hidrologia florestal aplicada ao manejo de bacias

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    Piracicaba, dezembro de 2008

  • HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO

    MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS Walter de Paula Lima

    ISBN _________________

    Copyright 1996 by Walter de Paula Lima

    1 Edio 1996 2 Edio 2008

    Todos os direitos reservados

    Permite-se a reproduo total ou

    parcial s com fins educativos e no comerciais, citando a fonte.

  • HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS

    i

    SUMRIO APRESENTAO v

    CAPTULO I. O QUE MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS 1

    QUESTES 3

    CAPTULO II. INTRODUO HIDROLOGIA FLORESTAL 5

    2.1. A CINCIA HIDROLOGIA 5

    2.2. DESENVOLVIMENTO DA HIDROLOGIA FLORESTAL 9

    2.3. TERMINOLOGIA, UNIDADES E TRANSFORMAES EM HIDROLOGIA FLORESTAL 13

    2.3.1. As Unidades 13

    2.3.2. O Sistema Internacional de Unidades (SI) 13

    2.3.3. Outras Unidades Utilizadas em Hidrologia Florestal 15

    2.3.4. Unidades Usadas em Anlise de Qualidade da gua 18

    2.3.5. As Grandezas Fsicas mais comum em Hidrologia Florestal 18

    2.3.6. Outras Expresses e Constantes teis 19

    2.4. MEDIES EM MAPAS TOPOGRFICOS 20

    2.4.1. Medio de distncias 20

    2.4.2. Medio da declividade 21

    2.4.3. Medio de rea 21

    2.5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 22

    2.6. QUESTES 23

    CAPTULO III. CICLO HIDROLGICO E BALANO HDRICO 29

    3.1. IMPORTNCIA DA GUA 29

    3.2. CARACTERSTICAS DA GUA 31

    3.3. O CICLO HIDROLGICO 36

    3.4. BALANO HDRICO 37

    3.4.1. Balano Hdrico Global 37

    3.4.2. Balano Hdrico dos Continentes 38

    3.4.3. Balano Hdrico de Bacias Hidrogrficas 40

    3.5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 42

    3.6. QUESTES 43

    CAPTULO IV. ANLISE FSICA DA BACIA HIDROGRFICA 46

    4.1. CARACTERIZAO FSICA DE BACIAS HIDROGRFICAS 46

    4.2. PARMETROS FSICOS DE BACIAS HIDROGRFICAS 49

    4.2.1. rea 49

    4.2.2. Densidade de Drenagem 52

    4.2.3. Forma da Bacia 53

  • HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS

    ii

    4.2.4. Declividade e Orientao 54

    4.2.5. Altitude Mdia 56

    4.2.6. Razo de Bifurcao 57

    4.2.7. Lei do Comprimento dos Canais 59

    4.3. O ECOSSISTEMA BACIA HIDROGRFICA 60

    4.4. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 61

    4.5. QUESTES 62

    CAPTULO V. PRECIPITAO 64

    5.1. FORMAS DE PRECIPITAO 64

    5.2. CAUSAS DA PRECIPITAO 65

    5.3. MEDIO DA CHUVA 66

    5.3.1. Fundamentos: 66

    5.3.2. Anlise Pontual 66

    5.4. CLCULO DA PRECIPITAO MDIA PARA UMA MICROBACIA. 72

    5.5. ANLISE DE FREQUNCIA 77

    5.6. INFLUNCIAS DA FLORESTA 78

    5.7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 83

    5.8. QUESTES 84

    CAPTULO VI. INTERCEPTAO DA CHUVA PELA FLORESTA 87

    6.1. INTRODUO 87

    6.2. O PROCESSO INTERCEPTAO 88

    6.3. INFLUNCIA DA FLORESTA 91

    6.4. INTERCEPTAO E TRANSPIRAO 93

    6.5. MEDIO DA INTERCEPTAO 94

    6.6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 96

    6.7. QUESTES 100

    CAPTULO VII. REGIME DA GUA DO SOLO EM MICROBACIAS

    FLORESTADAS 102

    7.1. INTRODUO 102

    7.2. GUA DO SOLO 103

    7.2.1. Conceitos 103

    7.2.2. Influncias da Florestas 104

    7.3. GUA SUBTERRNEA 106

    7.3.1. Conceitos 106

    7.3.2 Influncias da Floresta 109

    7.4. DINMICA DA GUA NO SOLO 110

    7.4.1. Infiltrao 110

  • HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS

    iii

    7.4.1.1. Conceitos 110

    7.4.1.2. Influncias da floresta 115

    7. 4.2. Movimento da gua no Solo 116

