Gestão dos recursos hídricos gestão dos recursos hídricos 2010 Especialização em Pesca, Aquicultura e Ambiente ciclo hidrológico e seus componentes

gestão dos recursos hídricosgestão dos recursos hídricos2010

Especialização em Pesca, Aquicultura e Ambiente

ciclo hidrológico e seus componentesciclo hidrológico e seus componentes

Ciclo HidrológicoCiclo Hidrológico

ConceitoConceito: :

Sucessão de fases percorridas pela água ao passar da atmosfera à Sucessão de fases percorridas pela água ao passar da atmosfera à terra e vice-versa: evaporação do solo, do mar e das águas terra e vice-versa: evaporação do solo, do mar e das águas continentais; condensação para formar as nuvens; precipitação e continentais; condensação para formar as nuvens; precipitação e acumulação no solo ou nas massas de água, escoamento direto ou acumulação no solo ou nas massas de água, escoamento direto ou retardado para o mar e reevaporação (WMO).retardado para o mar e reevaporação (WMO).

É o fenômeno global de circulação fechada da água entre superfície É o fenômeno global de circulação fechada da água entre superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre (TUCCI, 1997). solar associada à gravidade e à rotação terrestre (TUCCI, 1997).

Vídeo NasaVídeo Nasa


Quais são os fatores que contribuem para a Quais são os fatores que contribuem para a grande variabilidade nas manifestações do grande variabilidade nas manifestações do

ciclo hidrológico?ciclo hidrológico?


Fatores que contribuem para a grande variabilidade nas Fatores que contribuem para a grande variabilidade nas manifestações do ciclo hidrológico:manifestações do ciclo hidrológico:

Desuniformidade com que a energia solar atinge os diferentes Desuniformidade com que a energia solar atinge os diferentes locais na superfície da terralocais na superfície da terraO diferente comportamento térmico dos continentes em relação O diferente comportamento térmico dos continentes em relação aos oceanos devido a variabilidade espacial de solos e cobertura aos oceanos devido a variabilidade espacial de solos e cobertura vegetaisvegetaisA quantidade de vapor d´água, COA quantidade de vapor d´água, CO22 e ozônio na atmosfera e ozônio na atmosfera (aquecimento global)(aquecimento global)Influencia do movimento de rotação e inclinação do eixo terrestre Influencia do movimento de rotação e inclinação do eixo terrestre na circulação atmosféricana circulação atmosféricaMovimento de translação e inclinação do eixo terrestre – Movimento de translação e inclinação do eixo terrestre – responsáveis pelas estações do anoresponsáveis pelas estações do ano


Como analisar os diferentes componentes do Como analisar os diferentes componentes do Ciclo Hidrológico ?Ciclo Hidrológico ?

Como delimitar o espaço físico para o seu Como delimitar o espaço físico para o seu estudo? estudo?

Bacia HidrográficaBacia Hidrográfica

Conceitos:Conceitos:

Segundo TUCCI (1997), é uma área de captação natural da água da Segundo TUCCI (1997), é uma área de captação natural da água da precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. de saída, seu exutório.

ouou

Área de drenagem de um curso d´água ou lago ou área com um único Área de drenagem de um curso d´água ou lago ou área com um único exutório (foz) comum para o escoamento das águas superficiaisexutório (foz) comum para o escoamento das águas superficiais


Microbacia

em Varre Sai

lagoa

mata

café

café


Bacia do Rio do Colégio – São FidélisBacia do Rio do Colégio – São Fidélis

Fonte: NPGA/CEFET CAMPOSnascente

foz


As As características físicascaracterísticas físicas de uma bacia são elementos de grande de uma bacia são elementos de grande importância para a compreensão de seu comportamento hidrológico:importância para a compreensão de seu comportamento hidrológico:

– ÁreaÁrea– Comprimentos do cursos d´águaComprimentos do cursos d´água– DeclividadesDeclividades– Uso do soloUso do solo– Altitude médiaAltitude média

Evaporação/TranspiraçãoEvaporação/Transpiração

EvaporaçãoEvaporação - Processo físico pelo qual um líquido, através do - Processo físico pelo qual um líquido, através do aumento de sua temperatura ou da diminuição de pressão, passa para aumento de sua temperatura ou da diminuição de pressão, passa para o estado gasoso.o estado gasoso.

