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CURSO: TECNOLOGIA EM GESTÃO

AMBIENTAL

Disciplina:

HIDROLOGIA

Profa Rosangela Zampero

Calendário geral do semestre de 2009
Data
Instrumentos avaliativos
Valor
Observações
07/04
Trabalho 01
20 Pts.
Individual
14/04
Avaliação Formal 01
30 Pts.
Individual
16/06
Trabalho 02
20 Pts.
Grupo
23/06
Avaliação Formal 02
30 Pts.
Individual
Total.....................................................
100 Pts.

Água é a seiva do nosso planeta. Ela é a condição essencial da existência de todo ser vegetal, animal ou humano. Sem ela não poderíamos conceber a atmosfera, o clima, a vegetação, a agricultura ou a cultura”.

(Declaração Universal dos Direitos da Água, Unesco, 1992)

SUMÁRIO

1-INTRODUÇÃO DA HIDROLOGIA 1

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 ou a Crenoterapia.

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 significados específicos:

Hidrologiase refere à ciência da água.

Hidrografia é a ciência que descreve as características físicas e as condições da água na superfície da Terra, principalmente as massas de água para navegação.

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 comumente usado. Como numerosas aplicações dos conhecimentos em hidrologia ocorrem também no campo das engenharias hidráulica, sanitária, agrícola, de recursos hídricos e de outros ramos da engenharia, o termo "engenharia hidrológica" tem sido também empregado.

2- Definições

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". O Painel Ad Hoc em Hidrologia do Conselho Federal para Ciência e Tecnologia dos Estados Unidos, 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. O 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 Terra. É a ciência das várias partes do Ciclo hidrológico."

3- Histórico

A Hidrologia é uma ciência relativamente jovem e praticamente teve seu maior impulso de desenvolvimento no século XX, devido à necessidade das grandes obras hidráulicas.

Os insucessos que vinham acontecendo anteriormente com as obras nas calhas dos rios, resultantes principalmente de estimativas insuficientes de vazões de enchentes, traziam conseqüências desastrosas que se agravam com a ampliação do porte das obras e o crescimento das populações ribeirinhas, bem como, com as repercussões do colapso operacional desses empreendimentos sobre a economia das nações.

Entretanto, as primeiras notícias sobre a preocupação dos homens com os fenômenos hidrológicos remontam ao antigo Egito à Mesopotâmia, à Índia e à China, há alguns milhares de anos antes de Cristo. Aproximadamente no ano 3000 a.C., os egípcios construíram no rio Nilo, a mais ou menos 30 quilômetros ao sul da atual cidade do Cairo, a barragem de Sadd-el-Kafara, em alvenaria de pedra, com cerca de 100 metros de extensão e dez metros de altura, presumivelmente para abastecimento de água potável, finalidade rara entre as obras da época, cuja quase totalidade consistia em canais, com o objetivo de promover a irrigação das terras pelo aproveitamento das enchentes dos rios. Essas obras de engenharia hidráulica eram realizadas em bases totalmente empíricas;

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as que tinham um bom desempenho eram copiadas, as que sofriam desastres eram alteradas naquilo que se julgasse ser a causa do erro.

A idéia predominante, na época, entre os gregos, incluindo-se Platão, Aristóteles (384 - 322 a.C.) e Tales de Mileto, era a de que as fontes e os mananciais existentes nos continentes, inclusive no alto de serras e cordilheiras, eram abastecidos por reservatórios subterrâneos inesgotáveis, existentes a grandes profundidades.

Sabe-se que Aristóteles interpretou os processos de evaporação e condensação atmosférica como intimamente relacionados à precipitação e admitiu que parte da chuva contribuísse para os rios, superficialmente, e que outra se infiltrasse e pudesse chegar às nascentes. Essa contribuição, segundo ele, seria, todavia, muito pequena e a maior responsabilidade pela surgência de água nos continentes seria o resultado da condensação da umidade atmosférica em profundas cavernas subterrâneas, uma dupla analogia com as cavernas calcárias do litoral do Mediterrâneo, com as quais os gregos estavam muito familiarizados.

Foi Marcus Vitruvius, arquiteto romano que viveu na época de Cristo, quem admitiu que a chuva que caía nas altas montanhas, infiltrava-se e ressurgia no sopé das elevações, formando os rios. Foi a primeira teoria de infiltração que rompeu os tabus dos conceitos antigos consolidados na época.

