Hidrologia aula 02

Hidrologia

Curso: Engenharia Civil

Prof: Me. José Stroessner

Ementa Áreas afins e aplicações

Ciclo hidrológico

Bacias hidrográficas

Coeficiente de forma (Kf)

Coeficiente de compacidade (Kc)

Precipitações

Medições pluviométricas

Método de Thiensen

Método da média Aritmética

Método das Isoietas

Infiltração

Taxa de permeabilidade do solo

Estrutura do solo

Cálculo do SCS (Serviço de Conservação do Solo)

Preenchimento de falhas pluviométrica

Apresentação

Apresentação OBJETIVO:

Estudar as precipitações e os fenômenos desencadeados na superfície da terra a partir da mesma;

Conceituar a infiltração da água no solo e a formação dos depósitos subterrâneos;

Conceituar a evaporação a partir do solo e das superfícies líquidas; bem como a transpiração das plantas como fontes de vapor d'água da atmosfera;

Introdução Geral Definição de hidrologia

Ciência que trata de água na Terra, de sua circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, suas relações com o meio ambiente, incluindo suas relações com a vida

Maior aplicação está associada ao desenvolvimento da hidráulica e suas obras associadas à engenharia

Aplicações da hidrologia Escolha de fontes de abastecimento de água

Doméstico e Industrial

Projeto e construção de obras hidráulicas Fixação de dimensões hidráulicas de obras de arte: pontes, bueiros

Introdução Geral Aplicações da hidrologia (cont)

Drenagem

Estudo das características do lençol freático

Exame das condições de alimentação, escoamento natural do lençol, precipitação, bacia de contribuição e nível dos cursos d’água

Irrigação

Escolha do manancial

Estudo de evaporação e infiltração

Regularização dos cursos d’água e controle das inundações

Estudo das variações de vazão, previsão das vazões máximas

Exame das oscilações de nível e das áreas de inundação


Controle da poluição

Análise da capacidade de recebimento de corpos receptores (rios e lagos) dos efluentes de sistemas de esgotos: vazão mínima de cursos d’água, capacidade de reaeração, velocidade de escoamento

Controle da erosão

Análise de intensidade e freqüência das precipitações máximas

Determinação de coeficientes de escoamento superficial

Estudo da ação erosiva das águas e proteção por meio de vegetação e outros recursos


Aproveitamento hidrelétrico

Previsão das vazões máximas, mínimas e médias dos cursos para estudo econômico e dimensionamento das instalações

Verificação da necessidade do reservatório de acumulação, determinação dos elementos necessários ao projeto e construção do mesmo:

Bacia hidrográfica

Volumes armazenáveis

Perdas por evaporação

Perdas por Infiltração


Operação de sistemas hidráulicos complexos

Recreação e preservação do meio ambiente

Preservação do desenvolvimento econômico

Estudos integrados de bacias hidrográficas para múltiplos usos

Métodos de estudo (técnicas de abordagem) Paramétrica ou determinística

Lida com determinação de fórmulas para algum fenômeno real

Estocástica ou probabilística

Lida com dados de estatística para validar e correlacionar algum fenômeno real

Distribuição das águas Sobre a superfície terrestre: rios, lagos, mares e oceanos

Sob a superfície terrestre: água subterrânea e umidade do solo

Atmosfera: em forma de vapor

A água, em certos locais, pode ocorrer de forma quase ilimitada, como nos oceanos, ou em quantidades praticamente nulas, como nos desertos.

Introdução Geral O ciclo hidrológico

É o movimento permanente da água, resultante dos fenômenos de evaporação, transpiração das plantas, precipitação, infiltração, escoamento superficial e subterrâneo, etc., tudo movido às custas da energia solar

O ciclo hidrológico e suas respectivas medições Precipitação

Infiltração

Evapo-transpiração

Escoamento superficial

Escoamento subterrâneo

Armazenamento (reserva)

Balanço Hídrico

Introdução Geral Conceitos associados

Balanço hídrico

Soma de todas as contribuições positivas ou negativas para aquela bacia hidrográfica, qual seja da precipitação, evaporação, transpiração, escoamento superficial e subterrâneo, que gera um

armazenamento superficial e subterrâneo

P - E + Esup - Esup + Esub - Esub = Asup + Asub

Onde: Entrada no Sistema = P, Esup, Esub

Saída do Sistema = E, Esup, Esub Retido no Sistema = Asup, Asub

P E

Esup

Esup

Asup

Asub

Esub Esub

Introdução Geral

P E

Esup

Esup

Asup

Asub

Esub Esub

DISPONIBILIDADE DE ÁGUA NO MUNDO E NO BRASIL

Todos os dias ouvimos notícias alarmantes sobre o risco de escassez de água doce no planeta. Apesar de tal coisa dar a impressão de que a água está acabando, a quantidade de água do planeta é praticamente a mesma há 2 bilhões de anos. Na verdade, o que está diminuindo é a quantidade de água boa para consumo.

Considera-se, atualmente, que a quantidade total de água na Terra, de 1.386 milhões de km³, tem permanecido de modo aproximadamente constante durante os últimos 500 milhões de anos. Vale ressaltar, todavia, que as quantidades estocadas nos diferentes reservatórios individuais de água da Terra variaram substancialmente ao longo desse período





Com uma área de 8.512.000 km² e cerca de 170 milhões de habitantes, o Brasil é hoje o quinto país do mundo, tanto em extensão territorial como em população. Com dimensões continentais, os contrastes existentes quanto ao clima, distribuição da população, desenvolvimento econômico e social, entre outros fatores, são muito grandes, fazendo com que o país apresente os mais variados cenários.




