Apostila.pdf Hidrologia

Hidrologia Aplicada

Ana Carolina Russo

APRESENTAO

com satisfao que a Unisa Digital oferece a voc, aluno(a), esta apostila de Hidrologia Aplicada, parte integrante de um conjunto de materiais de pesquisa voltado ao aprendizado dinmico e autno-mo que a educao a distncia exige. O principal objetivo desta apostila propiciar aos(s) alunos(as) uma apresentao do contedo bsico da disciplina.

A Unisa Digital oferece outras formas de solidificar seu aprendizado, por meio de recursos multidis-ciplinares, como chats, fruns, aulas web, material de apoio e e-mail.

Para enriquecer o seu aprendizado, voc ainda pode contar com a Biblioteca Virtual: www.unisa.br, a Biblioteca Central da Unisa, juntamente s bibliotecas setoriais, que fornecem acervo digital e impresso, bem como acesso a redes de informao e documentao.

Nesse contexto, os recursos disponveis e necessrios para apoi-lo(a) no seu estudo so o suple-mento que a Unisa Digital oferece, tornando seu aprendizado eficiente e prazeroso, concorrendo para uma formao completa, na qual o contedo aprendido influencia sua vida profissional e pessoal.

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SUMRIO

INTRODUO ............................................................................................................................................... 5

1 FUNDAMENTOS DA HIDROLOGIA ............................................................................................ 71.1 Usos da gua .....................................................................................................................................................................81.2 Resumo do Captulo .......................................................................................................................................................81.3 Atividades Propostas ......................................................................................................................................................9

2 CICLO HIDROLGICO ....................................................................................................................... 112.1 Propriedades Fsicas e Qumicas da gua ...........................................................................................................112.2 A Hidrosfera ....................................................................................................................................................................132.3 O Ciclo Hidrolgico ......................................................................................................................................................142.4 Resumo do Captulo ....................................................................................................................................................152.5 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................15

3 BACIA HIDROGRFICA .................................................................................................................... 173.1 Curvas Caractersticas das Bacias ...........................................................................................................................183.2 Caractersticas Fluviomorfolgicas .......................................................................................................................193.3 Densidade de Drenagem ..........................................................................................................................................203.4 Geologia ...........................................................................................................................................................................203.5 Cobertura Vegetal ........................................................................................................................................................213.6 Resumo do Captulo ....................................................................................................................................................213.7 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................21

4 PRECIPITAO ....................................................................................................................................... 234.1 Importncia da Precipitao ....................................................................................................................................234.2 Formao das Chuvas .................................................................................................................................................234.3 Tipos de Precipitao ..................................................................................................................................................244.4 Grandezas e Medidas das Precipitaes ..............................................................................................................264.5 Anlise de Dados Pluviomtricos ...........................................................................................................................274.6 Resumo do Captulo ....................................................................................................................................................284.7 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................29

5 EVAPORAO E EVAPOTRANSPIRAO ........................................................................... 315.1 Fatores que Afetam a Evaporao ..........................................................................................................................325.2 Como Medir Evaporao ...........................................................................................................................................325.3 Como Medir Evapotranspirao .............................................................................................................................335.4 Estimativa da Evapotranspirao por meio do Balano Hdrico ................................................................345.5 Resumo do Captulo ....................................................................................................................................................355.6 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................35

6 INFILTRAO DA GUA NO SOLO .......................................................................................... 376.1 Composio do Solo ...................................................................................................................................................376.2 gua no Solo ..................................................................................................................................................................40

6.3 Fluxo da gua atravs dos Solos ............................................................................................................................ 426.4 Resumo do Captulo .................................................................................................................................................... 426.5 Atividades Propostas ................................................................................................................................................... 43

7 ESTUDO DA VAZO DE CURSOS DGUA ......................................................................... 457.1 Medio da Vazo ......................................................................................................................................................... 457.2 Resumo do Captulo .................................................................................................................................................... 487.3 Atividades Propostas ................................................................................................................................................... 48

8 GUA SUBTERRNEA ....................................................................................................................... 518.1 Distribuio das guas Subterrneas ................................................................................................................... 518.2 Aquferos .......................................................................................................................................................................... 528.3 Fluxo de gua Subterrnea ..................................................................................................................................... 538.4 Equao da Continuidade ......................................................................................................................................... 548.5 Resumo do Captulo .................................................................................................................................................... 568.6 Atividades Propostas ................................................................................................................................................... 56

RESPOSTAS COMENTADAS DAS ATIVIDADES PROPOSTAS ..................................... 57

REFERNCIAS ............................................................................................................................................. 65

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INTRODUO

Esta apostila tem por finalidade servir de introduo e guia para o estudo da disciplina Hidrologia. Dever ser complementada pelas aulas web, pelas aulas via satlite, pelos materiais de apoio disponibili-zados pelo professor e, para quem pretende se aprofundar no assunto, por livros e artigos sobre o tema.

O objetivo desta apostila apresentar os conceitos bsicos da hidrologia, estudar seus fundamen-tos, os ciclos hidrolgicos, a precipitao, a evaporao e a evapotranspirao, a infiltrao da gua no solo, alm da vazo de cursos dgua e das guas subterrneas.

A relao do homem com a gua e suas aplicaes de extrema importncia e d-se desde seu incio existencial na Terra at os dias de hoje, seja para sua dessedentao ou para grandes obras hidru-licas.

Apesar de seu uso datar de sculos, o estudo da hidrologia relativamente recente, tendo incio devido a fatores como crescimento da populao e da economia, indo ao encontro dos aspectos rela-cionados disponibilidade da gua, que diferente entre as regies do planeta, e finalidade para qual se destina. Esses fatores foram aspectos determinantes para o aumento do interesse em se estudar os recursos hdricos e a geologia propriamente dita.

Dessa forma, saber relacionar as caractersticas da gua com as de natureza geolgica um requisi-to fundamental para sua utilizao, disciplinando essa necessidade com a indispensvel conservao dos recursos hdricos do meio ambiente, propiciando, ento, a permanncia de vida na Terra.

Profa. Ana Carolina Russo


FUNDAMENTOS DA HIDROLOGIA1

Caro(a) aluno(a), a relao do homem com a gua e suas aplicaes se d desde sua existn-cia na Terra, quando as civilizaes primordiais se desenvolviam s margens dos rios, pois sabiam se tratar de uma necessidade vital. A gua tambm est relacionada s obras de engenharia, como a construo dos canais, diques, barragens, poos e condutos subterrneos.

Entre os principais usos da gua em nosso dia a dia, podemos citar: o processo de irrigao agrcola, a funo de dessedentar os animais, o abastecimento humano, o lazer e gerao de energia, s para citar alguns.

Apesar de sua grande importncia e abun-dncia, a gua tambm pode faltar. Seu uso de forma desordenada, bem como a degradao dos mananciais provocada pelo homem, pode levar esse recurso escassez.

Voc j parou para pensar o que ocorrer se o homem continuar a degradar o ambiente? Haver gua potvel para todas as populaes do mundo?

Hoje, o planeta conta com mais de 6 bilhes de habitantes, e teramos para consumo 2,8% da gua existente, que a gua doce. No entanto, tratando-se da gua doce, para cada litro consi-derado de fcil acesso, existem cerca de 350 litros de difcil acesso, por estarem, por exemplo, situa-dos nas geleiras polares. Ainda assim, a gua doce considerada abundante.

Adotando-se uma perspectiva global, ve-rifica-se que nada menos do que 60% da gua

DicionrioDicionrio

Dessedentar: matar a sede, refrescar-se.

doce de fcil acesso encontra-se em nove pases, enquanto em outro extremo 80 pases preci-sam enfrentar nveis variados de escassez. Nessa mesma linha, calcula-se que uma minoria de pes-soas esteja consumindo a maior parte da gua existente no planeta (86%). Enquanto isso, para nada menos do que 1,4 bilho de pessoas, a gua insuficiente, e para 2 bilhes, ela no tratada. Esse quadro explica por que 85% dos casos de doenas registrados so de veiculao hdrica.

Apesar da abundncia de gua no planeta, seu volume praticamente no varia com o tempo. Hoje, no entanto, convivemos com seu uso desor-denado e com a degradao dos mananciais, re-duzindo, assim, o volume de gua doce.

Voc j parou para pensar sobre as conse-quncias disso? Se continuarmos agindo dessa forma, como ser o acesso gua e a sua distri-buio espacial no planeta passados alguns anos?

Hoje, somos mais de 6 bilhes de pessoas no planeta com uma disponibilidade de apenas 2,8% da gua doce para consumo, sendo sua dis-tribuio irregular pelo planeta (Figura 1).

Saiba maisSaiba mais

A maior demanda por gua no Brasil, como acon-tece em grande parte dos pases, da agricultura, sobretudo da irrigao, com 65% do total. O uso domstico responde por 18% da gua; em seguida, est a indstria e, por ltimo, a pecuria (desseden-tar os animais).

Ana Carolina Russo


Figura 1 Distribuio de gua na Terra (Modificado).

Fonte: http://www.pucrs.br/edipucrs/online/planetaagua/planetaagua/capitulo1.html

1.1 Usos da gua

1.2 Resumo do Captulo

Caro(a) aluno(a), veremos, agora, mais pro-fundamente as classificaes do uso da gua e as finalidades para as quais se aplicam.

