HIDROLOGIAv11

7/30/2019 HIDROLOGIAv11

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HIDROLOGIA

Luiz Alberto Arend Filho


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SNTESE DO CURSO

Introduo Precipitao Escoamento Superficial Infiltrao Evaporao e Transpirao Manipulao de dados e Medies de vazo Noes de Probabilidade e Estatstica Modelos Hidrolgicos


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Bibliografia utilizada

Hidrologia bsica, Nelson L. de Souza Pintoet al.

Notas de aula do professor Paulo Renato Curso ministrado pelo professor Tucci aos

recm contratados pela ANA.


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Bibliografia Recomendada

Hidrologia bsica, Nelson L. de Souza Pintoet al.

Hidrologia Cincia e Aplicao, Carlos E.M. Tucci

Hidrologia Aplicada, Swami Marconde

Villela


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INTRODUO

Hidrologia

Aplicaes da Hidrologia

Ciclo Hidrolgico

Bacia Hidrogrfica


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HIDROLOGIA

Definio:Hidrologia a cincia que trata doestudo da gua na natureza. parteda Geografia Fsica e abrange, emespecial, propriedades, fenmenos

e distribuio da gua naatmosfera, na superfcie da Terra eno subsolo.


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APLICAES DAHIDROLOGIA


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Planejamento e gerenciamento

da bacia hidrogrfica o desenvolvimento das principais

bacias quanto ao planejamento econtrole do uso dos recursos naturaisrequer uma ao pblica e privadacoordenada;


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guas Urbanas

Atualmente cerca de 80% dapopulao do Brasil ocupa oespao urbano. Enchentes,

produo de sedimentos equalidade da gua so problemassrios encontrados em grande

parte das cidades brasileiras;


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Energia

a produo de energia hidreltricarepresenta 92% de toda a energia produzida

no pas. O potencial hidreltrico aindaexistente significativo. Esta energiadepende da disponibilidade de gua, da sua

regularizao por obras hidrulicas e oimpacto das mesmas sobre o meioambiente;


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Uso do solo rural

a expanso das fronteiras agrcolase o intenso uso agrcola tmgerado impacto significativos na

produo de sedimentos enutrientes nas bacias rurais,resultando em perda de solo frtil eassoreamento dos rios;


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Abastecimento de gua

a disponibilidade de gua, que apesar defarta em grande parte do pas, apresenta

limitaes nas regies ridas e semi-ridasdo nordeste brasileiro. A reduo daqualidade da gua dos rios e as grandes

concentraes urbanas tm apresentadolimitaes quanto disponibilidade de guapara o abastecimento;


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Irrigao

a produo agrcola nas regies ridase semi-ridas depende essencialmente

da disponibilidade de gua. No sul,culturas como o arroz utilizamquantidade significativa de gua. O

aumento da produtividade passa peloaumento da irrigao em grande partedo pas;


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Navegao a navegao interior ainda pequena, mas com

grande potencial de transporte, principalmentenos rios Jacu, Tiet/Paran, So Francisco e na

Amaznia. A navegao pode ter um pesosignificativo no desenvolvimento nacional. Os

principais aspectos hidrolgicos so:disponibilidade hdrica para calado, previso denveis e planejamento e operao de obrashidrulicas para navegao.


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Qualidade da gua e meio

ambiente o meio ambiente aqutico

(oceanos, rios, lagos, reservatriose aqferos) sofre com a falta detratamento dos despejosdomsticos e industriais e decargas de pesticidas de usoagrcola;


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CICLO HIDROLGICO


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Representao


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Precipitao

Definio

Entende-se porprecipitaoa gua

proveniente do vapor de gua da atmosferadepositada na superfcie terrestre dequalquer forma, como chuva, granizo,

orvalho, neblina, neve ou geada.


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Escoamento Superficial

Definio:O escoamento superf icial o segmento do ciclo

hidrolgico que estuda o deslocamento das guasna superfcie da Terra.Esse estudo considera o movimento da gua partirda menor poro de chuva que, caindo sobre um

solo saturado de umidade ou impermevel, escoapela sua superfcie, formando sucessivamenteenxurradas ou torrentes, crregos, ribeires, rios elagos ou reservatrios de acumulao.


