Unidade 1 - Introdução e Ciclo Hidrológico

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Hidrologia e 
Drenagem
Introdução
Água: recurso natural, finito e renovável pelos processos 
do ciclo hidrológico
Diferentes condições geomorfológicas e climatológicas: 
variações sazonais, interanuais e espaciais das vazões de um 
curso d'água
recursos hídricos são móveis, pois escoam pelos rios e 
aquíferos, e de natureza aleatória.
Introdução
Intervenções do homem (transferência no tempo e no espaço):
alterações do regime hidrológico (regularização de vazões → reservatórios)
desvio do escoamento (canais de transposição de águas e irrigação)
sistemas de captação e distribuição de águas superficiais e subterrâneas
afastamento e diluição de esgotos e efluentes (poluição)
manejo do solo (erosão hídrica→perda de solos férteis→assoreamento)
Dublin (1992) → amplo acesso à água em quantidade e qualidade
suficientes
(compreender+monitorar+analisar+modelar+gerir) HIDROLOGIA
Definições
Hidrologia é a geociência que estuda especificamente os seguintes aspectosda 
circulação da água (NRC, 1991):
os processos físicos, químicos e biológicos relacionados à circulação das águas continentais, e
o balanço hídrico global.
Hidrologia Aplicada à Engenharia conjuga os conhecimentos da mecânica dos 
fluidos, hidráulica, meteorologia, estatística, matemática e hidrologia, para 
estabelecer as relações que determinam as variabilidades espacial e temporal dos 
recursos hídricos, visando conceber, planejar, projetar, construir e operar meios 
para controle, utilização racional e conservação das águas.
Gestão de Recursos Hídricos tem como objetivo principal a tomada de decisões 
concernentes à melhor utilização dos recursos hídricos regionais ou nacionais, à luz 
de um arcabouço legal adequado e de políticas públicas condizentes com o 
desenvolvimento sócio-econômico sustentável.
Definições
Gestão de Recursos Hídricos
(tomada de decisões)
Hidrologia → compreensão dos processos
Hidrologia Aplicada à Engenharia → previsão de cenários
Gestão de Recursos Hídricos → tomada de decisões
Agricultura 
Economia 
Eng. Florestal 
Direito
C. Políticas
....
Hidrologia 
Aplicada à 
Engenharia 
(previsão)
Mec. Fluidos 
Hidráulica 
Meteorologia 
Estatística
....
Hidrologia
(compreensão)
Ciências Atmosféricas 
Geoquímica
Geologia 
Geomorfologia 
Biologia Vegetal 
Pedologia
....
Hidrologia e Engenharia
Os estudos hidrológicos realizados para empreendimentos de 
engenharia de recursos hídricos fornecem respostas a questões típicas 
como:
trata-se de um planejamento viável técnica, social e 
economicamente?
qual é o volume de água necessário?
qual é a disponibilidade de água?
quais são os usos prioritários da água?
o projeto é viável sob os aspectos técnicos e econômicos?
as estruturas de controle de cheias estão dimensionadas de forma a 
minimizar os riscos de catástrofes associadas a enchentes?
qual é a melhor regra operacional para as estruturas hidráulicas 
existentes?
A água é um mineral presente em toda a 
Natureza, nos estados sólido, líquido e 
gasoso.
É um recurso natural peculiar, pois se 
renova pelos processos físicos do ciclo 
hidrológico
Ciclo hidrológico
Sucessão de fases nas quais a água passa da atmosfera 
para a terra e retorna a atmosfera.
Evaporação (E) : Emissão de Vapor por uma superfície de 
água líquida a uma temperatura inferior ao ponto de 
ebulição.
Transpiração (T) : Processo pelo qual a água líquida é 
transferida para a atmosfera sob a forma de vapor.
Evapotranspiração (ET): Quantidade de água transferida do solo
para atmosfera por evaporação e transpiração dos vegetais.
Precipitação (P): Todas as águas meteóricas que caem 
sobre a superfície terrestre, tanto na forma líquida como 
sólida.
Ciclo hidrológico
Intercepção: Fração da precipitação que é retida (ou é 
absorvida) pela vegetação e que eventualmente 
retorna à atmosfera por evaporação.
Infiltração (I): Movimento da água penetrando em 
um meio poroso pela ação da gravidade e os efeitos de 
pressão
Percolação: Movimento das águas em um meio 
poroso. Representa o movimento da água infiltrada 
no solo em direção aos aqüíferos.
Ciclo hidrológico
Escoamento Superficial (ES): Movimento das águas sobre a 
superfície.
