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1IPB - L. E.Civil - Hidráulica Aplicada II José L. S. Pinho - Univ. Minho

HIDRHIDRÁÁULICA APLICADA IIULICA APLICADA II

PARTE IPARTE I

HIDROLOGIAHIDROLOGIA


SUMSUMÁÁRIORIO

HIDROLOGIAHIDROLOGIA

1.1. GENERALIDADESGENERALIDADES

2.2. CICLO HIDROLCICLO HIDROLÓÓGICOGICO

3.3. BACIA HIDROGRBACIA HIDROGRÁÁFICAFICA

4.4. PRECIPITAPRECIPITAÇÇÃOÃO

5.5. INTERCEPINTERCEPÇÇÃO, EVAPORAÃO, EVAPORAÇÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÇÃOÃO

6.6. ESCOAMENTO DE SUPERFESCOAMENTO DE SUPERFÍÍCIECIE

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5. INTERCEP5. INTERCEPÇÇÃO, EVAPORAÃO, EVAPORAÇÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÇÃOÃOHIDROLOGIAHIDROLOGIA

IntercepIntercepççãoão

Quantidade de precipitação que é retida pelas copas de árvores (folhas, ramos e troncos), pela manta morta vegetal, pelos telhados, estradas, etc. e retorna àatmosfera por evaporação, sendo assim impedida de atingir o solo.

J = C+LR = P-J = P-(C+L)C = P-(T+S)L = (T+S)-R

- Nas zonas urbanizadas ter em conta a parcela da precipitação que fica retida nos telhados, nas estradas, etc.




J=J=CC++LL

C C –– IntercepIntercepçção pelas copasão pelas copas

L L –– IntercepIntercepçção pela manta mortaão pela manta morta

J J –– IntercepIntercepçção totalão total

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R=R=PP--J=J=PP--((CC++LL)) R R –– PrecipitaPrecipitaçção eficazão eficaz

P P –– PrecipitaPrecipitaççãoão






R=PR=P--J=PJ=P--(C+L)(C+L)


R R –– PrecipitaPrecipitaçção eficazão eficaz



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Capacidade de retenCapacidade de retençção ão - volume total de água retida nas cavidades da bacia e nas camadas subterrâneas; corresponde pois à água não escoada nem perdida (Rt,Rt’).

-- PrecipitaPrecipitaçção eficazão eficaz

R = P – (C+L) - Rt + Rt’

Q

Área=S

Q

t

( )

SV

S

dttQR

t

==∫0




C=PC=P--(T+S)(T+S)

S S –– Escoamento pelos troncosEscoamento pelos troncos



T T –– PenetraPenetraççãoão


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L=(T+S)L=(T+S)--RR

S S –– Escoamento pelos troncosEscoamento pelos troncos

LL–– IntercepIntercepçção pela manta mortaão pela manta morta

T T –– PenetraPenetraççãoãoL L –– IntercepIntercepçção pela manta mortaão pela manta morta



EvaporaEvaporaççãoão

EvaporaEvaporaççãoão - designa o conjunto de fenómenos de carácter puramente físico que transformam a água líquida em vapor de água.

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Ocorre quando algumas moléculas de líquido aquecidas atingem uma energia cinética

suficiente para vencer a tensão superficial e assim se libertarem da superfície do líquido.

Para haver evaporação é necessário:- Energia;

- Diferença de tensão de vapor entre a camada vizinha da superfície da água e a atmosfera;

- Vento.


A energia provém da radiação solar, do calor transportado pela atmosfera, ou da chegada

de água quente (esgotos urbanos, águas de refrigeração das centrais eléctricas ou processos químicos, etc.).

A tensão do vapor é influenciada pela temperatura do ar, pela pressão atmosférica e pela

humidade.

O vento desloca a camada de ar saturado para zonas não saturadas, para que a evaporação

continue.

Para além destas características, haverá que ter em conta o calor armazenado pela

própria massa de água que varia do Verão para o Inverno.



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ESTADO DA ESTADO DA ATMOSFERAATMOSFERA

ESTADO DA ESTADO DA SUPERFSUPERFÍÍCIECIE

EVAPORANTEEVAPORANTE

- Estado higrométrico do ar

- Temperatura

- Insolação

- Velocidade e turbu. do vento

- Pressão atmosférica

- Toalhas de água:extensão e

profundidade

- Solo: água na camada superfi.

- Vegetação: transpiração

Factores que condicionam a evaporaFactores que condicionam a evaporaççãoão




Região Evaporação média anual em mm

1 - Regiões tropicais 1500 a 30002 - Lago Tchad ( H - 4 a 5 m) 22603 - França 660 a 7004 - Sul da França e Espanha 1000 a 15005 - Itália 12006 - Noroeste da Alemanha e Polónia 450 a 7007 - Lagos da Suécia meridional 6008 - Lago de Ercé 8359 - Lagos Michigan e Huron 64310 - Lago de Genebra 65011 - Mar Morto 240012 - Lagos de montanha dos Alpes 20013 - Lagos da Russia 40014 - Lagos da Ásia média 1500 a 1600

Região Evaporação média anual em mm

1 - Regiões tropicais 1500 a 30002 - Lago Tchad ( H - 4 a 5 m) 22603 - França 660 a 7004 - Sul da França e Espanha 1000 a 15005 - Itália 12006 - Noroeste da Alemanha e Polónia 450 a 7007 - Lagos da Suécia meridional 6008 - Lago de Ercé 8359 - Lagos Michigan e Huron 64310 - Lago de Genebra 65011 - Mar Morto 240012 - Lagos de montanha dos Alpes 20013 - Lagos da Russia 40014 - Lagos da Ásia média 1500 a 1600

