método generalizado, o qual é aplicado a uma grande e homogênea zona meteorológica. O uso de tal método permite a obtenção da altura da PMP a partir da curva de altura-área-duração, distribuição espacial da PMP por meio de elipses concêntricas de isoietas.

 Método estatístico, o qual pode ser utilizado, segundo Pinto (1996), em estudos onde não há grande disponibilidade de dados meteorológicos, mas apresenta uma boa série de dados pluviométricos. Este método é amplamente aplicado para bacias hidrográficas com áreas inferiores a 1000 km².

 Método da combinação espaço-temporal, que define a parcela da PMP que mais influi na PMF por métodos hidrometeorológicos, utilizando-se dos métodos anteriormente citados (local, transposição, combinação e generalizado) e a outra parte, de menor influência, é tratada como uma correlação comum e uma típica distribuição das cheias.

 Método de simulação da tormenta baseada no histórico de cheias, que é um procedimento que produz uma tormenta que poderia ter potencialmente criado a maior enchente histórica. Isso é feito com o uso de modelos hidrológicos e baseado na premissa de que as condições meteorológicas atuais e a experiência de previsão sintética são aplicáveis ao período histórico.

Chang & Hui (2001) afirmam que a PMP é tradicionalmente usada em projetos de grandes barragens, reservatórios, vertedouros e para estimação da cheia máxima provável. Esses autores ainda ponderam que a estimativa da precipitação máxima provável normalmente envolve a seleção da tormenta, a transferência dessa tormenta, do local onde ela de fato ocorreu para o local onde poderá ocorrer, com ajuste de efeitos orográficos levando em conta a tipologia da região a ser aplicada a PMP, e a análise da curva altura-área-duração que relaciona a altura da precipitação com a área para uma certa duração, com uma majoração da precipitação por meio da maximização da temperatura do ponto de orvalho. A Figura 3.17 ilustra esquematicamente os processos que envolvem a determinação da PMP de acordo com Chang & Hui (2001).

Figura 3.17 - Desenho esquemático para estimativa da PMP

Fonte: Adaptado de Chang & Hui (2001).

Swain et al. (2006) apontam que dois terços das barragens registradas no United States

Bureau of Reclamation (USBR) podem acomodar a cheia máxima provável com segurança,

quando a PMF é selecionada como projeto de cheia, não sendo necessária nenhuma consideração adicional a não ser que haja outras questões hidráulicas que necessitem de avaliação.