    7.5. MEDIO DA GUA DO SOLO 122

    7.5.1. Relaes Massa-Volume 122

    7.5.2. Mtodos de Medio da gua do Solo 124

    7.5.2.1 Contedo Gravimtrico de gua (U%) 124

    7.5.2.2. Infiltrao 126

    7.5.2.2.1. Infiltrmetro 126

    7.5.2.2.2. Simulador de Chuva 127

    7.5.2.2.3. Infiltrao em Bacias Hidrogrficas 128

    7.5.2.2.4 ndice de Infiltrao 129

    7.5.2.3. Potencial Matricial da gua do Solo 130

    7.6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 131

    7.7. QUESTES 134

    CAPTULO VIII. CONSUMO DE GUA POR ESPCIES FLORESTAIS 138

    8.1. INTRODUO 138

    8.2. BALANO DE ENERGIA 139

    8.2.1. Balano de Energia de uma Superfcie 139

    8.2.2. Balano de Energia em Florestas 144

    8.3. O PROCESSO EVAPORAO 149

    8.4. TRANSPIRAO 153

    8.5. INTERCEPTAO 156

    8.6. EVAPOTRANSPIRAO COMO COMPONENTE DO BALANO HDRICO DE UMA MICROBACIA HIDROGRFICA.

    158

    8.7. MEDIO DA EVAPOTRANSPIRAO 159

    8.8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 166

    8.9. QUESTES 189

    CAPTULO IX. GERAO DO DEFLVIO EM MICROBACIAS

    FLORESTAIS 171

    9.1. INTRODUO 171

    9.2. CONCEITUAO 171

    9.3. COMPONENTES DO DEFLVIO 173

    9.4. FATORES QUE AFETAM O DEFLVIO 178

    9.5. GERAO DO ESCOAMENTO DIRETO EM MICROBACIAS 179

    9.6. MEDIO DO DEFLVIO 182

    9.7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 188

    9.8. QUESTES 189

  • HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS

    iv

    CAPTULO X. MANEJO FLORESTAL E QUALIDADE DA GUA 191

    10.1. INTRODUO 191

    10.2. DETERMINAO DA QUALIDADE DA GUA: O PROBLEMA DA AMOSTRAGEM 194

    10.3. REVISO DA QUMICA APLICADA ANLISE DE QUALIDADE DA GUA 196

    10.4. PARMETROS FSICOS DE QUALIDADE DA GUA 204

    10.5. OCORRNCIA E MEDIO DE N, P, K, Ca, Mg, Fe E Na EM GUAS NATURAIS 218

    10.6. CICLAGEM DE NUTRIENTES EM BACIAS HIDROGRFICAS FLORESTADAS 223

    10.7. INCORPORANDO O CONTROLE DA QUALIDADE DA GUA NAS PRTICAS DE MANEJO FLORESTAL 226

    10.8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 232

    10.9. QUESTES 234

    CAPTULO XI. HIDROLOGIA DE MATAS CILIARES 236

    11.1. INTRODUO 236

    11.2. FUNO HIDROLGICA DA ZONA RIPRIA 237

    11.3. PERSPECTIVAS DE PESQUISAS EM ZONAS RIPRIAS 240

    11.4. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 242

  • HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE BACIAS HIDROGRFICAS

    v

    APRESENTAO O presente trabalho tem por objetivo constituir-se em texto bsico para a disciplina Manejo de Bacias Hidrogrficas do Curso de Graduao em Engenharia Florestal da ESALQ/USP. Na natureza existe uma relao muito forte entre a floresta e a gua. Desta forma, imprescindvel que o futuro Engenheiro Florestal adquira a competncia necessria para incorporar a conservao da gua nas suas atividades profissionais de manejo florestal. Sua primeira verso foi editada em 1986, com o ttulo Princpios de Hidrologia Florestal para o Manejo de Bacias Hidrogrficas. Ao longo dos anos, algumas imperfeies foram identificadas e corrigidas. Em 1996, merc da colaborao valiosa da Dra. Maria Jos Brito Zakia, o texto foi revisado e remodelado, ganhando o ttulo atual e incorporando exerccios prticos e ilustraes de resultados de microbacias experimentais do Programa de Monitoramento em Microbacias do IPEF (REMAM). Nesta reviso foi inclusive inserido o captulo XI, Hidrologia de Matas Ciliares, preparado em conjunto com a esta autora. E em 2008 esta segunda verso passou por nova reviso graas inestimvel colaborao e boa vontade do Professor Guillermo Vsquez Velsquez, do Departamento de Cincias Florestais da Universidade Nacional da Colmbia, em Medellin. Ainda assim be

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