HidrologiaPROF MSc CARLOS SPARTACUSCEULP-ULBRA-TO

Ciclo hidrolgico Bacia hidrogrfica Precipitaoformaotiposvariao espacial e temporalEscoamento superficialgeraofatores que afetamAnlise do hidrogramaVazes mdias, mnimas e mximasCapacidade de infiltrao nos solosNoes de guas subterrneasEvapotranspiraoBalano hdricoCurva de permanncia de vazesTcnicas de medio de variveis hidrolgicasRegularizao de vazesAmortecimento de cheias em reservatriosImpactos da urbanizao de uma baciaPLANO DE CURSOTpicos:

NOTCIASEstiagem no NORDESTE do BrasilChuvas de maro e abril abre a esperana dos Nordestinos Seca australiana agrava crise global de produo de arrozFundao investiga mortandade de peixes Enchente na ChinaPoluio de plantas aquaticas no lago da Usina do Lajeado

Seca no Nordeste em 2001Patos - Paraba 2001

Hidrologia a cincia que estuda a gua sobre a Terra; sua quantidade, distribuio, circulao, caractersticas qumicas e fsicas, e sua relao com o meio ambiente e com os seres vivos.Introduo e Ciclo HidrolgicoVen Te Chow

De forma bem simplificada pode-se dizer que a hidrologia tenta responder pergunta:

O que acontece com a gua da chuva? uma cincia da Terra.O que Hidrologia?

HidrologiaeEngenharia Hidrolgica

O que Engenharia Hidrolgica?CONCEITO: Utiliza princpios hidrolgicos na soluo de problemas de Engenharia relacionados explorao dos recursos hdricos. uma cincia aplicada. Subdivises: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfcie, Hidrologia Estatstica etc.*Adaptado de Zahed e Porto (USP)

Engenharia HidrolgicaAbastecimentoNavegaoIrrigaoDiluio de poluentesManuteno dos ecossistemasPescaTurismoRecreaoGerao de energia eltrica Relacionada aos usos da gua

Engenharia HidrolgicaControle de cheiasProteo contra enchentesDrenagem urbanaProteo/restaurao de recursos biolgicosEroso e assoreamentoTratamento de esgotosGesto de guas

Relacionada ao manejo da gua

Usos da gua no mundo No ano 2000 o mundo todo usou duas vezes mais gua do que em 1960. O volume de gua doce na superfcie da terra relativamente fixo. De certa forma, medida que a populao cresce e as aspiraes dos indivduos aumentam, h uma maior possibilidade de escassez de gua no mundo. O Brasil um dos pases mais ricos em gua, embora existam problemas diversos.

Abastecimento de guaETA Moinhos de VentoEstima-se em 200 litros por habitante por dia o consumo de gua no Brasil.

Abastecimento de guaEstima-se em 200 litros por habitante por dia o consumo de gua no Brasil.

At chegar s residncias, boa parteda gua perdida em vazamentos dos sistemas de distribuio.

A gua dos vazamentos infiltra e fica armazenada no solo ou nosubsolo. Eventualmente retorna aos rios.

Aproximadamente 80% da gua que chega a uma residncia retornacomo esgoto cloacal.

Cidades como Barcelona esto importando gua para abastecimento usando navios.

IrrigaoIrrigao:

maior uso mundialmelhor produtividademenos riscos climticosIrrigao: algumas dificuldades

usar gua em regies secastransferir guaconflitos com outros usos

IrrigaoIrrigao (mtodos):

inundao (arroz)asperso (pivs centrais)gotejamento

Irrigao gua na agriculturaEstimativas de consumo de gua para diferentes produtos.

ExemplosIrrigao (mtodos):

inundao (arroz)asperso (pivs centrais)gotejamentoIrrigao: transporte de gua em sistemas de canais - transposio

Uso industrialRefrigeraoVaporProcessosProdutoLimpeza

Lanamento e tratamento de esgotos

PescaPesca

subsistnciaartesanalcomunidades nativas

NavegaoNavegao: vantagensmaior capacidade de cargamais barata para determinadas cargas ($ por Kg relativamente baixo)como minrio, gros, madeira

Navegao

NavegaoNavegao no Brasil

RS (Lagoa, Jacu e Taquari)SP (Tiet e Paran)MT e MS (Paraguai)AM e RO (rio Madeira)rio Amazonas

Araguaia?Tocantins?

questes ambientais

NavegaoEclusa rio Taquari

Recreao

Controle de cheiasDiques de proteo contra cheias

Controle de cheiasDiques de proteo contra cheias

Controle de cheiasDiques de proteo contra cheias

Canalizao de crregos sem a devida anlise de impactos a jusante (transferncia de inundaes de um ponto a outros);

(SEMADS, 2001)

Controle de cheiasIPH 01027IntroduoTrauma de Porto Alegre

cheia de 1941

TurismoPraia do rio Araguaia

Sedimentos

Sedimentos

Manuteno de ecossistemas

Manuteno de ecossistemasRio dos Sinos mortandade de peixes 2007?

Gerao de energia

Gerao de energia

Gerao de energia

Gerao de energia

Gerao de energia

Total (calha principal) = 21,1 GW

Algumas perguntas tpicas:1) Qual a vazo mxima provvel em um local proposto para uma barragem ?

