AULAS 01 e 02 1.Apresentao da disciplina 1.1.Ementa Ciclohidrolgico;Precipitao;Escoamentosuperficial;Infiltrao, Evapotranspirao,guassubterrneas,Baciashidrogrficas,Hidrogramaunitrio, Medida de vazo, vazes de enchentes, Manipulao de dados de vazo, Reservatrio de regularizao e armazenamento 1.2.Objetivos da disciplina Conhecer os princpios, mtodos de anlise e interpretao dos fenmenos do ciclo hidrolgico. Desenvolver conceitos e prticas da hidrologia quantitativa. 2. Avaliaes Relatrios das aulas prticas + listas de exerccios (5%) Prova 0122/05 (40%) Prova 0226/06(40%) Trabalho 01 Manipulao de dados de vazo (5%) Seminrios TEMAS 1)Hidrograma unitrio, 2)Sedimentologia,3)Reservatriosderegularizaoearmazenamento,4)Vazes de enchenteMedidas (10%) 3.CICLO HIDROLGICO E BALANO HDRICO 3.1. CARACTERSTICAS DA GUA A gua umasubstncia muito difundida na natureza, sendo encontrada principalmenteem sua forma lquida. Nas formas lquida e slida a gua cobre mais de 2/3 do planeta, enaformagasosaconstituintedaatmosfera,estando presenteemtodaparte(WALTON, 1970). Asmudanasdeestadodaguaenvolvemaabsoroealiberaode energia. A fusode1grama degelo a0C requer80calorias(calor latentede fuso), e na solidificaode 1 grama de gua a mesma quantidade de energia liberada. No ponto de ebulio aguapassadoestadolquidoparaogasoso, ouvice-versa,eaenergiaenvolvidanoprocesso de 540 cal/g (calor latente de vaporizao). Aguapodetambmpassarparaoestadogasosoatemperaturas menores que 100C,mas tal vaporizao, denominada evaporao, requer maior quantidade de calor. O calorlatente de vaporizao pode ser determinado por: Lv = 597,3 - 0,564.T Onde: T = temperatura em C, eLv = cal/g. Ocalorlatentedesublimao,porsuavez,dadopelasomadocalor latente de fuso edodevaporizao.A0C,porexemplo,asublimaode1 gdegeloenvolveriaautilizao de 677 cal. Maisde3/4dovolumedeguadocedoplanetaencontra-senaforma slida,estandoamaiorpartedestetotalnasregiespolareseemaltas altitudes.Emregiesdeclimatemperado,poroutrolado,umaquantidade adicionaldeguapermanecenoestadoslido durante alguns meses de cada ano. Entreastemperaturasde0C(pontodefuso)ede100C(pontode ebulio),considerandopressoatmosfricanormal,aguaencontra-seno estadolquido,correspondendoa98%dototaldeguanoplaneta.Neste intervalode temperatura,ocalor especfico mdio da gua (estado lquido) de 1,0cal/g.C.Estecalorespecficoextremamentealtoemcomparaocom outras substncias (Exs.: gelo = 0,5; Al = 0,2;Fe = 0,1; Hg = 0,03; ar = 0,17; etc.). Por esta razo, a gua funciona como um "sistema tampo para a energia disponvelnanatureza"(REICHARDT,1975).Ouseja,muitaenergia normalmente necessria paraelevar muito pouco a temperatura da gua. No estado gasoso, o vapor dgua constitui cerca de 0,25 % da atmosfera, ocorrendo emmaior quantidade nas regies tropicais e nas camadas mais baixas da atmosfera. Suaconcentraonoarmidonochega,emgeral,aatingir2,5%,ou seja, a 25 g devapor por kg de ar mido. Constitui, ainda, cerca de 0,001 % do total de gua existenteno ciclo hidrolgico, equivalente a cerca de 0,04 % do total de gua doce do planeta. Estasproporesparecemserdesprezveis,masaimportnciamaiorda presenadovapordguaresidenoseupapeldemodificadordobalanode radiao, de moderadortermal, bem como na sua constante reciclagem. Estima-se que cerca de 10% do total devapor seja reciclado diariamente. A densidade e a presso de vapor variam consideravelmente na superfcie. Consequentemente,ovapordguaestsempreemconstantemovimentao, sempreem direo s menores densidades ou presses. A taxa deste fluxo de vapor, na ausnciade ventos, proporcional ao gradiente de presso de vapor ou de densidade. Aumidadeatmosfricaafontedeguaqueessencialparaa ocorrncia da chuva.Numdadoinstante,conformejesclarecido,estafasedo ciclohidrolgico(ovaporatmosfrico)representaapenascerca de 0,001% do totaldeguaexistentenociclo.Todavia,mesmoemcondiesmaisridas, aconstantemovimentaoatmosfricatransportaenormesquantidadesde gua. A capacidade que o ar atmosfrico tem de reter vapor dgua funo de suatemperatura. Esta capacidade mxima no vero, quando o ar se encontra maisquente,enestapocaquepodemocorrerchuvaspesadas.Esta capacidadevariaaindacomaelevao,deformaquemaisdametadeda umidade presente em uma coluna saturada dear se encontra