ORDEM DE GRANDEZA DA EVAPORAORDEM DE GRANDEZA DA EVAPORAÇÇÃO MÃO MÉÉDIA ANUAL EM DIA ANUAL EM

GRANDES LAGOS OU ALBUFEIRASGRANDES LAGOS OU ALBUFEIRAS

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Mês Evaporação mensal - mm

Novembro 23Dezembro 12Janeiro 15Fevereiro 20Março 41Abril 54Maio 78Junho 95Julho 125Agosto 114Setembro 77Outubro 46

Mês Evaporação mensal - mm

Novembro 23Dezembro 12Janeiro 15Fevereiro 20Março 41Abril 54Maio 78Junho 95Julho 125Agosto 114Setembro 77Outubro 46

Evaporação mensal - mm

020406080

100120140

No

vem

bro

Dez

emb

ro

Jan

eiro

Fev

erei

ro

Mar

ço

Abr

il

Mai

o

Jun

ho

Julh

o

Ago

sto

Set

emb

ro

Ou

tub

ro

Evaporação mensal - mm

020406080

100120140

No

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Ou

tub

ro

EVAPORAEVAPORAÇÇÃO MÃO MÉÉDIA MENSAL NA ALBUFEIRA DO ALTO LINDOSODIA MENSAL NA ALBUFEIRA DO ALTO LINDOSO



TranspiraTranspiraççãoão

Transpiração - é a evaporação da água absorvida pelas plantas e por elas eliminada nos diferentes processos biológicos.

Evapotranspiração - é o fenómeno complexo resultante da transpiração das plantas e da evaporação do meio circundante (superfície do terreno água de valas, rios, pequenos lagos, etc.).

Evapotranspiração potencial - é o valor da evapotranspiração que ocorreria se não houvesse deficiência de alimentação de água para o referido processo.

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TranspiraTranspiraççãoão




A evaporação abrange uma grande parte da água retirada duma bacia hidrográfica, pelo que é importante a sua consideração sob o ponto de vista do balanço hidrológico, podendo, nas regiões de fraca pluviosidade, o seu valor anual atingir 90% da precipitação ocorrida durante o mesmo período de tempo.

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-- Coeficiente de escoamentoCoeficiente de escoamento

PR

C =

Outras noOutras noççõesões



-- DeficitDeficit de escoamentode escoamento

RPD −=


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-- Deficit de escoamento Deficit de escoamento -- aproximadamente constante quando considerado o seu aproximadamente constante quando considerado o seu valor em longos pervalor em longos perííodos.odos.

Bacia Hidrográfica C (%) D (mm)Ruhr 47 450Ems. 38 455Halen 35 455Main 28 470Prezel 27 425Havel 22 450Rhône 56 490Rhin 50 475

Danúbio 48 455Meuse 45 495

Weser e Aller 37 455Elba 27 445

Vístula 26 460Oder 25 455

Bacia Hidrográfica C (%) D (mm)Ruhr 47 450Ems. 38 455Halen 35 455Main 28 470Prezel 27 425Havel 22 450Rhône 56 490Rhin 50 475

Danúbio 48 455Meuse 45 495

Weser e Aller 37 455Elba 27 445

Vístula 26 460Oder 25 455





FFóórmulas para determinar o deficit de escoamentormulas para determinar o deficit de escoamento

TD 30210+=Latitude: 30Latitude: 30ººN a 60N a 60ººNN

P = 800 mm P = 800 mm ±± 20%20%

D [mm] T [ D [mm] T [ ººC ]C ]

TD 33255+=USA USA -- Bacias AtlânticoBacias Atlântico

P ~ 1000 mm P ~ 1000 mm

D [mm] T [ D [mm] T [ ººC ]C ]

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FFóórmulas para determinar o deficit de escoamentormulas para determinar o deficit de escoamento

( )23

2

05.0253009.0

TT

P

PD

+++

=

D é f i c i t d e e s c o a m e n t oF ó r m u l a d e T U R C

0

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0

P r e c i p i t a ç õ e s a n u a i s h [ m m ]

Déf

icit

de e

scoa

men

to [

mm

]

D é f i c i t d e e s c o a m e n t oF ó r m u l a d e T U R C

0

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0

P r e c i p i t a ç õ e s a n u a i s h [ m m ]

Déf

icit

de e

scoa

men

to [

mm

]



MediMediççãoão

Intercepção - medição da precipitação P, da penetração T, do escoamento nos troncos S, e observação da variação do teor da humidade da manta morta vegetal.

J=P-(T+S-L)

Evaporação – medição através de evaporímetros ou atmómetros e por tinas evaporimétricas

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MediMediççãoão

Evapotranspiração – lisímetros ou evapotranspirómetros.

- Por medição de drenagem Evapotranspiração = Precipitação + Irrigação - Drenagem

- Por medição do Peso Evapotranspiração = Precipitação + Irrigação - Drenagem ± Variação de água armazenada.



Influência da intercepção:

- No conjunto do ciclo hidrológico - pouco significativa.

- Na conservação do solo - considerada importante. Contribui para a redução da acção erosiva durante as chuvadas intensas de grande duração.

Influência da evaporação

A maior parte das perdas que se verificam numa bacia, encontram-se entre a água que se evapora a partir do solo, quer directamente, quer através da transpiração das plantas.

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Intercepção, evaporação e evapotranspiração São afectadas por factores

meteorológicos e pela vegetação. A chuva interceptada é muito mais facilmente evaporada do que a água transpirada pela vegetação. As florestas interceptam e transpiram mais do que as culturas arvenses, havendo ainda diferenças entre diversas espécies arbóreas.

Quando a água escasseia em muitas regiões

- Actuação sobre a respectiva vegetação;

- Remoção de vegetação, substituição de umas espécies por outras, etc.

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