Podemos classificar o uso da gua como consuntivo ou no consuntivo. Dizemos que o uso consuntivo quando ele alterar significati-vamente a quantidade de gua disponvel; j o uso no consuntivo altera pouco a quantidade de gua, mas pode alterar sua qualidade.

AtenoAteno

Energia hidreltrica uso no consuntivo a gua utilizada para movimentar as turbinas da usina, porm, seu volume no alterado.Irrigao consuntivo apenas uma peque-na parte da gua utilizada retorna, na forma de escoamento.

Prezado(a) aluno(a), neste captulo, aprendemos um pouco mais sobre como ocorre a relao do homem com a gua, sobre sua importncia para a sociedade e sobre como o seu uso de forma indiscri-minada e o no acesso ao recurso, por parte de algumas populaes, podero acarretar problemas.

Vimos que o uso da gua pode ocorrer de duas maneiras: uso consuntivo, quanto se altera signifi-cativamente a quantidade de gua disponvel, e uso no consuntivo, em que sua quantidade no sofre grandes perdas.

Hidrologia Aplicada


1. Defina uso consuntivo da gua e cite um exemplo.

2. Defina uso no consuntivo da gua e cite um exemplo.

3. O que seria uma gua de difcil acesso?

1.3 Atividades Propostas


Prezado(a) aluno(a), a gua a substncia de maior abundncia na superfcie do planeta, cobrindo cerca de 70% do globo terrestre. Alm de sua grande abrangncia na Terra, ela a nica das substncias aqui presentes nas formas lqui-

CICLO HIDROLGICO2

da, slida e gasosa. O volume de gua presente no varia, ou seja, o que existe hoje a mesma quantidade de gua que havia nos tempos pri-mrdios, h milhes de anos, devido ao ciclo hi-drogeolgico.

2.1 Propriedades Fsicas e Qumicas da gua

aro(a) aluno(a), como propriedades da gua, tm-se: massa especfica, calor especfico, calor latente de fuso e vaporizao, viscosidade, propriedades moleculares e intermoleculares.


A existncia da gua na Terra em todas as trs fases (vapor, lquido e slido) um dos aspectos que a faz um planeta nico.

Massa Especfica

A massa especfica, tambm denomina-da densidade, a massa dividida pelo volume de uma substncia, e o peso especfico o peso dividido pelo volume. Essas duas variveis se re-lacionam pela segunda lei de Newton, usando a acelerao da gravidade (g):

Essas grandezas dependem do nmero de molculas do fluido na unidade de volume. De-pendem, portanto, da temperatura, da presso e do arranjo entre elas.

A alterao do valor da massa especfica da gua em funo da temperatura no comum e tem um importante papel no meio ambien-te, favorecendo a existncia e a permanncia de vida em ambientes aquticos muito gelados. Por exemplo, a gua lquida a uma temperatura

2 CICLO HIDROLGICO

Prezado(a) aluno(a), a gua a substncia de maior abundncia na superfcie do

planeta, cobrindo cerca de 70% do globo terrestre. Alm de sua grande abrangncia na Terra,

ela a nica das substncias aqui presentes nas formas lquida, slida e gasosa. O volume de

gua presente no varia, ou seja, o que existe hoje a mesma quantidade de gua que havia

nos tempos primrdios, h milhes de anos, devido ao ciclo hidrogeolgico.

2.1 Propriedades Fsicas e Qumicas da gua

Caro(a) aluno(a), como propriedades da gua, tm-se: massa especfica, calor

especfico, calor latente de fuso e vaporizao, viscosidade, propriedades moleculares e

intermoleculares.

SAIBA MAIS

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Massa Especfica

A massa especfica, tambm denominada densidade, a massa dividida pelo volume

de uma substncia, e o peso especfico o peso dividido pelo volume. Essas duas variveis se

relacionam pela segunda lei de Newton, usando a acelerao da gravidade (g):

.g

Onde:

y: peso especfico (N/m3)

: massa especfica (kg/m3)

Equao 0.1Equao 2.1

Ana Carolina Russo


de 0 oC mais densa que o gelo, ou seja, ela per-manecer abaixo da camada de gelo. J quando a gua lquida a 0 oC aquecida, sua densidade inicial aumenta at a temperatura de 3,98 oC (sua densidade absoluta mxima), quando a sua mas-sa especfica atinge 1.000 kg/m3. A partir dessa

temperatura, a densidade da gua diminui com o aumento da temperatura, como acontece com a maior parte das substncias.

A Tabela 1 apresenta a variao da massa especfica para diferentes temperaturas.

Tabela 1 Variao da massa especfica em gua doce em funo da temperatura.

Temperatura (oC)

Massa especfica

(kg/m3)

Temperatura (oC)

Massa especfica

(kg/m3)

Temperatura (oC)

Massa especfica

(kg/m3)0 999,87 15 999,13 60 983,00

2 999,97 20 998,23 70 978,00

4 1000,00 30 995,67 80 972,00

5 999,99 40 992,24 90 965,00

10 999,73 50 988,00 100 958,00

Fonte: Vennccio (2013).

AtenoAteno

A massa especfica da gua a 3,98 C de 1.000 kg/m3.

De acordo com Dingman (2002), a massa especfica da gua lquida a diferentes tempera-turas pode ser obtida por meio da estimativa feita pela seguinte equao:

Um detalhe importante o fato de a pre-sena de substncias dissolvidas ou em suspen-so na gua poder alterar a sua massa especfica. Tal fato explica o motivo pelo qual a gua salgada apresenta uma densidade maior do que a gua doce.

Assim, podemos nos perguntar: uma gua com alta concentrao de sedimentos pode ter sua densidade alterada? A resposta sim mo-tivo pelo qual o engenheiro dever estar atento a todas as variveis envolvidas em uma determina-da situao.

Calor Especfico

Prezado(a) aluno(a), voc sabia que a estru-tura molecular da gua (H2O) responsvel por uma de suas caractersticas mais importantes? Ela permite que a temperatura da gua varie de forma lenta. Voc j percebeu, por exemplo, que, quando vamos praia, a temperatura da areia va-ria bastante ao longo do dia, enquanto a da gua permanece praticamente constante? O Sol aque-ce as superfcies da Terra com a mesma energia; entretanto, as variaes de temperatura so mui-

De acordo com Dingman (2002), a massa especfica da gua lquida a diferentes

temperaturas pode ser obtida por meio da estimativa feita pela seguinte equao:

Equao 0.2

Onde:


T: temperatura (oC)

Um detalhe importante o fato de a presena de substncias dissolvidas ou em

suspenso na gua poder alterar a sua massa especfica. Tal fato explica o motivo pelo qual a

gua salgada apresenta uma densidade maior do que a gua doce.

Assim, podemos nos perguntar: uma gua com alta concentrao de sedimentos pode

ter sua densidade alterada? A resposta sim motivo pelo qual o engenheiro dever estar

atento a todas as variveis envolvidas em uma determinada situao.

Calor Especfico

Prezado(a) aluno(a), voc sabia que a estrutura molecular da gua (H2O) responsvel

por uma de suas caractersticas mais importantes? Ela permite que a temperatura da gua

varie de forma lenta. Voc j percebeu, por exemplo, que, quando vamos praia, a

temperatura da areia varia bastante ao longo do dia, enquanto a da gua permanece

praticamente constante? O Sol aquece as superfcies da Terra com a mesma energia;

entretanto, as variaes de temperatura so muito menores na gua em comparao a outros

tipos de materiais. Em funo desse aquecimento diferenciado e do papel regularizador dos

oceanos, o clima da Terra tem as caractersticas da forma como as conhecemos.

O calor especfico uma propriedade que tem por base a relao entre a variao do

contedo de energia e a variao da sua temperatura. definido como a quantidade de

Equao 2.2

Hidrologia Aplicada


to menores na gua em comparao a outros ti-pos de materiais. Em funo desse aquecimento diferenciado e do papel regularizador dos ocea-nos, o clima da Terra tem as caractersticas da for-ma como as conhecemos.

O calor especfico uma propriedade que tem por base a relao entre a variao do con-tedo de energia e a variao da sua temperatu-ra. definido como a quantidade de energia ab-sorvida ou liberada (H) por uma massa de uma substncia enquanto sua temperatura aumenta ou diminui por um valor de T.

Cada grama de gua precisa receber, apro-ximadamente, uma caloria para ter sua tempera-tura aumentada em 1 C.

Em unidades do Sistema Internacional (SI), o calor especfico da gua de 4.216 J/kg.K. Isso significa que so necessrios 4.216 Joules de energia para cada kg de gua ter sua temperatura aumentada em 1 Kelvin.

Calor Latente de Fuso

Calor latente de fuso de uma substncia pode ser definido como a quantidade de calor ne-cessria para fundir completamente uma unida-de de massa da substncia quando ela estiver na temperatura de fuso. O valor do calor latente de fuso da gua de, aproximadamente, 334 kJ/kg.

Calor Latente de Vaporizao

Calor latente de vaporizao pode ser de-finido como a quantidade de energia absorvida pela gua na passagem da fase lquida para a ga-sosa (vapor), e seu valor decresce com o aumento da temperatura. Essa relao pode ser aproxima-da pela equao:

energia absorvida ou liberada (H) por uma massa de uma substncia enquanto sua

temperatura aumenta ou diminui por um valor de T.

