HidrologiaHidrologia
Ciclo HidrológicoCiclo HidrológicoBenedito C. SilvaIRN / UNIFEI
Ciclo hidrológicoCiclo hidrológicoFenômeno global de circulação fechada da
água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre.
Um pouco de históriaUm 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!!
Bernard PalissyBernard 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
Depois de PalissyDepois de PalissyAinda apoiando as idéias erradas dos
gregos: Kepler; DescartesO 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
Fases do ciclo hidrológicoFases do ciclo hidrológico
Bacia Bacia HidrográficaHidrográfica
Bacia HidrográficaBacia HidrográficaUma região em que a chuva ocorrida em
qualquer ponto drena para a mesma seção transversal do curso-d’água.
Área de captação natural das precipitações, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída: o exutório.
Para definir uma bacia:◦ Curso d’água◦ Seção transversal de referência (exutório)◦ Informações de topografia
Definição de baciaDefinição de baciaDiferenciar áreas que
contribuem para um ponto
Fontes de dados de topografia
Seção de referência, ou
exutório
Divisor não corta drenagemexceto no exutório.
Divisor passa pela região mais elevada da bacia, mas não necessariamente pelos pontosmais altos.
Bacias hidrográficas são compostas por sub-bacias hidrograficas. Cada sub-bacia é uma bacia hidrográfica que pode ser subdividida em sub-bacias, etc.
A bacia do rib. José Pereira é uma sub-bacia do rio Sapucaí, que por sua vez é uma sub-bacia do rio Grande, que ...
Sub - bacia
Divisor de águasDivisor de águas
Características da bacia Características da bacia hidrográficahidrográficaÁrea de drenagemComprimentoDeclividadeCurva hipsométricaFormaCobertura vegetal e uso do solo……
Área da bacia hidrográficaÁrea da bacia hidrográficaCaracterística mais importante da baciaReflete o volume total de água que pode
ser gerado potencialmente na bacia Bacia impermeável e chuva constante: Q = P . A Se A = 60 km2 (60 milhões de m2) e P = 10 mm/hora (2,7 . 10-6 m/s) Q = 166 m3/s
Área da bacia Área da bacia hidrográficahidrográficaUma vez definidos
os contornos (divisor), a área pode ser calculada por uma integral numérica (SIG) ou por métodos manuais (planímetro, contagem, pesagem).
ComprimentoComprimento
Comprimento da baciaComprimento do rio principal
ComprimentoComprimento
Comprimento da bacia
Comprimento do rio principal
ComprimentoComprimentoOs comprimentos da bacia e do
rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer a bacia.
DeclividadeDeclividadeDiferença de altitude entre o
início e o fim da drenagem dividida pelo comprimento da drenagem.
Tem relação com a velocidade com a qual ocorre o escoamento.
Ponto mais alto: 300 m
Ponto mais baixo: 20 m
Comprimento drenagem = 7 kmDeclividade = 0,04 m/m ou 40 m por km
Perfil longitudinalPerfil longitudinal
Perfil típico:
alto médio baixo
Distância ao longo do rio principal
Alti
tude
do
leito
Valores típicos:Baixa declividade: alguns cm por kmAlta declividade: alguns m por km
Curva hipsométricaCurva hipsométricaDescrição da relação entre área
de contribuição e altitude.
Altitude (m)
350
890
Fração daárea0 0,25 0,5 0,75 1,0
Índice de conformação ou fator Índice de conformação ou fator de formade forma
L
I = A / L2
I alto: cheias mais rápidasI baixo: cheias mais lentas
Índice de compacidadeÍndice de compacidade
Relação entre o perímetro da bacia e o perímetro que a bacia teria se fosse circular
K = 0,28 P / A0.5
mede mais ou menos a mesmacoisa que o fator de forma
ExemplosExemplos Alongadas
São Francisco
Outras: Tietê, Paranapanema, Tocantins
ExemplosExemplos Circular
Taquari Antas RSRio Itajaí SC
Cobertura vegetalCobertura vegetalFlorestas: maior interceptação;
maior profundidade de raízes.Maior interceptação = escoamento
demora mais a ocorrerMaior profundidade de raízes =
água consumida pela evapotranspiração pode ser retirada de maiores profundidades do solo
Uso do soloUso do soloSubstituição de floresta por
pastagem/lavouraUrbanização: telhados, ruas, passeios,
estacionamentos e até pátios de casasModificação dos caminhos da água
Aumento da velocidade do escoamento (leito natural rugoso x leito artificial com revestimento liso)
Encurtamento das distâncias até a rede de drenagem (exemplo: telhado com calha)
Uso do soloUso do soloAgricultura = compactação do
solo Redução da quantidade de matéria
orgânica no solo Porosidade diminui Capacidade de infiltração diminui Raízes mais superficiais: Consumo de
água das plantas diminui
Tipos de solosTipos de solosSolos arenosos = menos
escoamento superficialSolos argilosos = mais
escoamento superficial Solos rasos = mais escoamento
superficialSolos profundos = menos
escoamento superficial
GeologiaGeologiaRochas do sub-solo afetam o
comportamento da bacia hidrográficaRochas porosas tem a propriedade de
armazenar grandes quantidades de água (rochas sedimentares – arenito)
Rochas magmáticas tem pouca porosidade e armazenam pouca água, exceto quando são muito fraturadas.
Bacias com depósitos calcáreos tem grandes cavidades no sub-solo onde a água é armazenada.
Partes da BaciaPartes da BaciaVertentes
◦Escoamento superficial difuso◦Não há canais definidos◦Escoamento sub-superficial e
subterrâneo
Rede de drenagem◦Escoamento superficial◦Canais bem definidos
Rede de drenagemRede de drenagemDensidade da rede de drenagem
◦ Controlada pela Geologia e pelo Clima
Forma da rede de drenagem Controlada pela
geologia
Bacias hidrográficas e SIGBacias hidrográficas e SIGSIG são Sistemas de Informação
GeográficaEquivalem a sistemas CAD para a
hidrologiaAlém de CAD são bancos de
dados e permitem análises dos dados
Representações do relevo no Representações do relevo no computadorcomputador
Isolinhas = curvas de nívelMatriciais = modelos digitais de
elevação (MDE)TIN = Triangular irregular network
Exemplo de MDE: SRTM
O que pode ser obtido do O que pode ser obtido do MDEMDEDireção de escoamentoRios principais (rede de
drenagem)Definição de bacias e sub-baciasÁrea das baciasDeclividade das baciasEtc.
Rede de drenagem e sub-Rede de drenagem e sub-baciasbacias
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