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  • HIDROLOGIA

    Antnio Marciano da Silva

    Carlos Rogrio de Mello

    Captulo 1

    CONCEITUAO, APLICAO E CICLO HIDROLGICO.

    1.1 - Conceituao

    Hidrologia uma cincia aplicada que estuda a gua na natureza, abrangendo as suas

    propriedades e os processos que interferem na sua ocorrncia e distribuio na atmosfera, na

    superfcie terrestre e no subsolo. Dentro deste contexto, ela pode ser dividida em:

    - Hidrometeorologia: estudo da gua na atmosfera;

    - Hidrologia de Superfcie: estudo das guas superficiais, dividindo-se em:

    Limnologia: estudo d gua em lagos e reservatrios;

    Potamologia: estudo gua em arroios e rios;

    Glaciologia: estudo da gua na forma de gelo e neve na natureza;

    - Hidrogeologia: estudo das guas subterrneas;

    Com a incorporao da viso holstica, incluindo os aspectos ambientais, a Hidrologia vem

    se aprofundando e se subdividindo em subreas do conhecimento, como por exemplo:

    - Geomorfologia: avaliao do relevo de bacias hidrogrficas de forma quantitativa;

    - Interceptao vegetal: anlise da influncia da cobertura vegetal na interceptao da

    chuva;

    - Infiltrao: processo altamente influenciado pelo manejo do solo, determinante da

    intensidade de escorrimento superficial e por indiretamente da eroso hdrica;

    Evaporao e Evapotranspirao: avalia a transferncia de gua para atmosfera,

    desde a superfcie do solo, vegetao ou dos espelhos de gua;

    - Sedimentologia estudo da produo de sedimento e de seu transporte sobre as

    encostas e canais de drenagem: anlise da influncia da gua no contexto da eroso

    em bacias hidrogrficas;

    - Qualidade da gua e meio ambiente: quantifica a qualidade da gua por meio de

    parmetros fsicos, qumicos e biolgicos.

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    1.2 Importncia da Hidrologia

    A gua um recurso natural reciclvel que aparentemente encontra-se em grande

    disponibilidade, tanto qualitativamente como quantitativamente, por ocupar cerca de 70% da

    superfcie do planeta. Sempre foi e continuar sendo, com maior intensidade, um fator

    preponderante e cada vez mais limitante para o desenvolvimento da sociedade humana.

    Essencial vida, a gua um elemento necessrio a diversas atividades humanas, alm de

    constituir componente fundamental da paisagem e meio ambiente. Recurso de valor inestimvel,

    apresenta utilidades mltiplas, como gerao de energia eltrica, abastecimento domstico e

    industrial, irrigao, navegao, recreao, turismo, aquicultura, piscicultura, pesca e ainda,

    assimilao de esgoto.

    A quantidade de gua existente na natureza finita e sua disponibilidade diminui

    gradativamente devido ao crescimento populacional, expanso das fronteiras agrcolas, ao

    desperdcio e degradao do meio ambiente devido poluio e contaminao. Sendo a gua um

    recurso indispensvel vida, de fundamental importncia a discusso das relaes entre o homem

    e a gua, uma vez que a sobrevivncia das geraes futuras depende diretamente das decises que

    hoje esto sendo tomadas.

    No Brasil, depois da aprovao da Constituio de 1988 e da Lei 9433/97 que instituiu a

    Poltica Nacional de Recursos Hdricos, a gua passou a ser um bem pblico, com valor

    econmico, cuja utilizao requer que seja conferida a outorga do direito de uso da gua,

    instrumento de apoio gesto dos recursos hdricos.

    O Quadro 1 a seguir apresenta a distribuio de gua no globo terrestre.

    Quadro 1. Distribuio da gua no Globo Terrestre.

    Forma de Ocorrncia Volume (106 km3) % do total

    gua Salgada - oceanos 1,405 97,13

    gua Doce: 2,87

    - geleiras 32,41 2,24

    - subterrnea (solo + aquferos) 8,86 0,612

    - lagos 0,13 0,009

    - rios 0,014 0,001

    - atmosfera 0,014 0,001

    Fonte: Wolman citado por Chow (1964).

