Prévia do material em texto
INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA HIDROLOGIA E DO CICLO HIDROLÓGICO Profa. ELISANGELA RONCONI RODRIGUES E-mail: elisangela.rodrigues@fmu.br O QUE É HIDROLOGIA? • Hidrologia: é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o meio ambiente, incluindo sua relação com a vida. (United State Federal Council Science and Technology). HIDROLOGIA APLICADA Está voltada para os diferentes problemas que envolvem a utilização dos recursos hídricos, preservação do meio ambiente e ocupação da bacia hidrográfica. Áreas de atuação da Hidrologia: • Planejamento e Gerenciamento da Bacia Hidrográfica: planejamento e controle do uso dos recursos naturais. • Abastecimento de Água: limitação nas regiões áridas e semiáridas do país. • Drenagem Urbana: 85% da população vive em área urbana. Enchentes, produção de sedimentos e problemas de qualidade da água. • Aproveitamento Hidrelétrico: a energia hidrelétrica constitui a maior fonte de toda energia produzida no país. Depende da disponibilidade de água, da sua regularização por obras hidráulicas e o impacto das mesmas sobre o meio ambiente. • Uso do Solo Rural: produção de sedimentos e nutrientes, resultando em perda do solo fértil e assoreamento dos rios. • Controle de Erosão: medidas de combate à erosão do solo. HIDROLOGIA APLICADA • Controle da Poluição e Qualidade da Água: tratamento dos despejos domésticos e industriais e de cargas de pesticidas de uso agrícola. • Irrigação: a produção agrícola em algumas áreas depende essencialmente da disponibilidade de água. • Navegação. • Recreação e Preservação do Meio Ambiente. • Preservação dos Ecossistemas Aquáticos. 1.4. Estudos Hidrológicos • Baseiam-se em elementos observados e medidos no campo. • Estabelecimento de postos pluviométricos ou fluviométricos e sua manutenção ininterrupta são condições necessárias ao estudo hidrológico. • Projetos de obras futuras são elaboradas com base em elementos do passado. IMPORTÂNCIA DA ÁGUA IMPORTÂNCIA DA ÁGUA A ideia que a grande maioria das pessoas possui com relação à água é que esta é infinitamente abundante e sua renovação é natural. No entanto, ocupando 71% da superfície do planeta, sabe-se que 97,30% deste total constituem-se de águas salgadas1, 2,70% são águas doces. Do total de água doce, 2,07% estão congeladas em geleiras e calotas polares (água em estado sólido) e, apenas 0,63% resta de água doce não totalmente aproveitada por questões de inviabilidade técnica, econômica, financeira e de sustentabilidade ambiental IMPORTÂNCIA DA ÁGUA IMPORTÂNCIA DA ÁGUA • Mais de 2 bilhões de pessoas vivem em países que experimentam estresse hídrico (proporção anual entre o total de água potável retirada pelos principais setores e a quantidade total de recursos hídricos renováveis); • 31 países experimentam estresse hídrico entre 25% (que é definido como o patamar mínimo) e 70%. Outros 22 países estão acima do nível de 70% e, por isso, encontram-se em uma grave situação; • Cerca de 4 bilhões de pessoas (quase dois terços da população mundial) vivenciam uma escassez de água grave durante, pelo menos, um mês do ano; • Cerca de 90% de todos os desastres naturais são relacionados à água; • 5% dos desastres naturais são causados pela seca. Ela afeta 1,1 bilhão de pessoas, matando mais 22 mil e causando US$ 100 bilhões em prejuízos; • Mais de 80% das águas residuais, em todo o mundo, retornam ao meio ambiente sem tratamento; • Várias doenças relacionadas à água continuam aumentando, como a cólera e esquistossomose. A maioria dos casos ocorre nos países onde apenas uma proporção muito pequena de águas residuais e urbanas é tratada; • Em todo o mundo, apenas 2,9 bilhões de pessoas (39% da população mundial) tiveram acesso a serviços sanitários gerenciados de forma segura em 2015. IMPORTÂNCIA DA ÁGUA O Brasil é o país mais rico em água doce, com cerca de 10% das reservas mundiais. Do potencial de água de superfície do planeta, concentram-se 18%, escoando pelos rios aproximadamente 257.790 m3.s-1. Apesar de apresentar uma situação aparentemente favorável, observa-se no Brasil uma enorme desigualdade regional na distribuição dos recursos hídricos DISPONIBILDIADE HÍDRICA PER CAPTA USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA Em função de suas qualidades e quantidades, a água propicia vários tipos de uso, isto é, múltiplos usos. O uso dos recursos hídricos por cada setor pode ser classificado como consuntivo e não consuntivo. a) Uso Consuntivo. É quando, durante o uso, é retirada uma determinada quantidade de água dos mananciais e depois de utilizada, uma quantidade menor e/ou com qualidade inferior é devolvida, ou seja, parte da água retirada é consumida durante seu uso. Exemplos: abastecimento, irrigação, etc. b) Uso Não Consuntivo. É aquele uso em que é retirada uma parte de água dos mananciais e depois de utilizada, é devolvida a esses mananciais a mesma quantidade e com a mesma qualidade, ou ainda nos usos em que a água serve apenas como veículo para uma certa atividade, ou seja, a água não é consumida durante seu uso. Exemplos: pesca, navegação, etc. USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA QUESTÕES PARA FIXAÇÃO/REFLEXÃO 1) Comente sobre a distribuição de água doce no Brasil e os principais conflitos quanto ao uso desse importante recurso hídrico. 