Licenciatura em Geografia

Disciplina: Hidrogeografia

Aspectos Teóricos e Práticos de

Hidrogeografia

Professor: Éderson Dias de Oliveira

“Não é culpa minha que o corpo humano sucumba ao fim de três dias sem beber.

Eu desconhecia que fosse tão dependente da água. Eu não fazia ideia de que

tivesse tão pouca autonomia... É suposto que o ser humano seja livre... e ninguém

vê a amarra que o liga ao poço, como um cordão umbilical ao ventre da Terra“.

Antoine De Saint-Exupéry

RAMOS, Catarina. Programa de Hidrogeografia, Centro de Estudos Geográficos da

Universidade de Lisboa, Lisboa, 2005

A importância da água – Definição/objeto da Hidrogeografia

• A ÁGUA como fonte e meio de vida, entra na composição doselementos bióticos e abióticos;

• É o principal agente erosivo dos continentes, sendo quetransporta sedimentos; nutrientes e da matéria orgânica;

• É utilizada em diversas atividades humanas: higiene eabastecimento público, agricultura e irrigação, pesca eaquicultura, produção de sal e energia, na indústria, como viade transporte e também no desporto, recreio e lazer.

• É um recurso natural fundamental, fator de progresso edesenvolvimento.

• Entretanto, a água também pode constituir um perigo atravésda sua escassez, do seu excesso ou da sua degradação.

O QUE É ÁGUA ?

• A água é um líquido incolor, insípida e inodoro, essencial atodas as formas de vida.

• Sua molécula é composta por dois átomos de hidrogênio e umde oxigênio e sua fórmula química é: H2O

Civilizações do antigo Egito, da China, Índia e Mesopotâmiaeram chamadas de civilizações hidráulicas.

A ascensão e queda desses povos está intimamente ligadaaos usos e abusos da água.

Diferença entre Água e Recursos Hídricos

• Existem sutis diferenças entre as duas expressões, sendoque a ‘água’ é o elemento natural descomprometido comqualquer uso ou utilização.

• Já o gênero ‘Recurso hídrico’ é aágua com um valor econômico,passível de utilização com tal fim.

• Sendo assim, a diferença que sesalienta entre os dois vocábulosconsiste em ter ou não valoreconômico.

• Assim a água é desprovida de valormonetário, já o recurso hídrico possuium valor no mercado de consumo.

• A água é objeto de análise multidisciplinar, sendo assimobjeto de estudo de diferentes especialistas.

• A mesma encontra-se em todo o Sistema AmbientalTerrestre, estando em constante movimento entre osdiversos subsistemas: atmosfera, litosfera, hidrosfera,biosfera e noosfera;

• Assim, o objeto de estudo da Hidrogeografia é a Hidrosfera,que é composta pelas águas nos três estados físicos.

• Por sua vez o seu objetivo é o estudo da ocorrência,repartição geográfica, circulação da água, bem como dasprincipais consequências da sua utilização pelo Homem.

• Parte do corpo teórico da Hidrogeografia provém daHidrologia (marinha e continental), que estuda a ocorrência,distribuição e circulação da água, bem como as suas propri-edades físicas e químicas e as suas relações com o ambiente.

APLICAÇÕES DA HIDROLOGIA

• Planejamento e gerenciamento da BH: o planejamento econtrole do uso dos recursos naturais na BH requer uma açãopública e privada coordenada;

• Águas Urbanas: buscar mitigar os problemas de enchentes,produção de sedimentos e qualidade da água encontrados emgrande parte das cidades brasileiras;

• Energia: a produção de energia hidrelétrica representa 92%de toda a energia produzida no país. Esta energia dependeda disponibilidade de água, da sua regularização por obrashidráulicas e o impacto das mesmas sobre o meio ambiente;

• Uso do solo rural: a expansão das fronteiras agrícolas e ointenso uso agrícola têm gerado impacto significativos naprodução de sedimentos e nutrientes nas bacias rurais,resultando em perda de solo fértil e assoreamento dos rios;

• Abastecimento de água: a redução da qualidade da água dosrios e os grandes centros urbanos têm apresentado limitaçõ-es quanto à disponibilidade de água para o abastecimento;

• Irrigação: a produção agrícola nas regiões mais secasdepende essencialmente da disponibilidade de água, sendoque a maior produtividade passa pelo aumento da irrigação;

• Navegação: a navegação interior é ainda pequena, mas temum potencial significativo no desenvolvimento nacional.Nesse item é necessário: disponibilidade hídrica para calado,previsão de níveis e planejamento e operação de obrashidráulicas para navegação.