nos primeiros dois quilmetros de altura (MCKAY, 1970). Aseguirapresenta-sealgunsconceitosqueauxiliamnacompreensoe noclculodevapor dgua na atmosfera: a)Ponto de Saturao: a quantidade mxima de vapor dgua quepodeestarcontidonum volume de ar a uma dada temperatura. Devido energia cintica de suas molculas, qualquer gs exerce uma certapresso.Emumamisturadegasescomoocasodoar atmosfrico,cadagsexerceasuapressoparcial, independentemente dos outros gases componentes da mistura. Apressoparcialexercidapelovapordeguanoaratmosfrico denominadadepresso de vapor (e) (= % em volume de vapor x presso total em atm). b)Pressodesaturaodevapor(es):apressoparcial exercidapelovapordguaquandooarseencontranopontode saturao.Apressodevaporpodesercomputadapelafrmula psicromtrica: onde: es=pressodesaturaodevaporcorrespondente temperatura t( K P a )t = temperatura (C) Apressodesaturao(es)funodatemperaturadoar eestarelaopodeserencontrada na Tabela 1. c)Umidaderelativa(UR):arelaopercentualentrea quantidade real de vapor dguapresenteeaquantidadenecessria paraasaturaodoarnestasmesmascondiesdetemperaturae presso.Assim,umidaderelativa,tambm,arazoentrea presso devapor e a presso de saturao de vapor, ou: d)Umidadeespecfica(UE):aquantidadedevapordgua existente numa massa de ar,ou seja, a massa devapor dgua por unidadedemassadear.geralmenteexpressaem g/kg e pode ser calculada de acordo com a seguinte frmula: onde: UE = g de vapor dgua por kg de ar mido e = presso atual de vapor (mb) p = presso atmosfrica (mb) Tabela1:Valoresdapressodesaturaodevapor(es)(mmHg) emfunodatemperatura. PontodeOrvalho:atemperaturanaqualatingidaapressode saturaodevaporquando o ar esfriado sob presso constante e mantendo constante o contedo de vapor.Pode-se, tambm, definir ponto de orvalho como sendo a temperatura na qual a pressode saturao de vapor se iguala presso de vapor. guaPrecipitvel(precipitaopotencial):aexpressoquedefinea quantidadetotaldevapordguaexistentenaatmosfera,ouseja,a quantidadedechuva,queresultaria setodoovaporde gua presentenuma coluna atmosfrica fosse precipitado: P = 0,01 x P P UE x dp Onde: P= gua precipitvel (mm) UE= umidade especfica P1e P= presso atmosfrica (mb) Deacordocomaequaoanterior,guaprecipitvel,portanto,definea quantidadedechuvaqueexisteempotencialnumacolunadearentreas pressesatmosfricasP1eP.Substituindoovalordaumidadeespecficae expressando a integral na forma numricaresulta: onde: P = P - P1 Acima de 8 km de altura a gua precipitvel desprezvel (LINSLEY et alii, 1975). 4.CICLO HIDROLGICO ofenmenoglobaldecirculaofechadadaguaentrea superfcieterrestreeaatmosfera,impulsionadofundamentalmentepela energiasolarassociadagravidade e rotao terrestre. Figura 1 ciclo hidrolgico O conceito de ciclo hidrolgico (Figura 1) est ligado ao movimento e trocadeguanosseusdiferentesestadosfsicos,queocorrena Hidrosfera, entre os oceanos,as calotes de gelo, as guas superficiais, as guassubterrneaseaatmosfera.Estemovimentopermanente deve-se aoSol,queforneceaenergiaparaelevaraguadasuperfcieterrestre paraaatmosfera(evaporao),e gravidade,que fazcomque agua condensadasecaia(precipitao)eque,umaveznasuperfcie,circule atravsde linhas de guaquese renem em rios at atingir os oceanos (escoamentosuperficial)ouseinfiltrenossolosenasrochas,atravs dos seus poros, fissuras efraturas (escoamento subterrneo). Nem toda a gua precipitada alcana a superfcieterrestre, j que uma parte, na sua queda, pode ser interceptada pela vegetao e voltaa evaporar-se. Agua queseinfiltrano solosujeitaaevaporaodiretaparaa atmosfera e absorvidapelavegetao,queatravsdatranspirao,a devolveatmosfera.Esteprocesso chamado evapotranspirao ocorre no topo da zona no saturada, ou seja,na zona onde os espaos entre as partculas de solo contm tanto ar como gua. A gua que continua a infiltrar-se e atinge a zona saturada, entra na circulaosubterrnea e contribui para um aumento da gua armazenada (recarga dosaquferos).NaFigura2observa-seque,nazonasaturada (aqufero),osporosoufraturasdasformaesrochosasesto completamente preenchidos por gua (saturados). O topo da zona saturada correspondeaonvelfretico.Noentanto,aguasubterrneapode ressurgirsuperfcie(nascentes)ealimentaraslinhasdeguaouser descarregada diretamente