Esses preconceitos e essas teorias dominaram o pensamento humano até fins do século XVII, apresentando como únicas honrosas exceções, Leonardo da Vinci e Bernard Palissy. Da Vinci (1542-1519) explicou a salinidade dos mares pela ação das águas continentais que se infiltravam, dissolviam e carreavam os sais do subsolo para os oceanos, onde esses sais permaneciam. Palissy concebeu uma teoria da infiltração como hoje é aceita, pela qual as águas infiltradas iam formar as fontes e nascentes, todas as águas tendo como origem às precipitações. Essas idéias revolucionárias somente foram confirmadas e consagradas pelos estudos de Pierre Perrault (1608-1680), Edmé Mariotte (1620-1684) e Edmond Halley (1656-1742), franceses os dois primeiros, sendo o último o célebre astrônomo inglês. Foram eles os primeiros que puderam demonstrar, quantitativamente, as idéias de Palissy e Da Vinci, criando, dessa forma, uma hidrologia conceitualmente científica, libertando-a do subjetivismo a que, até então, estava subordinada.

Perrault mediu, durante três anos, as chuvas na bacia do rio Sena até Burgundy e, estimando suas vazões, pôde concluir que as chuvas produziam um deflúvio seis vezes maior do que o que transitava pelo rio no mesmo tempo. Além disso, Perrault estudou o fenômeno da evaporação e constatou que, através dela, imensos volumes de água podiam se perder para a atmosfera. Mariotte mediu as vazões do rio Sena em Paris por meio de flutuadores, confirmando os resultados de Perrault, e observou que as vazões das nascentes aumentavam por ocasião das chuvas. Halley mediu a evaporação no Mediterrâneo e verificou, por métodos mais ou menos grosseiros, que o volume evaporado do mar Mediterrâneo compensava a soma dos deflúvios de todos os rios que nele deságuam, justificando a permanência de seu nível de água.

Esses três pesquisadores podem ser considerados os fundadores da Hidrologia, mas não se devem esquecer figuras notáveis, como Galileu Galilei e Torricelli, ou, depois deles, Daniel Bernoulli, Henri Pitot, Antoine de Chézy, Giovanni Venturi, Henry Darcy, Jules Dupuit, Henry Bazin, Gunter Thiem, Julius Weissbach, T. Bergeron e A. Schoklitsch, os quais colaboraram, teórica ou praticamente, para o desenvolvimento da Hidrologia e da Hidráulica.

Na segunda metade do século XIX e no século XX, os Estados Unidos trouxeram uma notável contribuição para o desenvolvimento da ciência hidrológica, como conseqüência ou necessidade de seu desenvolvimento econômico e tecnológico. Podem-se citar nomes como os de Robert Manning, Allen Hazen, Adolph F. Meyer, Oscar E. Meinzer, Le Roy K. Sherman, Hans Albert Einstein, W. E. Fuller, R. E. Horton, R. K. Linsley, F. F. Snyder, Ven Te Chow, entre outros.

Entre as organizações e entidades européias que se destacaram no desenvolvimento da Hidráulica e de Hidrologia pode-se mencionar o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em Lisboa; o Institute of Hidraulic Engineering (IHE), em Delft, Holanda; o Wallingford Experimental Station (WES) em Wallingford, Inglaterra; o Laboratoire National d’Hydraulique (LNH) em Chatou,

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França; o Institut de Mécanique de Grenoble (IMG); a Societé Grénobloise d’Amenagéments Hydrauliques (SGAH) em Grenoble, França; dentre outros.

Nos Estados Unidos pode-se citar o Bureau of Reclamation do Ministério do Interior, a Colorado State University e o Corps of Engineers do USA Army, dentre outros.

O Brasil desde Maurício de Nassau possuiu ou produziu alguns dos hidrólogos e hidráulicos mais respeitados no Mundo, tais como Saturnino de Brito, Saturnino de Brito Filho, Hildebrando Góes, Lucas Nogueira Garcez, Pedro Parigot de Souza, José Martiniano de Azevedo Netto, Flavio Lyra,Díocles Rondon, Theophillo Ottonni, Marco Siciliano, Jorge Rios, André Balança dentre outros. Diversas organizações públicas e privadas se destacaram, principalmente no século XX e contribuíram para o desenvolvimento dos estudos, projetos e pesquisas nas áreas relacionadas com a Hidráulica, em geral, e com a Hidrologia, em particular, podendo-se citar: Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES); Associação Brasileira de Recursos Hídricos (ABRH); Associação Brasileira de Águas Subterrâneas (ABAS); Associação Brasileira de Irrigação e Drenagem (ABID); Departamento Nacional de Obras de Saneamento (DNOS); Departamento Nacional de Obras contra as Secas (DNOCS); Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE); Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais (CPRM); ELETROBRÁS; e as Companhias de Energia Elétrica (FURNAS, Companhia Hidrelétrica do São Francisco, Eletrosul, Eletronorte, Itaipu Binacional, CESP, COPPE – UFRJ, bem como, os principais laboratórios de hidráulica do país (HIDROESB - Laboratório Saturnino de Brito, o primeiro da América Latina, INPH, IPH-UFRGS, IPH-UFPR, Laboratórios de Hidráulica da USP e de FURNAS).