• Qualidade da água e meio ambiente: o meio ambienteaquático (oceanos, rios, lagos, reservatórios e aqüíferos)sofre com a falta de tratamento dos despejos domésticos eindustriais e de cargas de pesticidas de uso agrícola;

A água no Planeta: ocorrência, repartição e circulaçãoO princípio de conservação da água

A Terra pode ser considerado como um sistema globalfechado, onde a circulação da água se faz de forma contínuae fechada entre: oceanos - atmosfera - continentes.

Nesse sistema há um relativo equilíbrio da manutenção daquantidade de água no planeta.

Com isso a massa global da água, qualquer que seja aintensidade e frequência da sua utilização, mantém-sepraticamente constante: Princípio de Conservação da Água.

Deste princípio resultam duas características essenciais daágua: é um recurso renovável mas não inesgotável.

Neste contexto temos o Ciclo Hidrológico, como conceitofundamental do Princípio de Conservação da Água;

Ciclo Hidrológico - circulação da água - superfície terrestre/ atmosfera. energia solar / gravidade – equilíbrio térmico eambiental do planeta.

Modelo Esquemático do Ciclo HidrológicoFonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Ciclo_da_%C3%A1gua.jpg

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CICLO DA ÁGUA

• O ciclo da água é um fenômeno global de circulação fechadada água entre a superfície terrestre e a atmosfera;

• O conceito de ciclo hidrológico está ligado ao movimento e àtroca de água nos seus diferentes estados físicos.

• Este movimento permanente deve-se ao Sol, que fornece aenergia para elevar a água da superfície terrestre para aatmosfera (evaporação), e à gravidade, que faz com que aágua condensada caia (precipitação);

• Essa uma vez na superfície, circula através de linhas de águaque se reúnem em rios até atingir os oceanos (escoamentosuperficial) ou se infiltre nos solos e nas rochas, através dosseus poros, fissuras e fraturas (escoamento subterrâneo).

• O mesmo é constituído por uma cadeia de subsistemasabertos, porque há troca de massa e energia entre eles.

A seguir as fases do ciclo hidrológico e as suas componentes.

PRECIPITAÇÃO (P)

Definição: é a água proveniente do vapor da atmosferadepositada na superfície terrestre sob qualquer forma:chuva, granizo, neve, neblina, orvalho ou geada.

A precipitação faz a transferência de água do ramo aéreopara o ramo terrestre do ciclo hidrológico, constituindo o“input” (entrada) da água nos sistemas naturais.

É ela que alimenta as outras componentes do ciclohidrológico.

Considerando longos períodos de tempo, este fato é dadopela equação clássica da hidrologia: P = Et + I + Es, em que:

P – precipitação Es – escoamento

Et – evapotranspiração I - infiltração

EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO

O conhecimento da perda d’água da superfície terrestre éfundamental nos vários campos da ciência, especialmente nasaplicações da meteorologia e da hidrologia às diversasatividades humanas.

O conhecimento da perda de água em correntes, canais,reservatórios, bem como, a transpiração dos vegetais, têmmuita importância no balanço hídrico de uma BH.

Evaporação (E): é o processo natural pelo qual a água, de umasuperfície livre (líquida) ou de uma superfície úmida, passapara a atmosfera na forma de vapor, a uma temperaturainferior a de ebulição.

Transpiração (T): é a evaporação devida a ação fisiológicados vegetais/animais, ocorrida, principalmente, através dosestômatos.

Evapotranspiração (ET): evaporação + transpiração.

• Ao calcular-se a água perdida (“output”) numa regiãorevestida por vegetação, é praticamente impossível separar atranspiração da evaporação do solo, lagos e rios.