Como pode-se observar, o Brasil tem uma posição privilegiada perante a maioria dos países quanto ao seu volume de recursos hídricos. Mais de 73% da água doce disponível do País encontra-se na bacia Amazônica, que é habitada por menos de 5% da população. Portanto, apenas 27% dos recursos hídricos brasileiros estão disponíveis para 95% da população.


Além disso, o total global de água retirada de rios, aqüíferos e outras fontes aumentou nove vezes, enquanto o uso por pessoa dobrou e a população cresceu três vezes. Em 1950, as reservas mundiais representavam 16,8 mil m3/pessoa; atualmente esta reserva reduziu-se para 7,3 mil m3/pessoa e espera-se que venha a se reduzir para 4,8 mil m3/pessoa nos próximos 25 anos, como resultado do aumento da população, da industrialização e da agricultura.



Por outro lado, cerca de 10% do território brasileiro encontram-se em uma região semi-árida, com pequena disponibilidade hídrica devido à combinação da irregularidade e da concentração das chuvas em um curto período de tempo e à grande evaporação causada pelas altas temperaturas



A idéia de abundância serviu durante muito tempo como suporte à cultura do desperdício da água disponível, à não realização dos investimentos necessários para seu uso e proteção mais eficientes, e à sua pequena valorização econômica.



O CICLO HIDROLÓGICO As águas da Terra encontram-se em permanente movimento, constituindo o Ciclo Hidrológico. Efetivamente, desde os primórdios dos tempos geológicos, a água (líquida ou sólida) que é transformada em vapor pela energia solar que atinge a superfície da Terra (oceanos, mares, continentes e ilhas) e pela transpiração dos organismos vivos, sobe para a atmosfera, onde esfria progressivamente, dando origem às nuvens. Essas massas de água voltam para a Terra sob a ação da gravidade, principalmente nas formas de chuva, neblina e neve.

O CICLO HIDROLÓGICO

O CICLO HIDROLÓGICO DOIS CAMINHOS DA ÁGUA

Escoamento Superficial

Infiltração

Inicia-se através de pequenos filetes de água, efêmeros disseminados pela superfície do solo que convergem para os córregos e rios constituindo as redes de drenagens;

Guiada pela força gravitacional, tende a preencher os vazios no subsolo, seguindo em profundidade onde abastece o corpo de água subterrânea

O ciclo hidrológico é responsável pelo movimento de enormes quantidades de água ao redor do mundo. Parte desse movimento é rápido, pois, em média, uma gota de água permanece aproximadamente 16 dias em um rio e cerca de 8 dias na atmosfera (Quadro 3). Entretanto, esse tempo pode estender-se por milhares de anos para a água que atravessa lentamente um aqüífero profundo. Assim, as gotas de água reciclam-se continuamente.



O ciclo hidrológico pode ser representado pela chamada Equação do Balanço Hídrico, que em geral está associada a uma bacia hidrográfica. Essa equação é dada por:


P – EVT – Q = ΔR

O CICLO HIDROLÓGICO Total precipitado sobre a bacia em forma de chuva, neve, etc., expressa em mm

Perdas por

evapotranspiração,

expressa em mm

Escoamento superficial que sai da

bacia. É normalmente dado em

vazão média ao longo do

intervalo (por exemplo m3/s ao

longo do ano);

Variação de todos os

armazenamentos,

superficiais e

subterrâneas. É expresso

em m3 ou em mm.

O conceito de estresse hídrico está baseado nas necessidades mínimas de água per capita para manter uma qualidade de vida adequada em regiões moderadamente desenvolvidas situadas em zonas áridas. A definição baseia-se no pressuposto de que 100 litros diários (36,5 m³/ano) representam o requisito mínimo para suprir as necessidades domésticas e manutenção de um nível adequado de saúde (BEEKMAN, 1999).

ESTRESSE HÍDRICO

Segundo Beekman (1999), a experiência tem demonstrado que países em desenvolvimento e relativamente eficientes no uso da água requerem entre 5 a 20 vezes o valor de 36,5 m³/hab.ano para satisfazer também às necessidades da agricultura, indústria, geração de energia e outros usos.

ESTRESSE HÍDRICO

ESTRESSE HÍDRICO

Observa-se que muitos países já apresentam patamares de disponibilidade hídrica por habitante correspondentes a um quadro de escassez. Os países que encontram-se com os piores índices são Mauritânia, Jordão, Tunísia e Uzbequistão, com volumes abaixo de 500 m³/hab.ano, e, Argélia, Paquistão e Líbano, com disponibilidade hídrica entre 500 e 1.000 m³/hab.ano.

ESTRESSE HÍDRICO

ESTRESSE HÍDRICO

Introdução Geral Referências bibliográficas

VILLELA, S. M., MATTOS, A.. Hidrologia Aplicada. São Paulo : McGraw Hill, 1975.

GARCEZ, L. N., ALVAREZ, G. A.. Hidrologia. São Paulo : Edgard Blücher, 1988.

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