Cada grama de gua precisa receber, aproximadamente, uma caloria para ter sua

temperatura aumentada em 1 C.

Em unidades do Sistema Internacional (SI), o calor especfico da gua de 4.216 J/kg.K.

Isso significa que so necessrios 4.216 Joules de energia para cada kg de gua ter sua

temperatura aumentada em 1 Kelvin.

Calor Latente de Fuso

Calor latente de fuso de uma substncia pode ser definido como a quantidade de

calor necessria para fundir completamente uma unidade de massa da substncia quando ela

estiver na temperatura de fuso. O valor do calor latente de fuso da gua de,

aproximadamente, 334 kJ/kg.

Calor Latente de Vaporizao

Calor latente de vaporizao pode ser definido como a quantidade de energia

absorvida pela gua na passagem da fase lquida para a gasosa (vapor), e seu valor decresce

com o aumento da temperatura. Essa relao pode ser aproximada pela equao:

= 2,501 0,002361T Equao 0.3

Onde:

: calor latente de vaporizao (MJ/kg)

T: temperatura em oC

De acordo com Dingman (2002), a massa especfica da gua lquida a diferentes

temperaturas pode ser obtida por meio da estimativa feita pela seguinte equao:

Equao 0.2

Onde:


T: temperatura (oC)

Um detalhe importante o fato de a presena de substncias dissolvidas ou em

suspenso na gua poder alterar a sua massa especfica. Tal fato explica o motivo pelo qual a

gua salgada apresenta uma densidade maior do que a gua doce.

Assim, podemos nos perguntar: uma gua com alta concentrao de sedimentos pode

ter sua densidade alterada? A resposta sim motivo pelo qual o engenheiro dever estar

atento a todas as variveis envolvidas em uma determinada situao.

Calor Especfico

Prezado(a) aluno(a), voc sabia que a estrutura molecular da gua (H2O) responsvel

por uma de suas caractersticas mais importantes? Ela permite que a temperatura da gua

varie de forma lenta. Voc j percebeu, por exemplo, que, quando vamos praia, a

temperatura da areia varia bastante ao longo do dia, enquanto a da gua permanece

praticamente constante? O Sol aquece as superfcies da Terra com a mesma energia;

entretanto, as variaes de temperatura so muito menores na gua em comparao a outros

tipos de materiais. Em funo desse aquecimento diferenciado e do papel regularizador dos

oceanos, o clima da Terra tem as caractersticas da forma como as conhecemos.

O calor especfico uma propriedade que tem por base a relao entre a variao do

contedo de energia e a variao da sua temperatura. definido como a quantidade de

2.2 A Hidrosfera

A hidrosfera da Terra composta principal-mente pelos oceanos, mas inclui todos os am-bientes aquticos, tais como rios, lagos e mares.

O grande volume de gua na Terra uma caracterstica que distingue nosso chamado pla-neta azul de outros planetas do sistema solar. Aproximadamente 70,8% da Terra coberta de gua e 29,2% de terra. A rbita solar, o vulcanis-mo, a gravidade, o efeito estufa e a atmosfera combinam-se para fazer da Terra um planeta de gua. Sem a ao do efeito estufa (de ocorrncia natural), a gua certamente congelaria.

Em outros planetas do sistema solar, tais como Vnus, a gua na forma gasosa destruda pela radiao ultravioleta do Sol, e o hidrognio ionizado e levado pelo vento solar. Na atmosfera da Terra isso no ocorre devido presena de uma camada tnue de oznio dentro da estratosfera, a qual absorve a maior parte da radiao ultraviole-ta, reduzindo seus impactos danosos. A produo do oznio pode ocorrer em uma atmosfera que contenha uma grande quantidade de oxignio, produzido na biosfera (por meio das plantas).

Equao 2.3

Ana Carolina Russo


Prezado(a) aluno(a), o ciclo hidrolgico, ou ciclo da gua (Figura 2), pode ser definido como o movimento contnuo da gua presente nos ocea-nos, nos continentes (superfcie, solo e rocha) e na atmosfera. Todo esse movimento gerado pela fora da gravidade e pela energia do Sol, as quais provocam a evaporao das guas dos oceanos e dos continentes.

Na atmosfera, so formadas as nuvens, que, quando carregadas de gotculas de gua, provo-cam precipitaes, na forma de chuva, granizo, orvalho e neve.

Nos continentes, a gua que precipita po-der seguir diferentes caminhos. So eles:

Infiltrao e percolao (passagem de forma lenta de um lquido atravs de um meio) no solo ou nas rochas, poden-do formar aquferos, ressurgir na super-fcie na forma de nascentes, fontes, pn-tanos, ou alimentar rios e lagos.

2.3 O Ciclo Hidrolgico

Escoamento sobre a superfcie. Isso ocorre nos casos em que a precipitao maior do que a capacidade de absor-o do solo ou em que o solo se encon-tra impermeabilizado.

Evaporao, para, ento, retornar atmosfera. Alm da gua que sofre o processo da evaporao e da gua dos solos, rios e lagos, uma parte da gua absorvida pelas plantas. Estas, por sua vez, liberam a gua para a atmosfera por meio da transpirao. A esse con-junto, evaporao mais transpirao, d-se o nome de evapotranspirao.

Congelamento, formando as camadas de gelo no alto de montanhas e gelei-ras.

Figura 2 Ciclo hidrolgico.

Fonte: Brasil (2013).

DicionrioDicionrio

Percolar: passagem (de um lquido) atravs de um meio a fim de filtr-lo ou para extrair substncias desse meio.Fonte: Dicionrio Houaiss.

Hidrologia Aplicada


A gua, apesar das diversas denomina-es, tais como gua superficial, subterrnea e atmosfrica, na realidade, uma s e est sem-pre mudando de condio. A gua que precipita na forma de chuva, neve ou granizo j esteve no

subsolo, no gelo que compe os icebergs e pas-sou pelos rios e oceanos. A gua est sempre em movimento; graas a isso que ocorrem a chuva, a neve, os rios, os lagos, os oceanos, as nuvens e as guas subterrneas.



Prezado(a) aluno(a), neste captulo, aprendemos sobre o ciclo hidrolgico e sua grande importn-cia para propiciar a vida no planeta. Vimos as caractersticas fsicas e qumicas da gua, tais como: massa especfica, calor especfico, calor latente de fuso e calor latente de vaporizao.

Aprendemos que a hidrosfera composta por todos os ambientes aquticos existentes (rios, ma-res, oceanos etc.), sendo o movimento da gua contida na hidrosfera, no planeta, denominado Ciclo Hidrolgico (cujo movimento gerado pela fora da gravidade e pela energia do Sol). Por fim, vimos os caminhos pelos quais a gua proveniente da precipitao poder seguir.

1. Defina Ciclo Hidrolgico e comente sua importncia.

2. Por meio da Equao 2.2, determine a massa especfica da gua lquida para uma temperatura de 40 C.

3. Quais os elementos que compem a hidrosfera?


Veremos, agora, um assunto muito impor-tante, pois a maioria dos problemas prticos de Hidrologia tem como referncia a bacia hidrogr-fica.

BACIA HIDROGRFICA3

Mas, afinal, o que uma Bacia Hidrogrfica? Ela pode ser definida como uma rea delimitada por meio da topografia em um dado ponto do curso de gua, de modo que toda a vazo afluen-te possa ser mensurada por intermdio desse ponto.

Figura 3 Principais elementos topogrficos e linhas de gua de uma bacia hidrogrfica.

Fonte: http://www.prof2000.pt/users/elisabethm/geo8/rio1.htm

O Brasil, em funo de seu grande territ-rio, apresenta 12 bacias hidrogrficas (Figura 4), segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Es-tatstica (IBGE) e o Conselho Nacional de Recursos Hdricos (CNRH), dois rgos nacionais, respons-veis pelo planejamento ambiental e o uso racio-nal da gua.

Ana Carolina Russo


Figura 4 As 12 bacias hidrogrficas brasileiras.

Fonte: Portal do Professor (2010).


A Bacia Hidrogrfica Amaznica, com seus 7 mi-lhes de quilmetros quadrados, a maior bacia hidrogrfica do mundo. No Brasil, ela abrange uma rea de 3.870.000 km, estando presente nos esta-dos do Acre, Amap, Amazonas, Roraima, Rondnia, Mato Grosso e Par.

Boa parte dos fatores relacionados com a hidrologia e a meteorologia, tais como precipita-o, temperatura etc., depende da altitude. A al-titude pode ser medida por meio de planimetria das plantas topogrficas com curvas de nvel.

3.1 Curvas Caractersticas das Bacias

DicionrioDicionrio

As curvas de nvel so linhas imaginrias que unem todos os pontos de igual altitude de uma regio representada. So chamadas de curva porque normalmente a linha que resulta do es-tudo das altitudes de um terreno expressa por curvas e est associada a valores de altitude em metros (m).Fonte: Wikipdia (2009).

Hidrologia Aplicada


Curva Hipsomtrica

As curvas hipsomtricas representam as reas das bacias que esto situadas acima ou abaixo das curvas de nvel.