no oceano. Aquantidadedeguaeavelocidadecomqueelacirculanas diferentes fasesdo ciclo hidrolgico so influenciadas por diversosfatores como, porexemplo, acobertura vegetal, altitude, topografia, temperatura, tipo de solo e geologia. Figura 2 Movimentao de gua no perfil do solo. Resumo do ciclo hidrolgico: a) circulaodagua,dooceano,atravsdaatmosfera,parao continente,retorno, aps a deteno em vrios pontos, para o oceano, atravs deescoamentossuperficiaisousubterrneose,empartepelaprpria atmosfera; e b) curtos-circuitos que excluem segmentos diversos do ciclo completo, comoporexemploamovimentaodaguadosoloedasuperfcie terrestreparaaatmosfera, sem passar pelo oceano. Ociclo,obviamente,notemcomeonemfim.Aguaevaporadados oceanosedasuperfciecontinentalesetornapartedaatmosfera.Aumidade atmosfrica precipita-setantonosoceanoscomonoscontinentes.Nestesa guaprecipitadapodeserinterceptadapelavegetao,podeescoarpela superfcie dos terrenos, ou pode infiltrar-se no solo, de onde pode ser absorvida pelasplantas.Assim,ociclodaguaenvolvevriosecomplicadosprocessos hidrolgicos:evaporao,precipitao,interceptao,transpirao, infiltrao, percolao, escoamento superficial, etc. Ototaldeguaexistentenoplaneta,presaaociclohidrolgico, estimadoem1,4x1018 m3 .Estetotal,nafaselquida,seriasuficientepara cobrirasuperfciedaesferaterrestre com uma camada de 2,7 km de gua. Deste total, 97 % encontra-se nos oceanos. Ainda, 98 % constitui gua na forma lquida,dos quais cerca de 2,6 % gua doce, 15 % da qual encontra-se na bacia amaznica. Agua doce corresponde, portanto, a um volume de 3,6 x 1016 m . Deste volume, 77,2 %encontra-se na forma slida, nas calotas polares, 22,4 % constitui a gua subterrnea, ecerca de 0,4 % compreende a gua dos rios,lagoseovaporatmosfrico.Estaspropores esto esquematizadas na Figura 3. Figura 3. Balano hdrico global. Armazenamentos relativos so mostrados proporcionalmentenasfigurasgeomtricas,assimcomoassetasrepresentam proporcionalmente os fluxos anuais. 5.BALANO HDRICO 5.1. Balano Hdrico Global AHidrologiapodeserentendidacomooestudocientficodociclo hidrolgico.Ociclohidrolgico,maisdoqueumasimplessequnciade processos,constitui-sedeumconjuntodefases,asquaisrepresentamos diferentescaminhosatravsdosquaisaguacirculananatureza.Esta circulao ocorre em trs partes do sistema terra: a atmosfera, ahidrosfera e a litosfera, numa profundidade aproximada de 1 km na litosfera, at cercade 15 km na atmosfera. A gua da atmosfera (vapor) constitui a gua precipitvel. Se o total de vaporatmosfricoseprecipitasse,achuvacorrespondenteseriadecercade 25,5 mmuniformemente distribuda sobre toda a superfcie da esfera terrestre. Estereservatrio(vaporatmosfrico)repostocontinuamentepela evaporaoedescarregadopelaprecipitao,sendoestaanicafonte renovvel de gua doce para a superfcie. A precipitao mdia no planeta de aproximadamente 940 mm por ano. Cerca de 70 %daprecipitaoretornaatmosferapelaevaporao.Numa dada rea, a quantidade degua envolvida em cada fase do ciclo hidrolgico podeseravaliadaatravsdachamadaequao do balano hdrico, que a prpria lei da conservao da massa: I - O = S onde I= fluxos positivos (entrada de gua)O= fluxos negativos (sada de gua) S= variao no armazenamento. A gua no ciclo hidrolgico movimenta-se continuamente: nuvens, chuva, cursosdgua,ondasecorrentesocenicas,etc.Emescalaglobal,esta movimentaorepresentaastrocasqueocorrementre aterra,ooceanoea atmosfera.Quantitativamente,estastrocasequivalemaosseguintesvalores mdios anuais (Tabela 2): Tabela2:BalanohdricomdioanualparaaTerra(Baumgartner& Reichel, 1975,citados por LEE, 1980). Considerando arbitrariamente P com sinal positivo, E com sinal negativo e Q positivoparaooceanoenegativoparaocontinente,pode-seescrever aequaodobalanohdricoparacondiesestticas(isto,considerando oarmazenamentoconstante)deacordo com o seguinte: P - E Q = 0 Examinandoatabela2.pode-severificarquetantoaprecipitao (P),quantoaevaporao(E)giramaoredorde5x10km,oque equivaleaumacoberturauniforme da superfcie da esfera terrestre de 973 mm. Considerandoapenasoprocessodedestilaoatmosfrica,isto equivale a dizer queseriam necessrios 28 sculos para a ciclagem completa detodoovolumedeguaexistente no ciclo. Verifica-se,ainda,queaprecipitaomdianosoceanoscercade 3,5vezesdoscontinentes, e que a evaporao dos oceanos cerca de 6 vezes a mdia dos continentes. SobreoscontinentesPexcedeEemcercade4x104 km/ano, equivalente descarga anualdosrios,queporsuavezdeveserequivalente aofluxoanualdevapordosoceanos para os continentes. 