Hidrologia Aplicada À Gestão de Pequenas Bacias Hidrográficas
PREFÁCIO
APRESENTAÇÃO
PARTE 1— FUNDAMENTOS
INTRODUÇÃO...........................................................................................................................2
CAPÍTULO 1 — PEQUENAS BACIAS HIDROLÓGICAS: CONCEITOS BÁSICOS..............................3
Joel A. Goldenfum
1.1 Conceito de pequena bacia...............................................................................................3 1.2 Regiões homogêneas, bacias representativas, bacias experimentais e bacias
elementares.......................................................................................................................4 1.3 Principais características físicas.........................................................................................9 1.4 Monitoramento das pequenas bacias.............................................................................10 1.5 Referências bibliográficas................................................................................................12
CAPITULO 2 — NOÇÕES BÁSICAS DE ESCALAS DOS PROCESSOS HIDROLOGICOS ...............................................................................................................................................15
Eduardo M. Mendiondo, Carlos E. M. Tucci, Joel A. Goldenfum
2.1 Escalas espaço-temporais e variabilidade....................................................................... 15
2.2 Elementos qualitativos e quantitativos........................................................................... 16
2.3 Métodos para abordagem das escalas hidrológicas........................................................ 26
2.4 Conclusão.........................................................................................................................27
2.5 Referências bibliográficas................................................................................................ 28
PARTE II - QUANTIFICAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS INTRODUÇÃO: (RAZÕES PARA A QUANTIFICAÇÃO)...................................................................................................................32
CAPÍTULO 3 — VAZÕES MÁXIMAS.........................................................................................33
Abel Maia Genovez
3.1 Generalidades..................................................................................................................33
3.2 Precipitação......................................................................................................................34
3.3 Tempo de concentração...................................................................................................67
3.4 Tempo de retorno ou período de recorrência.................................................................72
3.5 Vazão máxima e hidrograma com base em dados de vazão............................................73
3.6 Vazão máxima e hidrograma com base em dados de precipitação.................................75
3.7 Referências bibliográficas...............................................................................................108
CAPÍTULO 4 — VAZÕES MÉDIAS..........................................................................................113
Carlos E. M. Tucci
4.1 Definições.......................................................................................................................113
4.2 Vazões observadas ........................................................................................................114
4.3 Estatísticas......................................................................................................................115
4.4 Estimativa da vazão média em locais sem dados...........................................................120
4.5 Balanço Hídrico..............................................................................................................120
4.6 Vazão específica.............................................................................................................121
4.7 Regressão com área da bacia.........................................................................................121
4.8 Disponibilidade hídrica...................................................................................................122
4.9 Alterações na vazão média de uma bacia......................................................................122
4.10 Alterações no uso do solo da bacia..............................................................................122
4.11 Alterações do fluxo do sistema....................................................................................124
4.12 Referências bibliográficas.............................................................................................124
CAPÍTULO 5 — VAZÕES MÍNIMAS .......................................................................................125
André Luiz Lopes da Silveira,' Geraldo Lopes da Silveira
5.1 Generalidades ................................................................................................................125
5.2 Conceitos de vazões mínimas ........................................................................................128
5.3 Estabelecimento de séries de vazões para estudos de vazão mínima ..........................132
5.4 Estimativa das vazões mínimas......................................................................................139
5.5 Monitoramento alternativo de vazões mínimas em pequenas bacias...........................156
5.6 Referências bibliográficas...............................................................................................162
CAPÍTULO 6 — BALANÇO HÍDRICO.......................................................................................165
Antônio Sérgio Mendonça
6.1 Introdução.................................. ...................................................................................165
6.2 Balanço hídrico global....................................................................................................165
6.3 Balanço hídrico em bacias hidrográficas........................................................................166
6.4 Balanço hídrico em reservatórios...................................................................................167
6.5 Balanço hídrico em um perfil de solo.............................................................................167
6.6 Referências bibliográficas......................................... ........................ ............................168
CAPÍTULO 7 — REGIONALIZAÇÃO HIDROLÓGICA ...............................................................169
Carlos E. M. Tucci, Robin T. Clarke
7.1 Alguns conceitos.............................................................................................................169
7.2 Variabilidade hidrológica................................................................................................170
7.3 Qualidade da informação...............................................................................................171
7.4 Variáveis explicativas.................................................................................................... 172
7.5 Indicadores regionais.....................................................................................................173
7.6 Tipos de regionalização hidrológica...............................................................................176
7.7 Técnicas de apoio à regionalização................................................................................177
