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1. Introdução1
2. Campo da Hidrologia4
2.1. Campo de ação da engenharia de recursos hídricos4
2 .2 Quantidade de Água5
2.3. Qualidade da água7
3. O Ciclo Hidrológico9
4. Resposta de uma bacia hidrográfica12
5. Balanço Hídrico14
5.1 Generalidades14
5.2 Importância da água, de sua quantidade: Balanço Hídrico Mundial14
5.3. Balanço Hídrico no Estado de São Paulo17
5.4 Balanço Hídrico – Conceitos e Aplicações17
6. Extensões de Séries de Vazões2
6.1 Utilização de fórmulas de correlação2
6.2. Utilização do Balanço Hídrico24
6.3 Utilização de modelos de simulação do ciclo hidrológico29

ÍNDICE 7. BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................34

PHD-307 Hidrologia Aplicada Introdução à Hidrologia – Ciclo Hidrológico e Balanço Hídrico

Prof. Dr. Rubem La Laina Porto Prof. Dr. Kamel Zahed Filho

1. Introdução:

Hidrologia é, em um sentido amplo, a ciência que se relaciona com a água. Como ela se relaciona com a ocorrência primária de água na Terra, é considerada uma ciência natural. Por razões práticas, no entanto, a hidrologia restringe-se a alguns de seus aspectos, por exemplo, ela não cobre todo o estudo sobre oceanos (oceanografia ) e também não se preocupa com usos médicos da água (hidrologia médica).

significados específicos. Hidrologia se refere à ciência da águaHidrografia é a

0 termo tem sido usado para denotar o estudo da água sobre a superfície da Terra, enquanto que outros termos como hidrografia e hidrometria têm sido usados para denotar o estudo da água na superfície. No entanto, esses termos têm agora ciência que descreve as características físicas e as condições da água na superfície da Terra, principalmente as massas de água para navegação.

mente usadoComo numerosas aplicações dos conhecimentos em hidrologia ocorrem

A hidrologia não é uma ciência inteiramente pura; ela tem muitas aplicações práticas. Para enfatizar-lhe a importância prática, o termo "hidrologia aplicada" tem sido comutambém no campo das engenharias hidráulica, sanitária, agrícola, de recursos hídricos e de outros ramos da engenharia, o termo “engenharia hidrológica” tem sido também empregado.

Várias definições de hidrologia já foram propostas. O Webster's Third New International Dictionary (Merrian Webster, 1961) descreve hidrologia como sendo "a ciência que trata das propriedades, distribuição e circulação da água; especificamente, o estudo da água na superfície da Terra no solo, rochas e na atmosfera, particularmente com respeito à evaporação e precipitação. 0 Painel Ad Hoc em Hidrologia do Conselho

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Federal para Ciência e Tecnologia E.U.A. , 1959) recomendou a seguinte definição: "hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físico-químicas e sua relação com o meio ambiente, incluindo sua relação com a vida. 0 domínio da hidrologia abraça toda a história da água na Terra.”

Entre as definições que enfatizam a importância prática da hidrologia no que concerne aos recursos hídricos na Terra, Wisler e Brater oferecem a seguinte: "hidrologia é a ciência que trata dos processos que governam a depleção e recarga dos recursos hídricos nas superfícies sobre o mar. Trata do transporte de água através do ar, sobre e abaixo da superfície e através da strata da Terra. É a ciência das várias partes do

Ciclo Hidrológico."

0 conceito do ciclo hidrológico tornou-se tão amplamente aceito que é um pouco difícil voltar na história e acompanhar o seu desenvolvimento e demonstração. Antes da segunda metade do século XVII, pensava-se que as águas provenientes das minas (nascentes) não poderiam ser produto da precipitação em vista de dois postulados:

- a quantidade de água precipitada não era suficiente;

- a superfície da Terra era bastante impermeável, para não permitir a infiltração das águas pluviais.

Com base nesses dois postulados, alguns filósofos da época (gregos e romanos) passaram a desenvolver, engenhosas teorias, segundo as quais existiriam cavernas subterrâneas, donde surgiam as águas das fontes. Outros, reconhecendo que havia a necessidade de recarga desses reservatórios, lançaram a idéia do ciclo hidrológico, no qual a água que retornava às fontes, provinha do oceano, através de canais subterrâneos, ao invés da atmosfera. A remoção do sal era explicada por processos de filtração ou destilação. A elevação da água era conseqüência da vaporização e

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subseqüente condensação, pressão das rochas, sucção dos ventos, vácuo produzido pela vazão das fontes, ação capilar e pela curvatura dos oceanos, que eventualmente, permitiria que a altura das águas fornecesse a carga necessária para que o líquido fluísse nas nascentes.

Esses conceitos persistiram até o fim do século XVII, porém Leonardo da Vinci (1452-1519) e Bernard Palissy (1509-89), respectivamente na Itália e França, lançaram a semente da teoria da infiltração e o conceito do ciclo hidrológico, como hoje nós o entendemos. Com Pierre Perrault (1608-80) usando um instrumental muito rude, foi feita a primeira constatação de campo do fenômeno da transformação de chuva em vazão. Com medidas de 3 anos de precipitação, ele estimou a vazão do rio Sena (França) como sendo 1/6 da precipitação.

