MINICURSOMINICURSOMONITORAMENTO DE BACIAS MONITORAMENTO DE BACIAS

HIDROGRHIDROGRÁÁFFICASICAS::

Seminário Nacional de Gestão e Uso da Água

IV Reunião de Estudos Ambientais

II Encontro Nacional de Engenharia Hídrica

HIDROGRHIDROGRÁÁFFICASICAS::1 1 -- Introdução e conceitos básicosIntrodução e conceitos básicos

Eng. Civil Nadia Bernardi Bonumá

Pelotas - RS

Novembro de 2010

Objetivos:Introduzir conceitos básicos sobre a gestão e o monitoramento de

bacias hidrográficas.

Apresentar as principais metodologias para o monitoramento

hidrológico, sedimentológico e de qualidade da água.

Introdução

Discutir a utilização de técnicas de geoprocessamento como

ferramenta para a gestão de bacias hidrográficas.

� Bacia hidrográfica:

Conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem

Unidade de Gestão: Bacia Hidrográfica

Introdução

formada por cursos de água que

confluem até resultar em um leito único no seu exutório(Tucci, 1997).

Constituição de 1988: Definiu as águas como bens de uso comum;

Lei 9.433 (1997): Política Nacional de Recursos Hídricos e Sistema

Nacional de Recursos Hídricos:

Aspectos legais e institucionais da Gestão de Bacias Hidrográficas:

Introdução

Nacional de Recursos Hídricos:

• Água - bem de domínio público, dotado de valor econômico, cujos

usos prioritários são o abastecimento humano e a dessedentação de

animais;

•Gestão - unidade territorial a bacia hidrográfica.

Bacias Hidrográficas Brasileiras

Introdução

Fonte: CNRH (2003)

Gestão de bacias hidrográficas: Por que ???

Uso do solo

Bacia hidrográfica

Excesso de água?

Falta de água?

Poluição de água?

Degradação de

ecossistemas

ripários e aquáticos?

Introdução

Monitoramento:Hidrologia,

Solos,

Sedimentos,

Qualidade da água

Modelos matemáticos:

- alterações no uso do solo;;

-- prever prever perdas de solo e

transferência de nutrientes;

- planejamento ambiental.

+

ripários e aquáticos?

Degradação do solo?

Gestão de bacias hidrográficas: Como???

Introdução

Fonte: Engineering News

Record, 1993

Variáveis e processos monitorados:

Quais são os objetivos do monitoramento?

Quais variáveis hidrológicas, sedimentológicas e de qualidade da água que necessitam ser observadas?

Onde elas precisam ser observadas?

Introdução

Onde elas precisam ser observadas?

Qual a freqüência de observação?

Qual deve ser a duração do programa de observação?

Com que precisão devem ser observadas?

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HIDROGRHIDROGRÁÁFICAS:FICAS:

Seminário Nacional de Gestão e Uso da Água

IV Reunião de Estudos Ambientais

II Encontro Nacional de Engenharia Hídrica

HIDROGRHIDROGRÁÁFICAS:FICAS:2 2 -- Monitoramento hidrológicoMonitoramento hidrológico

Eng. Civil Nadia Bernardi Bonumá

Pelotas - RS

Novembro de 2010

Ciclo hidrológicoCiclo hidrológico

Balanço hídricoBalanço hídrico

Componentes do balanço hídrico simplificado (VESTENA, 2002).

Forma mais comum: chuva.

Medição de Chuva: altura de água ou lâmina acumulada em

superfície plana se nenhuma perda ocorresse.