TranspiraçãoTranspiração – processo pelo qual a água da vegetação passa a – processo pelo qual a água da vegetação passa a atmosfera na forma de vapor (WMO).atmosfera na forma de vapor (WMO).

EvapotranspiraçãoEvapotranspiração = = EvaporaçãoEvaporação + + TranspiraçãoTranspiração

quantidade de água transferida do solo à atmosfera por evaporação e quantidade de água transferida do solo à atmosfera por evaporação e transpiração das plantas (WMO).transpiração das plantas (WMO).


Informações quantitativas desses processos, que se constituem em importante Informações quantitativas desses processos, que se constituem em importante fase do ciclo hidrológico, são utilizados na resolução problemas tais como:fase do ciclo hidrológico, são utilizados na resolução problemas tais como:

– Planejamento de áreas agrícolas de sequeiro ou irrigadoPlanejamento de áreas agrícolas de sequeiro ou irrigado– Previsão de cheiasPrevisão de cheias– Construção e operação de reservatóriosConstrução e operação de reservatórios– Manejo de ecossistemasManejo de ecossistemas

Variáveis meteorológicas que interferem na evaporação:Variáveis meteorológicas que interferem na evaporação:

– Radiação SolarRadiação Solar– Temperatura do arTemperatura do ar– VentoVento– Pressão do vapor do arPressão do vapor do ar

evaporação/transpiração = evapotranspiraçãoevaporação/transpiração = evapotranspiração

Métodos de determinação: Métodos de determinação: Lisímetros de percolaçãoLisímetros de percolação

ETo = I + P –D S






Métodos de determinação: Métodos de determinação: Lisímetros de pesagemLisímetros de pesagem


Métodos de determinação: Métodos de determinação: Evaporômetros – Tanque Classe AEvaporômetros – Tanque Classe A

Poço tranqüilizador

Evaporação/TranspiraçãoEvaporação/Transpiração Métodos de determinação: Equações – Penman-Monteith (FAO 56)Métodos de determinação: Equações – Penman-Monteith (FAO 56)

)u 0,34(1 γs

)( u 273T

900γGR s 0,408ET

2

2méd

n

o

as ee

em que,

Rn = Saldo de radiação à superfície da cultura, MJ m-2 d-1;

G = Fluxo de calor no solo, MJ m-2 d-1;

Tméd = Temperatura média diária do ar a 2 m de altura, [Tméd =(Tmáx + Tmín)/2], ºC;

Tm,áx e Tmín = temperaturas do ar máxima e mínima diária, respectivamente, ºC;

s = Derivada da curva de pressão de vapor no ponto de Tméd, kPa ºC-1;

= Coeficiente psicrométrico, kPa ºC-1;

u2 = Velocidade do vento a 2 m de altura, m s-1;

es e ea = Pressão de vapor de saturação e parcial de vapor d’água do ar, kPa;

Tmáx e TminTmáx e Tmin

ees s / e/ eaa

PrecipitaçãoPrecipitação

Entende-se por precipitação a água proveniente do vapor d´água da Entende-se por precipitação a água proveniente do vapor d´água da atmosfera depositada na superfície terrestre sob qualquer forma: atmosfera depositada na superfície terrestre sob qualquer forma: chuvachuva, granizo, orvalho, neblina, neve ou geada. , granizo, orvalho, neblina, neve ou geada.