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2. Campo da Hidrologia

0 aproveitamento dos recursos hídricos requer concepção, planejamento, projeto, construção e operação de meios para o domínio e a utilização das águas. Embora seja, em princípio, função dos engenheiros civis, necessita dos serviços de especialistas de outros campos. Os problemas relativos aos recursos hídricos interessam a economistas, especialistas no campo das ciências políticas, geólogos, engenheiros mecânicos e eletricistas, químicos, biólogos e outros especialistas em ciências sociais e naturais. Cada projeto de aproveitamento hídrico supõe um conjunto específico de condições físicas, as quais deve ser condicionado, razão pela qual dificilmente podem ser aproveitados projetos padronizados que conduzam a soluções simples e estereotipadas. As condições específicas de cada projeto devem ser satisfeitas através da aplicação integrada dos conhecimentos fundamentais de várias disciplinas.

2.1. Campo de ação da engenharia de recursos hídricos

A água deve ser dominada e ter seu uso regulado para satisfazer a uma ampla gama de propósitos. A atenuação dos danos das enchentes, drenagem de terras, disposição de esgotos e projetos de bueiros são aplicações de engenharia de recursos hídricos para o domínio das águas , a fim de que não causem danos excessivos a propriedades, não tragam inconveniências ao público, ou perda de vidas. Abastecimento de água, irrigação, aproveitamento do potencial hidrelétrico e obras hidroviárias são exemplos do aproveitamento da água para fins úteis. A poluição prejudica a utilização da água e diminui seriamente o valor estético dos rios, portanto o controle da poluição ou a manutenção da qualidade da água passou a ser um setor importante da engenharia de

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recursos hídricos. A tabela 2.1 apresenta um resumo dos problemas que podem ser encontrados no campo da engenharia de recursos hídricos.

Tabela 2.1 Campos de atuação da Hidrologia Planejamento Projeto Operação

de bacias

- Gerenciamento - Inventário energético

- navegação - irrigação

- energia

- drenagem

- abastecimento

- controle de cheias

- poluição

- erosão

- recreação

- piscicultura

- reservatórios - controle de cheias

- irrigação

- navegação

- abastecimento

- previsão hidrológica

- geração de energia

2 .2 Quantidade de Água

Embora com risco de excessiva simplificação, o trabalho dos engenheiros com os recursos hídricos pode ser condensado em um certo número de perguntas essenciais. Como as obras de aproveitamento dos recursos hídricos visam ao controle do uso da água, as primeiras perguntas referem-se naturalmente às quantidades de água. Quando se pensa na utilização da água, a primeira pergunta geralmente é: Que quantidade de água será necessária ? Provavelmente é a resposta mais difícil de se obter com precisão, dentre as que se pode propor em um projeto, porque envolve aspectos sociais e econômicos, além dos técnicos. Com base em uma análise econômica, deve ser também tomada uma decisão a respeito da vida útil das obras a serem realizadas.

Quase todos os projetos de aproveitamento dependem da resposta à pergunta : com

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quanta água pode-se contar ? Os projetos de um plano para controle de enchentes baseiam-se nos valores de pico do escoamento, ao passo que em plano que vise a utilização da água, o que importa é o volume escoado durante longos períodos de tempo. As respostas à essa pergunta são encontradas pela aplicação da Hidrologia, ou seja, o estudo da ocorrência e distribuição das águas naturais no globo terrestre.

Todos os projetos são feitos para o futuro, e o projetista não pode ter certeza quanto às exatas condições a que estarão sujeitas as obras. Como o exato comportamento dos cursos de água nos anos futuros não pode ser previsto algo precisa ser dito acerca das variações prováveis da vazão, de modo que o projeto possa ser elaborado mediante a admissão de um risco calculado. Lança-se mão, então, de métodos de estimativa de probabilidades relativas aos eventos hidrológicos. Faz-se a utilização dessas probabilidades no estudo de problemas como exemplificados na tabela 2.1. O estudo probabilístico requer como condição prévia a coleta de dados da natureza, na forma de séries históricas. A avaliação de eventos raros requer o estudo de uma função de distribuição de probabilidades que represente o fenômeno. Problemas de reservação de água em barragens requer que se tracem considerações acerca das seqüências de vazões nos cursos d’água que somente séries de dados muito extensas podem fornecer.

Poucos projetos são executados exatamente nas seções onde se fizeram medidas de vazões. Muitas obras são construídas em rios nos quais nunca se mediu vazão. Três métodos alternativos têm sido usados para calcular a vazão na ausência de registros. O primeiro método utiliza fórmulas empíricas, que transformam valores de precipitação em vazão, considerando as características hidrográficas da bacia de contribuição. Uma segunda possibilidade é analisar a série de precipitações ( chuvas) e calcular as vazões através da aplicação dos modelos computacionais que simulam o comportamento hidrológico da bacia. A terceira alternativa consiste em estimar as vazões a partir de registros obtidos em postos próximos de outra bacia. As bacias devem ser muito semelhantes para se estabelecer uma correlação aceitável entre ambas.

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