Hidrologia

Definições

Benedito C. SilvaIRN / UNIFEI

Hidrologia é a ciência que estuda a água sobre a Terra; sua quantidade, distribuição, circulação, características químicas e físicas, e sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos.

Ven Te Chow

O que é Hidrologia?

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

O que acontece com a água que cai da

chuva?

• É uma “ciência da Terra”.

O que é Hidrologia?

Hidrologiae

Engenharia Hidrológica

O que é Engenharia Hidrológica?

CONCEITO:

• Utiliza princípios hidrológicos na solução de problemas de Engenharia relacionados à exploração dos recursos hídricos.

• É uma ciência aplicada.

• Subdivisões: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfície, Hidrologia Estatística etc.

*Adaptado de Zahed e Porto (USP)

Engenharia Hidrológica

• Abastecimento• Navegação• Irrigação• Diluição de poluentes• Manutenção dos ecossistemas• Pesca• Turismo• Recreação• Geração de energia elétrica

• Relacionada aos usos da água

Engenharia Hidrológica

• Controle de cheias• Proteção contra enchentes• Drenagem urbana• Proteção/restauração de recursos biológicos• Erosão e assoreamento• Tratamento de esgotos• Gestão de águas

• Relacionada ao manejo da água

Hidrologia

Ciclo HidrológicoBenedito C. SilvaIRN / UNIFEI

Ciclo hidrológicoFenômeno global de circulação fechada da

água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre.

Fases do ciclo hidrológico

Bacia Hidrográfica

Bacia HidrográficaUma região em que a chuva ocorrida em

qualquer ponto drena para a mesma seção transversal do curso-d’água.

Área de captação natural das precipitações, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída: o exutório.

Para definir uma bacia:◦ Curso d’água◦ Seção transversal de referência (exutório)◦ Informações de topografia

Definição de bacia

Diferenciar áreas que contribuem para um ponto

Fontes de dados de topografia

Seção de referência, ou

exutório

Divisor não corta drenagem

exceto no exutório.

Divisor passa pela região mais

elevada da bacia, mas não

necessariamente pelos pontos

mais altos.

Bacias hidrográficas são compostas por sub-bacias hidrograficas. Cada sub-bacia é uma bacia hidrográfica que pode ser subdividida em sub-bacias, etc.

A bacia do rib. José Pereira é uma sub-bacia do rio Sapucaí, que por sua vez é uma sub-bacia do rio Grande, que ...

Sub - bacia

Divisor de águas

Características da bacia hidrográficaÁrea de drenagemComprimentoDeclividadeCurva hipsométricaFormaCobertura vegetal e uso do solo……

Área da bacia hidrográficaCaracterística mais importante da baciaReflete o volume total de água que pode

ser gerado potencialmente na bacia Bacia impermeável e chuva constante: Q = P . A Se A = 60 km2 (60 milhões de m2) e P = 10 mm/hora (2,7 . 10-6 m/s) Q = 166 m3/s

Área da bacia hidrográficaUma vez

definidos os contornos (divisor), a área pode ser calculada por uma integral numérica (SIG) ou por métodos manuais (planímetro, contagem, pesagem).

Comprimento

Comprimento da baciaComprimento do rio principal

Comprimento

Comprimento da bacia

Comprimento do rio principal

ComprimentoOs comprimentos da bacia e do

rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer a bacia.

DeclividadeDiferença de altitude entre o

início e o fim da drenagem dividida pelo comprimento da drenagem.

Tem relação com a velocidade com a qual ocorre o escoamento.

Ponto mais alto: 300 m

Ponto mais baixo: 20 m

Comprimento drenagem = 7 km

Declividade = 0,04 m/m ou 40 m por km

Perfil longitudinal

Perfil típico:

alto médio baixo

Distância ao longo do rio principal

Alt

itud

e do

leit

o

Valores típicos:Baixa declividade: alguns cm por kmAlta declividade: alguns m por km

Índice de conformação ou fator de forma

L

I = A / L2

I alto: cheias mais rápidas

I baixo: cheias mais lentas

Índice de compacidade

Relação entre o perímetro

da bacia e o perímetro que

a bacia teria se fosse circular

K = 0,28 P / A0.5

mede mais ou menos a mesma

coisa que o fator de forma

ExemplosAlongadas

São Francisco

Outras: Tietê, Paranapanema, Tocantins

ExemplosCircular

Rio Itajaí SC

Cobertura vegetalFlorestas: maior interceptação;

maior profundidade de raízes.Maior interceptação =

escoamento demora mais a ocorrer

Maior profundidade de raízes = água consumida pela evapotranspiração pode ser retirada de maiores profundidades do solo

Uso do soloSubstituição de floresta por

pastagem/lavouraUrbanização: telhados, ruas, passeios,

estacionamentos e até pátios de casasModificação dos caminhos da água

Aumento da velocidade do escoamento (leito natural rugoso x leito artificial com revestimento liso)

Encurtamento das distâncias até a rede de drenagem (exemplo: telhado com calha)

Uso do soloAgricultura = compactação do

solo Redução da quantidade de matéria

orgânica no solo Porosidade diminui Capacidade de infiltração diminui Raízes mais superficiais: Consumo de

água das plantas diminui

Tipos de solosSolos arenosos = menos

escoamento superficialSolos argilosos = mais

escoamento superficial Solos rasos = mais escoamento

superficialSolos profundos = menos

escoamento superficial

GeologiaRochas do sub-solo afetam o

comportamento da bacia hidrográficaRochas porosas tem a propriedade de

armazenar grandes quantidades de água (rochas sedimentares – arenito)

Rochas magmáticas tem pouca porosidade e armazenam pouca água, exceto quando são muito fraturadas.

Bacias com depósitos calcáreos tem grandes cavidades no sub-solo onde a água é armazenada.

Partes da BaciaVertentes

◦Escoamento superficial difuso◦Não há canais definidos◦Escoamento sub-superficial e

subterrâneo

Rede de drenagem◦Escoamento superficial◦Canais bem definidos

Rede de drenagem

Densidade da rede de drenagem◦ Controlada pela Geologia e pelo

Clima

Forma da rede de drenagem Controlada pela

geologia

Bacias hidrográficas e SIGSIG são Sistemas de Informação

GeográficaEquivalem a sistemas CAD para a

hidrologiaAlém de CAD são bancos de

dados e permitem análises dos dados

Representações do relevo no computador

Isolinhas = curvas de nívelMatriciais = modelos digitais de

elevação (MDE)TIN = Triangular irregular

network

Exemplo de MDE: SRTM

O que pode ser obtido do MDEDireção de escoamentoRios principais (rede de

drenagem)Definição de bacias e sub-baciasÁrea das baciasDeclividade das baciasEtc.

Rede de drenagem e sub-bacias

Exercício

Delimitar manualmente a bacia do Rio de Bicas, a partir da barragem da Usina Hidrelétrica REPI em Wenceslau Braz (ver próximo slide)Utilizar a carta topográfica Delfim Moreira, disponível no site da disciplinaData de entrega: 04/03/2015 (no horário da disciplina)

Barragem da Usina da REPI