7.8 Critérios para regionalização de variáveis e funções hidrológicas.................................190
7.9 Regionalização da curva de probabilidade de vazões máximas e
Mínimas................................................................................................................................191
7.10 Regionalização da curva de permanência...................................................................205
7.11 Curva de regularização.................................................................................................213
7.12 Referências bibliográficas ............................................................................................222
CAPITULO 8 - METODOS DE DETERMINAÇÃO DE VOLUMES DE ARMAZENAMENTO DE RESERVATORIOS PARA REGULARIZAÇÃ0 ANUAL.................................................................223
Abel Maia Genovez
8.1 Introdução......................................................................................................................223
8.2 Método da curva de massa das vazões ou diagrama de Rippi.......................................227
8.3 Métodos da curva de massa residual ou das diferenças totalizadas.............................229
8.4 Métodos da simulação da operação..............................................................................231
8.5 Métodos dos picos sequenciais......................................................................................232
8.6 Diagrama de massa das vazões mínimas não sequenciais.............................................233
8.7 Referências bibliográficas...............................................................................................235
CAPITULO 9 — RECURSOS HIDRICOS SUBTERRANEOS ........................................................237
Jaime Cabral, Sergio Koide, Silvio Simoes, Suzana Montenegro
9.1 Generalidades................................................................................................................237
9.2 Porosidade......................................................................................................................238
9.3 Conteúdo de umidade....................................................................................................240
9.4.Zonas saturada e não saturada .....................................................................................241
9.5 Interação água superficial com água subterrânea ........................................................243
9.6 Infiltração.......................................................................................................................245
9.7 Sistema solo-planta-atmosfera......................................................................................252
9.8 Lei de Darcy....................................................................................................................254
9.9 Condutividade hidráulica...............................................................................................257
9.10 Coeficiente de armazenamento...................................................................................259
9.11 Equação geral do fluxo subterrâneo............................................................................260
9.12 Aquíferos .....................................................................................................................260
9.13 Tipos de aquíferos ........................................................................................................262
9.14 Comportamentos hidrológico dos materiais rochosos................................................263
9.15 O trabalho de investigação hidrogeologia....................................................................266
9.16 Recargas de aquiferos..................................................................................................267
9.17 Contaminações de aguas subterrâneas........................................................................268
9.18 Proteção dos aquíferos................................................................................................271
9.19 Proteção dos poços......................................................................................................273
9.20 Endereços interessantes na internet............................................................................275
9.21 Referências bibliogiáficas.............................................................................................275
PARTE III - PRODUÇÃO, TRANSPORTE E DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS
INTRODUÇÃO.......................................................................................................................280
CAPÍTULO 10 — PROCESSOS EROSIVOS...............................................................................283
Silvio Jorge C. Simões, Evaldo Miranda Coiado
10.1 Erosão natural vs. erosão acelerada.............................................................................283
10.2 Processos de erosão: agentes.....................................................................................284
10.3 Fatores que controlam a erosão.................................................................................289
10.4 Quantificação e monitoramento dos processos erosivos...........................................291
10.5 Referências bibliográficas...........................................................................................292
CAPÍTULO 11 — INÍCIO DE MOVIMENTO E PROJETO DE SEÇÕES ESTÁ ..............................295
Edmilson Costa Teixeira
11.1 Introdução....................................................................................................................295
11.2 Início de movimento de partículas não coesivas em leitos de canais..........................295
11.3 Estabilidade de partículas no leito-critério da tensão de atrito...................................299
11.4 Projeto de canais com "rip-rap" ..................................................................................306
11.5 Considerações finais ....................................................................................................311
11.6 Referências bibliográficas.............................................................................................311
CAPÍTULO 12 — MÉTODOS DE CÁLCULO DO TRANSPORTE DE
SEDIMENTOS EM RIOS.........................................................................................................313
João Batista Dias de Paiva
12.1 Introdução....................................................................................................................313
12.2 Modos de transporte de sedimentos...........................................................................313
12.3 Métodos de cálculo do transporte de sedimentos em rios .........................................314
12.4 Exercícios de aplicação dos métodos ..........................................................................352
12.5 Referências bibliográficas.............................................................................................362
CAPÍTULO 13 MÉTODOS DE ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS EM PEQUENAS BACIAS HIDROGRÁFICAS......................................................................................................365
Eloiza Maria Cauduro Dias de Paiva
13.1 Introdução ...................................................................................................................365
13.2 Classificação dos modelos ……………………………………....................................…………......366
13.3 Universal Soil Loss Equation — USLE (Wischemeier e Smith, 1978) ……………..………….367