Curva das Frequncias Altimtricas

Essas curvas podem ser obtidas por meio de um histograma apresentando as superfcies (em km2 e em %).

Curvas Caractersticas

Por meio das curvas hipsomtricas e das curvas das frequncias altimtricas faz-se poss-vel a determinao das altitudes caractersticas. So elas:

altitude mediana: ordenada mdia da curva hipsomtrica;

altitude mais frequente: mxima da cur-va de frequncias altimtricas.

Curva de Distribuio das Declividades de uma Bacia

Essas curvas, nas abcissas (dadas em % ou em km2), mostram as superfcies dos terrenos cujas declividades superam os valores marcados em ordenadas. Tal informao de extrema im-portncia para estudos relacionados eroso de solo. O tempo de concentrao de uma bacia di-minui com o aumento da declividade.

3.2 Caractersticas Fluviomorfolgicas

ndice de Conformao

Esse ndice diz respeito relao entre a rea da bacia hidrogrfica e o quadrado de seu comprimento axial, medido ao longo do curso de gua, da seo de referncia at a cabeceira mais distante, no divisor de guas.

ndice de Compacidade

Esse ndice relaciona o permetro da bacia hidrogrfica com a circunferncia corresponden-te rea da bacia.

Para uma bacia circular ideal, o ndice de compacidade seria Kc=1. Para uma bacia qual-quer, esse ndice dado pela seguinte equao:


ndice de Conformao

Esse ndice diz respeito relao entre a rea da bacia hidrogrfica e o quadrado de

seu comprimento axial, medido ao longo do curso de gua, da seo de referncia at a

cabeceira mais distante, no divisor de guas.


Esse ndice relaciona o permetro da bacia hidrogrfica com a circunferncia

correspondente rea da bacia.

Para uma bacia circular ideal, o ndice de compacidade seria Kc=1. Para uma bacia

qualquer, esse ndice dado pela seguinte equao:

Equao 0.1

Onde:

Kc: ndice de compacidade

P: permetro da bacia

C: circunferncia de crculo de rea A igual da bacia

Sabendo que:

pi Equao 0.2

e,

Equao 3.1

Ana Carolina Russo


Sabendo que:


ndice de Conformao

Esse ndice diz respeito relao entre a rea da bacia hidrogrfica e o quadrado de

seu comprimento axial, medido ao longo do curso de gua, da seo de referncia at a

cabeceira mais distante, no divisor de guas.


Esse ndice relaciona o permetro da bacia hidrogrfica com a circunferncia

correspondente rea da bacia.

Para uma bacia circular ideal, o ndice de compacidade seria Kc=1. Para uma bacia

qualquer, esse ndice dado pela seguinte equao:

Equao 0.1

Onde:

Kc: ndice de compacidade

P: permetro da bacia

C: circunferncia de crculo de rea A igual da bacia

Sabendo que:

pi Equao 0.2

e,

Equao 3.2

e,

pi

Equao 0.3

Ao relacionarmos a Equao 0.1, a Equao 0.2 e a Equao 0.3, teremos:

pi

Equao 0.4

$7(1d2

Desconsiderando a presena de outros fatores interferentes, quanto menor o valor do ndice

de compacidade, maior ser o potencial de ocorrncia de picos de enchentes. No entanto,

quanto maior o valor do ndice de conformao, maior ser o potencial de ocorrncia de

picos de enchentes.

3.3 Densidade de Drenagem

A densidade de drenagem expressa pela relao entre o comprimento total dos

cursos de gua em uma bacia hidrogrfica e rea total desta.

3.4 Geologia

O estudo da geologia das bacias importante para a verificao de sua

permeabilidade. Tal caracterstica interfere na velocidade e no volume das enchentes.

3.5 Cobertura Vegetal

pi

Equao 0.3


pi

Equao 0.4

$7(1d2

Desconsiderando a presena de outros fatores interferentes, quanto menor o valor do ndice

de compacidade, maior ser o potencial de ocorrncia de picos de enchentes. No entanto,

quanto maior o valor do ndice de conformao, maior ser o potencial de ocorrncia de

picos de enchentes.


A densidade de drenagem expressa pela relao entre o comprimento total dos

cursos de gua em uma bacia hidrogrfica e rea total desta.

3.4 Geologia

O estudo da geologia das bacias importante para a verificao de sua

permeabilidade. Tal caracterstica interfere na velocidade e no volume das enchentes.


Equao 3.3

Equao 3.4


AtenoAteno

Desconsiderando a presena de outros fatores interferentes, quanto menor o valor do ndice de compacidade, maior ser o potencial de ocorrncia de picos de enchentes. No entanto, quanto maior o valor do ndice de conforma-o, maior ser o potencial de ocorrncia de picos de enchentes.


3.4 Geologia

A densidade de drenagem expressa pela relao entre o comprimento total dos cursos de gua em uma bacia hidrogrfica e rea total des-ta.

O estudo da geologia das bacias impor-tante para a verificao de sua permeabilidade. Tal caracterstica interfere na velocidade e no vo-lume das enchentes.

Hidrologia Aplicada


A cobertura vegetal, assim como os aspec-tos geolgicos da bacia hidrogrfica, tem influn-cia sobre alguns processos: o escoamento super-ficial, a taxa de evaporao e a capacidade de reteno de gua.




Prezado(a) aluno(a), neste captulo, estudamos um assunto muito importante na rea de hidrolo-gia, as bacias hidrogrficas. A Bacia Hidrogrfica uma rea delimitada, por meio da topografia, em um dado ponto do curso de gua, de modo que toda a vazo afluente possa ser mensurada por intermdio desse ponto.

Vimos as curvas caractersticas das bacias, tais como: as curvas hipsomtricas (reas que esto aci-ma ou abaixo das curvas de nvel), as frequncias altimtricas (obtidas por meio de um histograma apre-sentando as superfcies), as caractersticas (por meio das curvas hipsomtricas e das curvas das frequn-cias altimtricas) e, ainda, a curva de distribuio das declividades de uma bacia (de extrema importncia para estudos relacionados eroso de solo).

Aprendemos sobre as Caractersticas Fluviomorfolgicas das bacias hidrogrficas. So elas: ndice de conformao (diz respeito relao entre a rea da bacia hidrogrfica e o quadrado de seu compri-mento axial), ndice de compacidade (relaciona o permetro da bacia hidrogrfica com a circunferncia correspondente rea da bacia).

1. Qual seria a vazo de sada de uma bacia completamente impermevel, com rea de 50 km2, sob uma chuva constante taxa de 5 mm.hora-1?

2. Discuta sobre a importncia da vegetao para a bacia hidrogrfica.

3. Comente sobre os ndices de conformao e o ndice de compacidade e fale sobre a relao desses ndices com as enchentes.


O que precipitao? Trata-se de um fen-meno relacionado queda de gua do cu. Isso tambm inclui neve, chuva e chuva de granizo. A

PRECIPITAO4

precipitao tem um papel muito importante no ciclo hidrolgico; ela responsvel por retornar a maior parte da gua doce ao planeta.

4.1 Importncia da Precipitao

4.2 Formao das Chuvas

Voc j se perguntou qual seria a impor-tncia da precipitao? Bem, por meio dela que ocorre a entrada de gua em uma bacia hidro-grfica. Por meio dela se faz possvel a determi-nao de alguns fatores, tais como: quantificao

do abastecimento de gua, controle da irrigao, controle de inundaes e eroso do solo, alm de propiciar a vida de espcies de plantas e animais, s para citar alguns exemplos.

Vamos estudar, agora, o processo de for-mao das chuvas. Para que haja a formao das chuvas, necessria a ascenso, ou subida, das massas de ar mido. Com isso, h um resfriamen-to dinmico que pode fazer o vapor atingir o seu ponto de saturao (quantidade mxima de va-por que pode estar presente no ar sem conden-sar), tambm chamado de nvel de condensao. Dessa forma, estando o vapor no nvel de con-densao, apresentando condies favorveis e com a existncia de ncleos higroscpios, o va-por dgua ir se condensar, formando pequenas gotculas em torno desses ncleos.

DicionrioDicionrio

Higroscpico: so compostos que tm grande capacidade de absorver ou retirar umidade/gua do ambiente em que se encontram e so formados por gelo, poeira e outras partculas. Fonte: Souza (2011).

Enquanto as gotas no apresentarem peso suficiente para vencer a resistncia do ar, elas fica-ro mantidas em suspenso, na forma de nuvens e nevoeiros. Somente quando as gotas atingem tamanho suficiente para vencer a resistncia do ar que elas se deslocam em direo ao solo. En-tre os processos mais importantes de crescimento das gotas esto os mecanismos de coalescncia e de difuso do vapor.

Ana Carolina Russo


A classificao da precipitao se d de acordo com as condies nas quais so produzi-dos os movimentos verticais (ascenso) do ar. Sa-bendo disso, o que geraria tais condies? Bem, elas so criadas em funo de alguns fatores, tais como: conveco trmica, relevo e ao frontal de massas de ar.

Temos trs tipos principais de precipitao:

precipitaes convectivas; precipitaes orogrficas; precipitaes ciclnicas (ou frontais).