2) (Prova de Hidrologia Concurso ANA 2002) Em uma bacia hidrográfica, o uso não-consuntivo da água é realizado por: a) navegação fluvial, irrigação, pesca; b) recreação, dessentação dos animais, geração de energia; c) abastecimento urbano, irrigação, recreação; d) navegação fluvial, geração de energia, pesca; e) abastecimento industrial, controle de cheia, preservação. 3) Comente sobre os fatores que determinam a seguinte situação em relação ao Brasil.: “O país detém 12% de toda a água doce da superfície terrestre e ocupa o 50º lugar no ranking mundial da saúde hídrica”. 4) Sendo a maior parte do uso consuntivo da água as atividades agropecuárias, comente sobre o cenário futuro de crescimento populacional, necessidade de produção de alimentos e disponibilidade hídrica. O CICLO HIDROLÓGICO O CICLO HIDROLÓGICO É o fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre. O conceito de ciclo hidrológico está ligado ao movimento e à troca de água nos seus diferentes estados físicos, que ocorre na Hidrosfera, entre os oceanos, as calotes de gelo, as águas superficiais, as águas subterrâneas e a atmosfera. Este movimento permanente deve-se ao Sol, que fornece a energia para elevar a água da superfície terrestre para a atmosfera (evaporação), e à gravidade, que faz com que a água condensada se caia (precipitação) e que, uma vez na superfície, circule através de linhas de água que se reúnem em rios até atingir os oceanos (escoamento superficial) ou se infiltre nos solos e nas rochas, através dos seus poros, fissuras e fraturas (escoamento subterrâneo). Nem toda a água precipitada alcança a superfície terrestre, já que uma parte, na sua queda, pode ser interceptada pela vegetação e volta a evaporar-se. A água que se infiltra no solo é sujeita a evaporação direta para a atmosfera e é absorvida pela vegetação, que através da transpiração, a devolve à atmosfera. Este processo chamado evapotranspiração ocorre no topo da zona não saturada, ou seja, na zona onde os espaços entre as partículas de solo contêm tanto ar como água. O CICLO HIDROLÓGICO O CICLO HIDROLÓGICO A água que continua a infiltrar-se e atinge a zona saturada, entra na circulação subterrânea e contribui para um aumento da água armazenada (recarga dos aquíferos). Na Figura observa-se que, na zona saturada (aquífero), os poros ou fraturas das formações rochosas estão completamente preenchidos por água (saturados). O topo da zona saturada corresponde ao nível freático. No entanto, a água subterrânea pode ressurgir à superfície (nascentes) e alimentaras linhas de água ou ser descarregada diretamente no oceano. A quantidade de água e a velocidade com que ela circula nas diferentes fases do ciclo hidrológico são influenciadas por diversos fatores como, por exemplo, a cobertura vegetal, altitude, topografia, temperatura, tipo de solo e geologia 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 partir das diferenças entre os processos de precipitação e evaporação. O balanço hídrico de uma área unitária da superfície da Terra é formado pelos seguintes componentes: P = precipitação; E = evaporação; Q = descarga, escoamento; R = reserva, armazenamento; U = uso, consumo. Considerando que em macroescala, R e U são desprezíveis e só serão considerados para planejamento local (necessidade de irrigação, por exemplo), podemos simplificar a equação geral do balanço hídrico em: P = Q + E EXERCÍCIOS 1) (Prova de Hidrologia Concurso CPRM 2002 - Certo ou Errado) a) (item 2) o ciclo hidrológico é o fenômeno global de circulação fechada de água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionada exclusivamente pela energia solar. b) (item 5) Os principais componentes associados ao ciclo hidrológico são a precipitação (P), a infiltração (I), a evapotranspiração (ET) e o escoamento superficial (ES). A equação do balanço hídrico para uma bacia hidrológica qualquer pode ser expressa por P + I = ET + ES. 2) No Bacia Hidrográfica Guarapiranga (SP), a precipitação média anual é de 1281 mm, e a vazão gerada é de 574 mm. Qual a taxa de evaporação anual nesta bacia? Considerando que a área da bacia é de 630 Km², qual a disponibilidade superficial total (em litros) Slide 1 Slide 2: O QUE É HIDROLOGIA? Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22