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Cursos Gerais ·
Hidrologia
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FACULDADE ESAMC HIDROLOGIA FACULDADE ESAMC Módulo A HIDROLOGIA Módulo A Introdução O que é a hidrologia Ciclo hidrológico Balanço hídrico Clima O QUE É HIDROLOGIA A hidrologia é uma ciência dedicada ao estudo das águas Esta ciência estuda a ocorrência de água em determinados locais sua circulação propriedades químicas e físicas leis e fenômenos interativos que ocorrem entre a água e o meio ambiente O QUE É HIDROLOGIA O QUE É HIDROLOGIA Importância É uma ciência de extrema importância para o entendimento da formação de rios lagos e oceanos existentes na superfície terrestre Os profissionais de hidrologia também atuam na prospecção de poços de água e aquíferos Em um tempo em que os recursos hídricos principalmente de água doce estão ficando cada vez mais raros a hidrologia tornase uma ciência de grande importância para o ser humano HIDROLOGIA Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra Sua ocorrência circulação e distribuição Suas propriedades físicas e químicas Sua relação com o meio ambiente incluindo sua relação com as formas vivas A hidrologia é uma ciência interdisciplinar Problemas crescentes observados com relação à água disponível Quantidade disponível Espacialidade Qualidade Quem são os maiores consumidores de água Quem são os maiores consumidores de água A atividade Agropecuária é a maior responsável pelo uso da água atualmente De acordo com estudos realizados pela Organização das Nações Unidas cerca de 70 de toda a água consumida no mundo é utilizada na irrigação das lavouras número que se eleva para 72 no caso do Brasil que é um país com forte produção nesse setor da economia Quem são os maiores consumidores de água no Brasil Quem são os maiores consumidores de água no Brasil Depois do setor agrícola vem a atividade industrial que é responsável por 22 do consumo de água no mundo Somente depois vem o uso doméstico que é responsável por cerca de 8 de toda a utilização dos recursos hídricos Esse cenário revela que não apenas as casas e os comércios devem economizar mas também os setores primário e secundário da economia adotando medidas de contenção da utilização de água Quem são os maiores consumidores de água no Brasil Se considerarmos apenas a chamada água virtual do mundo ou seja a quantidade de água empregada para a produção econômica sem contar o consumo direto a agricultura passa a deter 67 da utilização de água seguida pelo cultivo de animais com 23 e depois pela indústria com 10 Isso significa que as medidas de economia da água inevitavelmente aconteça pela adoção de medidas no espaço rural O QUE É HIDROLOGIA Para produzir 1 kg de carne de boi são utilizados 154 mil litros de água Para produzir uma camiseta de algodão custa 25 mil litros Para se ter uma ideia dessa diferença de consumo vamos considerar alguns exemplos No meio agrícola a soja é uma das campeãs com 18 mil litro para cada quilo produzido Para produzir uma tonelada de aço leva 300 mil litros Para produzir um carro gasta mais de 400 mil Consumo de água Para se ter uma ideia dessa diferença de consumo vamos considerar alguns exemplos Em casa De acordo com a Organização das Nações Unidas cada pessoa necessita de 33 mil litros de água por mês cerca de 110 litros de água por dia para atender às necessidades de consumo e higiene No entanto no Brasil o consumo por pessoa pode chegar a mais de 200 litrosdia Consumo de água Para se ter uma ideia dessa diferença de consumo vamos considerar alguns exemplos 33 mil litros A produção de 1KG de carne é igual o consumo de 45 meses de uma pessoa Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simples para economizar água na agricultura 1 Armazenar água da chuva O uso de cisternas já ajudou municípios do semiárido do Nordeste a enfrentar a seca Durante os períodos de chuva esses reservatórios conseguem armazenar água para o ano inteiro Outras regiões do país que antes não tinham problemas com água já estão atentas para a necessidade da instalação Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 2 Gotejamento A técnica que utiliza gotejamento ao invés de irrigação com fluxo constante pode economizar até 50 da água e ter o mesmo resultado Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 3 Irrigação responsável Quem precisa de irrigação deve estar atento a tecnologias econômicas que melhorem o uso da água com o mesmo resultado Também é preciso manutenção constante para evitar que peças defeituosas causem vazamentos Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 4 Evitar a erosão Com esse problema no solo as plantas não conseguem aproveitar bem a irrigação sendo necessário molhálas mais vezes Uma terra bem tratada consegue melhores resultados com menos recursos Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 5 Uso de telas No verão quando a exposição ao sol leva mais tempo e consequentemente causa mais ressecamento das plantas é preciso reforçar a irrigação Mas para evitar que as plantas precisem de mais água que o normal o uso de telas em plantações pequenas e médias controla a entrada de radiação ultravioleta na lavoura equilibrando temperatura e consumo de água da planta A economia pode chegar a 20 é o que diz Natália Ravanhani consultora e diretora da STM empresa especializada nesse tipo de produto CICLO HIDROLÓGICO CICLO HIDROLÓGICO A água é uma substância formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio sendo H2O sua fórmula química Encontrada principalmente no estado líquido é a substância mais abundante da crosta terrestre Estimase que 70 do planeta seja coberto por água e a grande maioria dela está nos oceanos Depois dos oceanos Já nos continentes essa substância é encontrada principalmente em águas subterrâneas CICLO HIDROLÓGICO O ciclo hidrológico é um fenômeno global de circulação da água em suas 3 fases Gasosa vapor Líquida chuva e escoamento Sólida gelo e neve CICLO HIDROLÓGICO Em síntese o ciclo hidrológico envolve 5 processos Evaporação Evapotranspiração Condensação Precipitação Escoamento superficial Escoamento subterrâneo infiltração Escoamento Etapas do ciclo da água O ciclo da água também chamado de ciclo hidrológico ocorre por meio das mudanças dos estados físicos e da movimentação da água pelos seres vivos e pelo meio ambiente Esse ciclo depende diretamente da energia solar dos movimentos de rotação da Terra e até mesmo da gravidade O Sol é o responsável por proporcionar energia para que o ciclo aconteça Sua luz provoca a EVAPORAÇÃO da água presente na superfície terrestre Em alguns locais no entanto a neve e o gelo sublimam passando do estado sólido para o vapor pulando as fases de fusão