A forma mais comum de precipitação e de maior interesse na A forma mais comum de precipitação e de maior interesse na hidrologia é a hidrologia é a chuvachuva, sendo considerado um dos mais importantes , sendo considerado um dos mais importantes componentes do ciclo hidrológico. Sua quantificação correta é um dos componentes do ciclo hidrológico. Sua quantificação correta é um dos desafios que o hidrólogo enfrenta.desafios que o hidrólogo enfrenta.


São necessárias no mínimo, três grandezas para definir São necessárias no mínimo, três grandezas para definir completamente uma precipitação: sua completamente uma precipitação: sua duraçãoduração, sua , sua intensidadeintensidade e e sua sua freqüênciafreqüência..

A duração de uma precipitação é o tempo transcorrido entre o A duração de uma precipitação é o tempo transcorrido entre o início e o fim da mesma, sendo expresso em horas ou minutos. início e o fim da mesma, sendo expresso em horas ou minutos.

A intensidade da precipitação é definida com a quantidade de A intensidade da precipitação é definida com a quantidade de chuva por unidade de tempo.chuva por unidade de tempo.

A freqüência de uma chuva de dada magnitude é definida pela sua A freqüência de uma chuva de dada magnitude é definida pela sua probabilidade de ocorrência, ou repetitibilidade no tempo, uma vez probabilidade de ocorrência, ou repetitibilidade no tempo, uma vez que se trata de um fenômeno aleatório. que se trata de um fenômeno aleatório.

PrecipitaçãoPrecipitaçãoA – Amazônica; B – Tocantins - Araguaia; C – Atlântico Nordeste Ocidental; D – Parnaíba; E – Atlântico Nordeste Oriental;

F – São Francisco; G – Atlântico Leste; H – Atlântico Sudeste; I – Atlântico Sul; J – Uruguai; L – Paraná; M – Paraguai.


A estimativa de precipitações máximas pode ser realizada utilizando-A estimativa de precipitações máximas pode ser realizada utilizando-se equações que relacionam a se equações que relacionam a intensidade máxima média (i)intensidade máxima média (i), o , o período de retorno (Tr)período de retorno (Tr) e a e a duração dos eventos (t)duração dos eventos (t)::

c

ar

btKTi

http://www.ufv.br/dea/gprh/softwares.htm

em que:

im = intensidade máxima média de precipitação, mm/h;

T = período de retorno, anos;

t = duração da precipitação, min; e

K, a, b, c = parâmetros relativos à localidade.


Equação de Chuvas Intensas para Equação de Chuvas Intensas para Campos-RJCampos-RJ

0,807

0,183r

667,20t1133,836Ti

Tr (anos) t (min) i (mm/h)

5 60 44.03096

10 60 49.9858

25 60 59.11119

50 60 67.10551

Tr (anos) t (min) i (mm/h)

5 30 64.08

10 30 72.75

25 30 86.03

50 30 97.67


Tipos de precipitaçãoTipos de precipitação

– A formação das precipitações está ligada à ascensão das massas A formação das precipitações está ligada à ascensão das massas de ar, que pode ocorrer devido a convecção térmica, relevo ou de ar, que pode ocorrer devido a convecção térmica, relevo ou ação frontal de massas:ação frontal de massas:

Precipitações ConvectivasPrecipitações Convectivas

Precipitações OrográficasPrecipitações Orográficas

Precipitações FrontaisPrecipitações Frontais


Precipitações ConvectivasPrecipitações Convectivas

P T SP T Snuvemnuvem

P - pressão P - pressão T - temperatura T - temperatura S - saturaçãoS - saturação


Precipitações OrográficasPrecipitações Orográficas

nuvemnuvem

P - pressão P - pressão T - temperatura T - temperatura S - saturaçãoS - saturação

P T SP T S


Precipitações FrontaisPrecipitações Frontais


Medição da precipitação - Medição da precipitação - pluviógrafopluviógrafo

Pluviômetro Pluviógrafo


Medição da precipitação - Medição da precipitação - pluviômetropluviômetro



Medição da precipitação – Medição da precipitação – Estação automáticaEstação automática