Precipitaes Convectivas

O aquecimento da superfcie terrestre de forma no homognea leva ao aparecimento de camadas de ar com densidades diferentes, ge-

4.3 Tipos de Precipitao

rando faixas de diferentes temperaturas na at-mosfera em equilbrio instvel. Se esse equilbrio pode ser quebrado por motivos como o vento, o superaquecimento, entre outros, h a subida do ar menos denso, que poder atingir grandes al-titudes. As precipitaes convectivas (Figura 5) so tpicas de regies tropicais e caracterizam-se por ser de grande intensidade e curta durao, concentrando-se em pequenas reas. Tal fato faz delas uma precipitao extremamente importan-te de ser considerada em projetos desenvolvidos em pequenas bacias e na anlise de problemas de drenagem de forma a envolver problemas de controle da eroso.

Figura 5 Precipitaes convectivas.

Fonte: Arteblog (2007).

Precipitaes Orogrficas

As precipitaes orogrficas (Figura 6) ocor-rem devido subida de correntes horizontais de ar mido sobre barreiras naturais (por exemplo, as montanhas). Quando os ventos quentes e mi-dos que, na maioria das vezes, sopram do oceano para o continente se deparam com uma barreira,

elevam-se e resfriam-se por um processo adia-btico (no ocorre troca de energia nem por ra-diao, nem por conduo, nem por conveco), ocorrendo a condensao do vapor, a formao de nuvens e a ocorrncia de chuvas. Essas chu-vas ocorrem em baixa intensidade, porm so de grande durao e cobrem pequenas reas. No Brasil, elas ocorrem principalmente ao longo da Serra do Mar.

Hidrologia Aplicada


Figura 6 Precipitaes orogrficas.



Quando os ventos conseguem ultrapassar as barrei-ras, do lado oposto a estas projetada uma som-bra pluviomtrica, dando origem s reas secas ou, ainda, s semiridas, causadas pelo ar seco, uma vez que a umidade foi retida e descarregada.

Precipitaes Ciclnicas ou Frontais

As chuvas ciclnicas, ou frontais (Figura 7), ocorrem no encontro de duas grandes massas de ar, diferentes em temperatura e umidade. As mas-sas de ar mais quente (mais leve e, em sua grande maioria, mais midas) so empurradas para cima,

onde ocorre a diminuio da temperatura, resul-tando na condensao do vapor. As massas de ar que formam esse tipo de chuva tm quilmetros de extenso e movimentam-se lentamente. Aqui no Brasil, as chuvas frontais so predominantes nas regies Sul, Sudeste e Centro-Oeste, mas tam-bm podem aparecer no Nordeste.

Figura 7 Precipitaes ciclnicas ou frontais.


Ana Carolina Russo


Voc sabe como feita a medio da chuva? Ela feita por meio de um instrumento chamado pluvimetro, que consiste em um recipiente para coletar a gua da chuva com algumas dimenses demarcadas. Aqui no Brasil, o pluvimetro mais utilizado de formato cilndrico, com uma rea superior para captao da chuva corresponden-te a 400 cm2, de forma que um volume de 40 mL de gua no pluvimetro seja equivalente a 1 mm de chuva. Esse equipamento deve ser instalado a uma altura de 1,50 m do solo (Figura 8) e distante de obstculos que possam interferir na quantida-de de chuva captada no pluvimetro.

Figura 8 Pluvimetro.

Fonte: Pluvimetros (2013).

A Agncia Nacional de guas (ANA), no Bra-sil, mantm uma rede de pluvimetros com 2.473 estaes distribudas ao longo de todo o territ-rio nacional, sendo as medies feitas sempre s 7h da manh.

Existem alguns pluvimetros que so adap-tados para realizar medies automaticamente, os chamados pluvigrafos (Figura 9).

4.4 Grandezas e Medidas das Precipitaes

Hoje, o pluvigrafo mais utilizado o de cubas basculantes, em que a gua recolhida encaminhada para um conjunto de duas cubas articuladas por um eixo central. A principal van-tagem do pluvigrafo sobre o pluvimetro que com ele possvel analisar de forma detalhada os eventos de chuva e suas variaes ao decorrer do dia. O pluvigrafo eletrnico pode, ainda, ser aco-plado a um sistema de transmisso de dados via rdio ou telefone celular, facilitando ainda mais as medies.

Figura 9 Pluvigrafo.

Fonte: Estao (2011).

Outra forma de se estimar a chuva se d por meio de radares meteorolgicos (Figura 10). Essa medio se baseia na emisso de pulsos de radia-o eletromagntica que so refletidos por meio das partculas de chuva presentes na atmosfera, e na medio da intensidade do sinal refletido. O uso do radar tem como vantagem a possibili-dade de se estimar as taxas de precipitao em uma grande rea ao redor da antena emissora e receptora.

Hidrologia Aplicada


Figura 10 Radar meteorolgico.

Fonte: Monte Lema (2013).

4.5 Anlise de Dados Pluviomtricos

Agora que j sabemos como so realizadas as medies de precipitao, iremos aprender como so analisados os dados obtidos nesses equipamentos.

Quando falamos de chuva, as variveis que compem sua medio so: altura (lmina preci-pitada), intensidade, durao e frequncia de sua ocorrncia.

A durao da chuva se refere ao perodo de tempo durante o qual ela efetivamente ocorre, e medida, na maioria das vezes, em minutos ou horas.

Quando falamos em altura, trata-se da es-pessura mdia da lmina de gua que poderia cobrir a rea atingida pela chuva caso essa regio fosse plana e de solo impermevel. Sua unidade de medio o milmetro de chuva.

No caso da intensidade, ela se refere altura da gua precipitada dividida pelo tempo de du-rao da chuva, expressa, na grande maioria das vezes, em mm/hora.

AtenoAteno

Um milmetro de chuva se refere a 1 litro de gua distribudo em um metro quadrado.1 mm = 1 L/m2

J quando falamos em frequncia, referi-mo-nos quantidade de ocorrncias de eventos de mesma ordem de grandeza ou superiores ao evento de chuva analisado. Em geral, chuvas de grande intensidade tm baixa frequncia; j as chuvas de baixa intensidade so mais comuns.

Quando queremos analisar eventos extre-mos, como chuvas com intensidade muito ele-vada, a varivel utilizada na hidrologia o tempo de retorno (TR), em anos. Essa varivel uma es-timativa do tempo em que um evento igualado ou superado, em mdia. Por exemplo, uma chuva com intensidade equivalente ao tempo de retor-no de 15 anos igualada ou superada, em mdia, somente uma vez a cada 15 anos.

Outra definio que pode ser dada para o tempo de retorno a do inverso da probabilidade de ocorrncia de um determinado evento em um ano qualquer.

Ana Carolina Russo


Por exemplo, se a chuva de 150 mm em um dia igualada ou superada apenas uma vez e tem uma probabilidade de ocorrncia de 5%, qual seria seu TR?

Temos que:

Probabilidade de ocorrncia = 5% = 0,05

Sabendo que:

Outra definio que pode ser dada para o tempo de retorno a do inverso da

probabilidade de ocorrncia de um determinado evento em um ano qualquer.

Equao 0.1

Por exemplo, se a chuva de 150 mm em um dia igualada ou superada apenas uma

vez e tem uma probabilidade de ocorrncia de 5%, qual seria seu TR?

Temos que:


Sabendo que:

Logo:

Ou seja, temos um Tempo de Retorno igual a 20 anos.


Prezado(a) aluno(a), neste captulo, estudamos a precipitao. Vimos que ela se trata

de um fenmeno relacionado queda de gua, neve, chuva e chuva de granizo, do cu. A

precipitao tem um papel muito importante no ciclo hidrolgico, pois responsvel por

retornar a maior parte da gua doce ao planeta.



Equao 0.1



Temos que:


Sabendo que:

Logo:









Equao 0.1



Temos que:


Sabendo que:

Logo:







Equao 4.1

Logo:



Prezado(a) aluno(a), neste captulo, estudamos a precipitao. Vimos que ela se trata de um fen-meno relacionado queda de gua, neve, chuva e chuva de granizo, do cu. A precipitao tem um papel muito importante no ciclo hidrolgico, pois responsvel por retornar a maior parte da gua doce ao planeta.

Vimos, ainda, as trs formas de precipitao:

convectivas: tpicas de regies tropicais; caracterizam-se por ser de grande intensidade e curta durao, concentrando-se em pequenas reas;

orogrficas: ocorrem em baixa intensidade, porm so de grande durao e cobrem pequenas reas;

frontais: as massas de ar que formam esse tipo de chuva tm quilmetros de extenso e movi-mentam-se lentamente.

Aprendemos sobre as grandezas e medidas relacionadas precipitao e como efetuar a anlise dos dados coletados, por meio de um instrumento chamado pluvimetro.

Recomendo que voc entre no Hidro Web no site da ANA. L, voc poder encontrar informaes interessantes sobre dados hidrolgicos, mapas etc. (http://hidroweb.ana.gov.br/). Vale a pena conferir!

Hidrologia Aplicada


1. Cite e comente sobre cada uma das trs diferentes formas de ocorrncia da precipitao.

2. Se a chuva de 180 mm em um dia igualada ou superada apenas uma vez e tem uma probabi-lidade de ocorrncia de 15%, qual seria seu TR?