sólido para o líquido e de evaporação Etapas do ciclo da água A água agora em estado gasoso sobe para camadas mais altas da atmosfera onde a temperatura é mais baixa Ao alcançar determinada altitude essa substância passa do estado de vapor para o líquido CONDENSAÇÃO e forma as nuvens que são na realidade uma grande quantidade de gotículas de água Em locais frios essas gotículas podem solidificarse e dar origem à neve ou ao granizo Ao iniciar a chuva processo também chamado de PRECIPITAÇÃO a água começa a retornar para a superfície terrestre e é influenciada diretamente pela gravidade Nesse momento ela pode atingir rios lagos e oceanos INFILTRARSE no solo e nas rochas ou pode ser impedida de voltar à superfície terrestre pela vegetação Ciclo hidrológico Pode ser visto de maneira muito mais completa Ciclo hidrológico Evaporação e evapotranspiração Evaporação Processo pelo qual a água se transforma do estado líquido para vapor aumento da temperatura através da radiação solar e dissipação através das correntes de ar retornando à atmosfera Transpiração Ocorre quando moléculas de água deixam os tecidos das plantas em direção a atmosfera Também ocorre em animais em escala consideravelmente reduzida Evapotranspiração Inclui toda a evaporação proveniente da superfície terrestre além da transpiração das plantas animais e do próprio solo Ciclo hidrológico Evaporação Características Perda por evaporação Quantidade de água evaporada por unidade de área horizontal geralmente expressa em mm Intensidade de evaporação Velocidade com que se processa a perda por evaporação geralmente expressa em mmdia ou mmmês Ciclo hidrológico Condensação Quando o vapor dágua esfria se acumula na atmosfera e se condensa Resultado da condensação Gotículas Formadoras de nuvens e nevoeiros Transformação do estado gasoso da água para seu estado líquido O que são as nuvens As gotículas de água já em estado líquido suspensas no ar Ciclo hidrológico Precipitação Ocorre quando a umidade da atmosfera se torna muito grande para que ela permaneça em suspensão nas nuvens tornandose mais denso e sujeito à ação da gravidade Monitoramento da precipitação ferramenta para conhecimento do volume de água disponível para uso humano e das plantas RUNOFF ou escoamento superficial é a quantidade de água que escoa após a ocorrência de um temporal Ciclo hidrológico Infiltração A infiltração é o fenômeno de penetração da água nas camadas do solo próximas à superfície do terreno São fases da infiltração Intercâmbio Ocorre na camada superficial de terreno onde as partículas de água estão sujeitas a retornar à atmosfera Por meio da ação da evaporação Absorvida pelas raízes das plantas que voltará à atmosfera através da ação da evapotranspiração Descida Dáse o deslocamento vertical da água quando o peso próprio supera a adesão e a capilaridade Circulação Devido ao acúmulo da água o solo fica saturado formandose os lençóis subterrâneos Ciclo hidrológico Infiltração O que pode alterar a capacidade de infiltração O que é a capacidade de infiltração É a quantidade máxima de água que um solo em determinadas condições pode absorver Medida em determinada unidade de tempo por unidade de área horizontal Varia no decorrer da chuva Velocidade de filtração é a velocidade média do escoamento da água através de um solo saturado determinada pela relação entre a quantidade de água que atravessa a unidade de área do material do solo e o tempo Pode ser expressa em ms mdia m3 m2 por dia Distribuição granulométrica é a distribuição das partículas constituintes do solo em função das suas dimensões representada pela curva de distribuição granulométrica Porosidade é a relação entre o volume de vazios e volume total expressa em porcentagem Ciclo hidrológico Finalização Precipitação Transpiração Formação de Nuvens Escoamento Evaporação dos Campos Infiltração Evaporação do Lago Lago Água Subterrânea Importância do ciclo da água O ciclo da água é importante porque garante que essa substância circule constantemente pelo ambiente passando pelos organismos vivos e pelo meio físico Como a água circula no ambiente ela consegue suprir as necessidades dos seres vivos que precisam diariamente dessa substância para o funcionamento adequado de seu organismo Além disso a permanência da água no ambiente é importante para algumas atividades realizadas pelos seres humanos uma vez que ela é fundamental para a geração de energia desenvolvimento da produção agrícola e agropecuária diversas atividades industriais e algumas tarefas do dia a dia como lavar roupa e louça Importância do ciclo da água Entretanto é importante destacar que apesar de o ciclo da água garantir que essa substância circule no meio constantemente isso não garante que não possa faltar água Isso ocorre pelo fato de que o ciclo da água é complexo e pode ser afetado por diversos fatores como o vento que podem fazer com que a água que evaporou em uma área seja precipitada em outras É importante dizer que o ciclo da água varia de acordo com o local em que ele ocorre Fatores como cobertura vegetal altitude temperatura e tipo de solo por exemplo afetam diretamente a quantidade de água envolvida no processo e a velocidade do ciclo DÚVIDAS EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 1 NO CICLO HIDROLÓGICO A ÁGUA POSSUI 3 ESTADOS QUAIS SÃO ELES E QUAL A LIGAÇÃO COM O CICLO 2 QUAIS SÃO OS 5 ESTAGIOS DO CICLO HIDROLÓGICO EXPLIQUE CADA UM 3 DEFINA COM SUAS PALAVRAS O QUE É HIDROLOGIA 4 QUEM SÃO OS MAIORES RESPONSÁVEIS PELO CONSUMO DE ÁGUA NO BRAIL E NO MUNDO O QUE VOCE SUGERE PARA REVERTER ESSE CENÁRIO 5 COMO PODEMOS USAR A ÁGUA DE FORMA MAIS CONSCIENTE 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 1 NO CICLO HIDROLÓGICO A ÁGUA POSSUI 3 ESTADOS QUAIS SÃO ELES E QUAL A LIGAÇÃO COM O CICLO Gasosa vapor Líquida chuva e escoamento Sólida gelo e neve 2 QUAIS SÃO OS 5 ESTAGIOS DO CICLO HIDROLÓGICO EXPLIQUE CADA UM Precipitação escoamento superficial e infiltração evapotranspiração e condensação 3 DEFINA COM SUAS PALAVRAS O QUE É HIDROLOGIA Hidrologia é o estudo da água na terra considerando sua distribuição quantidade consumo e qualidade EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 4 QUEM SÃO OS MAIORES RESPONSÁVEIS PELO CONSUMO DE ÁGUA NO BRAIL E NO MUNDO O QUE VOCE SUGERE PARA REVERTER ESSE CENÁRIO Os maiores consumidores de água do planeta são os setores Agricola e industrial onde juntos somam um consumo de aproximadamente 92 de toda reserva de água doce Para diminuir esse consumo deve existir uma conscientização dos setores e aplicação de novas técnologias visando reduzir consumo e o desperdicio existente 5 COMO PODEMOS USAR A ÁGUA DE FORMA MAIS CONSCIENTE Substituindo processos antigos e ultrapassados por novos metodos e