5.1.1.Balano Hdrico dos Continentes Em escala menor, a Tabela 3. permite verificar o balano hdrico mdio anual para osvrios continentes. Tabela 3: Balano hdrico mdio dos continentes (TODD, 1970). CONTINENTEPRECIPITAOEVAPORAODEFLVIO frica670510160 sia610390220 Austrlia47041060 Europa600360240 Amrica do Norte670400270 Amrica do Sul1350860490 A Amrica do Sul, conforme mostra a Tabela 3, o continente mais rico emrecursoshdricos,emtermosdedisponibilidadedeguasuperficial (deflvio). A Austrlia, poroutro lado, o continente mais pobre nesse sentido. Para o Brasil, considerando dadosde 289postos meteorolgicos, cada um com umamdiadeaproximadamente20anosdeobservaes,conforme publicadoemC.W.THORNTHWAITEASSOCIATES(1965),osnmerosda equao do balano hdricoso conforme o esquema mostrado na Figura 3.2. Figura 4. Balano hdrico mdio anual para o Brasil 5.1.2.Balano Hdrico de Bacias Hidrogrficas Emescalamenor,obalanohdricosecompletanabaciahidrogrfica (unidadegeomorfolgica). Qualquerpontodasuperfcie fazpartedeumabaciahidrogrfica.Desde osmenoresvalesatagrandebaciaamaznica,sempreexisteumadiscreta rea de terreno quecapta a gua da chuva, perde gua por evaporao, e produz o restante como deflvio ouescoamento superficial. Esquematicamente,osprocessosenvolvidosnobalanohdricodeuma baciahidrogrfica podem ser observados na Figura 5. Figura 5: Representao esquemtica dos processos hidrolgicos envolvidos nobalano hdrico de uma bacia hidrogrfica. Amodelagemdosvriosprocessosenvolvidosnobalanohdricode umabacia,deacordo com a figura 5, pode ser visualizada atravs do esquema da seo transversalde um canal principal, de uma bacia hidrogrfica, mostrado na Figura 6. De forma simplificada,para um dado perodo de tempoa equao do balano hdricoser: onde: P= precipitao medida no aberto P. total T= transpirao Ic= interceptao pelas copas Ip= interceptao pelo piso Eo= evaporao do solo e de superfcies lquidas Et= evapotranspirao (total de perdas por evaporao) Q= deflvio s= variao do armazenamento da gua do solo L= vazamento fretico Pp= percolao profunda (vazamento por falhas na rocha) Rs= escoamento superficial (em canais ou para superfcie) Rss= escoamento sub-superficial Rb= escoamento bsico (gua subterrnea) f= infiltrao Pc= precipitao direta nos canais U= vazamento (gua que flui por fora do leito) Figura6:Secotransversaldeumabaciahidrogrficacomasvariveis hidrolgicasenvolvidas no seu balano hdrico. Considerandoumabaciahidrogrficaideal,isto,ondetodososfluxos positivosenegativospossamestarsobcontroleexperimental,eondeno ocorramvazamentos(LouU),enemperdasporpercolaoprofunda(PP), para um dado perodo a equaocompleta acima pode ser simplificada de acordo com o seguinte modelo: P - ET - Q S = 0 Estascondiesideaissoessenciaisparaquesepossautilizaruma baciaqualquercomo rea experimental para estudos de hidrologia. 6.BACIA HIDROGRFICA 6.1.Introduo OCicloHidrolgico,comodescritoanteriormente,temumaspecto geralepodeservistocomoumsistemahidrolgicofechado,jquea quantidade de gua disponvel para a terra finita e indestrutvel. Entretanto, os subsistemas abertos so abundantes, e estes so normalmente os tipos analisados pelos hidrologistas.Dentreasregiesdeimportnciaprticaparaoshidrologistas destacam-seasBaciasHidrogrficas(BH)ouBaciasdeDrenagem,por causadasimplicidadequeoferecemnaaplicaodobalanodegua,os quaispodemserdesenvolvidosparaavaliarascomponentesdociclo hidrolgico para uma regio hidrologicamente determinada, conforme Figura 7BaciaHidrogrfica,portanto,umareadefinidatopograficamente, drenadaporumcursodguaouporumsistemaconectadodecursos dgua,talquetodaavazoefluentesejadescarregadaporumasimples sada.CRUCIANI, 1976 define microbacia hidrogrfica como sendo a rea de formao natural, drenada por um curso dgua e seus afluentes, a montante de uma seo transversal considerada, para onde converge toda a gua da rea considerada. A rea da microbacia depende do objetivo do trabalho que se pretende realizar (no