• Assim, em termos de balanço hidrológico, os dois processosdevem ser considerados em conjunto, sob a designação deevapotranspiração.

• Os fatores que influenciam a evapotranspiração são:

radiação solar, que por sua vez depende da latitude;

estação do ano, hora do dia e nebulosidade;

o calor armazenado pela massa de água;

a tensão do vapor, que depende da temperatura do ar,pressão atmosférica e humidade;

a velocidade do vento;

a extensão da superfície evaporante e a profundidade damassa de água;

a salinidade das águas;

a natureza do solo e;

a vegetação.

BALANÇO HÍDRICO

INFILTRAÇÃO

Definição: trata-se do processo pelo qual a água atravessa asuperfície do solo.

É de grande importância prática, pois afeta o escoamentosuperficial, que é o componente do ciclo hidrológicoresponsável pelos processos de erosão e inundações.

Na infiltração há a passagem da água da superfície para ointerior do solo, movendo-se através de vazios, sob a ação dagravidade, formando a água do solo;

É um fenômeno que depende:

Da água disponível para infiltrar;

Da natureza do solo;

Do estado da superfície;

Das quantidades de água e ar, presentes no solo

• O movimento da água no solo é marcado pela ação dagravidade e pelo potencial capilar. Quando a água atinge asuperfície do solo definem-se:

a água higroscópica ou pelicular (a que é retida no solo poratração molecular formando uma película envolvente daspartículas constituintes do solo);

a água de capilaridade (a que é retida no solo acima do nívelfreático devido à ação da capilaridade, ou seja, a água retidapela tensão superficial e pelas forças moleculares contra aação da gravidade);

a água de percolação ou gravitacional (a água da zona nãosaturada que se move sob a influência da gravidade desde asuperfície do solo até ao nível freático).

• A água que as plantas aproveitam é a água de capilaridade,enquanto a de percolação alimenta os aquíferos.

Distribuição da água no Subsolo

O Nível Freático e o relevo da superfície

As fases do ciclo hidrológico

• Os oceanos são os grandes fornecedores de água àatmosfera, dando-lhe mais água do que dela recebem (P < Et).

• Os continentes, pelo contrário, recebem mais água daatmosfera do que deles se evapora. Este excesso de água (P >Et) é devolvido aos oceanos através do escoamento,reequilibrando assim o balanço hídrico dos oceanos.

• Tipos de fluxos e volumes de água movimentados no ciclo daágua anual da Terra (em milhares de km³), sendo as setasproporcionais à quantidade de água movimentada.

• A precipitação pode ocorrer sob a forma de chuva, neve ougranizo; a deposição ocorre sob a forma de orvalho e geada.

• Se a precipitação ocorre sobre o oceano, o ciclo termina, poisa água volta ao seu ponto de partida; mas se cai sobre oscontinentes, pode seguir quatro vias diferentes: ou evapora,ou infiltra, ou escoa ou acumula.

• Uma parte evapora-se imediatamente, entrando na faseprecedente.

• Da parte que se infiltra,duas situações podemocorrer: ou alimenta asreservas de água do solo,ou continua a infiltrar-seindo alimentar asreservas de águasubterrâneas.

•A água que penetra no solo pode-se evaporar mais tarde ouser absorvida pelas plantas e libertar-se destas, através datranspiração, entrando na fase precedente.

•A água que se infiltra mais profundamente, vai alimentar osaquíferos e acumular-se nestes sob a forma de toalhasaquíferas.

•Depois de um trajeto subterrâneo, mais ou menos longo,atinge a superfície, sob a forma de nascentes, podendo estasocorrer acima ou abaixo do nível do mar.

• Uma parte escoa-se àsuperfície, assim queocorre a precipitação,sem penetrar no solo,constituindo oescoamento direto ealimentando rios.

• Estes podem também ser alimentados pela água resultantedas nascentes, depois de ter feito o seu percursosubterrâneo, constituindo o escoamento de base.

•Uma última parte pode acumular-se sob a forma de neve ougelo formando as neves perpétuas, os glaciares e os inlandsis.