estudos voltados para sustentabilidade e redução do consumo 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO Dois grandes fatores geográficos contribuem para que o Cerrado apresente essa importância ambiental Posição Relevo O bioma encontrase em uma região central do território brasileiro o que contribuiu para que boa parte das bacias hidrográficas do país estivesse concentrada nele Além disso as altitudes presentes e o grande número de nascentes fazem com que haja um bom escoamento das águas para outras regiões auxiliando na distribuição dos recursos hídricos O Cerrado que é considerado a caixa dágua do Brasil abriga o berço de vários importantes rios brasileiros abastecendo um total de oito bacias hidrográficas O Rio São Francisco por exemplo possui mais de 90 de suas nascentes situadas no Cerrado embora quase 55 das águas desse rio encontremse fora desse bioma EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO Nove em cada dez brasileiros consomem eletricidade gerada por águas do Cerrado ressaltando que até a hidrelétrica de Itaipu não existiria sem as nascentes existentes na região do Planalto Central Assim mais do que um importante conjunto de recursos hídricos esse domínio também garante boa parte do potencial hidrelétrico do país Portanto é impossível elaborar qualquer tipo de plano de conservação dos recursos hídricos do Brasil sem estabelecer um plano de preservação do bioma Cerrado um dos mais degradados do país Ao todo milhares e milhares de hectares foram devastados principalmente ao longo do século XX o que vem comprometendo a continuidade da vazão dos principais rios do Brasil RECAPITULANDO O QUE É HIDROLOGIA Definição o que é A hidrologia é uma ciência dedicada ao estudo das águas Esta ciência estuda a ocorrência de água em determinados locais sua circulação propriedades químicas e físicas leis e fenômenos interativos que ocorrem entre a água e o meio ambiente O QUE É HIDROLOGIA Quem são os maiores consumidores de água CICLO HIDROLÓGICO Em síntese o ciclo hidrológico envolve 5 processos Evaporação e condensação Evapotranspiração Precipitação Escoamento superficial Escoamento subterrâneo infiltração Escoamento BALANÇO HÍDRICO A água do planeta está em constante movimento variando quanto a sua distribuição e estado físico através de um processo denominado ciclo hidrológico O balanço hídrico é uma ferramenta que auxilia no entendimento dos processos envolvidos no ciclo hidrológico de uma região através da quantificação das entradas e saídas de água de um sistema em um determinado intervalo de tempo o resultado é a quantidade de água que permanece neste sistema Este balanço pode ser determinado para um trecho do rio uma camada do solo uma bacia hidrográfica ou sistemas de abastecimento de água Balanço hídrico Balanço hídrico ENTRADAS Como meios de entrada de água no solo podese considerar a precipitação a irrigação e escoamento subterrâneo SAÍDAS As saídas de água são representadas pela evapotranspiração e escorrimento superficial Ciclo Hidrológico e Balanço Hídrico O balanço hídrico nada mais é do que o computo das entradas e saídas de água de um sistema Várias escalas espaciais podem ser consideradas para se contabilizar o balanço hídrico Na escala macro o balanço hídrico é o próprio ciclo hidrológico cuja resultado nos fornecerá a água disponível no sistema no solo rios lagos vegetação úmida e oceanos ou seja na biosfera A chuva PRECIPITAÇÃO representa a principal entrada de água em um sistema As entradas de água pela ascensão capilar também são muito pequenas e somente ocorrem em locais com lençol freático superficial e em períodos muito secos Mesmo assim a contribuição dessa variável é pequena sendo desprezível A ET EVAPOTRANSPIRAÇÃO é a principal saída de água do sistema especialmente nos períodos secos ao passo que DP DRENAGEM PROFUNDA constituise em outra via de saída de água do volume controle de solo nos períodos excessivamente chuvosos Balanço hídrico Balanço hídrico Em escala macro O próprio ciclo hidrológico cujo resultado fornece a água disponível no sistema Em escala intermediária O controle de uma bacia microbacia hidrográfica por exemplo Em escala micro A escala local permite realizar o balanço da variação de armazenamento de água no solo em uma determinada cultura Componentes do balanço hídrico para condições naturais P ET Ri DL i AC DP Entradas Saídas P chuva ET evapotranspiração O orvalho Ro escorrimento superficial Ri escorrimento superficial DL o escorrimento subsuperficial DL i escorrimento subsuperficial DP drenagem profunda AC ascensão capilar Equacionandose as entradas e as saídas de água do sistema temse a variação de armazenamento de água no solo ARM P O Ri DL i AC ET Ro DL o DP Considerandose um volume controle de solo o BH apresenta os seguintes componentes descritos a seguir ESAMC Balanço hídrico O balanço hídrico pode ser calculado em escala diária semanal mensal ou anual A escolha da escala depende da finalidade da pesquisa Os principais componentes para definir o balanço hídrico de um determinado local são Precipitação P Evapotranspiração potencial ETP Evapotranspiração real ETR Armazenamento de água no solo ARM Deficiência hídrica DEF Excedente hídrico EXC Balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica Principal entrada precipitação Saídas evapotranspiração e escoamento A equação abaixo tem que ser satisfeita Vt P E Q Onde V variação do volume de água armazenado na bacia m³ t intervalo de tempo considerado s P precipitação m³s¹ E evapotranspiração m³s¹ Q escoamento m³s¹ Balanço Hídrico ESAMC Balanço hídrico ESAMC Balanço hídrico Intervalos de tempo longos como um ano ou mais variação de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias P E Q Reescrita em unidades de mmano¹ o que é feito dividindo os volumes pela área da bacia As unidades de mm são mais usuais para a precipitação e para a evapotranspiração Uma lâmina 1 mm de chuva corresponde a um litro de água distribuído sobre uma área de 1 m² Balanço hídrico Percentual da chuva que se transforma em escoamento C QP O coeficiente de escoamento tem teoricamente valores entre 0 e 1 Na prática os valores vão de 005 a 05 para a maioria das bacias Balanço hídrico Balanço hídrico de algumas regiões hidrográficas do Brasil C QP Região Area Chuva Vazão Evapo transp Vazão km² mm mm mm Chuva Amazonas Total 6112000 1042 1504 Amazonas Brasil 3884191 1047 1134 Tocantins 757000 471 1295 Atlântico Norte 242000 782 1354 Atlântico Nordeste 787000 125 996 São Francisco 634000 151 835 Atlântico Leste 1 242000 87 927 Atlântico Leste 2 303000 386 841 Paraná 877000 1436 403 1033 28 Paraguai 368000 115 1284 Uruguai 178000 716 983 Atlântico Sul 224000 643 838 Brasil Amazonas Total 10724000 738 