Development and calibration of a rainfall simulator for hydrological studies

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos 2017-01, Vol.22
• Main Authors: Sousa Júnior, Silvio Fagundes de, Mendes, Thiago Augusto, Siqueira, Eduardo Queija de
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; Infiltration; Rural and urban drainage; Simulated rainfall
• ISSN: 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.0217170015

ABSTRACT Rainfall Simulators (RS) have been used as tools for researches involving the estimation of runoff and infiltration on permeable pavements as well as in evaluating storm build-up and wash-off processes on pavements and roofs. Data obtained with the use of RS allows building a database with parameters which are useful in the implementation of BMPs taking local environment conditions into consideration. The purpose of this study was to develop and calibrate a handy and low-cost RS for hydrological researches. The developed RS can reproduce rainfall with intensities from 40 mm h-1 to 182 mm h-1. The RS is able to simulate rainfall events with drops of median diameter (D50) of 2.12 mm and kinetic energy of 22.53 J mm-1m-2, which represent 90.12% of the kinetic energy produced by a natural rainfall. Spatial distribution of simulated rainfall, which is expressed by the Christiansen's Uniformity Coefficient, was considered satisfactory with a value of up to 87.80%. The developed RS can be used as an alternative for the acquisition of hydrological data in a reduced period of time, under standardized experimental conditions and independently of natural rainfall events. The RS is also capable to simulate rainfall events with varying intensity. RESUMO Simuladores de Chuva (SC) têm sido utilizados como ferramentas em pesquisas com pavimentos permeáveis, na estimativa de escoamento e infiltração, bem como na avaliação de processos de acumulação e carreamento de poluentes em pavimentos e telhados. Os dados obtidos com o uso dos SC permitem a criação de um banco de dados com valores de parâmetros para implantação de melhores práticas de gerenciamento em recursos hídricos, considerando as condições ambientais de cada região. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e calibrar um SC prático e de baixo custo para pesquisas hidrológicas. O SC desenvolvido é capaz de simular eventos de chuva de intensidades entre 40 mm h-1 e 182 mm h-1, com gotas de diâmetro mediano (D50) de 2,12 mm e energia cinética de 22,53 J mm-1m-2, que representa 90,12% da energia cinética produzida por chuva natural. A distribuição espacial da chuva simulada, expressa pelo Coeficiente de Uniformidade de Chistiansen, foi considerada satisfatório com valores de até 87,80%. O SC desenvolvido pode ser utilizado como alternativa para a obtenção de dados hidrológicos em espaço de tempo reduzido, com condições experimentais padronizadas e sem dependência de eventos de chuvas naturais. O