• Contudo, durante overão, uma parte destaágua, resultante dafusão da neve ou dodegelo vai alimentar oescoamento superficial,regressando,posteriormente, àprimeira fase do ciclo,ou evapora-se para aatmosfera.

Os grandes reservatórios naturais de água do Planeta

•Os oceanos reservam cerca de 96,5% do volume total de águada Terra, seguindo-se os continentes com pouco mais de 3,4%e a atmosfera com 0,001%.

• A água doce é uma pequena parcela do total da água doPlaneta: apenas 2,5%.

• Os continentes são os grandes reservatórios de água doce doPlaneta (99,9% do total);

• Um outro aspecto importante é o de que 69,6% da água docese encontra no estado sólido (neve e gelo), com a Antártida(61,7%) e Groelândia (6,7%), tendo a maior parte.

• Por fim resta uma pequena porção de água doce (cerca de30,4% do total de água doce) disponível para a humanidade.

• Essa encontra-se quase toda nas toalhas aquíferas (30,1%), àqual se tem acesso através de poços e furos de captação.

A renovação das reservas de água do Planeta

A renovação da água nos subsistemas é variável, sendo medidapelo Tempo de Residência: (Tr = S/Q); onde S é o volume deágua armazenado e Q é o volume de água que sai numadeterminada unidade de tempo.

A renovação da água nos reservatórios naturais, tem ritmosdiferentes, indo de alguns dias até milhares de anos.

Com isso temos os recursos hídricos renováveis com Tr nosdiversos subsistemas, relativamente curto, e os nãorenováveis com Tr longo, (Peixoto, 1989).

A Água não se “consome”,apenas passa de subsistemapara subsistema.

As mudanças de estado aque a água é submetida,durante as fases do ciclohidrológico, dão-se atemperaturas bemdefinidas;

Dessa forma, uma pequena variaçãoda temperatura do globo podemodificar substancialmente ascondições do ciclo hidrológico,retardando-o ou acelerando-o.

A redução da temperatura noplaneta pode provocar um períodode glaciação, retardando o ciclohidrológico e aumentando aretenção de água sob a forma degelo (Criosfera).

Pelo contrário, num período deaquecimento global, o ciclohidrológico acelera-se, aumentandoa evaporação e a quantidade de águaexistente na atmosfera.

Água nos continentes: o ramo terrestre do ciclo hidrológico

A atmosfera tem papel decisivo no input de água noscontinentes.

A maior quantidade de água precipitável se concentra noHemisfério Sul, (a bacia amazônica possui o máximoabsoluto), havendo um decréscimo do Equador para os pólos.

As zonas (subtropicais) dedivergência atmosférica,principalmente sobre osoceanos, são as grandesfornecedoras de vapor deágua à atmosfera(precipitação < evaporação).

As regiões de escassez e de abundância de água

A figura abaixo, mostra a disposição das grandes massascontinentais no hemisfério norte e a sua influência nobalanço hídrico regional;

As regiões de escassez e de abundância de água

A repartição espacial do escoamento anual nos continentes,reflete a influência da circulação atmosférica global e adistribuição da precipitação anual.

Repartição espacial do escoamento anual nos diferentes continentes

A abundância de chuvas (>1000 mm anuais) ocorre nas áreasde convergência dos ventos alísios e nas latitudes médias,atingidas pela frente polar (convergência das massas de artropicais e polares, levando à ocorrência de chuvas frontais).

Balanço hídrico por continente (km³ / ano)

As regiões de maior escassez de escoamento (<50mm anuais)são aquelas onde predomina a divergência atmosférica, ouseja, as afetadas pelas cinturas de altas pressõessubtropicais e pelos anticiclones polares;

Cabe destacar também áreas pouco úmidas, como o interiordos continentes norte americano e asiático (a latitudesmédias), devido à secura das massas de ar.

A seguir estãorepresentadas asmaiores BH do planeta(> 1 milhão de km²),onde se destaca a doAmazonas, com maisde 6 milhões de km²(67 vezes maior quePortugal).