1309 Brasil Amazonas Parcial 8496191 660 1088 Balanço hídrico de algumas regiões hidrográficas do Brasil Região Área Chuva Vazão Evapo transp Chuva Vazão Evapo transp Vazão km² m³s m³se m³s mm mm mm Chuva Amazonas Total 6112000 493491 202000 291491 2546 1042 1504 41 Amazonas Brasil 3884191 277000 128900 139640 2249 1047 1134 47 Tocantins 757000 42387 11300 31087 1766 471 1295 27 Atlântico Norte 242000 16388 6000 10388 2136 782 1354 37 Atlântico Nordeste 787000 27981 3130 24851 1121 125 996 11 São Francisco 634000 19829 3040 16789 986 151 835 15 Atlântico Leste 1 242000 7784 670 7114 1014 87 927 9 Atlântico Leste 2 303000 11791 3710 8081 1227 386 841 31 Paraná 877000 39935 11200 28735 1436 403 1033 28 Paraguai 368000 16326 1340 14986 1399 115 1284 8 Uruguai 178000 9589 4040 5549 1699 716 983 42 Atlântico Sul 224000 10519 4570 5949 1481 643 838 43 Brasil Amazonas Total 10724000 696020 251000 445020 2047 738 1309 36 Brasil Amazonas Parcial 8496191 479529 177900 293169 1780 660 1088 37 1 Do Japaratuba SE ao Pardo BA 1 Do Jequitinhonha MGBA ao Paraíba do Sul SPMGRJ Balanço hídrico Assim a diferença entre a quantidade de água que entra no sistema e a quantidade de água que sai é igual à variação de armazenamento de água neste sistema Portanto a equação geral do balanço hídrico pode ser expressa da seguinte forma E S A Em que E entrada de água S saída de água e A variação de armazenamento de água no sistema Balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica Principal entrada precipitação Saídas evapotranspiração e escoamento A equação abaixo tem que ser satisfeita ΔVΔt P E Q Onde ΔV variação do volume de água armazenado na bacia m³ Δt intervalo de tempo considerado s P precipitação m³s¹ E evapotranspiração m³s¹ Q escoamento m³s¹ Intervalos de tempo longos como um ano ou mais variação de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias P E Q Reescrita em unidades de mmano¹ o que é feito dividindo os volumes pela área da bacia As unidades de mm são mais usuais para a precipitação e para a evapotranspiração Coeficiente de escoamento Percentual da chuva que se transforma em escoamento C QP O coeficiente de escoamento tem teoricamente valores entre 0 e 1 Na prática os valores vão de 005 a 05 para a maioria das bacias Balanço Hídrico Exemplo A vazão média de 340 m³s em uma bacia de 15 000 km² corresponde a um escoamento anual de uma lâmina dada por Quero deixar na mesma unidade de medida da Precipitação mmano Q 340 m³ 15000 1000² m² s Área de 15 000 km² Vazão média de 340m³s escoamento FACULDADE ESAMC Balanço Hídrico Exemplo A vazão média de 340 m³s em uma bacia de 15 000 km² corresponde a um escoamento anual de uma lâmina dada por Quero deixar na mesma unidade de medida da Precipitação mmano Q 340 m³ 15000 1000² m² s ms s para ano 1 ano 86400 s 365 dia 1 s 1 36586400 ano Área de 15 000 km² Vazão média de 340m³s escoamento FACULDADE ESAMC Balanço Hídrico Exemplo A região da bacia hidrográfica do rio Taquari recebe precipitações médias anuais de 1600 mm 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 m³s¹ Considerando que a área da bacia neste local é de 15000 km² a Qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia b Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo FACULDADE ESAMC Balanço Hídrico Exemplo A região da bacia hidrográfica do rio Taquari recebe precipitações médias anuais de 1600 mm 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 m³s¹ Considerando que a área da bacia neste local é de 15 000 km² a Qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia b Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo P E Q Problema unidades precipitação 1600 mmano escoamento 340 m³s evapotranspiração Balanço Hídrico Exemplo P E Q precipitação 1600 mmano escoamento 340 m³s mmano Q 340 m³ 15000 1000² m² s 1 ano 86400 s dia 365 dia 1 s 1 36586400 ano Resposta do item a E 1600 mm 7148 mm 8852 mm Resposta do item b C Q P 7148 mm 1600 mm 044675 Q 07148 mano Altura da lâmina de água na área da bacia 7148 mm por ano Balanço Hídrico ExemploExercício A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha recebe precipitações médias anuais de 1800 mm No município de Sananduva há um local em que são medidas as vazões deste rio e uma análise de uma série de dados diários ao longo de 11 anos revela que a vazão média do rio é de 431 m³s Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 km² qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo Balanço Hídrico Exemplo P E Q precipitação 1800 mmano escoamento 431 m³s mmano evapotranspiração Evapotranspiração E 1800 mm 8474 mm 9526 mm Coeficiente de escoamento C QP 8474 mm 1800 mm 04708 Q 431 m³ 16041000² m² s 1 ano 86400 s 365 dia 1 s 1 36586400 ano Q 08474 mano Altura da lâmina de água na área da bacia 8474 mm por ano Exemplo Uma bacia Rio Passo Fundo com Precipitação média 1941 mm e Vazão de 803 mm valores médios de 10 anos Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c Exemplo Uma bacia Rio Passo Fundo com Precipitação média 1941 mm e Vazão de 803 mm valores médios de 10 anos Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c Solução Como tratase de valores médios de 10 anos aceitase a simplificação ΔS0 A evapotranspiração real é ET P Q 1941 803 1137 mm O coeficiente de escoamento ou de deflúvio é a relação entre QP C 8031941 041 ou 41 da precipitação gera escoamento superficial Balanço Hídrico Exemplo 1 Em uma bacia hidrográfica o total precipitado em um dado ano foi de 1326 mm Avalie a evapotranspiração total neste ano na bacia hidrográfica considerando que a vazão média anual na sua exutória foi de 143 Lskm² Despreze a diferença no volume de água armazenado na bacia SOLUÇÃO PETRQ 1326 mmETRQ A grande questão do problema é transformar a vazão específica em lâmina equivalente q143Lskm² Para isso basta multiplicar pela duração de 1 ano em segundos e converter km² para m² SOLUÇÃO Tempo em segundos q143Lskm²24360036510001000 Conversão de km² para m² Q143Lskm²24360036510001000 Q45096 mm SOLUÇÃO P ETR Q 1326mm ETR Q 1326mm ETR 45096mm ETR 87504mm Exercício 1 Em uma bacia hidrográfica a precipitação média anual por um período de 20 anos é de 1500 mm e a vazão específica na exutória da bacia é de 15855 lskm² Quais as perdas por evapotranspiração em mm Exercício 1 Em uma bacia hidrográfica localizada em Campinas a precipitação média anual por um período de 10 anos é de 900 mm e a vazão específica na exutória da bacia é de 12242 lskm2 Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c 2 Em uma bacia hidrográfica localizada em Monte Mor a precipitação média anual por um período de 25 anos é de 1250 mm e a vazão específica é de 18728 lskm2 Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c
