Hidrologia Física Definições Gerais

1. Hidrologia FísicaDefinições Gerais Benedito C. Silva IRN / UNIFEI

2. O que é Hidrologia? 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

3. O que é Hidrologia? • É uma “ciência da Terra”. • De forma bem simplificada pode-se dizer que a hidrologia tenta responder à pergunta: • O que acontece com a água que cai da chuva?

4. Hidrologia e Engenharia Hidrológica

5. O que é Engenharia Hidrológica? CONCEITO: • É uma ciência aplicada. • Utiliza princípios hidrológicos na solução de problemas de Engenharia relacionados à exploração dos recursos hídricos. • Subdivisões: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfície, Hidrologia Estatística etc. *Adaptado de Zahed e Porto (USP)

6. Engenharia Hidrológica • Relacionada aos usos da água • Abastecimento • Navegação • Irrigação • Diluição de poluentes • Manutenção dos ecossistemas • Pesca • Turismo • Recreação • Geração de energia elétrica

7. Engenharia Hidrológica • Relacionada ao manejo da água • Controle de cheias • Proteção contra enchentes • Drenagem urbana • Proteção/restauração de recursos biológicos • Erosão e assoreamento • Tratamento de esgotos • Gestão de águas

8. Hidrologia FísicaCiclo Hidrológico

9. Ciclohidrológico • Fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre.

10. 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!!

11. 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

12. Depois de Palissy • Ainda apoiando as idéias erradas dos gregos: Kepler; Descartes • O 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

13. Fases do ciclo hidrológico

14. precipitação evaporação (interceptação) escoamento superficial transpiração evaporação percolação fluxo ascendente zona de aeração ou zona não saturada infiltração escoamento sub-superficial zona saturada rocha de origem Ciclo Hidrológico lençol freático

15. Processos do Ciclo Hidrológico Precipitação e evaporação no espaço e no tempo Precipitação sobre áreas impermeáveis Interceptação vegetal Precipitação direta em lagos, rios e reservatórios Evaporação e evapotranspiração Interceptação por diferentes superfícies Infiltração de superfícies permeáveis Balanço no meio não-saturado Evaporação e evapotranspiração Escoamento superficial Escoamento no meio não-saturado Percolação Escoamento subterrâneo Vazão superficial

16. 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

17. 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 ?

18. Algumas perguntas típicas: 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 ?

19. Algumas perguntas novas: 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?

20. Algumas perguntas relacionadas a energia: 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?

21. Algumas perguntas mais 14) Considerando que a quantidade de água em uma bacia é muito reduzida, quais devem ser os usos prioritários? 15) Como as mudanças climáticas poderão afetar a hidrologia?

22. Usos consuntivos e não consuntivos • 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