Grandes bacias hidrográficas da Terra (> 1.000.000 km²)

A Ásia sendo o continente mais extenso, é também o quepossui o maior número de grandes BHs;

Já a África, apesar de ser o segundo maior continente,ocupa somente a terceira posição, em número de grandesbacias, porque 1/3 do seu território é ocupado por desertos;

A Antártida, por ser um continente gelado é o maiorinlandsis do Planeta, não permitindo, por isso, no seuinterior, a circulação da água no estado líquido e a formaçãode bacias de drenagem.

Os desertos (frios e quentes) são regiões arreicas, ou seja,não têm BHs estruturadas, devido às fracas precipitações e,no caso dos desertos arenosos, à movimentação das dunasque acabam por cobrir os canais de drenagem esporádicos.

Os sistemas de drenagem dos continentes: Bacias Hidrográficas (BHs)

Para conceituar a BH há vários termos como: bacia de drena-gem, bacia de recepção, bacia-vertente e bacia de captação;

Essas diversas concepções variam de acordo com oespecialista: hidrólogo, geomorfólogo, engenheiro, geógrafo,ecólogo, e etc;

De maneira geral a BH serefere a uma porção deterritório continental drenadapor uma rede fluvial, os quaistransportam, além da água,sedimentos, materiais dissolvi-dos e nutrientes até um pontocomum: a desembocadura ousecção de referência da bacia.

* área da superfície terrestre bem delimitadatopograficamente, que drena água e sedimentos em direção auma saída em comum, numa determinada seção transversal(foz ou exutório). Stralher – Horton.

Modelo de uma bacia hidrográfica

Fonte: Adaptado de Charlton (2008);

Bacia hidrográfica da Água do Andaraí

Jandaia do Sul/PR – Foto do autor, 2011.

É considerado o palco do ciclo hidrológico!

Ilustração de uma bacia hidrográfica mostrando os divisores de água,as sub-bacias e a drenagem principal.

Fonte: ANA, 2002.

• A delimitação de uma bacia tem como principal elemento orelevo, visto que a água segue um caminho de acordo com odesnível do terreno;

Modelo de bacias de drenagem costeiras

Delimitação da Bacia Hidrográfica

Etapa 1: definir o ponto em que seráfeita a delimitação da bacia, situado naparte mais baixa do trecho em estudodo curso d’água principal. Reforçar amarcação do curso d’água principal edos tributários (os quais cruzam ascurvas de nível, das mais altas para asmais baixas, e definem os fundos devale).

Etapa 2: para definir o limite da bacia hidrográfica, partir da foz econectar os pontos mais elevados, tendo por base as curvas de nível e ospontos cotados. O limite da bacia circunda o curso d’água e tributários,não podendo nunca cruzá-los. Próximo a cada limite marcado, verificar sea água da chuva escoará sobre o terreno rumo às partes baixas (cruzandoperpendicularmente as curvas de nível) na direção dos tributários e docurso d’água principal (se ela correr em outra direção, é porque pertencea outra bacia). Observar que dentro da bacia poderá haver locais comcotas mais altas do que as cotas dos pontos que definem o divisor deáguas da bacia.

Divisores de BH

Os divisores de água das BHs se dividem em: divisorsuperficial (topográfico) e divisor freático (subterrâneo).

O divisor subterrâneo é mais difícil de ser localizado e variacom o tempo. À medida que o lençol freático sobe, ele tendeao divisor superficial.

Corte transversal de bacias hidrográficas.

O subterrâneo só é utilizado em estudos mais complexos dehidrologia subterrânea e estabelece, portanto, os limites dosreservatórios de água subterrânea de onde é derivado odeflúvio básico da bacia.

Na prática, assume-se porfacilidade que o superficialtambém é o subterrâneo.

A seguir temos adelimitação de uma BHutilizando o divisortopográfico.

Note que o divisor de águas(linha tracejada) acompanhaos pontos com maioraltitude (curvas de nível demaior valor).

TALVEGUE

LEITO

MARGEM

MARGEM

RIO

VERTENTE VERTENTE

CRISTA OU INTERFLÚVIO

CRISTA OU INTERFLÚVIO

PERFIL LONGITUDINAL DE UM VALE FLUVIAL

DELTA

ESTUÁRIO