PrecipitaçãoPrecipitação Medição da Medição da

precipitação – precipitação – Estação Estação automática UPEA automática UPEA HBS-061-MET/07HBS-061-MET/07REVBREVB(Hobeco)(Hobeco)

Pluviógrafo


VISITAR A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DA UPEAVISITAR A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DA UPEA

MOSTRAR COMO OS DADOS SÃO DESCARREGADOSMOSTRAR COMO OS DADOS SÃO DESCARREGADOS

MOSTRAR PÁGINA NA INTERNETMOSTRAR PÁGINA NA INTERNET

Pluviógrafo

www.upea.cefetcampos.brwww.upea.cefetcampos.br

InterceptaçãoInterceptação

Processo pelo qual a precipitação é captada e retida pela vegetação Processo pelo qual a precipitação é captada e retida pela vegetação ou por sua estrutura e é perdida por evaporação sem atingir o solo.ou por sua estrutura e é perdida por evaporação sem atingir o solo.

Linsley et al. (1949) menciona que sob condições similares, as perdas Linsley et al. (1949) menciona que sob condições similares, as perdas por interceptação vegetal podem chegar até a por interceptação vegetal podem chegar até a 25%25% da precipitação da precipitação anual.anual.

A interceptação vegetal depende de vários fatores:A interceptação vegetal depende de vários fatores:

– Características da precipitação e condições climáticas;Características da precipitação e condições climáticas;– Tipo e densidade da vegetação; eTipo e densidade da vegetação; e– Período do ano.Período do ano.

InfiltraçãoInfiltração

É a passagem de água É a passagem de água da superfície para o interior do soloda superfície para o interior do solo

Taxa de infiltração de água do solo é um dos fatores que mais Taxa de infiltração de água do solo é um dos fatores que mais influencia o escoamento superficial, responsável por processos influencia o escoamento superficial, responsável por processos indesejáveis, como a erosão e as inundações. indesejáveis, como a erosão e as inundações.

Conhecimento do processo também fornece subsídios para o Conhecimento do processo também fornece subsídios para o dimensionamento de reservatórios, estruturas de controle de erosão e dimensionamento de reservatórios, estruturas de controle de erosão e de inundações, canais e sistemas de irrigação e drenagem.de inundações, canais e sistemas de irrigação e drenagem.


Processo depende fundamentalmente de:Processo depende fundamentalmente de:

– Da água disponível para infiltrarDa água disponível para infiltrar– Da natureza do solo (textura e estrutura)Da natureza do solo (textura e estrutura)– Do estado da superfícieDo estado da superfície– Do teor de umidade e quantidade de ar presentes no soloDo teor de umidade e quantidade de ar presentes no solo

InfiltraçãoInfiltração Encrostamento ou selamento superficialEncrostamento ou selamento superficial – processo pelo qual, – processo pelo qual,

devido a ação do impacto das gotas de chuva, ocorre a obstrução dos devido a ação do impacto das gotas de chuva, ocorre a obstrução dos poros na superfície no solo, reduzindo significativamente a sua poros na superfície no solo, reduzindo significativamente a sua capacidade de infiltração.capacidade de infiltração.

Seqüência de eventos envolvidos no processo de formação do Seqüência de eventos envolvidos no processo de formação do encrostamento superficial:encrostamento superficial:

– Quebra dos agregados de solo pelo impacto das gotas de chuva;Quebra dos agregados de solo pelo impacto das gotas de chuva;– Movimento das partículas finas e dispersos ao longo de poucos Movimento das partículas finas e dispersos ao longo de poucos

centímetros abaixo da superfície e sua deposição nos poros do centímetros abaixo da superfície e sua deposição nos poros do solo;solo;

– Compactação da camada superficial do solo pelo impacto das Compactação da camada superficial do solo pelo impacto das gotas d´água, produzindo uma camada delgada de solo gotas d´água, produzindo uma camada delgada de solo expressivamente adensada; eexpressivamente adensada; e

– Deposição do material fino em suspensão, com a conseqüente Deposição do material fino em suspensão, com a conseqüente orientação das partículas de argila.orientação das partículas de argila.