3. Como feita a medio da chuva?



Prezado(a) aluno(a), aprenderemos, agora, os conceitos envolvidos nos processos de evapo-rao e evapotranspirao. A evapotranspirao se refere a: evaporao e transpirao. Podemos definir evaporao como o processo de transfe-rncia da gua no estado lquido para o estado de vapor diretamente de superfcies lquidas (por exemplo: rios e lagos). J a transpirao envolve o processo de retirada de gua do solo atravs das razes das plantas; a gua, ento, percorre at as folhas e passa para a atmosfera atravs dos est-matos (estruturas presente nas folhas das plan-tas).

As molculas de gua esto em constante movimento, estejam elas no estado lquido ou no estado gasoso, obtendo a energia necessria para romper a barreira da superfcie e entrar na atmosfera na forma de vapor do ar e retornar ao lquido. Assim, quando a quantidade de molcu-las que deixam a superfcie maior do que a que retorna, ocorre o processo de evaporao. As mo-

EVAPORAO E EVAPOTRANSPIRAO5


Sendo o processo de transpirao uma transfern-cia da gua do solo, um dos fatores mais importan-tes a ser considerado a umidade do solo. Quando h umidade no solo, as plantas conseguem transpi-rar livremente, e a taxa de transpirao passa a ser controlada pelas variveis atmosfricas. No entanto, quando o solo passa a se tornar seco, o fluxo de transpirao diminui, cabendo s prprias plantas o controle ativo sobre a transpirao, por meio da abertura ou do fechamento dos estmatos (abertu-ras na superfcie das folhas pela qual ocorre a passa-gem do vapor para a atmosfera).

lculas de gua, quando no estado lquido, tm alta fora de atrao intermolecular, estando for-temente unidas. J quando no estado de vapor, as molculas esto afastadas umas das outras, e a fora intermolecular entre elas muito inferior quela quando no estado liquido. Essa diferena de espaamento entre as molculas significa que foi realizado trabalho em sentido oposto ao da fora intermolecular, ou seja, foi consumida gran-de quantidade de energia (fornecida pelo Sol), chamada de calor latente de vaporizao.

O ar atmosfrico, como sabemos, com-posto no apenas por um, mas por uma mistura de gases, entre os quais est presente o vapor de gua. A quantidade de vapor de gua mxima que o ar. Quando o ar presente logo acima de um corpo dgua est saturado, o fluxo de evapora-o encerrado, mesmo que o Sol continue for-necendo a energia (calor latente de evaporao). Podemos concluir que, para que ocorra evapora-o, so necessrias duas condies:

1. a gua lquida esteja recebendo ener-gia para prover o calor latente de eva-porao (por radiao ou por convec-o);

2. o ar acima da superfcie lquida no es-teja saturado de vapor de gua.

Ana Carolina Russo


A evaporao pode ser afetada por alguns fatores atmosfricos: a temperatura, a umidade do ar, a velocidade do vento e a radiao solar.

Temperatura: a quantidade de vapor de gua que o ar capaz de conter varia com a tem-peratura; quanto mais quente, mais vapor ou seja, o ar mais quente favorece a evaporao.

Umidade do ar: quanto menor for a umi-dade presente no ar, mais facilmente ocorrer o fluxo de vapor. Se o ar da atmosfera prximo superfcie estiver saturado, a evaporao diminui.

5.1 Fatores que Afetam a Evaporao

5.2 Como Medir Evaporao

Velocidade do vento: o vento capaz de retirar o ar mido junto superfcie, que est so-frendo o processo de evaporao ou transpirao.

Radiao solar: a intensidade de ocorrn-cia do processo de evaporao depende da inten-sidade de energia recebida. Em dias de cu nubla-do, a energia para a evapotranspirao reduzida devido presena de nuvens, que refletem a ra-diao solar.

Prezado(a) aluno(a), estudaremos, agora, como efetuar as medies para se determinar a evaporao. A evaporao pode ser medida de forma similar precipitao, por meio da caracte-rizao da lmina evaporada ao longo de um de-terminado intervalo de tempo (unidade em mm).

Para tanto, so utilizados (Figura 11 e Figura 12, respectivamente):

tanque Classe A; evapormetro de Piche.

Figura 11 Tanque Classe A. Figura 12 Evapormetro de Piche.

Fonte: http://www.agr.feis.unesp.br/fotos_estacao2.htm Fonte: http://www.esac.pt/estacao/instrumentos.htm

121 cm

25,5 cm

Hidrologia Aplicada


O tanque Classe A consiste em um recipien-te metlico (em ao ou ferro galvanizado) circular, com dimetro de 121 cm e profundidade de 25,5 cm. O tanque deve ser instalado em uma plata-forma de madeira de modo que fique a 15 cm da superfcie do solo. Em seu interior, dever conter um volume de gua suficiente para que perma-nea entre 5,0 e 7,5 cm da borda superior do reci-piente. A medida de evaporao junto ao Tanque Classe A deve ser realizada diariamente com o au-xlio de uma rgua, instalada dentro do tanque,

compensando os valores da precipitao do dia obtidos com um pluvimetro.

O Evapormetro de Piche um tubo cilndri-co, de vidro, com cerca de 30 cm de comprimento (fechado na parte superior e com uma abertura na parte inferior) e 1 cm de dimetro. Segundo Collischonn e Tassi (2008), as medies de evapo-rao no Tanque Classe A ss consideradas mais confiveis quando comparadas s do Evaporme-tro de Piche.

5.3 Como Medir Evapotranspirao

Prezado(a) aluno(a), agora que j vimos como se obtm os valores referentes evapora-o, iremos estudar como efetuar as medies para se determinar a evapotranspirao.

Existem basicamente dois mtodos para se medir a evapotranspirao:

lismetros; medies micrometeorolgicas.

Figura 13 Lismetros.

Fonte: Adaptada de Wikipdia (2013).

Os lismetros (Figura 13) so tanques enter-rados no solo e preenchidos com solo e vegeta-o em sua abertura na parte superior. No fundo do tanque, h um recipiente cuja funo coletar a gua proveniente da precipitao que infiltra no solo. O tanque, a chuva e os volumes de gua escoados de forma superficial e que saem por orifcios no fundo do lismetro so pesados diaria-mente. A evapotranspirao obtida por meio do balano hdrico entre dois dias subsequentes, de acordo com a equao a seguir:

Figura13) so tanques enterrados no solo e preenchidos com solo e vegetao em sua

abertura na parte superior. No fundo do tanque, h um recipiente cuja funo coletar a gua

proveniente da precipitao que infiltra no solo. O tanque, a chuva e os volumes de gua

escoados de forma superficial e que saem por orifcios no fundo do lismetro so pesados

diariamente. A evapotranspirao obtida por meio do balano hdrico entre dois dias

subsequentes, de acordo com a equao a seguir:

E = P - Qs Qb -V Equao 0.1

Onde:

V: variao de volume de gua (medida pelo peso)

P: chuva (medida no pluvimetro)

E: evapotranspirao

Qs: escoamento superficial (medido)

Qb: escoamento subterrneo (medido no fundo do tanque)

A tcnica de medio de evapotranspirao por meio dos mtodos

micrometeorolgicos baseia-se na medio das variveis: velocidade do vento. Para isso, so

necessrios sensores de resposta muito rpida, para medir a velocidade do ar e sua umidade,

e um processador capaz de integrar os fluxos w (velocidade ascendente do ar) x q(valor

mdio da umidade do ar).

5.4 Estimativa da Evapotranspirao por meio do Balano Hdrico

Outra forma de se estimar a evapotranspirao se d pela medio das outras variveis

que interferem no balano hdrico de uma bacia hidrogrfica. Diferentemente do lismetro, no

qual so considerados intervalos de tempo com frequncias dirias, nesse caso, o tempo a ser

Equao 5.1

Onde:

V: variao de volume de gua (medida pelo peso)


E: evapotranspirao

Qs: escoamento superficial (medido)

Qb: escoamento subterrneo (medido no fundo do tanque)

Ana Carolina Russo


A tcnica de medio de evapotranspira-o por meio dos mtodos micrometeorolgicos baseia-se na medio das variveis: velocidade do vento. Para isso, so necessrios sensores de

resposta muito rpida, para medir a velocidade do ar e sua umidade, e um processador capaz de integrar os fluxos w (velocidade ascendente do ar) x q(valor mdio da umidade do ar).

5.4 Estimativa da Evapotranspirao por meio do Balano Hdrico

Outra forma de se estimar a evapotrans-pirao se d pela medio das outras variveis que interferem no balano hdrico de uma ba-cia hidrogrfica. Diferentemente do lismetro, no qual so considerados intervalos de tempo com frequncias dirias, nesse caso, o tempo a ser con-siderado dever ser de um ano ou mais. Isso se deve ao fato de a gua da chuva poder permane-cer por um longo perodo de tempo no interior da bacia antes de escoar pelo exutrio.

DicionrioDicionrio

Exutrio: um ponto de um curso dgua no qual se d todo o escoamento superficial, ge-rando, no interior, uma bacia hidrogrfica ba-nhada por esse curso.Fonte: Wikipdia (2011).