  • MARCIANO/ CARLOS ROGRIO

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    A Figura 1 mostra os percentuais de gua doce de cada uma das fontes no planeta.

    Figura 1. Distribuio da gua doce no planeta.

    A anlise dos dados, que refletem a distribuio da gua no globo terrestre, permite que se

    conclua ser necessrio estabelecer um uso racional dos recursos hdricos, uma vez que a maior parte

    da gua consumvel no est acessvel ao homem. No Brasil, o fornecimento de gua para as

    atividades econmicas , na grande maioria, proveniente de rios e reservatrios e nas regies mais

    habitadas j esto ocorrendo srios problemas de fornecimento, como em So Paulo e no Rio de

    Janeiro, que j apresentam um quadro prximo de um colapso.

    Da gua da atmosfera, 90% encontra-se nos primeiros 5 km e se toda ela precipitasse sobre a

    superfcie terrestre, resultaria uma lmina de 25 mm. A Figura 2 mostra outra informao relevante,

    sobre os diferentes usos da gua no mundo.

    Distribuio da gua Doce

    Gele ira

    78,05%

    Lagos

    0,31%

    Atm osfera

    0,03%

    Rios

    0,03%

    Subterrnea

    21,32%

  • MARCIANO/ CARLOS ROGRIO

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    Figura 2. Distribuio mdia do uso da gua pelas diferentes atividades no mundo.

    No Quadro 2, pode-se analisar o consumo de gua, das principais atividades econmicas no

    Estado de Minas Gerais, comparativamente ao uso, em nvel mundial. importante destacar que

    em Minas Gerais o uso da gua para atividades de irrigao chega a 90% do total enquanto no

    Mundo, 72%. Esta diferena considervel e basicamente est associada a uma das principais

    atividades econmicas do estado, a agropecuria, que tem apresentado demanda crescente por

    sistemas irrigados em especial na regio do Tringulo Mineiro. Uma informao importante que

    mais de 60% das derivaes dos cursos dgua brasileiros so para fins de irrigao. Atualmente,

    mais de 50% da populao mundial depende de produtos irrigados.

    Quadro 2. Distribuio do consumo de gua em Minas Gerais e no Mundo pelas principais atividades.

    Minas Gerais Mundo

    Natureza do uso % do Total % do Total

    Abastecimento Humano 8,92 6

    Abastecimento Industrial 0,60 21

    Sedentao Animal 0,62 1,4

    Irrigao 89,96 71,6

    Fonte: Freitas (1996).

  • MARCIANO/ CARLOS ROGRIO

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    Estas informaes reafirmam a importncia que a gua assume para uma agricultura

    sustentvel, que alm de atender a uma demanda crescente de produo e produtividade, deve

    tambm, atentar para a conservao e preservao de um recurso que finito e cada vez mais

    escasso, em termos qualitativos.

    Tanto a Agenda 21 (Captulo 18), como a Poltica Nacional de Recursos Hdricos (Lei

    9433/97), estabelecem princpios a serem praticados na gesto dos recursos hdricos: a) a adoo da

    bacia hidrogrfica como unidade de planejamento; b) a gua um recurso que possui usos

    mltiplos; c) o reconhecimento da gua como um bem finito e vulnervel; d) a gesto dos recursos

    hdricos deve ser descentralizada, participativa. Possuem ainda, como diretrizes gerais de ao: a

    integrao da gesto dos recursos hdricos com a gesto ambiental; a adequao s peculiaridades

    regionais de cada bacia; a articulao dos planejamentos regionais, o Estadual e o Federal; as

    articulaes e parcerias entre o poder pblico, os usurios e as comunidades locais.

    Na Figura 3 apresenta-se um mapa com as principais bacias hidrogrficas do Brasil,

    juntamente com informaes adicionais de populao, rea e potencial hdrico.

    Figura 3. Principais bacias hidrogrficas do Brasil.

  • MARCIANO/ CARLOS ROGRIO

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    Apesar de o Brasil possuir em seu territrio, 8% de toda a reserva de gua doce do mundo,

    com 53% dos recursos hdricos da Amrica do Sul, deve-se alertar que 80% dessa gua encontram-

    se na regio Amaznica (Bacia Amaznica), ficando os restantes 20% circunscritos ao

    abastecimento das reas do territrio onde se encontram 95% da populao e a maioria das

    atividades econmicas do pas. Por isso, mesmo com grande potencial hdrico, a gua objeto de

    conflitos, em vrias partes do pas.

