hidrologia ciclo hidrológico benedito c. silva irn / unifei
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HidrologiaHidrologia
Ciclo HidrológicoCiclo HidrológicoBenedito C. SilvaIRN / UNIFEI
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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.
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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!!
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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
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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
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Fases do ciclo hidrológicoFases do ciclo hidrológico
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Bacia Bacia HidrográficaHidrográfica
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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
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Definição de baciaDefinição de baciaDiferenciar áreas que
contribuem para um ponto
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Fontes de dados de topografia
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Seção de referência, ou
exutório
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Divisor não corta drenagemexceto no exutório.
Divisor passa pela região mais elevada da bacia, mas não necessariamente pelos pontosmais altos.
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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 ...
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Sub - bacia
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Divisor de águasDivisor de águas
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Características da bacia Características da bacia hidrográficahidrográficaÁrea de drenagemComprimentoDeclividadeCurva hipsométricaFormaCobertura vegetal e uso do solo……
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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
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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).
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ComprimentoComprimento
Comprimento da baciaComprimento do rio principal
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ComprimentoComprimento
Comprimento da bacia
Comprimento do rio principal
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ComprimentoComprimentoOs comprimentos da bacia e do
rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer a bacia.
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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.
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Ponto mais alto: 300 m
Ponto mais baixo: 20 m
Comprimento drenagem = 7 kmDeclividade = 0,04 m/m ou 40 m por km
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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
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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
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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
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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
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ExemplosExemplos Alongadas
São Francisco
Outras: Tietê, Paranapanema, Tocantins
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ExemplosExemplos Circular
Taquari Antas RSRio Itajaí SC
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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
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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)
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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
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Tipos de solosTipos de solosSolos arenosos = menos
escoamento superficialSolos argilosos = mais
escoamento superficial Solos rasos = mais escoamento
superficialSolos profundos = menos
escoamento superficial
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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.
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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
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Rede de drenagemRede de drenagemDensidade da rede de drenagem
◦ Controlada pela Geologia e pelo Clima
Forma da rede de drenagem Controlada pela
geologia
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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
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Representações do relevo no Representações do relevo no computadorcomputador
Isolinhas = curvas de nívelMatriciais = modelos digitais de
elevação (MDE)TIN = Triangular irregular network
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Exemplo de MDE: SRTM
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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.
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Rede de drenagem e sub-Rede de drenagem e sub-baciasbacias