Medição: simulador de chuvasMedição: simulador de chuvas


Medição: simulador de chuvasMedição: simulador de chuvas

Protótipo desenvolvido em Viçosa pelo GPRH/UFVProtótipo desenvolvido em Viçosa pelo GPRH/UFV

SIMULADOR – VÍDEOSIMULADOR – VÍDEO

EscoamentoEscoamento

O deslocamento da água na superfície da bacia, nos rios, canais e O deslocamento da água na superfície da bacia, nos rios, canais e reservatórios e uma das parcelas mais importantes do ciclo hidrológico, pois reservatórios e uma das parcelas mais importantes do ciclo hidrológico, pois trata da ocorrência e do transporte da água na superfície terrestre.trata da ocorrência e do transporte da água na superfície terrestre.

Características da bacia que afetam o escoamento:Características da bacia que afetam o escoamento:

– Área e forma da bacia hidrográficaÁrea e forma da bacia hidrográfica– Relevo (densidade de drenagem, declividade do rio ou bacia, Relevo (densidade de drenagem, declividade do rio ou bacia,

depressões acumuladoras e retenções de água);depressões acumuladoras e retenções de água);– Condições da superfície do solo e do subsolo (vegetação, capacidade de Condições da superfície do solo e do subsolo (vegetação, capacidade de

infiltração do solo, geologia da área)infiltração do solo, geologia da área)– Obras de controle e utilização da água a montante da seção (irrigação Obras de controle e utilização da água a montante da seção (irrigação

ou drenagem, canalização ou retificação de cursos d´água, derivação de ou drenagem, canalização ou retificação de cursos d´água, derivação de água da bacia, barragens e etc...)água da bacia, barragens e etc...)

– Distribuição, duração e intensidade da precipitaçãoDistribuição, duração e intensidade da precipitação


Durante as diferentes fases do ciclo hidrológico três tipos de Durante as diferentes fases do ciclo hidrológico três tipos de escoamento se produzem:escoamento se produzem:

– Escoamento superficial:Escoamento superficial: a água excedente sobre a superfície do a água excedente sobre a superfície do solo é impulsionada pela gravidade para as cotas mais baixas, solo é impulsionada pela gravidade para as cotas mais baixas, vencendo principalmente o atrito com a superfície do solo;vencendo principalmente o atrito com a superfície do solo;

– Escoamento sub-superficial ou hipodérmico:Escoamento sub-superficial ou hipodérmico: é o escoamento é o escoamento que se processa nas primeiras camadas do solo, como resultado que se processa nas primeiras camadas do solo, como resultado da infiltração da água da chuva e de sua percolação no meio da infiltração da água da chuva e de sua percolação no meio poroso;poroso;

– Escoamento subterrâneo ou de base:Escoamento subterrâneo ou de base: é o escoamento que é o escoamento que ocorre nos aqüíferos em direção aos rios e aos mares, sendo ocorre nos aqüíferos em direção aos rios e aos mares, sendo responsável pela alimentação dos cursos d´água em épocas de responsável pela alimentação dos cursos d´água em épocas de estiagem;estiagem;


A relação entre a vazão e o tempo é denominado A relação entre a vazão e o tempo é denominado hidrogramahidrograma

tc – tempo de concentração

Tp – tempo de ocorrência de pico

Q – vazão do curso d´agua


Medição de vazão – Medição de vazão – vertedor e linígrafovertedor e linígrafo

??

TESTE EM GRUPOTESTE EM GRUPOTEMPO MÁXIMO 20 MINUTOSTEMPO MÁXIMO 20 MINUTOS

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