    Para se entender a importncia cientfica e prtica da Hidrologia, deve-se atentar para a

    interao da gua com as propriedades fsicas, qumicas e biolgicas do meio, ou seja,

    absolutamente necessria a interao com outras cincias uma vez que a gua apresenta-se em 3

    estados fsicos da matria e influencia a maioria dos processos naturais. Portanto, a Hidrologia

    uma cincia que interage com outras reas aplicadas como Hidrulica, Drenagem, Cincia do Solo,

    Meteorologia e Geologia, alm de outras bsicas tais como fsica, qumica, matemtica e biologia,

    que so essenciais para atingir um dos principais objetivos da cincia hidrolgica que a

    modelagem do comportamento da gua, visando a previses. Isto tem grande importncia para

    auxiliar estudos que envolvam a influncia de atividades antrpicas (aes do homem) na natureza.

    Alm disto, auxilia nos projetos de obras hidrulicas, fornecendo informaes seguras e

    consistentes sobre chuvas intensas e vazes mximas.

    1.3 Aplicaes da Hidrologia

    As vrias aplicaes da hidrologia envolvem desde projetos de obras hidrulicas, at

    atividades associadas s questes ambientais, destacando-se:

    a) Fornecimento de subsdios tcnicos para escolha adequada de fontes de abastecimento de gua

    para uso domstico e industrial, por meio de parmetros associados qualidade e quantidade de

    gua disponvel;

    b) Projeto e construo de obras hidrulicas (projetos de drenagem e barragens) e fixao de

    dimenses de obras de arte como pontes, bueiros e galerias pluviais, por meio da gerao de

    informaes com base na aplicao de modelos chuva-vazo s bacias de contribuio;

    c) Estudo das caractersticas qumicas, biolgicas e comportamentais, como condies de

    alimentao, escoamento natural e oscilao temporal da profundidade de lenol fretico;

    d) Auxiliar nos projetos de irrigao na escolha do manancial e estudos de evaporao e infiltrao

    de gua no solo;

    e) Regularizao de cursos dgua e controle de inundaes por meio de estudos de variao de

    vazo, previso de vazes mximas e reas de inundao;

  • MARCIANO/ CARLOS ROGRIO

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    f) Controle de poluio, por meio da anlise da capacidade de recebimento de corpos receptores

    dos efluentes de sistemas de esgotos, gerando informaes sobre vazes mnimas de cursos

    dgua, capacidade de reaerao e velocidade do escoamento;

    g) Estudos de eroso, fornecendo subsdios para estimativa de perdas de solo como, intensidade de

    precipitao, escoamento em bacias hidrogrficas e proteo por meio da implantao de

    vegetao e dimensionamento de canais divergentes, bacias de conteno em estradas e terraos

    de infiltrao e escoamento;

    h) obteno de dados e estudos sobre construo e manuteno de canais para navegao;

    i) Aproveitamento hidreltrico por meio da gerao de informaes sobre vazes mximas,

    mdias e mnimas de cursos dgua visando s avaliaes tcnico-financeiras do projeto;

    j) Verificao da necessidade de reservatrios de acumulao e determinao dos elementos

    necessrios execuo do projeto, como informaes sobre bacias de contribuio, volumes

    armazenveis e perdas por evaporao e infiltrao;

    k) Recuperao e preservao do meio ambiente bem como preservao e desenvolvimento da

    vida aqutica;

    l) Planejamento e gerenciamento de bacias de hidrogrficas, fornecendo informaes sobre os

    principais parmetros hidrolgicos.