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FACULDADE ESAMC HIDROLOGIA FACULDADE ESAMC Módulo A HIDROLOGIA Módulo A Introdução O que é a hidrologia Ciclo hidrológico Balanço hídrico Clima O QUE É HIDROLOGIA A hidrologia é uma ciência dedicada ao estudo das águas Esta ciência estuda a ocorrência de água em determinados locais sua circulação propriedades químicas e físicas leis e fenômenos interativos que ocorrem entre a água e o meio ambiente O QUE É HIDROLOGIA O QUE É HIDROLOGIA Importância É uma ciência de extrema importância para o entendimento da formação de rios lagos e oceanos existentes na superfície terrestre Os profissionais de hidrologia também atuam na prospecção de poços de água e aquíferos Em um tempo em que os recursos hídricos principalmente de água doce estão ficando cada vez mais raros a hidrologia tornase uma ciência de grande importância para o ser humano HIDROLOGIA Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra Sua ocorrência circulação e distribuição Suas propriedades físicas e químicas Sua relação com o meio ambiente incluindo sua relação com as formas vivas A hidrologia é uma ciência interdisciplinar Problemas crescentes observados com relação à água disponível Quantidade disponível Espacialidade Qualidade Quem são os maiores consumidores de água Quem são os maiores consumidores de água A atividade Agropecuária é a maior responsável pelo uso da água atualmente De acordo com estudos realizados pela Organização das Nações Unidas cerca de 70 de toda a água consumida no mundo é utilizada na irrigação das lavouras número que se eleva para 72 no caso do Brasil que é um país com forte produção nesse setor da economia Quem são os maiores consumidores de água no Brasil Quem são os maiores consumidores de água no Brasil Depois do setor agrícola vem a atividade industrial que é responsável por 22 do consumo de água no mundo Somente depois vem o uso doméstico que é responsável por cerca de 8 de toda a utilização dos recursos hídricos Esse cenário revela que não apenas as casas e os comércios devem economizar mas também os setores primário e secundário da economia adotando medidas de contenção da utilização de água Quem são os maiores consumidores de água no Brasil Se considerarmos apenas a chamada água virtual do mundo ou seja a quantidade de água empregada para a produção econômica sem contar o consumo direto a agricultura passa a deter 67 da utilização de água seguida pelo cultivo de animais com 23 e depois pela indústria com 10 Isso significa que as medidas de economia da água inevitavelmente aconteça pela adoção de medidas no espaço rural O QUE É HIDROLOGIA Para produzir 1 kg de carne de boi são utilizados 154 mil litros de água Para produzir uma camiseta de algodão custa 25 mil litros Para se ter uma ideia dessa diferença de consumo vamos considerar alguns exemplos No meio agrícola a soja é uma das campeãs com 18 mil litro para cada quilo produzido Para produzir uma tonelada de aço leva 300 mil litros Para produzir um carro gasta mais de 400 mil Consumo de água Para se ter uma ideia dessa diferença de consumo vamos considerar alguns exemplos Em casa De acordo com a Organização das Nações Unidas cada pessoa necessita de 33 mil litros de água por mês cerca de 110 litros de água por dia para atender às necessidades de consumo e higiene No entanto no Brasil o consumo por pessoa pode chegar a mais de 200 litrosdia Consumo de água Para se ter uma ideia dessa diferença de consumo vamos considerar alguns exemplos 33 mil litros A produção de 1KG de carne é igual o consumo de 45 meses de uma pessoa Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simples para economizar água na agricultura 1 Armazenar água da chuva O uso de cisternas já ajudou municípios do semiárido do Nordeste a enfrentar a seca Durante os períodos de chuva esses reservatórios conseguem armazenar água para o ano inteiro Outras regiões do país que antes não tinham problemas com água já estão atentas para a necessidade da instalação Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 2 Gotejamento A técnica que utiliza gotejamento ao invés de irrigação com fluxo constante pode economizar até 50 da água e ter o mesmo resultado Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 3 Irrigação responsável Quem precisa de irrigação deve estar atento a tecnologias econômicas que melhorem o uso da água com o mesmo resultado Também é preciso manutenção constante para evitar que peças defeituosas causem vazamentos Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 4 Evitar a erosão Com esse problema no solo as plantas não conseguem aproveitar bem a irrigação sendo necessário molhálas mais vezes Uma terra bem tratada consegue melhores resultados com menos recursos Mudança de hábitos é sustentável e pode gerar economia para o bolso do produtor 5 medidas simplespara economizar água na agricultura 5 Uso de telas No verão quando a exposição ao sol leva mais tempo e consequentemente causa mais ressecamento das plantas é preciso reforçar a irrigação Mas para evitar que as plantas precisem de mais água que o normal o uso de telas em plantações pequenas e médias controla a entrada de radiação ultravioleta na lavoura equilibrando temperatura e consumo de água da planta A economia pode chegar a 20 é o que diz Natália Ravanhani consultora e diretora da STM empresa especializada nesse tipo de produto CICLO HIDROLÓGICO CICLO HIDROLÓGICO A água é uma substância formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio sendo H2O sua fórmula química Encontrada principalmente no estado líquido é a substância mais abundante da crosta terrestre Estimase que 70 do planeta seja coberto por água e a grande maioria dela está nos oceanos Depois dos oceanos Já nos continentes essa substância é encontrada principalmente em águas subterrâneas CICLO HIDROLÓGICO O ciclo hidrológico é um fenômeno global de circulação da água em suas 3 fases Gasosa vapor Líquida chuva e escoamento Sólida gelo e neve CICLO HIDROLÓGICO Em síntese o ciclo hidrológico envolve 5 processos Evaporação Evapotranspiração Condensação Precipitação Escoamento superficial Escoamento subterrâneo infiltração Escoamento Etapas do ciclo da água O ciclo da água também chamado de ciclo hidrológico ocorre por meio das mudanças dos estados físicos e da movimentação da água pelos seres vivos e pelo meio ambiente Esse ciclo depende diretamente da energia solar dos movimentos de rotação da Terra e até mesmo da gravidade O Sol é o responsável por proporcionar energia para que o ciclo aconteça Sua luz provoca a EVAPORAÇÃO da água presente na superfície terrestre Em alguns locais no entanto a neve e o gelo sublimam passando do estado sólido para o vapor pulando as fases de fusão sólido para o líquido e de