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Hidrologia – Ciclo Hidrológico EAMB032 ECIV052 Cleuda Freire Vladimir Caramori Maceió, fevereiro de 2012 Introdução e Ciclo Hidrológico Hidrologia é a ciência que estuda a água sobre a Terra; sua quantidade, distribuição, circulação, características químicas e físicas, e sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos. Ven Te Chow O que é Hidrologia? • É uma “ciência da Terra”. • De forma bem simplificada pode-se dizer que a hidrologia tenta responder à pergunta: O que acontece com a água da chuva? O que é ciclo hidrológico? Fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre. Fases do ciclo hidrológico Evaporação Transpiração Condensação Precipitação Interceptação Escoamento Superficial Infiltração Percolação Escoamento subterrâneo Fases do ciclo hidrológico : Tipos de escoamento: • Escoamento superficial • Escoamento sub-superficial • Escoamento subterrâneo Tipos de escoamento bacia • Superficial • Sub-superficial ?? • Subterrâneo Início da chuva Chuva, interceptação, infiltração Durante a chuva • Chuva, interceptação (reprecipitação), infiltração, escoamento superficial Após algum tempo do início da chuva Chuva, interceptação (reprecipitação), infiltração, escoamento superficial, escoamento subterrâneo Camada saturada Após algum tempo do início da chuva Chuva, interceptação (reprecipitação), infiltração, escoamento superficial, escoamento sub-superficial, escoamento subterrâneo Depois da chuva Escoamento sub-superficial e escoamento subterrâneo Evapo(transpi)ração: durante todo o tempo, conforme disponibilidade Camada saturada Estiagem apenas escoamento subterrâneo Camada saturada Estiagem apenas escoamento subterrâneo Camada saturada Estiagem apenas escoamento subterrâneo Camada saturada Por que os rios são intermitentes? Estiagem muito longa Matriz porosa de baixa capacidade de armazenamento Camada saturada O ciclo hidrológico: análise global e regional Ciclo global: ciclo fechado recirculação de toda a água oceanos: mais evaporação do que precipitação continentes: mais precipitação do que evaporação Ciclo regional ciclo aberto parte da água retorna parte da água é trazida de fora pela atmosfera balanço hídrico Balanço hídrico x conta corrente No banco: Variação no Saldo = entradas – retiradas Entradas: transferências, depósitos, etc. Retiradas: saques, pagamentos, transferências, etc. No balanço hídrico (em bacia hidrográfica) ∆S/∆t = entradas - saídas Entradas: Precipitação, transposições, etc. Saídas: evapo(transpiração), escoamentos, derivações, etc. Balanço Hídrico Regional Simplificado Equação do Balanço Hídrico: • dS/dt = P – E – Q • NO LONGO PRAZO dS pode ser considerado zero, ou seja, a variação do armazenamento na bacia é nula • P=Q+E Balanço anual da Bacia Hidrográfica: • Entrada: • Precipitação (P) • Saídas: • Escoamento (Q) • Evapotranspiração (E) P=Q+E Atenção: Não estamos considerando o armazenamento!!!! Unidades de medida em hidrologia Área da bacia → km² ou ha (104 m2) Precipitação → mm Intensidade de precipitação → mm/h Evapotranspiração → mm Infiltração → mm/h Vazão → m³/s Representação Gráfica de Variáveis Hidrológicas Hidrograma Hidrograma+Pluviograma Pluviograma Balanço hídrico de regiões hidrográficas BRASIL (segundo definição da ANA – Agencia Nacional da Água) Região Área Chuva Vazão Evapo Chuva Vazão Evapo Vazão Vazão transp. transp. % % mm mm mm Chuva Brasil m 3/s m 3/s 202000 291491 2546 1042 1504 41 128900 139640 2249 1047 1134 47 72 11300 31087 1766 471 1295 27 6 6000 10388 2136 782 1354 37 3 3130 24851 1121 125 996 11 2 3040 16789 986 151 835 15 2 670 7114 1014 87 927 9 0 3710 8081 1227 386 841 31 2 11200 28735 1436 403 1033 28 6 1340 14986 1399 115 1284 8 1 4040 5549 1699 716 983 42 2 4570 5949 1481 643 838 43 3 251000 445020 2047 738 1309 36 177900 293169 1780 660 1088 37 100 km 2 m 3/s Amazonas - Total 6112000 493491 Amazonas- Brasil 3884191 277000 Tocantins 757000 42387 Atlântico Norte 242000 16388 Atlântico Nordeste 787000 27981 São Francisco 634000 19829 Atlântico Leste (1) 242000 7784 Atlântico Leste (2) 303000 11791 Paraná 877000 39935 Paraguai 368000 16326 Uruguai 178000 9589 Atlântico - Sul 224000 10519 Brasil - Amazonas Total 10724000 696020 Brasil - Amazonas Parcial 8496191 479529 (1) Do Japaratuba (SE) ao Pardo (BA) (1) Do Jequitinhonha (MG/BA) ao Paraíba do Sul ( SP/MG/RJ) Fonte: PNRH, 2007 Fonte: PNRH, 2007 Distribuição irregular no tempo e no espaço Fonte: PNRH, 2007 Distribuição irregular no tempo e no espaço Posto 935005 - Maceió 300 Precipitação (mm) 250 Média: 1363 mm/ano 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 Mês 8 9 10 11 12 Distribuição irregular no tempo e no espaço Fevereiro/2009 50 45 Precipitação (mm) 40 35 30 25 Ptot = 96,4 mm Pmáx = 45,2 mm Pméd @ 50 mm Dias de chuva = 7 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Dia Bacia Experimental de Santana do Ipanema – Projeto BEER/UFAL Gênese do hidrograma de saída Teste rápido Grupos de 5 O primeiro grupo a entregar, COMPLETAMENTE CERTO, terá 0,5 ponto na nota da prova O entendimento faz parte do problema Você foi chamado para fazer um anteprojeto de uma barragem que irá abastecer uma cidade de 100.000 habitantes e uma área irrigada de 5.000 ha. Na fase atual, você ficou encarregado de verificar, através de um balanço hídrico anual, se o local escolhido para a barragem tem condições de atender à demanda, quando esta for construída. Para este estudo, você dispõe das seguintes informações: área da bacia (Ab) = 300 km2; precipitação média anual (Pm) = 1300 mm/ano; evapotranspiração total (EVT) para a situação com a barragem pronta = 1000 mm/ano; demanda da cidade = 150 L/(hab xdia); demanda da área irrigada = 9000 m3/(ha x ano); Parte dos slides desta aula foram preparados por (ou adaptados de) Walter Collischonn (IPH/UFRGS), disponíveis em http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/apostila_hidrologia/apostila.html