existe consenso sobre qual o tamanho ideal).PEREIRA (1981) sugere:a)paraverificaodoefeitodediferentesprticasagrcolasnas perdas de solo, gua e nutrientes rea no deve exceder a 50 ha.b) estudo do balano hdrico e o efeito do uso do solo na vazo reas de at 10.000 ha.c) estudos que requerem apenas a medio de volume e distribuio da vazo bacias representativas com reas de 10 a 50 mil ha. Figura 7 Esquema de bacias hidrogrficas.Arespostahidrolgicadeumabaciahidrogrficatransformaruma entradadevolumeconcentradanotempo(precipitao)emumasadade gua (escoamento) de forma mais distribuda no tempo (Figura 8). Figura 8 Resposta hidrolgica de uma bacia hidrogrfica. 6.2.Divisores

Divisores de gua: divisor superficial (topogrfico) e o divisor fretico (subterrneo).ConformeaFigura9,odivisorsubterrneomaisdifcildeser localizado e varia com o tempo. medida que o lenol fretico (LF) sobe, ele tendeaodivisorsuperficial.Osubterrneosutilizadoemestudosmais complexos de hidrologia subterrnea e estabelece, portanto, os limites dos reservatrios de gua subterrnea de onde derivado o deflvio bsico da bacia.Naprtica,assume-seporfacilidadequeosuperficialtambmo subterrneo. Figura 9 - Corte transversal de bacias hidrogrficas. AFigura4apresentaumexemplodedelimitaodeumabacia hidrogrfica utilizando o divisor topogrfico. Nesta Figura est individualizada a bacia do crrego da Serrinha. Note que o divisor de guas (linha tracejada) acompanha os pontos com maior altitude (curvas de nvel de maior valor). Figura 9 Delimitao de uma bacia hidrogrfica (linha tracejada). 6.3.Classificao dos cursos dgua De grande importncia no estudo das BH o conhecimento do sistema de drenagem, ou seja, que tipo de curso dgua est drenando a regio. Uma maneira utilizada para classificar os cursos dgua a de tomar como base a constncia do escoamento com o que se determinam trs tipos:a) Perenes: contmguadurante todo o tempo. O lenol fretico mantm uma alimentao contnua e no desce nunca abaixo do leito do curso dgua, mesmo durante as secas mais severas.b) Intermitentes: em geral, escoam durante as estaes de chuvas esecamnasdeestiagem.Duranteasestaeschuvosas,transportam todos os tipos de deflvio, pois o lenol dgua subterrneo conserva-se acima do leito fluvial e alimentando o curso dgua, o que no ocorre na pocadeestiagem,quandoolenolfreticoseencontraemumnvel inferior ao do leito.c)Efmeros:existemapenasduranteouimediatamenteapsos perodosdeprecipitaoestransportamescoamentosuperficial.A superfciefreticaseencontrasempreaumnvelinferioraodoleito fluvial,nohavendoapossibilidadedeescoamentodedeflvio subterrneo. 6.4.Caractersticas fsicas de uma bacia hidrogrfica Estas caractersticas so importantes para se transferir dados de uma bacia monitorada para uma outra qualitativamente semelhante onde faltam dados ou no possvel a instalao de postos hidromtricos (fluviomtricos e pluviomtricos). um estudo particularmente importante nas cincias ambientais, pois noBrasil,adensidadedepostosfluviomtricosbaixaeamaioriadeles encontram-senosgrandescursosdgua,devidoaprioridadedogoverno para a gerao de energia hidroeltrica.Brasil: 1 posto/ 4000 km2; USA: 1 posto/ 1000 km2; Israel: 1 posto/ 200 km2. 6.4.1. rea de drenagem areaplana(projeohorizontal)inclusaentreosseusdivisores topogrficos. A rea de uma bacia o elemento bsicopara o clculo das outrascaractersticasfsicas.normalmenteobtidaporplanimetriaoupor pesagem do papel em balana de preciso. So muito usados os mapas do IBGE (escala 1:50.000). A rea da bacia do Rio Paraba do Sul de 55.500 km2. 6.4.2. Forma da bacia uma das caractersticas da bacia mais difceis de serem expressas em termos quantitativos. Ela tem efeito sobre o comportamento hidrolgico da bacia, como por exemplo, no tempo de concentrao (Tc). Tc definido como sendo o tempo, a partir do incio da precipitao, necessrio para que toda abacia contribua comavazo naseo de controle.Existemvrios ndicesutilizadosparasedeterminaraformadasbacias,procurando relacion-las com formas geomtricas conhecidas:a) coeficiente de compacidade (Kc): a relao entre o permetro da bacia e o permetro de um crculo de mesma rea que a bacia.O Kcsempreumvalor>1(sefosse1abaciaseriaumcrculoperfeito). QuantomenoroKc(maisprximodaunidade),maiscircularabacia, menor o Tc e maior a tendncia de haver picos de enchente. b) fator de forma (Kf): a razo entre a largura mdia da bacia (L) e o comprimento do eixo da bacia (L) (da foz ao ponto mais longnquo da rea) Quanto menor o Kf, mais comprida a bacia e portanto, menos sujeita a picos de enchente, pois o Tc maior e, alm disso, fica difcil uma mesma chuva intensa abranger toda a bacia. 