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Infiltrao

Definio:

Defini-se inf i l traoao fenmeno de

penetrao da gua nas camadas do soloprximas a superfcie do terreno, movendo-se para baixo, atravs dos vazios, sob a ao

da gravidade, at atingir uma camadasuporte, que a retm, formando ento a guado solo.


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Evaporao e transpiraoDefinies:Evaporao o conjunto dos fenmenos danatureza fsica que transformam em vapor a guada superfcie do solo, a dos cursos de gua, lagos,reservatrios de acumulao e mares.Transpirao a evaporao devida aofisiolgica dos vegetais. As plantas, atravs desuas razes, retiram do solo a gua para as suasatividades vitais. Parte dessa gua cedida a

atmosfera, sob a forma de vapor, na superfcie dasfolhasAo conjunto das duas aes denomina-seevapotranspi rao.


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Mtodos de estudo

Em sntese, o estudo da Hidrologia compreende acoleta da dados bsicos como, por exemplo, a

quantidade de gua precipitada ou evaporada e avazo dos rios; a analise desses dados para oestabelecimento de suas relaes mtuas e oentendimento de cada possvel fator e, finalmente,

a aplicao dos conhecimentos alcanados para asoluo de inmeros problemas prticos.


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Mtodos de estudo (2)

Compreende-se como Hidrologia Paramtrica odesenvolvimento e analise das relaes entre os

parmetros fsicos em jogo nos acontecimentoshidrulicos e o uso dessas relaes para gerar ousintetizar eventos hidrolgicos. Caractersticosdessa classificao so os processos para obteno

de hidrogramas unitrio sintticos e os mtodos dereconstituio de hidrogramas em funo de dadosclimticos e parmetros fsicos das bacias.


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Mtodos de estudo (3)

Na Hidrologia Estocstica, inclui-se amanipulao das caractersticas estatsticas dasvariveis hidrolgicas para resolver problemas,com base nas propriedades estocsticas daquelasvariveis. So exemplos desse tipo de analise oestudo estatstico de um numero limitado devariveis com a finalidade de estender e ampliar a

amostra disponvel ou a considerao das leisestatsticas na previso do regime dos rios para ofuturo.


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BACIA HIDROGRFICA

Definio:

Bacia hidrogrfica ou bacia de contribuio

de uma seo de um curso de gua a reageogrfica coletora de gua de chuva que,escoando pela superfcie do solo, atinge a

seo considerada.


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Delimitao da bacia

hidrogrfica

A

A - seo principal

Delimitao dabacia

Sistemafluvial

Delimitao grfica ou

atravs degeoprocessamento


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Caractersticas das declividades

da Bacias HidrogrficasTrecho mdio

Trecho inferior

Trecho superior

Distncia a partir da cabeceira

nvel


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Consideraes sobre a bacia

hidrogrfica Definida por uma seo de rio

Representa toda a rea de contribuio

superficial que a gua escoa por gravidadeat a seo do rio;

Delimitao grfica ou atravs de

geoprocessamento;


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PRECIPITAO

Tipos de precipitaes

Pluviometria

Processamento de dados pluviomtricos

Precipitao mdia em uma bacia

Freqncia

Chuvas Intensas


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Tipos de precipitaes Convectiva: o ar mido aquecido na vizinhana do solo

sobe, condensa e precipita. Formaes locais com pequenaabrangncia espacial e alta intensidade. Atinge

principalmente pequenas bacias;

Orogrficas: ventos quentes e midos provenientes dooceano encontram barreiras fsicas, sobem condensam eprecipitam sobre reas montanhosas. O vento queultrapassa a barreira seco, retirando umidade doambiente, podendo gerar reas desrticas;Atua sobre bacias

pequenas com intensidade varivel. Frontais:interao de massas de ar quente e frias. O ar

quente, mais leve sobe pela penetrao do ar frio. Subindoo ar condensa e precipita. Atua sobre grandes bacias comintensidade varivel. Processos frontais de grande extensoe durao so os que produzem inundaes em grandes

bacias.


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Pluviometria

A medida das precipitaes feita atravsde aparelhos medidores cilndricos (com

rea que pode variar de 100, 200, 400 ou1000 cm2) colocado de 1 a 1,5 m do solo,livre de obstrues. Valores com preciso

de dcimo de milmetro obtidos por P = 10V/A onde V o volume em cm3 A a reacm2.


