Hidrologia FísicaDefinições Gerais

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 Física

Ciclo Hidrológico

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.

Um pouco de história Rei Salomão 1000 anos AC (segundo

Bíblia): All rivers flow into the sea, yet the sea is never

full. To the place the streams come from, there they return again.

Gregos: Primeiros registros de pensamentos sobre a origem das águas dos rios (500 AC)

Gregos: Água dos rios é a água do mar que vem das profundezas da terra.

Romanos: Muitas obras hidráulicas mas continuam adotando o pensamento grego sobre o ciclo hidrológico

Possível causa: clima da região do mediterrâneo.

Idade média: Idéias dos gregos perduraram até +/- século XVI

Renascimento: papel fundamental da chuva!!

Bernard Palissy• Livro (1580) em forma de

diálogo entre dois personagens: “Teoria” e “Prática”

• “Teoria” argumentava em favor da idéia dos gregos

• “Prática” argumentava com base na observação, dizendo que a água dos rios vinha da chuva e do derretimento da neve

Depois de PalissyAinda apoiando as idéias erradas dos

gregos: Kepler; DescartesO ciclo hidrológico começou a ficar

mais claro durante os séculos XVII e XVIII, com o advento da ciência experimental, e das medições.

Muitos aspectos ainda permanecem obscuros: papel das florestas; CO2; aerossóis; interação oceanos e atmosfera

Fases do ciclo hidrológico

zona de aeraçãoou

zona não saturada

rocha de origem

lençol freático

infiltração escoamentosuperficial

precipitação

evaporação (interceptação)transpiração

evaporação

percolação fluxoascendente

escoamentosub-superficialzona saturada

Ciclo Hidrológico

Precipitação e evaporaçãono espaço e no tempo

Precipitação sobreáreas impermeáveis

Interceptaçãovegetal

Precipitação direta emlagos, rios e reservatórios

Interceptação pordiferentes superfícies

Infiltração desuperfícies permeáveis

Balanço no meionão-saturado

Escoamentosuperficial

Escoamento no meionão-saturado Percolação

Escoamentosubterrâneo

Vazão superficial

Evaporação eevapotranspiração

Evaporação eevapotranspiração

Processos do Ciclo Hidrológico

Usos da água no mundo

• No ano 2000 o mundo todo usou duas vezes mais água do que em 1960

• O volume de água doce na superfície da terra é relativamente fixo. De certa forma, à medida que a população cresce e as aspirações dos indivíduos aumentam, há uma maior possibilidade de escassez de água no mundo

• O Brasil é um dos países mais ricos em água, embora existam problemas diversos

Algumas perguntas típicas:

1) Qual é a vazão máxima provável em um local proposto para uma barragem ?

2) Qual é a disponibilidade de água de um rio e como ela poderá variar entre estações e de um ano a outro ?

3) Qual é a relação entre a quantidade de água superficial e a água subterrânea ?

4) Qual é a vazão mínima de um rio que é igualada ou superada 90 % do tempo ?

5) Qual é o volume de um reservatório necessário para garantir uma determinada vazão a jusante ?

6) Qual é o tamanho adequado de um reservatório de armazenamento para limitar as inundações a jusante a um nível pré-estabelecido ?

7) Qual deve ser a capacidade de um canal ou de um bueiro para evitar inundações em determinadas áreas ?

8) Quais são o “hardware” (sensor de chuva, p. ex.) e o “software” (modelo computacional) necessários para a previsão de cheias em tempo real ?

Algumas perguntas típicas:

9) Qual é vazão necessária para manter uma determinada espécie ou um ecossistema em um rio?

10) Como as mudanças de regime hidrológico decorrentes das atividades humanas podem afetar as variáveis físicas de que dependem os ecossistemas?

Algumas perguntas novas:

11) Qual será a disponibilidade de água para geração de energia durante o próximo período de estiagem?

12) Considerando que não haverá água suficiente para gerar energia durante o próximo ano, quando devem ser ligadas as usinas termoelétricas?

13) Qual deve ser a potência do gerador e da turbina que deverão ser instalados em uma nova usina hidrelétrica?

Algumas perguntas relacionadas a energia:

14) Considerando que a quantidade de água em uma bacia é muito reduzida, quais devem ser os usos prioritários?

Algumas perguntas mais

15) Como as mudanças climáticas poderão afetar a hidrologia?

Uso consuntivo• Abastecimento urbano• Abastecimento industrial• Irrigação• Dessedentação animal

Uso não consuntivo• Geração de energia elétrica• Navegação• Recreação

Manejo ambiental• Coleta, remoção e transformação de poluentes• Manejo de qualidade ambiental• Proteção/restauração de recursos biológicos

Usos consuntivos e não consuntivos