4- 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. Os problemas relativos aos recursos hídricos interessam a economistas, especialistas no campo das ciências políticas, geólogos, geógrafos, engenheiros mecânicos e eletricistas, florestaisquímicos, biólogos, agrônomos, Técnico em Hidrologia (Hidrotécnicos) e outros especialistas em ciências sociais e naturais.

Cada projeto de aproveitamento hídrico supõe um conjunto específico de condições físicas, às 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.

-Campo de ação da geografia dos 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 da Geografia 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 recursos hídricos.

Lista de campos de atuação da Hidrologia:

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5- 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 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 a 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 lista do tópico anterior. 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 reserva 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 vazão. 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.

Os sistemas de abastecimento de água, de irrigação, ou hidrelétricos que contassem somente com as águas captadas diretamente dos cursos d’água, sem nenhuma regularização, não seriam capazes de

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satisfazer a demanda de seus usuários durante as estiagens, sobretudo se forem intensas. Muitos rios, apesar de em certas épocas do ano terem pouca ou nenhuma água, transformam-se em correntes caudalosas durante e após chuvas intensas, constituindo-se em flagelo no tocante às atividades ao longo de suas margens. A principal função de um reservatório é a de ser um regulador ou volante, visando a regularização das vazões dos cursos d’água ou atendendo às variações de demanda dos usuários.

As diferentes técnicas para a obtenção dos parâmetros a serem utilizados para o planejamento, projeto ou operação dos sistemas de recursos hídricos podem ter seu uso feito isolada ou conjuntamente. Isso se dará, em função da quantidade de dados hidrológicos disponíveis, dos recursos de tempo e financeiros alocados, da importância da obra e dos estágios do estudo (projeto em nível básico, técnico ou executivo).

6- Qualidade da água

Além de ser suficiente em quantidade, à água deve satisfazer certas condições quanto à qualidade.

O termo Qualidade vem do latim Qualitas, e é utilizado em situações bem distintas. Por exemplo, quando se fala da qualidade de vida das pessoas de um país ou região, quando se fala da qualidade da água que se bebe ou do ar que se respira, quando se fala da qualidade do serviço prestado por uma determinada empresa, ou ainda quando se fala da qualidade de um produto tangível. Como o termo tem diversas utilizações, o seu significado nem sempre é de definição clara e objetiva.

No que respeita aos produtos e/ou serviços vendidos no mercado, há várias definições para qualidade: "Conformidade com as exigências dos clientes", "Relação custo/benefício", "Adequação ao uso", "Valor acrescentado, que produtos similares não possuem"; "Fazer bem à primeira vez"; "Produtos e/ou serviços com efetividade".Enfim, o termo é geralmente empregue para significar "excelência" de um produto ou serviço.

A qualidade de um produto ou serviço pode ser olhada de duas ópticas: a do produtor e a do cliente. Do ponto de vista do produtor, a qualidade associa-se à concepção e produção de um produto que vá ao encontro das necessidades do cliente. Do ponto de vista do cliente, a qualidade está associada ao valor e à utilidade reconhecidas ao produto, estando em alguns casos ligada ao preço.

Do ponto de vista dos clientes, a qualidade não é unidimensional. Quer dizer, os clientes não avaliam um produto tendo em conta apenas uma das suas características, mas várias. Por exemplo, a sua dimensão, cor, durabilidade, design, funções que desempenha, etc. Assim, a qualidade é um conceito multidimensional. A qualidade tem muitas dimensões e é por isso mais difícil de definir. De tal forma, que pode ser difícil até para o cliente exprimir o que considera um produto de qualidade.

Do ponto de vista da empresa, contudo, se o objetivo é oferecer produtos e serviços (realmente) de qualidade, o conceito não pode ser deixado ao acaso. Tem de ser definido de forma clara e objetiva. Isto significa que a empresa deve apurar quais as necessidades dos clientes e, em função destas, definir os requisitos de qualidade do produto. Os requisitos são definidos em termos de variáveis como comprimento, largura, altura, peso, cor, resistência, durabilidade, funções desempenhadas, tempo de entrega, simpatia de quem atende o cliente, rapidez do atendimento, eficácia do serviço, etc. Cada requisito é em seguida quantificado, a fim de que a qualidade possa ser interpretada por todos (empresa, trabalhadores, gestores e clientes) exatamente da mesma maneira. Os produtos devem exibir esses requisitos, a publicidade faz-se em torno desses requisitos (e não de outros), o controlo de qualidade visa assegurar que esses requisitos estão presentes nos produtos à medição da satisfação faz-se para apurar em que medida esses requisitos estão presentes e em que medidas irão realmente ao encontro das necessidades. Todo o funcionamento da "empresa de qualidade" gira em torno da oferta do conceito de qualidade que foi definido.

É bastante provável que empresas pertencentes ao mesmo sector de atividade tenham noções distintas do que deve ser a qualidade dos seus produtos. Isto é benéfico para os clientes que podem assim optar pelo produto que melhor satisfaz as suas necessidades.

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