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Pluvimetro


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Pluviografo


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Processamento de dados

pluviomtricos Deteco de erros grosseiros

Preenchimento de falhas

Verificao da homogeneidade dos dados


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Deteco de erros grosseiros

Erros acidentais; dia 3/Fev; 31/abril

preciso maior que a escala valores absurdos

vento forte

Erros sistemticos. vazamento ou entupimento

equipamento fora das especificaes


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Preenchimento de falhas

P a,b,c - precipitao nas estaes a, b e c;

M a,b,c - mdia nas estaes a, b e c

M x - mdia na estao em questo P x - precipitao na estao em questo


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Verificao da homogeneidade

dos dados Constri-se uma curva dupla acumulativa, na qual

so relacionados os totais anuais (mensais)

acumulados em determinado posto e a mdiaacumulada dos totais anuais (mensais) de todos ospostos da regio considerada homognea sob oponto de vista meteorolgico

Caso seja possvel ajustar uma reta entro datolerncia o ponto em questo homogneo aosoutros pontos da regio.


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Precipitao mdia em uma

bacia Mdia aritmtica

Mtodo de Thiessen

Mtodo das isoietas


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Mtodo de Thiessen

Pm a precipitaomdia na bacia

Ai rea de

influncia de cadaposto;

Pi a precipitao decada posto

Ai

AiPiPm


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Mtodo de Thiessen (2)

1) une-se os postos adjacentes por linhasretas

2) Traam-se perpendiculares a essas linhasa partir das distncias mdias entre ospostos e obtm-se polgonos limitados pela

rea da bacia A rea de cada polgono o peso que se

dar precipitao registrada no aparelho


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Mtodo das isoietas

Traa as isoietas que solinhas de mesma

precipitao com base

nos postos existentes; Calcula a rea entre

isoietas, onde adota-seque esta a precipitao

da rea Equao igual do

mtodo anterior


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Freqncia dos totais

precipitados Em engenharia nem sempre interessa

construir uma obra que seja adequada para

escoar qualquer vazo possvel de ocorrer. Pode-se correr um risco. Para isso analisam-

se estatisticamente as observaes

realizadas nos postos hidromtricos,verificando-se com que freqncia elasassumiram dada magnitude.


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Mtodos de calculo da freqncia

de totais precipitados Mtodo da Califrnia Mtodo de Kimbal

M = nmero de ordemN = Nmero de observaes

Distribuies estatsticas Perodo de recorrncia (Tr) ou tempo de retorno

(Tr)

Tr = 1/F , Tr = 1/P


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Chuvas intensas

A intensidade de uma precipitao variainversamente com a amplitude do tempo ediretamente com sua raridade.

Tr = tempo de retorno em anos; t = durao em minutos a,b,c e d = parmetros relativos ao regime

pluviomtrico local

d

b

)ct(

Tr.a)h/mm(I


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Chuvas intensas (2)

Mtodo do professor OTTO PAFAFSTETTER

Pmax = Precipitao mxima, em mm t = durao da precipitao, em horas a,b e c = constantes para cada posto R = fator de ajuste

Tr = tempo de recorrncia, em anos Alfa e beta = valores que dependem da durao da

precipitao Gama = constante, adotada como 0,25 para todos os

pontos


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ESCOAMENTO

SUPERFICIAL Componentes do Escoamento Superficial

Classificao dos cursos de gua

Grandezas Caractersticas Fatores intervenientes

Hidrograma


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ESCOAMENTO

SUPERFICIAL O escoamento superficial tem origem, fundamentalmente, nasprecipitaes.

Parte da gua interceptada pela vegetao e outros obstculos, deonde evapora posteriormente. Do volume que atinge a superfcie do

solo, parte retida em depresses do terreno, parte se infiltra e orestante escoa pela superfcie logo que a intensidade da precipitaosupere a capacidade de infiltrao no solo e os espaos nas superfciesretentoras tenham sido preenchidos

Formam-se as torrentes, cuja durao esta associada, praticamente, aprecipitao; a partir delas, formam-se os cursos de gua propriamenteditos, com regime de escoamento dependendo da gua superficial e dacontribuio do lenol subterrneo

Chame-se rede de drenagem ao conjunto dos cursos de gua desde ospequenos crregos formadores at o rio principal


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Componentes do escoamento

Superficial A) escoamento superficial

B) escoamento subsuperfficial

C) escoamento subterrneo D) precipitao direta sobre a superfcie

livre


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Classificao dos cursos de

gua A) Perenes: tm gua o tempo todo, a cota do

lenol de gua sempre superior a cota dotalvegue.