13.4 Modified Universal Soil Loss Equation — MUSLE (Willians, 1975; citado por Willians e Berndt, 1977)………………………………………………………………………………………………….……………….374
13.5 Modelo IPH2-SED (Goldenfum, 1991)......................................................................... 375
13.6 Modelo Kauark Leite e Mouchel (1990).......................................................................377
13.7 Modelos distribuídos....................................................................................................378
13.8 Exemplos de aplicação................................................................................................ 386
13.9 Referências bibliográficas............................................................................................ 393
CAPÍTULO 14 ASSOREAMENTO DE RESERVATÓRIOS ..........................................................395
Evaldo Miranda Cofiado
14.1 Introdução................................................................................................................... 395
14.2 O mecanismo de assoreamento de reservatórios....................................................... 399
14.3 Informações para se estimar o volume de assoreamento de um reservatório........... 399
14.4 Métodos de previsão da vida útil de reservatórios .....................................................414
14.5 Referências bibliográficas............................................................................................ 425
PARTE IV INTRODUÇÃO À QUALIDADE DA ÁGUA
INTRODUÇÃO.......................................................................................................................428
CAPÍTULO 15 - CONCEITOS PARA A AVALIAÇÃO DA
QUALIDADE DA ÁGUA..........................................................................................................429
Maria do Carmo C. Gastaldini, Antonio Sérgio F. Mendonça
15.1 Caracterização de cursos d'água..................................................................................429
15.2. Qualidade da água.......................................................................................................432
15.3 Critérios e padrões de potabilidade............................................................................ 442
15.4 Referências bibliográficas.............................................................................................451
CAPÍTULO 16 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA...........................................................453
Maria do Carmo Cauduro Gastaldini, Edmilson Costa Teixeira
16.1 Índices de qualidade da água ......................................................................................453
16.2 Modelagem da qualidade da........................................................................................460
16.3 Referências bibliográficas.............................................................................................489
PARTE V MONITORAMENTO DOS PROCESSOS E VARIÁVEIS DA BACIA
INTRODUÇÃO ......................................................................................................................492
CAPÍTULO 17 — REDE DE MONITORAMENTO
HIDROLÓGICO..................................................................................................................... 493
Eloiza Maria Cauduro Dias de Paiva
17.1 introdução ...................................................................................................................493
17.2. Recomendações da WMO no projeto de redes hidrológicas. (WMO, 1994)............ 493
17.3 Rede básica hidrometeorológica nacional (ANEEL, 1998)..........................................498
17.4 Exemplo de projeto de rede de estações pluviométrica, fluviométrica e sedimentométrica ...............................................................................................................499
17.5 Referências bibliográficas ............................................................................................506
CAPÍTULO 18 MONITORAMENTO DO USO DO SOLO...........................................................507
Néstor Aldo Campana, Nabil Joseph Eid
18.1 Introdução....................................................................................................................507
18.2 Fundamentos de Sensoriamento Remoto................................................................... 508
18.3 Satélites de Observação da Terra ................................................................................511
18.4 Características Espectrais de Alvos Naturais................................................................517
18.5 Classificação de Imagens Digitais de Sensoriamento Remoto..................................... 521
18.6 Mapeamento do Uso do Solo Via
Sensoriamento Remoto........................................................................................................527
18.7 Referências bibliográficas.............................................................................................530
CAPÍTULO 19 — QUANTIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS 531 Eduardo Sávio P. R. Martins, João Batista D. de Paiva
19.1 Apresentação...............................................................................................................531
19.2 Precipitação..................................................................................................................531
19.3 Vazão............................................................................................................................533
19.4. Capacidade de Infiltração........................................................................................... 556
19.5 Evaporação...................................................................................................................559
19.6. Medidas da umidade do solo......................................................................................562
19.7 Referências bibliográficas.............................................................................................565
CAPÍTULO 20 — MONITORAMENTO DA
QUALIDADE DA ÁGUA..........................................................................................................567
Sergio Koide, Marco Antonio Almeida de Souza
20.1 Introdução....................................................................................................................567
20.2 Definições.....................................................................................................................568
20.3 Programa de Monitoramento......................................................................................569
20.6 Referências bibliográficas.............................................................................................584
CAPÍTULO 21 — MONITORAMENTO DA EROSÃO E DO
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS............................................................................................587
Evaldo M. Coiado, João Batista Dias de Paiva, Silvio Jorge C. Simons
21.1 Apresentação...............................................................................................................587
21.2 Quantificação e Monitoramento dos Processos Erosivos...........................................587
21.3 Monitoramento do transporte de sedimentos no curso d'água..................................588
21.4 Referências bibliográficas.............................................................................................624
ANEXO - Bibliografia Complementar - Capítulo 16 ..............................................................625