2) Qual a disponibilidade de gua de um rio e como ela poder variar entre estaes e de um ano a outro ?

3) Qual a vazo mnima de um rio que igualada ou superada 90 % do tempo ?*Adaptado de Zahed e Porto (USP)

4) Qual o volume de um reservatrio necessrio para garantir uma determinada vazo a jusante ?

5) Qual o tamanho adequado de um reservatrio de armazenamento para limitar as inundaes a jusante a um nvel pr-estabelecido ?

6) Qual deve ser a capacidade de um canal ou de um bueiro para evitar inundaes em determinadas reas ?

*Adaptado de Zahed e Porto (USP)Algumas perguntas tpicas:

7) Qual vazo necessria para manter uma determinada espcie ou um ecossistema em um rio?

8) Como as mudanas de regime hidrolgico decorrentes das atividades humanas podem afetar as variveis fsicas de que dependem os ecossistemas?Algumas perguntas novas:

9) Qual ser a disponibilidade de gua para gerao de energia durante o prximo perodo de estiagem?

10) Considerando que no haver gua suficiente para gerar energia durante o prximo ano, quando devem ser ligadas as usinas termoeltricas?

11) Qual deve ser a potncia do gerador e da turbina que devero ser instalados em uma nova usina hidreltrica?Algumas perguntas Energia:

12) Considerando que a quantidade de gua em uma bacia muito reduzida, quais devem ser os usos prioritrios?Algumas perguntas mais

13) Como as mudanas climticas podero afetar a hidrologia?

14) Como a urbanizao afeta as vazes mximas?

15) Qual o efeito do desmatamento sobre a vazo dos rios?

16) Qual o efeito da plantao de eucaliptos sobre a vazo dos rios?

Algumas perguntas mais

Uso consuntivo Abastecimento urbano Abastecimento industrial Irrigao Dessedentao animal

Uso no consuntivo Gerao de energia eltrica Navegao Recreao

Manejo ambiental Coleta, remoo e transformao de poluentes Manejo de qualidade ambiental Proteo/restaurao de recursos biolgicosUsos consuntivos e no consuntivos

Gerao de energia eltrica

Trmica e Hidreltrica

Os dois tipos utilizam muita gua

Gerao de energia eltrica por usinas hidreltricas muito mais barato do que gerao de energia por usinas trmicas porque o combustvel mais barato, embora o custo de implantao de uma usina hidreltrica seja maior e o custo do transporte da energia seja maior. Hidrologia e Engenharia Eltrica

Principais pases produtores de energia hidreltrica:

PasCapacidade instalada (MW)Produo(GW.horas.ano-1)Frao da energia eltrica produzida no pas (%)Estados Unidos74.800296.38010Canad64.770330.69062China52.180166.80018Brasil51.100250.00097Rssia39.900162.80027Noruega26.000112.68099Frana23.10065.50015Japo21.17091.3009ndia20.58072.28025Sucia16.54063.50052Total 10 pases390.2901.611.93022Total mundial633.7302.445.39020

Causas: pouco carvo; falta de desenvolvimento da energia nuclear; disponibilidade de gua; rios grandes e variaes topogrficas grandes (quedas). Observar que o Brasil o quarto pas do mundo em capacidade instalada, mas o terceiro em produo. Observar que o Brasil e a Noruega so os pases com maior dependncia da energia hidreltrica no total de energia eltrica produzida.Principais pases produtores de energia hidreltrica:

PasCapacidade instalada (MW)Produo(GW.horas.ano-1)Frao da energia eltrica produzida no pas (%)Estados Unidos74.800296.38010Canad64.770330.69062China52.180166.80018Brasil51.100250.00097Rssia39.900162.80027Noruega26.000112.68099Frana23.10065.50015Japo21.17091.3009ndia20.58072.28025Sucia16.54063.50052Total 10 pases390.2901.611.93022Total mundial633.7302.445.39020

A potncia de uma usina hidreltrica proporcional ao produto da descarga vezes a queda.

A queda definida pela topografia e pelas caractersticas da barragem.

A descarga (vazo) resultado dos processos de transformao da chuva em vazo que ocorrem na bacia hidrogrfica. Hidrologia e Engenharia Eltrica

Vazo de projeto das turbinas.

Vazo de projeto do vertedor.

Vazo de projeto para desvio do rio durante a construo.

Variabilidade sazonal e interanual da vazo.

Operao de sistemas de usinas interligadas.Hidrologia e Engenharia Eltrica Hidrologia e Hidreltricas:

Variabilidade da vazo:

Material na internet: http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/IPH_019/IPH019.htmlApostila Disciplina http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/apostila_hidrologia/apostila.htmlApresentaes slides (no mesmo local)Exerccios e resultados das provas (no mesmo local)

Bibliografia:

SANCHEZ, Jlio. Fundamentos de Hidrologia. Apostila. IPH-UFRGS, 1988. 350p.TUCCI, Carlos E.M. (Org.). Hidrologia. Cincias e aplicao. Porto Alegre: Ed. da Universidade: ABRH: EDUSP, 1993. 943p.

*Captulo 06b