B) Intermitentes: em determinadas pocas a cotado lenol de gua fica abaixo da cota do talvegue.

C) Efmeros: s tm gua quando chove,

dependem do escoamento superficial da bacia.


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GRANDEZAS

CARACTERSTICAS Vazo

Freqncia

Coeficiente de deflvio Tempo de concentrao

Nvel de gua


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VAZO

o volume de gua escoado por unidade detempo em uma determinada seo do curso

de gua. comumente expressa em litrospor segundo ou metros cbicos porsegundo.


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FREQUENCIA

o nmero de ocorrncias de uma mesmavazo em um dado intervalo de tempo.


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COEFICIENTE DE DEFLUVIO

a relao entre a quantidade total de guaescoada pela seo e a quantidade total de

gua precipitada na bacia hidrogrfica; podereferir-se a uma dada precipitao ou atodas que ocorreram em um determinado

intervalo de tempo.


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EXERCICIO

Provo 2003 Questo 7


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TEMPO DE CONCENTRAO

o intervalo de tempo contado a partir doinicio da precipitao para que toda a bacia

hidrogrfica correspondente passe acontribuir na seo em estudo. Corresponde durao da trajetria da partcula de gua

que demore mais tempo para atingir aseo.


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NVEL DE GUA

a altura atingida pela gua na seo emrelao a uma determinada referencia. Pode

ser instantneo ou a mdia em umdeterminado intervalo de tempo (dia, ms,ano).


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FATORES

INTERVENIENTES Fatores que presidem a quantidade de gua

precipitada

Fatores que presidem o afluxo da gua seo em estudo

FATORES QUE PRESIDEM A


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FATORES QUE PRESIDEM AQUANTIDADE DE GUA

PRECIPITADA A) quantidade de vapor de gua na atmosfera

B) condies meteorolgicas e topogrficasfavorveis a evaporao favorveis a evaporao,a movimentao de massas de ar e a condensaodo vapor de gua Temperatura Ventos Presso baromtrica Acidentes topogrficos

FATORES QUE PRESIDEM O


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FATORES QUE PRESIDEM OAFLUXO DA GUA SEO

DE ESTUDO

A) rea da bacia hidrogrfica

B) conformao topogrfica da bacia Declividades

Depresses/acumuladores e retentores de gua

FATORES QUE PRESIDEM O


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FATORES QUE PRESIDEM OAFLUXO DA GUA SEO

DE ESTUDO(2) C) condies da superfcie do solo;

Intercepo infiltrao

D) Obras de controle e utilizao da gua amontante da seo

Irrigao ou drenagem Canalizao ou retificao e cursos de gua Derivao de gua da bacia ou para a bacia Construo de barragens


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Hidrograma

Curva de vazo registrada em um seo deum curso de gua devida a uma precipitao

ocorrida na bacia hidrogrficacorrespondente


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Hidrogramas caractersticos


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Consideraes sobre a

urbanizao aumento das vazes mdias de cheia (em at 7 vezes,Leopold,1968) devido ao aumento da capacidade deescoamento atravs de condutos e canais e

impermeabilizao das superfcies; aumento da produo de sedimentos devido desproteo

das superfcies e produo de resduos slidos (lixo); deteriorao da qualidade da gua superficial e

subterrnea, devido lavagem das ruas, ao transporte de

material slido, s ligaes clandestinas de esgoto cloacal epluvial, e contaminao direta de aqferos;


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INFILTRAO

Fases da infiltrao

Grandezas Caractersticas

Fatores intervenientes Determinao da capacidade de infiltrao


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OBSERVAO

Duas foras sevem ser consideradas na entendimento da infiltrao emmeios porosos: a fora gravitacional e a fora de atrao capilar.

A primeira atua no sentido vertical, fazendo com que a gua infiltre decima para baixo no perfil do solo. J a fora capilar atua em todas as

direes, principalmente quando o solo se encontra com baixaumidade. Do ponto de vista fsico a altura de ascenso capilar (hc) em um tubo

pode ser calculada atravs da equao:

Hc = 2.Ts / w . R

Onde:Ts = tenso superficial referente interao qumica da gua com o

material do tubow = peso especfico da gua

R = raio do tubo


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FASES DA INFILTRAO

A) fase de intercambio

B) fase de descida

C) fase de circulao


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FASE DE INTERCAMBIO

Nesta fase a gua esta prxima a superfciedo terreno, sujeita a retornar a atmosfera por

uma aspirao capilar, provocada pela aoda evaporao ou absorvida pelas razes dasplantas e em seguida transpirada pelovegetal.