    Observa-se que a Hidrologia uma cincia de aplicao essencial para projetos de obras

    civis e tambm para estudos ambientais, por meio de monitoramento do ciclo hidrolgico dos

    ecossistemas de interesse. importante tanto para a Engenharia Agrcola e como Florestal, que

    alm de obras hidrulicas e irrigao, que so campos de atuao da primeira, fundamental para a

    cincia florestal, uma vez que estudos sobre o papel hidrolgico de reas de preservao ambiental,

    como matas ciliares e vrzeas, e reas de explorao vegetal, ocupadas por eucaliptos e pinus,

    tpicas de empresas produtoras de papel e celulose, devem ser realizados e estimulados, j que, a

    disponibilidade hdrica um dos parmetros ambientais indicadores de degradao de reas e

    essencial para recuperao de sistemas ecolgicos degradados.

    1.4 Mtodos de Estudo

    Como j exposto, a Hidrologia estuda a ocorrncia da gua em suas diferentes fases e

    formas, tanto na atmosfera como na superfcie da terra e no interior do solo. Mostrou-se ainda que,

    a ocorrncia da gua uma conseqncia da interao de vrios fatores meteorolgicos.

    A maioria dos dados hidrolgicos como precipitao e vazes dos cursos dgua so

    elementos de natureza histrica, porque cada um deles constitui um evento que no pode ser

  • MARCIANO/ CARLOS ROGRIO

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    repetido na prtica sob controle de um experimentador. Os dados experimentais podem ser

    verificados e comparados por meio da repetio de um dado experimento. Os dados histricos, ao

    contrrio, no podem ser confirmados por repetio do fenmeno em laboratrio, tornando-se

    necessria a observao e o registro contnuos, para possibilitar a comparao e verificao e

    anlise dos mesmos.

    A observao e o registro dos eventos meteorolgicos de interesse para a Hidrologia torna-

    se possvel devido a postos meteorolgicos instalados e estaes fluviomtricas (hidromtricas),

    estas ltimas instaladas em sees de cursos dgua. interessante observar que a existncia de

    postos hidromtricos reflete, de certa forma, a extenso do aproveitamento dos recursos hdricos de

    um pas e seu grau de desenvolvimento.

    Com relao a postos pluviomtricos (estaes meteorolgicas), a recomendao para o

    Brasil de 1 a cada 500 km2, o que atualmente existe apenas em alguns regies dentro dos estados,

    havendo uma carncia acentuada de registros de chuvas. O principal problema verificado na

    observao e registro dos dados hidrolgicos at pouco tempo era o homem, pois, devido s

    caractersticas do servio, o retorno financeiro no compensador, implicando em mo-de-obra

    sem a devida formao para atender a seriedade e a importncia com que deve ser encarada a coleta

    dos dados. Isto resultava, inevitavelmente, em falhas no registro, preenchimento arbitrrio dos dias

    sem observao, leituras equivocadas, etc. O problema se acentuava quando se tratava de dados de

    vazes em cursos dgua, onde a rede de observaes fluviomtricas bem inferior a de postos

    meteorolgicos. Felizmente este quadro tem se alterado rapidamente em decorrente do avano

    tecnolgico, em particular no setor de automao e comunicao, existindo um nmero

    significativo de estaes automatizadas, com sistema de armazenamento de dados ou mesmo em

    rede on linecom a central de monitoramento.

    O monitoramento da eroso, por meio do aporte de sedimentos, ainda relativamente raro

    no pas. Tudo isto associado, faz com que ainda se apliquem modelos hidrolgicos, desenvolvidos

    para as condies meteorolgicas e pedolgicas de fora do pas, abrindo a perspectiva de

    impreciso na previso de fenmenos hidrolgicos para as condies brasileiras.

    Portanto, para realizar os estudos hidrolgicos, h necessidade de :

    - observar e registrar os eventos e parmetros hidrolgicos bsicos;

    - disponibilizar e/ou publicar os dados obtidos;

    - analisar os dados e formular teorias;

    - aplicar teorias a problemas prticos.

    Neste sentido, pode-se dentro de uma viso acadmica, a Hidrologia pode ser entendida

    como:

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    - Hidrologia Paramtrica: aquela que baseia-se na anlise e no desenvolvimento das

    relaes entre as caractersticas fsicas em jogo nos acontecimentos hidrolgicos e o uso

    destas relaes para ger-los ou sintetiz-los.

    - Hidrologia Estocstica: aquela que baseia-se nas caractersticas estatsticas das variveis

    hidrolgicas, para resolver problemas com...

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