evaporação Etapas do ciclo da água A água agora em estado gasoso sobe para camadas mais altas da atmosfera onde a temperatura é mais baixa Ao alcançar determinada altitude essa substância passa do estado de vapor para o líquido CONDENSAÇÃO e forma as nuvens que são na realidade uma grande quantidade de gotículas de água Em locais frios essas gotículas podem solidificarse e dar origem à neve ou ao granizo Ao iniciar a chuva processo também chamado de PRECIPITAÇÃO a água começa a retornar para a superfície terrestre e é influenciada diretamente pela gravidade Nesse momento ela pode atingir rios lagos e oceanos INFILTRARSE no solo e nas rochas ou pode ser impedida de voltar à superfície terrestre pela vegetação Ciclo hidrológico Pode ser visto de maneira muito mais completa Ciclo hidrológico Evaporação e evapotranspiração Evaporação Processo pelo qual a água se transforma do estado líquido para vapor aumento da temperatura através da radiação solar e dissipação através das correntes de ar retornando à atmosfera Transpiração Ocorre quando moléculas de água deixam os tecidos das plantas em direção a atmosfera Também ocorre em animais em escala consideravelmente reduzida Evapotranspiração Inclui toda a evaporação proveniente da superfície terrestre além da transpiração das plantas animais e do próprio solo Ciclo hidrológico Evaporação Características Perda por evaporação Quantidade de água evaporada por unidade de área horizontal geralmente expressa em mm Intensidade de evaporação Velocidade com que se processa a perda por evaporação geralmente expressa em mmdia ou mmmês Ciclo hidrológico Condensação Quando o vapor dágua esfria se acumula na atmosfera e se condensa Resultado da condensação Gotículas Formadoras de nuvens e nevoeiros Transformação do estado gasoso da água para seu estado líquido O que são as nuvens As gotículas de água já em estado líquido suspensas no ar Ciclo hidrológico Precipitação Ocorre quando a umidade da atmosfera se torna muito grande para que ela permaneça em suspensão nas nuvens tornandose mais denso e sujeito à ação da gravidade Monitoramento da precipitação ferramenta para conhecimento do volume de água disponível para uso humano e das plantas RUNOFF ou escoamento superficial é a quantidade de água que escoa após a ocorrência de um temporal Ciclo hidrológico Infiltração A infiltração é o fenômeno de penetração da água nas camadas do solo próximas à superfície do terreno São fases da infiltração Intercâmbio Ocorre na camada superficial de terreno onde as partículas de água estão sujeitas a retornar à atmosfera Por meio da ação da evaporação Absorvida pelas raízes das plantas que voltará à atmosfera através da ação da evapotranspiração Descida Dáse o deslocamento vertical da água quando o peso próprio supera a adesão e a capilaridade Circulação Devido ao acúmulo da água o solo fica saturado formandose os lençóis subterrâneos Ciclo hidrológico Infiltração O que pode alterar a capacidade de infiltração O que é a capacidade de infiltração É a quantidade máxima de água que um solo em determinadas condições pode absorver Medida em determinada unidade de tempo por unidade de área horizontal Varia no decorrer da chuva Velocidade de filtração é a velocidade média do escoamento da água através de um solo saturado determinada pela relação entre a quantidade de água que atravessa a unidade de área do material do solo e o tempo Pode ser expressa em ms mdia m3 m2 por dia Distribuição granulométrica é a distribuição das partículas constituintes do solo em função das suas dimensões representada pela curva de distribuição granulométrica Porosidade é a relação entre o volume de vazios e volume total expressa em porcentagem Ciclo hidrológico Finalização Precipitação Transpiração Formação de Nuvens Escoamento Evaporação dos Campos Infiltração Evaporação do Lago Lago Água Subterrânea Importância do ciclo da água O ciclo da água é importante porque garante que essa substância circule constantemente pelo ambiente passando pelos organismos vivos e pelo meio físico Como a água circula no ambiente ela consegue suprir as necessidades dos seres vivos que precisam diariamente dessa substância para o funcionamento adequado de seu organismo Além disso a permanência da água no ambiente é importante para algumas atividades realizadas pelos seres humanos uma vez que ela é fundamental para a geração de energia desenvolvimento da produção agrícola e agropecuária diversas atividades industriais e algumas tarefas do dia a dia como lavar roupa e louça Importância do ciclo da água Entretanto é importante destacar que apesar de o ciclo da água garantir que essa substância circule no meio constantemente isso não garante que não possa faltar água Isso ocorre pelo fato de que o ciclo da água é complexo e pode ser afetado por diversos fatores como o vento que podem fazer com que a água que evaporou em uma área seja precipitada em outras É importante dizer que o ciclo da água varia de acordo com o local em que ele ocorre Fatores como cobertura vegetal altitude temperatura e tipo de solo por exemplo afetam diretamente a quantidade de água envolvida no processo e a velocidade do ciclo DÚVIDAS EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 1 NO CICLO HIDROLÓGICO A ÁGUA POSSUI 3 ESTADOS QUAIS SÃO ELES E QUAL A LIGAÇÃO COM O CICLO 2 QUAIS SÃO OS 5 ESTAGIOS DO CICLO HIDROLÓGICO EXPLIQUE CADA UM 3 DEFINA COM SUAS PALAVRAS O QUE É HIDROLOGIA 4 QUEM SÃO OS MAIORES RESPONSÁVEIS PELO CONSUMO DE ÁGUA NO BRAIL E NO MUNDO O QUE VOCE SUGERE PARA REVERTER ESSE CENÁRIO 5 COMO PODEMOS USAR A ÁGUA DE FORMA MAIS CONSCIENTE 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 1 NO CICLO HIDROLÓGICO A ÁGUA POSSUI 3 ESTADOS QUAIS SÃO ELES E QUAL A LIGAÇÃO COM O CICLO Gasosa vapor Líquida chuva e escoamento Sólida gelo e neve 2 QUAIS SÃO OS 5 ESTAGIOS DO CICLO HIDROLÓGICO EXPLIQUE CADA UM Precipitação escoamento superficial e infiltração evapotranspiração e condensação 3 DEFINA COM SUAS PALAVRAS O QUE É HIDROLOGIA Hidrologia é o estudo da água na terra considerando sua distribuição quantidade consumo e qualidade EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 4 QUEM SÃO OS MAIORES RESPONSÁVEIS PELO CONSUMO DE ÁGUA NO BRAIL E NO MUNDO O QUE VOCE SUGERE PARA REVERTER ESSE CENÁRIO Os maiores consumidores de água do planeta são os setores Agricola e industrial onde juntos somam um consumo de aproximadamente 92 de toda reserva de água doce Para diminuir esse consumo deve existir uma conscientização dos setores e aplicação de novas técnologias visando reduzir consumo e o desperdicio existente 5 COMO PODEMOS USAR A ÁGUA DE FORMA MAIS CONSCIENTE Substituindo processos antigos e ultrapassados por novos metodos e estudos voltados para