Para se estimar a evapotranspirao por meio do balano hdrico de uma bacia, faz-se ne-cessria a considerao dos valores mdios de es-coamento e de precipitao, em um intervalo de tempo relativamente longo. Assim, pode-se con-siderar que a variao de armazenamento na ba-cia pode ser desprezada, e a equao de balano hdrico se reduz equao apresentada a seguir:

considerado dever ser de um ano ou mais. Isso se deve ao fato de a gua da chuva poder

permanecer por um longo perodo de tempo no interior da bacia antes de escoar pelo

exutrio.

VERBETE

Exutrio: um ponto de um curso d'gua no qual se d todo o escoamento superficial,

gerando, no interior, uma bacia hidrogrfica banhada por esse curso.

Fonte: Wikipdia (2011).

Para se estimar a evapotranspirao por meio do balano hdrico de uma bacia, faz-se

necessria a considerao dos valores mdios de escoamento e de precipitao, em um

intervalo de tempo relativamente longo. Assim, pode-se considerar que a variao de

armazenamento na bacia pode ser desprezada, e a equao de balano hdrico se reduz

equao apresentada a seguir:

E = P Q Equao 0.1

Onde:

E: evapotranspirao


Q: vazo mdia

ATENO

O exutrio um elemento muito importante quando falamos sobre o regime de uma bacia,

pois a quantidade de gua que passa por ele est relacionada com o regime pluviomtrico e

a capacidade de reteno de gua dessa bacia. Por ele passar toda a gua precipitada na

bacia hidrogrfica e tambm todos os poluentes que tiverem sido capturados e que no

Onde:

E: evapotranspirao


Q: vazo mdia

Equao 5.2

AtenoAteno

O exutrio um elemento muito importante quando falamos sobre o regime de uma bacia, pois a quantidade de gua que passa por ele est relacionada com o regime pluviomtrico e a capacidade de reteno de gua dessa bacia. Por ele passar toda a gua precipitada na bacia hi-drogrfica e tambm todos os poluentes que tiverem sido capturados e que no tenham sido retidos pelo solo ou pelo reservatrio de gua subterrnea.

Hidrologia Aplicada


Para ficar mais claro, segue um exemplo. Supondo que uma bacia de 650 km2 receba, por ano, 1.400 mm de chuva e apresente uma vazo mdia de 500 mm, qual seria a evapotranspirao anual?

Observao: a evapotranspirao pode ser calculada por balano hdrico da bacia, despre-zando-se a variao do armazenamento na bacia.

Lembrando que:

E = P Q

Temos que:

P = 1400

Q = 500

Portanto:

E = 1400 500 = 900 mm.

Ou seja, teremos uma evapotranspirao de 900 mm por ano.



Prezado(a) aluno(a), neste captulo, estudamos os conceitos envolvidos nos processos de evapora-o e evapotranspirao. Vimos que a evapotranspirao se refere a: evaporao e transpirao. A eva-porao o processo de transferncia da gua no estado lquido para o estado de vapor diretamente de superfcies lquidas (por exemplo: rios e lagos). J a transpirao envolve o processo de retirada de gua do solo atravs das razes das plantas; a gua, ento, percorre at as folhas e passa para a atmosfera atra-vs dos estmatos (estruturas presentes nas folhas das plantas).

Aprendemos que a evaporao pode ser medida de forma similar precipitao, por meio da ca-racterizao da lmina evaporada ao longo de um determinado intervalo de tempo (unidade em mm). Para tanto, so utilizados:

tanque Classe A; evapormetro de Piche.

Para medies da evapotranspirao, vimos que podem ser utilizados os seguintes mtodos:

lismetros; medies micrometeorolgicas.

1. Conceitue evaporao e evapotranspirao.

2. Quais os instrumentos utilizados para medio da evaporao e da evapotranspirao?

3. Uma bacia de 700 km2 recebe, por ano, 1.600 mm de chuva e apresenta uma vazo mdia de 550 mm. Qual seria a evapotranspirao anual?


Caro(a) aluno(a), agora, avanaremos mais uma etapa em nossos conhecimentos sobre hi-drologia. Vamos estudar o comportamento da gua quando esta atinge o solo.

A infiltrao pode ser definida como a pas-sagem da gua atravs da superfcie do solo, pas-sando, ento, por seus poros e atingindo, por fim,

INFILTRAO DA GUA NO SOLO6

o perfil. A infiltrao exerce um papel extrema-mente importante. Ela responsvel por viabili-zar o crescimento das plantas, o abastecimento dos aquferos, a manuteno do fluxo nos rios durante as estiagens, reduzindo as cheias, a redu-o do escoamento superficial e a diminuio do processo de eroso.

6.1 Composio do Solo

Voc j se perguntou sobre qual a com-posio do solo? O solo formado por uma mis-tura de materiais, podendo estes serem slidos, lquidos ou gasosos, alm da fauna e flora que ali habitam. A proporo desses elementos no solo

pode ser observada na Figura 14. O ar e a gua, cada um deles, representam aproximadamente 25% do volume de solo, ocupando os poros ali presentes.

Figura 14 Composio do solo.

Figura 14 Composio do solo.

Fonte: Adaptada de Fernandes (1999).

As partculas slidas que compem o solo podem ser analisadas por meio da

granulometria, expressas por classes de tamanho (LIMA, 2007). So elas:

areia;

silte;

argila.

VERBETE

Granulometria: especificao dos dimetros do material que compe o solo ou os depsitos

sedimentares.

Fonte: Dicionrio Houaiss.

A seguir, so apresentadas duas das escalas granulomtricas mais conhecidas.

$U

JXD

2UJkQLFR

0LQHUDLV

Ana Carolina Russo


As partculas slidas que compem o solo podem ser analisadas por meio da granulometria, expressas por classes de tamanho (LIMA, 2007). So elas:

areia; silte; argila.

DicionrioDicionrio

Granulometria: especificao dos dimetros do material que compe o solo ou os depsitos se-dimentares.Fonte: Dicionrio Houaiss.

A seguir, so apresentadas duas das escalas granulomtricas mais conhecidas.

INTERNATIONAL (ATTERBERG, 1905)

PedregulhoAreia

grossaAreiafina

Silte Argila

2 0,2 0,02 0,002 (mm)

ABNT (1945)

PedregulhoAreia

grossaAreiafina

Silte Argila

2 0,4 0,05 0,005 (mm)

Para a classificao granulomtrica, pode-mos tambm fazer uso dos diagramas triangu-lares, muito utilizados para fins agrcolas. Nesses diagramas, fazem-se corresponder aos trs lados do tringulo (Figura 15) as porcentagens respec-

tivas de areia, silte e argila. Os lados do tringulo so divididos em segmentos representando as porcentagens de 0 a 100 de cada uma dessas fra-es.

Figura 15 Tringulo de classificao granulomtrica.

Fonte: http://www.florestadesuculentas.com.br

Hidrologia Aplicada


Por exemplo: a que granulometria corres-ponde a constituio de 20% de areia, 30% de sil-te e 50% de argila?

Para resolvermos essa questo, devemos traar retas de cada uma das porcentagens indi-

cadas na questo, obedecendo ao lado correto do tringulo. Ento, o ponto que intercepta essas retas ser o solo desejado.

Resposta: ou seja, trata-se de um solo com granulometria franco-argilosa.

Veremos, agora, outra varivel importante, a porosidade do solo. A porosidade definida como a relao percentual entre o volume de va-zios dividido pelo volume total do solo.

Para resolvermos essa questo, devemos traar retas de cada uma das porcentagens

indicadas na questo, obedecendo ao lado correto do tringulo. Ento, o ponto que

intercepta essas retas ser o solo desejado.

Resposta: ou seja, trata-se de um solo com granulometria franco-argilosa.

Veremos, agora, outra varivel importante, a porosidade do solo. A porosidade

definida como a relao percentual entre o volume de vazios dividido pelo volume total do

solo.

Equao 0.1

Onde:

n: porosidade do solo

VV: volume de vazio

V: volume total

Equao 6.1

Em solos arenosos, o valor pode variar entre 37 e 50%. J em solos argilosos, os valores se en-contram na faixa de 43 a 52%.

AtenoAteno

Os valores de porosidade no so estticos. Eles variam de acordo com inmeros fatores, tais como o tipo de vegetao, a profundidade, a estrutura do solo etc.

Ana Carolina Russo


Quando nos referimos ao solo e presena ou no de gua em seus poros, falamos em grau de saturao. Quando o volume dos vazios estiver ocupado por ar e por gua, dizemos que o solo est mido, e seu grau de saturao estar entre 0 e 100%.

6.2 gua no Solo

Em solos arenosos, o valor pode variar entre 37 e 50%. J em solos argilosos, os valores

se encontram na faixa de 43 a 52%.

ATENO Os valores de porosidade no so estticos. Eles variam de acordo com inmeros fatores, tais

como o tipo de vegetao, a profundidade, a estrutura do solo etc.

6.2 gua no Solo

Quando nos referimos ao solo e presena ou no de gua em seus poros, falamos em

grau de saturao. Quando o volume dos vazios estiver ocupado por ar e por gua, dizemos

que o solo est mido, e seu grau de saturao estar entre 0 e 100%.