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FASE DE DESCIDA

Nesta fase d-se o deslocamento vertical dagua quando a ao de seu peso prprio

supera a adeso e a capilaridade. Essemovimento se efetua at atingir umacamada suporte de solo impermevel.


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FASE DE CIRCULAO

Nesta fase, devido ao acumulo da gua soconstitudos os lenis subterrneos, cujomovimento se deve tambm a ao da gravidade,

obedecendo s leis de escoamento subterrneo. Dois tipos de lenis podem ser definidos

Lenol fretico: quando a sua superfcie livre e estasujeita a presso atmosfrica

Lenol cativo (artesiano): quando confinado entre duascamadas impermeveis, sendo a presso na superfciesuperior diferente da atmosfrica


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GRANDEZAS

CARACTERSTICAS Capacidade de infiltrao

Distribuio granulomtrica

Porosidade Velocidade de infiltrao

Coeficiente de permeabilidade


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CAPACIDADE DE

INFILTRAO quantidade mxima de gua que um solo pode

absorver na unidade de tempo por unidade de reahorizontal.

A penetrao da gua no solo, na razo da suacapacidade de infiltrao, verifica-se somentequando a intensidade da precipitao excede acapacidade do solo em absorver a gua, isto ,

quando a precipitao excedente. A capacidade de infiltrao pode ser expressa em

milmetros por hora, milmetros por dia ou emmetros cbicos por metro quadrado e por dia.


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DISTRIBUIO

GRANULOMTRICA a distribuio das partculas constituintes

do solo em funo das suas dimenses,

representada pela curva da distribuiogranulomtrica curva das percentagensacumuladas, em peso, em funo dotamanho dos gros (abertura das malhas depeneiras)


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POROSIDADE

a relao entre o volume de vazios de umsolo e o seu volume total, expressa

geralmente em porcentagem.


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VELOCIDADE DE

INFILTRAO a velocidade mdia de escoamento da

gua atravs de um solo saturado,

determinada pela relao entre a quantidadede gua que atravessa a unidade de rea domaterial do solo e o tempo. Pode serexpressa em metros cbicos por segundo,metros por dia ou metros cbicos por metroquadrado e por dia.


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COEFICIENTE DE

PERMEABILIDADE a velocidade de filtrao da gua em um

solo saturado com perda de carga unitria.

O coeficiente de permeabilidade varia coma temperatura, pois esta influi naviscosidade da gua. Pode ser expresso nasmesmas unidades e velocidade de filtrao.


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FATORES

INTERVENIENTES Tipo de solo Grau de umidade do solo

Ao da precipitao sobre o solo

Compactao devida ao homem e aos animais

Macroestrutura do terreno

Cobertura vegetal

Temperatura

Presena do ar


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GRAU DE UMIDADE DO

SOLO Parte da gua que se precipita sobre o solo

seco absorvida por ao da gravidade que

se soma a ao da capilaridade. Se o solo,no inicio da precipitao j apresenta umacerta umidade, tem capacidade deinfiltrao menor do que a que teria seestivesse seco.


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TIPO DE SOLO

A capacidade de infiltrao no variadiretamente com a porosidade, o tamanho

das partculas do solo e o estado defissurao das rochas.


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AO DA PECIPITAO

SOBRE O SOLO As guas da chuva chocando-se contra o solo promovem acompactao de sua superfcie, diminuindo a capacidadede infiltrao, destacam e transportam os materiais finos

que, pela sua sedimentao posterior, tendero a diminuir aporosidade da superfcie; umedecem a superfcie do solo,saturando as camadas prximas, aumentando a resistncia penetrao da gua; e atuam sobre as partculas desubstancias coloidais que, ao intumescerem, reduzem adimenso dos espaos intergranulares.

A intensidade dessa ao varia com a granulometria dossolos, sendo mais importante nos solos finos. A presenade vegetao atenua ou elimina esse efeito.