Escoamento subsuperficial (ESS): Movimento das águas nos 
primeiros horizontes do solo. Representa a parcela infiltrada 
da precipitação que não alcançará os aqüíferos, mas que 
voltará a superfície. Fluxo de água proveniente de zonas de 
saturação temporárias, que circula nos estratos superiores a 
uma velocidade superior à velocidade do escoamento 
subterrâneo.
Escoamento Subterrâneo (ESub): Qualquer escoamento que 
ocorre abaixo da superfície do solo e que pode contribuir 
para o escoamento em profundidade, escoamento de base ou 
percolação profunda.
Água 
Salgada
97,3 % Distribuição da Água
Doce
Água 
Doce
2,7 %
Geleiras 78,1 %
Águas Subterrâneas 21,5 %
Lagos 0,333 %
Rios 0,032 %
Atmosfera 0,035 %
Reservas Hídricas
Dados Hidrológicos
Para que seja possível a quantificação das diversas fases do 
ciclo hidrológico, suas respectivas variabilidades e suas 
inter-relações, é necessário que se realize a coleta 
sistemática dos dados básicos ao longo do tempo.
➢Climatológicos, pluviométricos, fluviométricos, 
evaporimétricos, sedimentométricos. (ANA/CPRM, 
INMET, COPASA/IGAM, CEMIG/IGAM)
➢hidroweb.ana.gov.br
Variáveis hidrológicas (Características e Unidades)
Variável Característica Unidade
Precipitação
Altura 
Duração 
Intensidade
mm 
h
mm/h
Evaporação /ETP
Intensidade 
Total
mm/dia, mm/mês 
mm, cm
Infiltração
Intensidade
Altura
mm/h
mm, cm
Escoamento 
Superficial
Vazão 
Volume
Altura equivalente 
(Deflúvio)
l/s, m3/s, 
106 m3
mm ou cm sobre uma área
Escoamento Subterrâneo
Vazão 
Volume
l/h, m³/h, m3/dia 
m3, 106 m3
Escalas espaciais: globo, continental, regional e bacia hidrográfica (101a 106 km2)
Escalas temporais: hora até vários anos.
Representação Gráfica de Variáveis Hidrológicas
Hidrograma
Hietograma
Hidrograma+Hietograma
Armazenamentos
Superfície: volumes armazenados no rios, canais, 
lagos, reservatórios edepressões.
Subsolo: umidade do solo e o volume armazenado nos 
aquíferos.
Acima da Superfície
VS, variação do 
armazenamento superficial
P, precipitação
EscSup, Escoamento superficial
ES , Evaporação superficial.
TS , Transpiração
ETS = ES + TS Evapotranspiração 
superficial
I , infiltração
Es
P
Q2
Ts
G1
G2
rocha
Eg
Tg
Rg
VB
Vs
QQ11
VS = P − EscSup− ES −TS − I
VS = P − EscSup− ETS − I
Abaixo da Superfície
EscB, Escoamento subterrâneo
EB, Evaporação do “reservatório”
subterrâneo.
TB, Transpiração do “reservatório”
subterrâneo.
B B BET = E + T , Evapotranspiração
subterrâneo
I, infiltração
Es
P
Q2
Ts
G1
G2
rocha
Eg
Tg
Rg
VB
Vs
QQ11
VB = I − EscB− EB −TB
VB = I − EscB −ETB
VB, variação doarmazenamento 
subterrâneo.
Simplificações para:
Duração =Ano;
Evento Isolado Chuva-Vazão
Balanço anual da Bacia 
Hidrográfica:
Entrada:
Precipitação (P)
Saídas:
Escoamento (Q)
Evapotranspiração (E)
P = Q + E
Atenção: Não estamos considerando o armazenamento!!!!
Região
Área Chuva Vazão
Evapo
Chuva Vazão
Evapo Vazão Vazão
transp. transp. % %
km2 m3/s m3/s m3/s mm mm mm Chuva Brasil
Amazonas - Total 6112000 493491 202000 291491 2546 1042 1504 41
Amazonas- Brasil 3884191 277000 128900 139640 2249 1047 1134 47 72
Tocantins 757000 42387 11300 31087 1766 471 1295 27 6
Atlântico Norte 242000 16388 6000 10388 2136 782 1354 37 3
Atlântico Nordeste 787000 27981 3130 24851 1121 125 996 11 2
São Francisco 634000 19829 3040 16789 986 151 835 15 2
Atlântico Leste (1) 242000 7784 670 7114 1014 87 927 9 0
Atlântico Leste (2) 303000 11791 3710 8081 1227 386 841 31 2
Paraná 877000 39935 11200 28735 1436 403 1033 28 6
Paraguai 368000 16326 1340 14986 1399 115 1284 8 1
Uruguai 178000 9589 4040 5549 1699 716 983 42 2
Atlântico - Sul 224000 10519 45705949 1481 643 838 43 3
Brasil - Amazonas Total 10724000 696020 251000 445020 2047 738 1309 36
Brasil - Amazonas Parcial 8496191 479529 177900 293169 1780 660 1088 37 100
(1) Do Japaratuba (SE) ao Pardo (BA)
(2) Do Jequitinhonha (MG/BA) ao Paraíba do Sul ( SP/MG/RJ)
Balanço hídrico de regiões hidrográficas BRASIL
nal da Água)(segundo definição da ANA –Agencia Nacio
Balanço hídrico de regiões hidrográficas do BRASIL 
(segundo definição da ANA – Agencia Nacional da Água)
Referências
• CD da publicação Decifrando a Terra / TEIXEIRA, 
TOLEDO, FAIRCHILD e TAIOLI - São Paulo: Oficina de 
Textos, 2000.
