Ciclo Hidrológico eBalanço Hídrico Prof. Hemerson Pinheiro Aulas anteriores 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) Com relação ao uso da água: • • • • • • • • • Abastecimento Navegação Irrigação Diluição de poluentes Manutenção dos ecossistemas Pesca Turismo Recreação Geração de energia elétrica Aulas anteriores 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) Com relação ao manejo da água: • Controle de cheias • Proteção contra enchentes • Drenagem urbana • Proteção/restauração de recursos biológicos • Erosão e assoreamento • Tratamento de esgotos • Gestão de águas O Ciclo Hidrológico “Fenômeno global de circulação da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar, associada à gravidade e à rotação da Terra.” Ciclo Hidrológico Global Energia do sol que atua sobre o sistema terrestre: 36% de toda a energia que chega a terra é utilizada para a evaporação da terra e do mar; A água evaporada para a atmosfera fica em média dez dias na atmosfera; O fluxo sobre a superfície terrestre é positivo, ou seja a precipitação é maior que a evapotranspiração, resultando nas vazões dos rios; Nos oceanos o fluxo é negativo, já que ocorre maior evaporação sobre superfícies líquidas do que precipitação Ciclo Hidrológico . . Ciclo Hidrológico . Ciclo Hidrológico – Forma sistêmica . Balanço Hídrico Global 37 62 Atmosfera 99 Superfície terrestre 37 324 oceano Unidades : 10^12 m3/ano 361 . Ciclo Hidrológico A água ocorre na superfície da Terra acumulada em três reservatórios principais. em nuvens. em rios. subsolo e biosfera. . Ela pode estar concentrada : na atmosfera. nos oceanos. lagos. como vapor. cristais de gelo ou gotas de água. geleiras. nos continentes. Reservas Globais . . . . . . . Processos Hidrológicos Terrestres . 20 Processos Verticais Precipitação Interceptação Evapotranspiração evaporação Infiltração Percolação . 21 Interceptação . Escoamentos: • Escoamento superficial • Escoamento sub-superficial • Escoamento subterrâneo . Tipos de escoamento bacia • Superficial • Sub-superficial • Subterrâneo . escoamento superficial .• Chuva. infiltração. infiltração.• Chuva. escoamento subterrâneo Camada saturada . escoamento superficial. • Escoamento sub-superficial . • Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e escoamento subterrâneo Camada saturada . • Estiagem: apenas escoamento subterrâneo Camada saturada . • Estiagem: apenas escoamento subterrâneo Camada saturada . • Estiagem: apenas escoamento subterrâneo Camada saturada . • Estiagem muito longa = rio seco Rios intermitentes Camada saturada . Hidrograma: • Representação gráfica da vazão ao longo do tempo . Formação do Hidrograma ascen ção pico Superficial e Sub-superficial recessão Escoamento subterrâneo . Hidrograma Exemplo: Hidrograma Rio Paraguai em Porto Estrela (1974-1975) Período chuvoso Período chuvoso . Hidrograma Curva de Recessão: . Balanço Hídrico Equação Fundamental . como o gelo. Ela ocorre em três estados da matéria: na forma sólida. na forma líquida.Balanço Hídrico Um dos recursos mais importantes da Terra é a água. como a água. na forma gasosa. como o vapor . a vida na Terra na sua forma atual seria impossível. A água é um solvente para os nutrientes do solo. navegação). A água é o mais importante regularizador de energia no balanço energético da Terra. causadora de danos por enchentes). sem a evaporação.Exemplos da Importância da Água A água é um elemento construtivo na fotossíntese das plantas e é um constituinte dos organismos. canais de drenagem. . A água é um meio de transporte (águas residuárias. A água é de necessidade vital: o ar seco extrai de 1 a 2 kg de água diariamente do corpo humano. A água é um condutor de energia (utilizada na geração de energia. Volumes de água na Terra . Água potável como porcentagem de seu total . Produção Hídrica de Superfície Mundial . Balanço Hídrico das Regiões Hidrográficas Brasileiras . Balanço Hídrico Regional Simplificado . Balanço Hídrico de uma Bacia . Equação Fundamental do Balanço Hídrico ΔV = Qe − Qs Em que: • ΔV é a variação de armazenamento hídrico • Qe é a afluência hídrica • Qs e a efluência hídrica . Águas Superficiais e Subterrâneas ΔV = P − (E + T + G + Q) Em que: ΔV é a variação do armazenamento P é a precipitação E é a evaporação T é a evapotranspiração G é o fluxo subterrâneo da bacia Q é o escoamento superficial . Águas Superficiais ΔV = P − (E + T + I + Q) Em que: ΔV é a variação do armazenamento P é a precipitação E é a evaporação T é a evapotranspiração I é a infiltração Q é o escoamento superficial . Águas Superficiais ΔV = P − (E + T + I + Q) ΔV = 0 Q = P − E −T − I . • Se. A altura de chuva equivale à altura da lâmina d’água que seria obtida se o volume de água de uma chuva fosse distribuído por uma lâmina uniforme sobre uma bacia hidrográfica. houve uma chuva acumula de P mm. então o volume precipitado em um ano foi de: Volume(m3) = P(mm) * 10-3(m/mm) * A(Km2) * 106 (m2/Km2) A vazão equivalente a este volume seria dada por: Vazão = Volume / 1 ano −3 2 6 2 2 P(mm)*10 (m / mm)* A(Km )*10 (m / Km ) P(m 3 / s) = 365* 24 * 3600s . sobre uma bacia hidrográfica com A Km2 de área. em um período de um ano. 000ha. demanda da cidade = 150l/(hab. precipitação média anual = 1.000mm/ano. . através de um balanço hídrico anual. Uma barragem irá abastecer uma cidade de 100.000 habitantes e uma área irrigada de 5. demanda da área irrigada=9.300mm/ano. x dia). quando esta for construída. se o local escolhido para a barragem tem condições de atender à demanda.000m3/(ha x ano). Verificar. Dados disponíveis: • • • = • • área da bacia = 300km2.Exemplo prático 1. evapotranspiração total para situação com a barragem pronta 1. Solução . Solução . conforme mostra a Tabela abaixo.140 ha de terra irrigável. Determinar o volume de água necessário para a irrigação.Exercício 01 Um vale possui 12.070 540 3 3. sabendo-se que dispõe-se de 200 mm de precipitação média anual Cultura Área (ha) Lâmina d’água (mm) 1 2. Estima-se que esta área será utilizada para o plantio de três culturas.640 390 .430 240 2 6. ha). Nesta região deseja-se irrigar uma área com 3000 ha. com demanda de cerca de 8. Considerando a disponibilidade hídrica de uma bacia de 35 km2. Num posto com dados verificou-se que a evaporação real é de 1100 mm. é possível atender a demanda? .Exercício 02 Numa região existem isoietas de precipitação média que indicam que a precipitação anual é de 1600 mm.000 m3/(ano. s-1. A região da bacia hidrográfica do rio Taquari recebe precipitações médias anuais de 1600 mm. com área de 60km2.000 Km2. Qual seria a vazão de saída de uma bacia completamente impermeável. sob uma chuva constante à taxa de 10 mm. qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia? Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo? .Exercícios 1. Considerando que a área da bacia neste local é de 15. Em Muçum (RS) há um local em que são medidas as vazões deste rio e uma análise de uma série de dados diários ao longo de 30 anos revela que a vazão média do rio é de 340 m3.hora-1? 2. .42 nesta região. Qual é a vazão média esperada em um pequeno afluente do rio Uruguai numa seção em que a área da bacia é de 230 km2. Calcule a evapotranspiração total desta bacia (em mm/ano). Uma bacia de 100 km2 recebe 1300 mm de chuva anualmente. e a vazão média corresponde a 18 m3/s.Exercícios 3. A região da bacia hidrográfica do rio Uruguai recebe precipitações médias anuais de 1700 mm. Qual é o volume de chuva (em m3) que atinge a bacia por ano? 4. 5. Uma bacia de 1100 km2 recebe anualmente 1750 mm de chuva. Estudos anteriores mostram que o coeficiente de escoamento de longo prazo é de 0. Exercícios 6. como Porto Alegre? Considere que a área de captação seja completamente impermeável. Considera-se para o dimensionamento de estruturas de abastecimento de água que um habitante de uma cidade consome cerca de 200 litros de água por dia. . Qual é a área de captação de água da chuva necessária para abastecer uma casa de 4 pessoas em uma cidade com precipitações anuais de 1400 mm.