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COMPACTAO DEVIDA AO

HOMEM E AOS ANIMAIS Em locais onde h trafego constante de

homens ou veculos ou em reas e utilizao

intensa por animais (pastagens), a superfcie submetida a uma compactao que a tornarelativamente impermevel.

AC O S A O


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MACROESTRUTURA DO

TERRENO A capacidade de infiltrao pode ser

elevada pela atuao de fenmenos naturais

que provocam o aumento da permeabilidadecomo por exemplo, Escavaes feitas por animais e insetos;

Decomposio das razes e dos vegetais; Ao da geada e do sol;

Aradura e cultivo da terra.


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COBERTURA VEGETAL

A presena de vegetao atenua ou eliminaa ao da compactao da gua da chuva e

permite o estabelecimento de uma camadade matria orgnica em decomposio quefavorece a atividade escavadora de insetosou animais.


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TEMPERATURA

A temperatura influindo na viscosidade dagua faz com que a capacidade de

infiltrao nos meses frios seja mais baixado que nos meses quentes.


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PRESENA DO AR

O ar presente nos vazios do solo pode ficarretido temporariamente, comprimido pela

gua que penetra no solo, tendendo aretardar a infiltrao.

DETERMINAO DA


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DETERMINAO DACAPACIDADE DE

INFILTRAO Infiltrmetros

Mtodos


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Infiltrmetros

So aparelhos para determinao direta dacapacidade de infiltrao local dos solos.

Existem dois tipos Infiltrmetros com aplicao de gua por

inundao, ou simplesmente infiltrmetros;

Infiltrmetros com aplicao Da gua porasperso ou simuladores de chuva.


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Infiltrmetro


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MTODOS

Mtodo de Horner e Lloyd

MTODO DE HORNER E


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MTODO DE HORNER E

LLOYD Baseado na medida direta da precipitao e

do escoamento superficial, o que possibilita

a determinao da curva de capacidade deinfiltrao em funo do tempo.

EVAPORAO E


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EVAPORAO E

TRANSPIRAO Grandezas caractersticas

Fatores intervenientes

Medida da evaporao

GRANDEZAS


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GRANDEZAS

CARACTERSTICAS Perda por evaporao

Intensidade de evaporao

Fatores intervenientes


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PERDA POR EVAPORAO

a quantidade de gua evaporada porunidade de rea horizontal durante um certo

intervalo de tempo. Essa grandeza comumente medida em altura de liquidoque se evaporou, suposto distribudouniformemente pela rea planimtrica eexpressa, entre ns, em milmetros.

INTENSIDADE DE


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INTENSIDADE DE

EVAPORAO a velocidade com que se processam as

perdas por evaporao. Pode ser expressa

em mm/hora ou em mm/dia.

FATORES


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FATORES

INTERVENIENTES Grau de umidade relativa do ar atmosfrico

Temperatura

Vento Radiao Solar

Presso Baromtrica

Salinidade da gua Evaporao na superfcie do solo

Transpirao

Evaporao da superfcie das guas

GRAU DE UMIDADE DO AR


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ATMOSFRICO O grau de umidade relativa do ar atmosfrico a relaoentre a quantidade de vapor de gua a presente e aquantidade de vapor de gua no mesmo volume de ar seestivesse saturado de umidade. Essa grandeza expressaem porcentagem.

Quanto maior for a quantidade de vapor de gua no aratmosfrico, tanto maior o grau de umidade e menor aintensidade da evaporao.

A intensidade da evaporao funo direta da diferenaentre a presso de saturao do vapor de gua no aratmosfrico e a presso atual do vapor de gua.



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ATMOSFRICO (2) Segundo a Lei de Dalton, tem-se:

E = C.(po-pa)E = intensidade da evaporaoC = constante dependente dos diversos fatores que intervem

na evaporao

Po = presso de saturao do vapor de gua a temperatura dagua;

Pa = presso do vapor de gua presente no ar atmosfrico


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TEMPERATURA

A elevao da temperatura tem influenciadireta na evaporao porque eleva o valor

da presso de saturao do vapor de gua,permitindo que maiores quantidades devapor de gua possam estar presentes nomesmo volume de ar, para o estado desaturao.


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VENTO

O vento atua no fenmeno da evaporaorenovando o ar em contato com as massas

de gua ou com a vegetao, afastando dolocal as massas de ar que j tenham grau deumidade elevado.