6.4.3. Sistema de drenagem O sistema de drenagem de uma bacia constitudo pelo rio principal e seus tributrios; o estudo das ramificaes e do desenvolvimento do sistema importante, pois ele indica a maior ou menor velocidade com que a gua deixa a bacia hidrogrfica. O padro de drenagem de uma bacia depende da estruturageolgicadolocal,tipodesolo,topografiaeclima.Essepadro tambm influencia no comportamento hidrolgico da bacia. 6.4.3.1.Ordem dos cursos dgua e razo de bifurcao (Rb): De acordo com a Figura 10, adota-se o seguinte procedimento:1) os cursos primrios recebem o numero 1;2)auniode2demesmaordemdorigemaumcursodeordem superior; e3) a unio de 2 de ordem diferente faz com que prevalea a ordem do maior.QuantomaiorRbmdia,maiorograuderamificaodaredede drenagem de uma bacia e maior a tendncia para o pico de cheia. Figura 10 Ordem dos cursos dgua. 6.4.3.2.Densidade de drenagem (Dd): uma boa indicao do grau de desenvolvimento de um sistema de drenagem. Expressa a relao entre o comprimento total dos cursos dgua (sejam eles efmeros, intermitentes ou perenes) de uma bacia e a sua rea total. Para avaliar Dd, deve-se marcar em fotografias areas, toda a rede de drenagem,inclusiveoscursosefmeros,edepoismedi-loscomo curvmetro.Duastcnicasexecutandoumamesmaavaliaopodem encontrar valores um pouco diferentes.Bacias com drenagem pobre Dd < 0,5 km/km2 Bacias com drenagem regular 0,5 Dd < 1,5 km/km2 Bacias com drenagem boa 1,5 Dd < 2,5 km/km2 Bacias com drenagem muito boa 2,5 Dd < 3,5 km/km2 Bacias excepcionalmente bem drenadas Dd 3,5 km/km2 6.4.4. Caractersticas do relevo da bacia Orelevodeumabaciahidrogrficatemgrandeinflunciasobreos fatoresmeteorolgicosehidrolgicos,poisavelocidadedoescoamento superficialdeterminadapeladeclividadedoterreno,enquantoquea temperatura, a precipitao e a evaporao so funes da altitude da bacia.a)declividadedabacia:quantomaioradeclividadedeumterreno, maioravelocidadedeescoamento,menorTcemaiorasperspectivasde picos de enchentes. A magnitude desses picos de enchente e a infiltrao da gua,trazendocomoconseqncia,maioroumenorgraudeeroso, dependemdadeclividademdiadabacia(determinaamaioroumenor velocidade do escoamento superficial), associada coberturavegetal, tipo de solo e tipo de uso da terra.Dentreosmtodosutilizadosnadeterminao,omaiscompleto denomina-se mtodo das quadrculas associadas a um vetor e consiste em traar quadrculas sobre o mapa da BH, cujo tamanho depender da escala dodesenhoedaprecisodesejada;comoexemplo,pode-secitar quadrculas de 1km x 1km ou 2km x 2km etc.Umaveztraadasasquadrculas,procedidaumaamostragem estatsticadadeclividadedarea,umavezquesemprequeumladoda quadrcula interceptar uma curva de nvel, traado perpendicularmente estacurva,umvetor(segmentodereta)comcomprimentoequivalente distnciaentreduascurvasdenvelconsecutivas.Portanto,os comprimentos desses vetores sero variveis, em funo da declividade do terreno.Feitaadeterminaodadeclividadedecadaumdosvetores traados, os dados so agrupados, conforme dados da tabela seguinte. Aseguirapresentadoumexemplodecurvadedeclividadedeuma BH.AFigura11representaacurvadedistribuiodadeclividadeem funodo percentual de rea da BH. Essa curva traada em papel mono-log,comos dados das colunas 1 e 4. Figura 11 - Curva de distribuio da declividade de uma bacia hidrogrfica. a) curva hipsomtrica: definida como sendo a representao grfica do relevo mdio de uma bacia. Representa o estudo da variao da elevao dos vrios terrenos da bacia com referncia ao nvel mdio do mar. Essa variao pode ser indicadapormeiodeumgrficoquemostraapercentagemdareade drenagem que existe acima ou abaixo das vrias elevaes. Pode tambm ser determinadaspormeiodasquadrculasassociadasaumvetorou planimetrando-se as reas entre as curvas de nvel. a) Perfillongitudinaldocursodgua:pelofatodavelocidadede