• Notas de aula e apresentações do prof. Éber José de
Andrade Pinto
• Notas de aula e apresentações do prof. Mauro Naghettini.
• Notas de aula e apresentações do prof. Rubem La Laina
Porto
• Notas de aula e apresentações do prof. Daniel Miranda
• Notas de aula e apresentações do prof. Walter Collischonn
• Disponível em: http://professor.ufrgs.br/collischonn/classes
http://professor.ufrgs.br/collischonn/classes
Exercícios
1) Em uma bacia hidrográfica de área igual a 1,0 km2, o total 
precipitado em um dado ano foi de 1.326 mm. Avalie a 
evapotranspiração total neste ano na bacia, considerando que a 
vazão média anual na sua seção de saída foi de 14,3 l/s.
2) Em um certo trecho de rio, que drena uma área de 5,0 km2, a 
vazão média de entrada, na seção de montante, foi de 50,0 l/s 
em março de 1980. A precipitação no mês foi de 60 mm e as 
perdas por evaporação e transpiração totalizaram 135 mm. 
Sabendo que o fluxo básico é constante ao longo do trecho, e 
que a variação do armazenamento superficial não foi alterada, 
calcular a vazão média mensal na seção de saída do trecho, 
considerando ainda que o armazenamento subterrâneo teve um 
decréscimo de 80 mm.
Exercícios
4) Para uma determinada bacia hidrográfica com área de 
drenagem igual a 5 km2, a precipitação média anual é igual a 
1500 mm enquanto as perdas por evapotranspiração são de 
900 mm. Admitindo-se que na bacia será implantado um 
reservatório ocupando 20 % da área total com evaporação 
direta igual a 1050 mm por ano, pede-se determinar as vazões 
média anual para antes e depois da implantação do 
reservatório. Considere as mesmas condições de precipitação e 
evapotranspiração (fora do lago) para ambas as situações.
Exercícios
5) Durante o mês de julho de 1981, a afluência média a um 
reservatório formado por um barramento, foi de 4,3 l/s. No 
mesmo período a concessionária de geração de energia 
operou o reservatório liberando para jusante uma vazão de 2,5 
l/s para atendimento de navegação, sendo que a geração de 
energia elétrica consumiu uma vazão adicional de 5,0 l/s. A 
precipitação média mensal na região foi de apenas 5 mm, 
enquanto a média histórica de evaporação da superfície do 
lago vale 110 mm. Sabendo-se que no início do mês o NA do 
reservatório se encontrava na cota 678,03 m, determine o NA 
no final do mês, desprezando as perdas por infiltração.
Exercícios
665
670
675
680
685
690
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
Volume (106 m3)
C
o
t
a
(
m
)
0.05 -0.10
Curva Cota x Área x Volume
Área (km2)
0.40 0.35 0.30 0.25 0.20
695
Vol. Acumulado
Áreas
678,03
0,14
0.15
	Slide 1
	Slide 2: Introdução
	Slide 3: Introdução
	Slide 4: Definições
	Slide 5: Definições
	Slide 6: Hidrologia e Engenharia
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9: Ciclo hidrológico
	Slide 10: Ciclo hidrológico
	Slide 11: Ciclo hidrológico
	Slide 12
	Slide 13: Reservas Hídricas
	Slide 14: Dados Hidrológicos
	Slide 15: Variáveis hidrológicas (Características e Unidades)
	Slide 16: Representação Gráfica de Variáveis Hidrológicas
	Slide 17: Armazenamentos
	Slide 18: Acima da Superfície
	Slide 19: Abaixo da Superfície
	Slide 20: Simplificações para:
	Slide 21: Balanço anual da Bacia Hidrográfica:
	Slide 22: Balanço hídrico de regiões hidrogr
	Slide 23: Referências
	Slide 24: Exercícios
	Slide 25: Exercícios
	Slide 26: Exercícios
	Slide 27: Exercícios