sustentabilidade e redução do consumo 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO Dois grandes fatores geográficos contribuem para que o Cerrado apresente essa importância ambiental Posição Relevo O bioma encontrase em uma região central do território brasileiro o que contribuiu para que boa parte das bacias hidrográficas do país estivesse concentrada nele Além disso as altitudes presentes e o grande número de nascentes fazem com que haja um bom escoamento das águas para outras regiões auxiliando na distribuição dos recursos hídricos O Cerrado que é considerado a caixa dágua do Brasil abriga o berço de vários importantes rios brasileiros abastecendo um total de oito bacias hidrográficas O Rio São Francisco por exemplo possui mais de 90 de suas nascentes situadas no Cerrado embora quase 55 das águas desse rio encontremse fora desse bioma EXERCÍCIO PARA ENTREGAR 6 QUAL A IMPORTÂNCIA DA PRESERVAÇÃO DO SERRADO PERANTE O CICLO HIDROLÓGICO Nove em cada dez brasileiros consomem eletricidade gerada por águas do Cerrado ressaltando que até a hidrelétrica de Itaipu não existiria sem as nascentes existentes na região do Planalto Central Assim mais do que um importante conjunto de recursos hídricos esse domínio também garante boa parte do potencial hidrelétrico do país Portanto é impossível elaborar qualquer tipo de plano de conservação dos recursos hídricos do Brasil sem estabelecer um plano de preservação do bioma Cerrado um dos mais degradados do país Ao todo milhares e milhares de hectares foram devastados principalmente ao longo do século XX o que vem comprometendo a continuidade da vazão dos principais rios do Brasil RECAPITULANDO O QUE É HIDROLOGIA Definição o que é A hidrologia é uma ciência dedicada ao estudo das águas Esta ciência estuda a ocorrência de água em determinados locais sua circulação propriedades químicas e físicas leis e fenômenos interativos que ocorrem entre a água e o meio ambiente O QUE É HIDROLOGIA Quem são os maiores consumidores de água CICLO HIDROLÓGICO Em síntese o ciclo hidrológico envolve 5 processos Evaporação e condensação Evapotranspiração Precipitação Escoamento superficial Escoamento subterrâneo infiltração Escoamento BALANÇO HÍDRICO A água do planeta está em constante movimento variando quanto a sua distribuição e estado físico através de um processo denominado ciclo hidrológico O balanço hídrico é uma ferramenta que auxilia no entendimento dos processos envolvidos no ciclo hidrológico de uma região através da quantificação das entradas e saídas de água de um sistema em um determinado intervalo de tempo o resultado é a quantidade de água que permanece neste sistema Este balanço pode ser determinado para um trecho do rio uma camada do solo uma bacia hidrográfica ou sistemas de abastecimento de água Balanço hídrico Balanço hídrico ENTRADAS Como meios de entrada de água no solo podese considerar a precipitação a irrigação e escoamento subterrâneo SAÍDAS As saídas de água são representadas pela evapotranspiração e escorrimento superficial Ciclo Hidrológico e Balanço Hídrico O balanço hídrico nada mais é do que o computo das entradas e saídas de água de um sistema Várias escalas espaciais podem ser consideradas para se contabilizar o balanço hídrico Na escala macro o balanço hídrico é o próprio ciclo hidrológico cuja resultado nos fornecerá a água disponível no sistema no solo rios lagos vegetação úmida e oceanos ou seja na biosfera A chuva PRECIPITAÇÃO representa a principal entrada de água em um sistema As entradas de água pela ascensão capilar também são muito pequenas e somente ocorrem em locais com lençol freático superficial e em períodos muito secos Mesmo assim a contribuição dessa variável é pequena sendo desprezível A ET EVAPOTRANSPIRAÇÃO é a principal saída de água do sistema especialmente nos períodos secos ao passo que DP DRENAGEM PROFUNDA constituise em outra via de saída de água do volume controle de solo nos períodos excessivamente chuvosos Balanço hídrico Balanço hídrico Em escala macro O próprio ciclo hidrológico cujo resultado fornece a água disponível no sistema Em escala intermediária O controle de uma bacia microbacia hidrográfica por exemplo Em escala micro A escala local permite realizar o balanço da variação de armazenamento de água no solo em uma determinada cultura Componentes do balanço hídrico para condições naturais P ET Ri DL i AC DP Entradas Saídas P chuva ET evapotranspiração O orvalho Ro escorrimento superficial Ri escorrimento superficial DL o escorrimento subsuperficial DL i escorrimento subsuperficial DP drenagem profunda AC ascensão capilar Equacionandose as entradas e as saídas de água do sistema temse a variação de armazenamento de água no solo ARM P O Ri DL i AC ET Ro DL o DP Considerandose um volume controle de solo o BH apresenta os seguintes componentes descritos a seguir ESAMC Balanço hídrico O balanço hídrico pode ser calculado em escala diária semanal mensal ou anual A escolha da escala depende da finalidade da pesquisa Os principais componentes para definir o balanço hídrico de um determinado local são Precipitação P Evapotranspiração potencial ETP Evapotranspiração real ETR Armazenamento de água no solo ARM Deficiência hídrica DEF Excedente hídrico EXC Balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica Principal entrada precipitação Saídas evapotranspiração e escoamento A equação abaixo tem que ser satisfeita Vt P E Q Onde V variação do volume de água armazenado na bacia m³ t intervalo de tempo considerado s P precipitação m³s¹ E evapotranspiração m³s¹ Q escoamento m³s¹ Balanço Hídrico ESAMC Balanço hídrico ESAMC Balanço hídrico Intervalos de tempo longos como um ano ou mais variação de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias P E Q Reescrita em unidades de mmano¹ o que é feito dividindo os volumes pela área da bacia As unidades de mm são mais usuais para a precipitação e para a evapotranspiração Uma lâmina 1 mm de chuva corresponde a um litro de água distribuído sobre uma área de 1 m² Balanço hídrico Percentual da chuva que se transforma em escoamento C QP O coeficiente de escoamento tem teoricamente valores entre 0 e 1 Na prática os valores vão de 005 a 05 para a maioria das bacias Balanço hídrico Balanço hídrico de algumas regiões hidrográficas do Brasil C QP Região Area Chuva Vazão Evapo transp Vazão km² mm mm mm Chuva Amazonas Total 6112000 1042 1504 Amazonas Brasil 3884191 1047 1134 Tocantins 757000 471 1295 Atlântico Norte 242000 782 1354 Atlântico Nordeste 787000 125 996 São Francisco 634000 151 835 Atlântico Leste 1 242000 87 927 Atlântico Leste 2 303000 386 841 Paraná 877000 1436 403 1033 28 Paraguai 368000 115 1284 Uruguai 178000 716 983 Atlântico Sul 224000 643 838 Brasil Amazonas Total 