escoamento de umriodependerdadeclividadedoscanaisfluviais,conhecera declividade de umcursodguaconstituiumparmetrodeimportncianoestudode escoamento (quanto maior a declividade maior ser a velocidade). Existem 4 procedimentos para se determinar a declividade mdia do curso dgua (Figura 12): 1o) Declividade baseada nos extremos (S1): obtida dividindo-se a diferena total deelevaodoleitopelaextensohorizontaldocursodguaentreessesdois pontos.Estevalorsuperestimaadeclividademdiadocursodguae, consequentemente,opicodecheia.Essasuperestimativasertantomaior quanto maior o nmero de quedas do rio. 2o)Declividadeponderada(S2):umvalormaisrepresentativoqueoprimeiro consiste em traar no grfico uma linha,tal que a rea, compreendida entre ela e a abcissa, seja igual compreendida entre a curva do perfil e a abcissa. 3o)Declividadeequivalenteconstante(S3):levaemconsideraootempode percursodaguaaolongodaextensodoperfillongitudinal,considerandose este perfil tivesse uma declividade constante igual uma declividade em que Li e Di so a distncia em e a declividade em cada trecho i, respectivamente. 4o)Declividade1585(S4):obtidadeacordocomomtododadeclividade baseada nos extremos, porm descartando-se 15% dos trechos inicial e final do curso dgua. Isto se deve, pois a maioria dos cursos dgua tm alta declividade prximo da nascente e torna-se praticamente plano prximo de sua barra. O Quadro a seguir apresenta um exemplo de clculo do perfil longitudinal do curso dgua Figura 13 - Perfil longitudinal de um rio e as linhas de declividade do lveo. O rio Paraba do Sul tem sua nascente na Serra da Bocaina a 1800m de altitude,esuafozlocaliza-senomunicpiodeSoJoodaBarraRJ,onde desgua no Oceano Atlntico. 6.4.5.Caractersticas geolgicas da bacia Temrelaodiretacomainfiltrao,armazenamentodaguanosoloe com a suscetibilidade de eroso dos solos. 6.4.6.Caractersticas agro-climticasda bacia Socaracterizadasprincipalmentepelotipodeprecipitaoepela cobertura vegetal. AbaciadorioParabadoSultem65%depastagem,21%culturase reflorestamento e 11% de floresta nativa (Mata Atlntica). Linha S1 Linha S2 Linha S3Linha S4 QUESTES 1.Osdadosfornecidosnatabelaabaixoforamcoletadosemuma plantaoflorestal de conferas e representam a mdia de uma semana de um perodo secode vero. Com o auxlio de uma tabela psicromtrica (Tabela 1.), calcular: a.A umidade relativa em cada estrato (altura); b.A umidade especfica em cada estrato; c.Fazer um grfico das relaes estrato x UR e estrato x EU; d.Comentar os resultados obtidos. Considerar a presso atmosfrica constante e igual a 635 mm Hg. Estratot (oC)e (mmHg)es(mmHg)URUE 10m (acima das copas)22,311,9 5m (no topo do dossel)21,611,2 3m (entre as copas)21,112,2 2,5m (logo abaixo das copas)19,611,7 1,5m (na altura da desrama natural)19,611,5 0,2m (no piso florestal)18,312,5 2.Qual o calor latente de evaporao da gua, em cal/g, temperatura de: a) 15oC; b) 22 oC? 3.Quantas calorias so necessrias para evaporar 5 litros de gua a 21oC? 4.Examine o esquema mostrado na Figura 6. Dentre osvrios processos hidrolgicosmostradosnestafigura,quaissoaquelesquecompem otermoQ(deflvio)daequaosimplificadadobalanohdrico? Justifique. 5.Qual a relao entre a descarga ou vazo e o deflvio de uma microbacia? 6.Umamicrobaciarecebeuumtotalde1219mmdechuvaduranteum dadoano.Odeflviomedidofoide660mmeaevapotranspirao totalizou762mmnomesmoperodo.Armaraequaodobalano hdricoeresolv-laparaotermo S(variaodoarmazenamentoda guanosolo).Houveganhoouperdanobalano hdrico? Explique. 7.Osdadosfornecidosnatabelaabaixosorelativosbaciadorio Piracicaba,cujo mapa esquemtico (sem escala) fornecido na figura a seguir.Osdadosdevazo(V)representammdiasmensaisdeum perodode34anosconsecutivoseosdadosdeprecipitao(P) representammdiasdeacordocomasseguinteslocalidadesdentro dabacia:Amparo=36anos;Bragana=38anos;Campinas=54anos; Piracicaba=44anos.Osdadosdaevapotranspiraoreal(ER)foram obtidos de acordo com o mtodo do balano hdrico de Thornthwaite. PiracicabaAmparoCampinasBraganaMdiaV(m3s) PERPERPERPERPER J227116308115247110220111219 F1891032021012089618494234 M 126100153971519714692210 A6276727362748770137 M 4754515355555361104 J484363424943514389,4 J244040412844314473,1 A365531523851435363,7 S736769677765696662,1 