PrecipitaçãoPrecipitação

Conceitos:

• Estações Climatológicas

• Estações Pluviométricas

Aparelhos:

• Pluviômetro: precipitações diárias (mm dia-1);

• Pluviógrafo: intensidade de precipitação (mm h-1);

• Estações Pluviométricas

• Radar meteorológico

• Sensoriamento Remoto

• Actinógrafo

• Heliógrafo

• Geotermômetro ou termógrafo de solo

• Termômetro de máxima e mínima e termógrafos

• Psicrômetro

• Higrômetro

Dados de ClimaDados de Clima

Estações Climatológicas:

• Higrômetro

• Barômetro

• Anemômetro de canecas

• Anemógrafo Universal

• Pluviômetro, Pluviógrafo• Evaporímetro

• Anemômetro de Piche

• Evapotranspirômetro

PrecipitaçãoPrecipitaçãoPluviômetro:

Pluviômetro eletrônico A-OTT, modelo PLUVIO (Fonte: Paranhos & Paiva, 2008).

PrecipitaçãoPrecipitaçãoPluviógrafo:

Pluviógrafo: esquema de funcionamento (Fonte: www.dec.ufcg.edu.br).

PrecipitaçãoPrecipitação

Dados de precipitação - Brasil:

• http://hidroweb.ana.gov.br

http://www.ana.gov.br/telemetria

PrecipitaçãoPrecipitaçãoDados de precipitação - Brasil:

http://www.ana.gov.br/portalsnirh/

PrecipitaçãoPrecipitação

Caracterizar o regime pluviométrico:

Escala anual:

Blain et al., 2009

PrecipitaçãoPrecipitação

Variação da pluviosidade:

Escala mensal:

Vestena & Filho, 2008

PrecipitaçãoPrecipitaçãoRelação chuva - vazão:

Escala diária ou de evento:

0

2

4

6

830.00

40.00

50.00

Pre

cip

ita

ção

(m

m)

Va

zã

o (

m³/

s)

Precipitação (mm)

Vazão (m³/s)

10

12

14

16

18

200.00

10.00

20.00

Pre

cip

ita

ção

(m

m)

Va

zã

o (

m³/

s)

Tempo (dia h:min)

Métodos de medição:

Nível de água: régua ou instrumentos de registro continuo (linímetros

ou linígrafos);

Não-estrutural: medição com molinete hidrométrico;

VazãoVazão

Não-estrutural: medição com molinete hidrométrico;

Estrutural: Vertedores e calhas medidoras .

Nível de água: régua linimétrica

VazãoVazão

Régua linimétrica de alumínio

(Fonte: www.hidromechc.com.br/hidrometria).

Régua e seção de medição

(Fonte: http://ciram.epagri.rct-sc.br).

Nível de água: linígrafo

VazãoVazão

Linígrafo A-OTT- Thalimeds

(Fonte: www.ott-hydrometry.de)Abrigo do linígrafo

Medição com sensor de velocidade e micromolinete (h<60cm):

VazãoVazão

Micromolinete

(Fonte: www.hidromechc.com.br/hidrometria).

Sensor de velocidades A-OTT Nautilus

(velocidade <= 2,5 m s-1)

Medição com molinete hidrométrico:

VazãoVazão

Molinete fluviométrico Newton Guincho fluviométrico

(Fonte: www.hidromechc.com.br/hidrometria).

VazãoVazão

Medição com molinete hidrométrico:

Medida de vazão com molinete (Pereira et al., 2003).

VazãoVazão

1. Método da Seção Média:

VazãoVazão

2. Método da meia seção:

Curva-chave:

VazãoVazão

Seção média:R2 = 0,9921

0.80

1.00

1.20

1.40

Va

zã

o (

m3

/s) Equação do vertedor

Meia-Seção

2,57,438435.H=Q

Meia-seção:R2 = 0,9956

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

Va

zã

o (

m3

/s)

Cotas (m)

Meia-Seção

Seção Média

Estrutural: Vertedor

VazãoVazão

Registrador eletrônico

Régua linimétrica

Vertedor triangular

linimétrica

(Vertedor triangular, São Martinho – RS (Bonuma et al., 2008).

Estrutural: Calha Parshall

VazãoVazão

Fonte: Martins & Paiva, 2001

Fonte: Walker & Skogerboe, 1987

Estrutural: Calha Parshall

VazãoVazão

Calha Parshall, Agudo – RS (Sequinatto, 2007).

Estrutural: Calha de fundo plano

VazãoVazão

Fonte: Adaptado de Carlesso, 1988.