10724000 738 1309 Brasil Amazonas Parcial 8496191 660 1088 Balanço hídrico de algumas regiões hidrográficas do Brasil Região Área Chuva Vazão Evapo transp Chuva Vazão Evapo transp Vazão km² m³s m³se m³s mm mm mm Chuva Amazonas Total 6112000 493491 202000 291491 2546 1042 1504 41 Amazonas Brasil 3884191 277000 128900 139640 2249 1047 1134 47 Tocantins 757000 42387 11300 31087 1766 471 1295 27 Atlântico Norte 242000 16388 6000 10388 2136 782 1354 37 Atlântico Nordeste 787000 27981 3130 24851 1121 125 996 11 São Francisco 634000 19829 3040 16789 986 151 835 15 Atlântico Leste 1 242000 7784 670 7114 1014 87 927 9 Atlântico Leste 2 303000 11791 3710 8081 1227 386 841 31 Paraná 877000 39935 11200 28735 1436 403 1033 28 Paraguai 368000 16326 1340 14986 1399 115 1284 8 Uruguai 178000 9589 4040 5549 1699 716 983 42 Atlântico Sul 224000 10519 4570 5949 1481 643 838 43 Brasil Amazonas Total 10724000 696020 251000 445020 2047 738 1309 36 Brasil Amazonas Parcial 8496191 479529 177900 293169 1780 660 1088 37 1 Do Japaratuba SE ao Pardo BA 1 Do Jequitinhonha MGBA ao Paraíba do Sul SPMGRJ Balanço hídrico Assim a diferença entre a quantidade de água que entra no sistema e a quantidade de água que sai é igual à variação de armazenamento de água neste sistema Portanto a equação geral do balanço hídrico pode ser expressa da seguinte forma E S A Em que E entrada de água S saída de água e A variação de armazenamento de água no sistema Balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica Principal entrada precipitação Saídas evapotranspiração e escoamento A equação abaixo tem que ser satisfeita ΔVΔt P E Q Onde ΔV variação do volume de água armazenado na bacia m³ Δt intervalo de tempo considerado s P precipitação m³s¹ E evapotranspiração m³s¹ Q escoamento m³s¹ Intervalos de tempo longos como um ano ou mais variação de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias P E Q Reescrita em unidades de mmano¹ o que é feito dividindo os volumes pela área da bacia As unidades de mm são mais usuais para a precipitação e para a evapotranspiração Coeficiente de escoamento Percentual da chuva que se transforma em escoamento C QP O coeficiente de escoamento tem teoricamente valores entre 0 e 1 Na prática os valores vão de 005 a 05 para a maioria das bacias Balanço Hídrico Exemplo A vazão média de 340 m³s em uma bacia de 15 000 km² corresponde a um escoamento anual de uma lâmina dada por Quero deixar na mesma unidade de medida da Precipitação mmano Q 340 m³ 15000 1000² m² s Área de 15 000 km² Vazão média de 340m³s escoamento FACULDADE ESAMC Balanço Hídrico Exemplo A vazão média de 340 m³s em uma bacia de 15 000 km² corresponde a um escoamento anual de uma lâmina dada por Quero deixar na mesma unidade de medida da Precipitação mmano Q 340 m³ 15000 1000² m² s ms s para ano 1 ano 86400 s 365 dia 1 s 1 36586400 ano Área de 15 000 km² Vazão média de 340m³s escoamento FACULDADE ESAMC Balanço Hídrico Exemplo A região da bacia hidrográfica do rio Taquari recebe precipitações médias anuais de 1600 mm 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 m³s¹ Considerando que a área da bacia neste local é de 15000 km² a Qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia b Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo FACULDADE ESAMC Balanço Hídrico Exemplo A região da bacia hidrográfica do rio Taquari recebe precipitações médias anuais de 1600 mm 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 m³s¹ Considerando que a área da bacia neste local é de 15 000 km² a Qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia b Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo P E Q Problema unidades precipitação 1600 mmano escoamento 340 m³s evapotranspiração Balanço Hídrico Exemplo P E Q precipitação 1600 mmano escoamento 340 m³s mmano Q 340 m³ 15000 1000² m² s 1 ano 86400 s dia 365 dia 1 s 1 36586400 ano Resposta do item a E 1600 mm 7148 mm 8852 mm Resposta do item b C Q P 7148 mm 1600 mm 044675 Q 07148 mano Altura da lâmina de água na área da bacia 7148 mm por ano Balanço Hídrico ExemploExercício A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha recebe precipitações médias anuais de 1800 mm No município de Sananduva há um local em que são medidas as vazões deste rio e uma análise de uma série de dados diários ao longo de 11 anos revela que a vazão média do rio é de 431 m³s Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 km² qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo Balanço Hídrico Exemplo P E Q precipitação 1800 mmano escoamento 431 m³s mmano evapotranspiração Evapotranspiração E 1800 mm 8474 mm 9526 mm Coeficiente de escoamento C QP 8474 mm 1800 mm 04708 Q 431 m³ 16041000² m² s 1 ano 86400 s 365 dia 1 s 1 36586400 ano Q 08474 mano Altura da lâmina de água na área da bacia 8474 mm por ano Exemplo Uma bacia Rio Passo Fundo com Precipitação média 1941 mm e Vazão de 803 mm valores médios de 10 anos Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c Exemplo Uma bacia Rio Passo Fundo com Precipitação média 1941 mm e Vazão de 803 mm valores médios de 10 anos Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c Solução Como tratase de valores médios de 10 anos aceitase a simplificação ΔS0 A evapotranspiração real é ET P Q 1941 803 1137 mm O coeficiente de escoamento ou de deflúvio é a relação entre QP C 8031941 041 ou 41 da precipitação gera escoamento superficial Balanço Hídrico Exemplo 1 Em uma bacia hidrográfica o total precipitado em um dado ano foi de 1326 mm Avalie a evapotranspiração total neste ano na bacia hidrográfica considerando que a vazão média anual na sua exutória foi de 143 Lskm² Despreze a diferença no volume de água armazenado na bacia SOLUÇÃO PETRQ 1326 mmETRQ A grande questão do problema é transformar a vazão específica em lâmina equivalente q143Lskm² Para isso basta multiplicar pela duração de 1 ano em segundos e converter km² para m² SOLUÇÃO Tempo em segundos q143Lskm²24360036510001000 Conversão de km² para m² Q143Lskm²24360036510001000 Q45096 mm SOLUÇÃO P ETR Q 1326mm ETR Q 1326mm ETR 45096mm ETR 87504mm Exercício 1 Em uma bacia hidrográfica a precipitação média anual por um período de 20 anos é de 1500 mm e a vazão específica na exutória da bacia é de 15855 lskm² Quais as perdas por evapotranspiração em mm Exercício 1 Em uma bacia hidrográfica localizada em Campinas a precipitação média anual por um período de 10 anos é de 900 mm e a vazão específica na exutória da bacia é de 12242 lskm2 Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c 2 Em uma bacia hidrográfica localizada em Monte Mor a precipitação média anual por um período de 25 anos é de 1250 mm e a vazão específica é de 18728 lskm2 Determinar a evapotranspiração Determinar o coeficiente de deflúvio c