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RADIAO SOLAR

O calor radiante fornecido pelo Sol constituia energia motora para o prprio ciclo

hidrolgico. A potncia mdia anual da radiao solar

incidente sobre a superfcie da Terra de

0,1 a 0,2 kW/m2, valor suficiente paraevaporar uma lamina de gua de 1,30 a 2,60m de altura.


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PRESSO BAROMTRICA

A influencia da presso baromtrica pequena , s sendo apreciada para grandes

variaes de altitude. Quanto maior aaltitude, menor a presso baromtrica emaior a intensidade de evaporao.

A influencia da presso baromtrica no considerada na maioria dos fenmenoshidrolgicos.

EVAPORAO NA


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EVAPORAO NA

SUPERFICIE DO SOLO Alm dos fatores j mencionados, a evaporao dasuperfcie do solo depende do tipo do prprio solo e dograu de umidade presente neste.

Em solos arenosos saturados, a intensidade da evaporaopode ser superior da superfcie das guas; em solosargilosos saturados pode reduzir-se a 75% daquele valor.

A existncia de vegetao diminui as perdas por

evaporao da superfcie do solo. Essa diminuio compensada pela a ao da transpirao vegetal, podendomesmo aumentar a perda total por evaporao do solo

provido de vegetao.


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TRANSPIRAO

A vegetao retira gua do solo e a transmite atmosfera por ao detranspirao das suas folhas. Esse fenmeno funo da capacidade deevaporao da atmosfera, dependendo, portanto,do grau de umidaderelativa do ar, da temperatura e da velocidade do vento.

A luz, o calor e a maior umidade do ar abrem os poros das folhas einfluem diretamente sobre a transpirao.

As condies do solo tambm exercem influencia na transpirao. Anatureza do solo, o seu grau de umidade e a posio do nvel do lenolfretico influenciam a umidade de solo na zona ocupada pelas razes

dos vegetais. A umidade do solo por sua vez esta na dependncia doregime das precipitaes.

Todas as outras condies sendo as mesmas, a transpirao vegetaldepende do tipo de planta, do seu estagio de desenvolvimento e dodesenvolvimento de suas folhas.

EVAPORAO DA


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EVAPORAO DA

SUPERFCIE DAS GUAS A evaporao da superfcie das guas, alm

dos outros fatores, tambm influenciada

pela profundidade de massa de gua; quantomais profunda a massa de gua, maior adiferena entre a temperatura do ar e a dagua devido maior demora nahomogeneizao da temperatura do liquido.

Os obstculos naturais podem tambmatenuar a influencia da ao do vento.


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MEDIDA DA EVAPORAO

Medida da evaporao da superfcie dasguas

Medida da evaporao da superfcie do solo Medida da transpirao

MEDIDA DA EVAPORAO


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MEDIDA DA EVAPORAO

DA SUPERFCIE DAS GUAS Evapormetros

Coeficientes de correlao

Frmulas empricas


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EVAPORMETROS A medida da evaporao da superfcie das guas

realizada com o emprego de evapormetros, que do asindicaes referentes a pequenas superfcies de guacalma. So recipientes achatados, em forma de bandeja, de

seo quadrada ou circular, com gua no seu interior einstalados sobre o solo nas proximidades da massa de guacuja intensidade de evaporao se quer medir ou sobre a

prpria massa de gua (medidores flutuantes). A estao medidora de evaporao realiza ao mesmo

tempo a medida de grandezas que tm influencia nofenmeno. No equipamento da estao so includosaparelhos para a determinao da temperatura, vento eumidade. Para a correo dos indicadores de nvel faz-setambm a medida da precipitao.


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EVAPORMETROS (2)

COEFICIENTES DE


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COEFICIENTES DE

CORRELAO O coeficiente de um evapormetro o

nmero pelo qual se multiplicam as

indicaes dadas por esses aparelhos para seobter a intensidade da evaporao da massalquida no mesmo local.

~ 0,6

0,8, usualmente adotado 0,7 (Tucci).