Estrutural: Calha de fundo plano

VazãoVazão

Calha de fundo plano, Santa Maria - RS (Belinaso, 2003).

Capacidade de infiltraçãoCapacidade de infiltração

Métodos de medição:

Infiltrômetros de anel;

Infiltrômetro de sulco;

Balanço de entrada e saída de água;

Método de irrigação por aspersão em área teste.

Capacidade de infiltraçãoCapacidade de infiltração

Infiltrômetro de anel:volume = A . h

Capacidade de infiltração = h *60 / t

EvaporaçãoEvaporação

Métodos de medição ou estimativa:Equações com base na temperatura do ar:

- Método de Thornthwaite,

- Método de Blaney-Criddle;

Equações com base nos dados do tanque classe A;Equações com base nos dados do tanque classe A;

Equações com base na evaporação potencial (ETo):

- Método do Balanço de Energia;

- Método Aerodinâmico;

- Método Combinado ou de Penmam.

Tanque classe A:

EvaporaçãoEvaporação

Correção dos valores da evaporaçãocom o coeficiente de cultura Kc:

ETP = Kc . EPETP = Kc . EP

ETP = Kc . (Kt . Etanque)

Onde:

ETP = evapotranspiração potencial (mm/dia)

E = evaporação do tanque classe A (mm/dia)

Kt = coeficiente do tanque

Taxas de evaporação:

EvaporaçãoEvaporação

Evaporação potencial ETo (mm/dia): a quantidade de água

evaporada (por unidade de área e por unidade de tempo), por uma

extensa superfície de água pura, exposta às condições atmosféricas

locais.

Evaporação de referência Erc (mm/dia): a taxa de variação de

uma cultura de gramíneas ideal com uma altura de 0,12 m, um

albedo de 0,23, e uma resistência da cobertura de 69 s.m-1

(Shuttleworth, 2001).

Balanço de energia:

EvaporaçãoEvaporação

Rn = Radiação que entra

S = Energia armazenada temporariamente

H= Fluxo de calor

sensível que saiλλλλE = energia que sai

como evaporação

Energia disponível: A = �E+H = Rn – G – S – P – Ad

S = Energia armazenada temporariamente

G= Calor que sai conduzido pelo solo

P = Energia absorvida pelos processos bioquímicos

Adi = Ganho

de energia

associada

com vento

Método de Penman-Monteith (FAO, 1998)

EvaporaçãoEvaporação

ETo = evapotranspiração de referência

Método de Penman-Monteith (FAO, 1998)

EvaporaçãoEvaporação

��

���

�⋅���

�

�

+∆+⋅��

�

�

�

+∆

∆⋅= arc EEKETP

γ

γ

γOnde:

ETP = Evapotranspiração potencial (mm/dia);

Kc = Coeficiente de Cultivo;

Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);

Ea = Evaporação calculada pelo método aerodinâmico (mm/dia);

� = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/�C)

γ = 66,8 Pa/�C

Medidas de umidade do soloMedidas de umidade do soloMétodos de medição:

Método gravimétrico;

Tensiometros;

Método eletromagnético - Reflectometria no domínio do tempo

(TDR);

Sonda de nêutrons;

Medidas de umidade do soloMedidas de umidade do solo

Tensiometro:Constituído de uma cápsula porosa

conectada a um manômetro através de

um tubo (PVC) preenchido com água.

Quando o potencial matricial

da água no solo < potencial da

Tensiometro (Adaptado de Kaiser, 2007).

da água no solo < potencial da

água nos poros da cápsula:

água se desloca para o solo,

criando uma tensão de sucção

medida pelo manômetro.

Medidas de umidade do soloMedidas de umidade do solo

Reflectometria no domínio do tempo (TDR):Consiste na emissão de um pulso eletromagnético onde a velocidade

de propagação do pulso no meio é função de uma constante dielétrica

(k). A diferença entre K água e K solo � conteúdo de água no solo.

Perguntas e comentários

e-mail: nadiabonuma@gmail.com

Obrigada pela atenção!