O878610083124821227878 N14310015395158991498888,5 D223111225112236108213103148 a)Calcular o deflvio mdio mensal (Q) em mm; b)Calcular osvalores mdiosmensaisde Pede ERpara abacia toda, a partir damdia aritmtica simples dos valores das quatro localidades, preenchendo ascolunas correspondentes na tabela acima; c)Calcular os valores anuais de P, de ER e de Q para a bacia toda, atravs dosomatrio dos valores anotados na coluna Mdia e dos valores mensaiscalculados em (a); d)Anotar esses valores anuais nas setas correspondentes do mapa esquemtico dabacia hidrogrfica; e)Armar a equao simplificada do balano hdrico mdio anual da bacia; f)ComentararespeitodacomparaoentreosvaloresdeET(a diferena entre P eQ da equao simplificada) e o ER mdio anual calculado em (c). 8 Assinaleaalternativacorretacujosfatorescontribuemparaqueuma bacia apresente uma maior tendncia a picos de cheias: a)Kc; Rb; Dd; c)Rb; Dd; 9 Determinar a declividade mdia (Dm) de uma bacia hidrogrfica e a curva de distribuiodedeclividadedabacia(papelsemi-log)paraosdados databela abaixo, os quais foram estimados pelo mtodo das quadrculas: 123456 Declividade (m/m) Nmero de ocorrncia % do total % acumulada declividade mdia do intervalo coluna 2 x coluna 5 0,0000 - 0,005970 0,0060 - 0,011945 0,0120 - 0,017930 0,0180 - 0,02395 0,0240 - 0,02990 0,0300 - 0,035910 0,0360 - 0,04193 0,0420 - 0,04792 Total 10Determinaracurvahipsomtrica(papelmilimetrado)eaelevao mdiade uma bacia hidrogrfica para os dados da tabela abaixo : 123456 cotas (m) Ponto mdio (m) rea (km2) rea acumulada % acumulada col 2 x col 3 830 - 8003,2 800 - 7704,0 770 - 7404,5 740 - 71010,0 710 - 68033,6 680 - 65040,2 650 - 62025,8 620 - 5908,8 Total 11De uma bacia hidrogrfica, conhece-se os seguintes dados: - Permetro: 70,0 km - Distribuio de cotas: Cotas (m) Ponto Mdio (m) rea (km2) rea Acumulada (km2) % AcumuladaColuna 2 * Coluna 3 940 9201,92 920 9002,90 900 8803,68 880 8604,07 860 8404,60 840 8202,92 820 80019,85 800 78023,75 780 76030,27 760 74032,09 740 72027,86 720 70015,45 700 6807,89 TOTAL - Distribuio de declividade: Decividade (m/m) Nmero de Ocorrncias % do Total% AcumuladaDeclividade Mdia Coluna 2 * Coluna 5 0,0000 0,0049249 0,0050 0,009969 0,0100 0,014913 0,0150 0,01997 0,0200 0,02490 0,0250 0,029915 0,0300 0,03490 0,0350 0,03990 0,0400 0,04490 0,0450 0,04995 TOTAL Pede-se: a.Qual o coeficiente de compacidade? b.Qual a altitude mdia? c.Qual a declividade mdia? 12Com os dados do perfil longitudinal de um curso dgua apresentado abaixo, calcule a sua declividade baseada nos extremos. 1234568 Cotas (m)Distncia (m) Distncia (Li) (km) Distncia Acumulada (km) Declividade por Segmento (Di) (5) (Si) Li/Si 540 - 56035000,0057 560 - 58024000,0083 580 - 6008600,0233 600 - 6209200,0217 620 - 6405600,0357 640 - 6604000,0500 660 - 68012000,0167 680 - 70010600,0189 700 - 7206500,0308 720 - 7403000,0667 740 - 7602600,0769 760 - 7802400,0833 TOTAL 13O que declividade equivalente constante? Determinar essa declividade parao perfil do curso dgua apresentado a seguir. Cotas (m)Distncia (m) Distncia (Li) (km) Distncia Acumulada (km) Declividade por Segmento (Di) (5) (Si) Li/Si 660 - 6805800 680 - 700500 700 - 7203375 720 - 7405000 740 - 760750 760 - 7801200 780 - 800350 800 - 820350 820 - 840880 840 - 860950 TOTAL 14Emummapafeitonaescala1:25.000,aplanimetriaacusouovalor de 4.163cm2 paraareade umabaciahidrogrfica, eforamtotalizadosos seguintes comprimentos dos cursos dgua na bacia. Ordem do Curso DguaComprimento (cm) 1904 2380 3160 482 517 Emfacedessesdados,corretoafirmarqueadensidadededrenagem dessa bacia est no intervalo entre 1,4 e 1,6 km/km2. 15Oscursosdguaintermitentessoaquelesemqueocorre escoamento apenasduranteelogoapseventosdeprecipitao;jos efmeros so cursos dgua em que h escoamento o ano todo. 16Certo ou Errado, justifique. a.Emumabaciahidrogrfica,todosospontosdemaioraltitude no interior da bacia pertencem ao divisor dgua. b.O tempo de concentrao de uma seo de uma bacia hidrogrfica correspondeduraodatrajetriadapartculadeguaque demoremais tempo para atingir a seo. 17 Certo ou Errado justifique. a.Oreflorestamentodasencostasdeumabaciahidrogrficatende aaumentar o tempo de concentrao da bacia.