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FRMULAS EMPRICAS

A avaliao da intensidade da evaporao pode serfeita por frmulas empricas, a maioria das quaisse baseia na frmula de Dalton

Frmula de RohwerE = 0,771 (1,4650,0186.B).(0,44 + 0,118.W).(popa)

E = intensidade da evaporao

B = presso baromtrica

W = velocidade do ventoPo = presso mxima de vapor a temperatura da gua

Pa = presso efetiva do vapor de gua no ar atmosfrico

MEDIDA DA EVAPORAO


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MEDIDA DA EVAPORAO

DA SUPERCIE DO SOLO Aparelhos medidores

Frmulas empricas


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APARELHOS MEDIDORES

Lismetros

Caixas cobertas de vidro


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Lismetro

O lsimetro constitudo por uma caixa estanque,enterrada no solo, aberta na parte superior econtendo o terreno que se quer estudar.

A amostra de solo recebe as precipitaes do localque so medidas em um ponto na vizinhana. Osolo contido no lsimetro drenado no fundo doaparelho; a gua recolhida medida.

E = P I + RE = Evaporao do solo, durante um certo perodo de tempo;P = PrecipitaoI = Quantidade de gua drenadaR = Variao devida aos fatores intervenientes


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Caixas cobertas de vidro

So constitudas por uma caixa metlicasem fundo com uma coberta inclinada de

vidro. A gua evaporada condensa-se nasuperfcie inferior da placa de vidro e escoapor uma pingadeira para o recipiente demedio.


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FRMULAS EMPRICAS

Nos terrenos no saturados de umidade astaxas de evaporao variam pouco com as

caractersticas do solo. Essa caracterstica possibilita o estudo de

expresses que permitem avaliar a

evaporao de solos desprovidos devegetao, sem a interferncia de lenol degua.

MEDIDA DA


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MEDIDA DA

TRANSPIRAO Fitmetro

Estudo em bacias hidrogrficas

Dficit de escoamento


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FITMETRO O mtodo de maior aceitao o que emprega o fitmetrofechado. Esse aparelho consiste em um recipiente estanque

contendo terra para alimentar a planta. A tampa dofitmetro evita a entrada da gua existente no solo, s

permitindo a perda pela transpirao do vegetal. Na experincia est prevista a adio de quantidades de

gua conhecidas. As perdas por transpirao, para um determinado perodo

de tempo, determinam-se pela diferena entre o pesoinicial do conjunto mais o da gua adicionada e o pesofinal

Este mtodo obviamente s pode ser realizado para plantasde pequeno porte

ESTUDO EM BACIAS


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ESTUDO EM BACIAS

HIDROGRFICAS A determinao da transpirao medianteestudo da bacia hidrogrfica foi realizada

em dois estudos da U S Forest Service.


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DFICIT DE ESCOAMENTO A avaliao da evapotranspirao de uma bacia

hidrogrfica, para um longo perodo de tempo,pode ser feita pelo dficit de escoamento naequao

P + R = Q + E + (R + R)Onde:P = precipitao mdia anual sobre a bacia hidrogrfica, em mmQ = volume de gua escoado pela seo S convertido em altura mdia

anual de lmina de gua uniformemente distribuda sobre a reaplanimtrica da bacia, em mm

E = evapotranspirao no perodo considerado, em mmR = reserva de gua subterrnea no incio do perodoR + R = reserva de gua subterrnea no fim do perodo

DFICIT DE ESCOAMENTO


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DFICIT DE ESCOAMENTO(2)

Chama-se dficit de escoamento (D) diferena P Q

Constata-se queD = E = P Q se R = 0

O que ocorre quando as reservas no inicio e no fim

do perodo so iguais, ou quando R muitopequeno face aos valores de P e Q, caso em que operodo de observao muito longo

Exerccio - Engenharia


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Exerccio EngenhariaHidrolgica

Em uma bacia hidrogrfica o totalprecipitado em um dado ano foi de 1326

mm. Avalie a evapotranspirao total nesteano na bacia hidrogrfica, considerando quea vazo mdia anual na sua exutria foi de14,3 l/s/Km2. Despreze a diferena novolume de armazenamento na bacia.

EVAPORAO


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EVAPORAO

Etotal = Esl + ET

Onde:Etotal = Evaporao total

Esl = Evaporao da superfcie lquida

ET = Evapotranspirao

E i


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Exerccio

DADOS

Evaporao do tanque = 2700 mm/ano

K = 0,7 rea da bacia = 15 Km2

Evaporao Total = 261.10E6 m3/ano

CALCULAR

Evaporao na Superfcie Liquida

Volume de Evapotranspirao

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