Equao 0.1

Onde:

S: saturao do solo

VV: volume de vazio

V: volume total

Para analisarmos como a gua se comporta no solo, utilizamos a curva de reteno de

umidade, tambm chamada de curva de reteno de gua no solo (Figura16). Ela relaciona o

volume de gua do solo e a tenso.

Equao 6.2

Onde:

S: saturao do solo

VV: volume de vazio

V: volume total

Para analisarmos como a gua se comporta no solo, utilizamos a curva de reteno de umi-dade, tambm chamada de curva de reteno de

gua no solo (Figura 16). Ela relaciona o volume de gua do solo e a tenso.

Figura 16 Curva de reteno de gua nos solos.

Fonte: http://www.pedologiafacil.com.br/enquetes/enq22.php

Hidrologia Aplicada


O solo, quando imerso em gua, devido a seus poros, funciona como uma esponja, fican-do, ento, totalmente saturado; entretanto, com a ao da gravidade, o solo perde parte de sua umidade, chegando, dessa forma, a um estado denominado capacidade de campo. Nesse pon-to, a retirada de gua se torna mais difcil, necessi-tando, para isso, de suco.

Segundo o Ministrio da Agricultura, a ca-pacidade de campo definida como a quantida-de mxima de gua que um solo pode reter em condies normais de campo, ou seja, correspon-de quantidade de gua submetida a tenses, as quais tornam o movimento descendente, por drenagem natural, suficientemente pequeno em relao aos movimentos de absoro de gua

pelo sistema radicular. O termo capacidade de campo tem sido substitudo por limite superior da gua disponvel.

Sabendo dessa dificuldade em se retirar a gua em uma determinada condio, podemos nos perguntar: at que ponto as plantas conse-guem retirar gua do solo? Bem, elas conseguem retirar gua do solo at um determinado limite de suco, chamado de ponto de murcha perma-nente (PMP).

Ponto de murcha permanente definido como o teor de gua de um solo no qual as fo-lhas de uma planta que nele crescem atingem um murchamento sem que se consiga retornar ao es-tado anterior.

Figura 17 Esquema da capacidade de gua disponvel.

Fonte: http://www.agr.feis.unesp.br/manejoirrigacao.html

Como pde ser visto na Figura 16, a curva de reteno de gua no solo difere para as textu-ras de solo. Podemos observar que solos argilo-sos, em geral, tm um teor maior de umidade na condio de saturao, de capacidade de campo e no ponto de murcha permanente, bem diferen-te dos solos arenosos.

Ana Carolina Russo


J sabemos, pelos captulos anteriormen-te estudados, que o solo constitudo de poros, pelos quais a gua, por ao da gravidade, pode percolar livremente. Esse movimento descrito pela lei de Darcy.

6.3 Fluxo da gua atravs dos Solos


O coeficiente de permeabilidade K no um valor fixo; ele varia com a porosidade do solo. Se tivermos um solo arenoso, por exemplo, o valor de K seria de, aproximadamente, 20 cm/hora, e, caso fossem so-los siltosos ou argilosos, esse valor seria de 1,3 cm/hora e 0,06 cm/hora, respectivamente. O que po-demos concluir com esses valores? Por meio deles verificamos que os solos arenosos so capazes de conduzir gua com maior facilidade quando com-parados aos solos siltosos e argilosos.

Em 1856, Henry Darcy, em seus estudos sobre as fontes pblicas da cidade de Dijon, rela-cionou as velocidades superficiais de percolao com os gradientes hidrulicos.

6.3 Fluxo da gua atravs dos Solos

J sabemos, pelos captulos anteriormente estudados, que o solo constitudo de

poros, pelos quais a gua, por ao da gravidade, pode percolar livremente. Esse movimento

descrito pela lei de Darcy.

Em 1856, Henry Darcy, em seus estudos sobre as fontes pblicas da cidade de Dijon,

relacionou as velocidades superficiais de percolao com os gradientes hidrulicos.

Equao 0.1

Onde:

k: coeficiente de permeabilidade

h: carga hidrulica

x: distncia

SAIBA MAIS

O coeficiente de permeabilidade K no um valor fixo; ele varia com a porosidade do solo. Se

tivermos um solo arenoso, por exemplo, o valor de K seria de, aproximadamente, 20 cm/hora,

e, caso fossem solos siltosos ou argilosos, esse valor seria de 1,3 cm/hora e 0,06 cm/hora,

respectivamente. O que podemos concluir com esses valores? Por meio deles verificamos

que os solos arenosos so capazes de conduzir gua com maior facilidade quando

comparados aos solos siltosos e argilosos.

Uma chuva que atinge um solo seco ser, a princpio, absorvida pelo solo, j que ele

apresenta muitos poros vazios (com ar). medida que os poros so preenchidos com gua, o

processo de infiltrao tende a diminuir, estando em funo da capacidade do solo fazer a

Equao 6.3

Onde:

k: coeficiente de permeabilidade

h: carga hidrulica

x: distncia

Uma chuva que atinge um solo seco ser, a princpio, absorvida pelo solo, j que ele apresen-ta muitos poros vazios (com ar). medida que os poros so preenchidos com gua, o processo de infiltrao tende a diminuir, estando em funo da capacidade do solo fazer a gua ir para as ca-madas mais profundas (percolao). Tal capacida-de se deve condutividade hidrulica.


Prezado(a) aluno(a), neste captulo, vimos que a infiltrao pode ser definida como a passagem da gua atravs da superfcie do solo, passando, ento, por seus poros e atingindo, por fim, o perfil. Apren-demos que a infiltrao exerce um papel extremamente importante ela responsvel por viabilizar o crescimento das plantas, o abastecimento dos aquferos, a manuteno do fluxo nos rios durante as es-tiagens, reduzindo as cheias, a reduo do escoamento superficial e a diminuio do processo de eroso.

Vimos que o solo formado por uma mistura de materiais, podendo estes ser slidos, lquidos ou gasosos, alm da fauna e flora que ali habitam. Essas partculas slidas que compem o solo podem ser analisadas por meio da sua granulometria, expressas por classes de tamanho. So elas:

Hidrologia Aplicada


areia; silte; argila.

Vimos, ainda, como a composio do solo pode influenciar o processo de infiltrao de gua nele. Aprendemos a efetuar a classificao granulomtrica do solo por meio do diagrama triangular, alm de estudar fatores extremamente importantes, como a porosidade do solo e a gua nele existente.


1. Segundo a classificao da ABNT, identifique a frao granulomtrica correspondente.

2 0,4 0,05 0,005 (mm)

2. Utilizando o tringulo de classificao granulomtrica, identifique a granulometria correspon-dente constituio de 30% de areia, 60% de argila e 10% de silte.

3. Defina Capacidade de Campo e Ponto de Murcha Permanente.


Antes de iniciarmos nossos estudos sobre a vazo de cursos dgua, devemos definir o signifi-cado de vazo. A vazo (ou descarga) Q o volu-me de gua que passa por uma dada seo de um rio dividido por um intervalo de tempo.

ESTUDO DA VAZO DE CURSOS DGUA7

7 ESTUDO DA VAZO DE CURSOS DGUA

Antes de iniciarmos nossos estudos sobre a vazo de cursos dgua, devemos definir o

significado de vazo. A vazo (ou descarga) Q o volume de gua que passa por uma dada

seo de um rio dividido por um intervalo de tempo.

Equao 0.1

Onde:

V: volume (m3)

T: tempo (s)

7.1 Medio da Vazo

Caro(a) aluno(a), agora que j sabemos o significado de vazo, veremos como realizar

sua medio.

Existem diversos mtodos que podem ser utilizados para se efetuar as medies de

vazo, classificadas em cindo categorias:

por capacidade;

por medio das velocidades do fluxo da gua;

por diluio de um traador;

por frmulas hidrulicas

por meios pticos, eletromagnticos etc.

Como o segundo mtodo o mais utilizado, ser visto com mais detalhes.

Onde:

V: volume (m3)

T: tempo (s)

Equao 7.1

7.1 Medio da Vazo

Caro(a) aluno(a), agora que j sabemos o significado de vazo, veremos como realizar sua medio.

Existem diversos mtodos que podem ser utilizados para se efetuar as medies de vazo, classificadas em cindo categorias:

por capacidade; por medio das velocidades do fluxo

da gua;

por diluio de um traador; por frmulas hidrulicas por meios pticos, eletromagnticos

etc.

Como o segundo mtodo o mais utilizado, ser visto com mais detalhes.


Voc j se perguntou se no existem dados de va-zo exatamente no local de interesse? Algumas ve-zes, faz-se necessrio estimarmos os valores a partir de informaes de postos fluviomtricos prximos da regio. A esse procedimento damos o nome de regionalizao hidrolgica.

Ana Carolina Russo


Medio das Velocidades do Fluxo da gua

Esse mtodo procura avaliar a vazo por meio de elementos de rea da seo transversal Si. A vazo final Q ser a integrao dos ele-mentos de vazo qi.

SAIBA MAIS

Voc j se perguntou se no existem dados de vazo exatamente no local de interesse?

Algumas vezes, faz-se necessrio estimarmos os valores a partir de informaes de postos

fluviomtricos prximos da regio. A esse procedimento damos o nome de regionalizao

hidrolgica.

Medio das Velocidades do Fluxo da gua

Esse mtodo procura avaliar a vazo por meio de elementos de rea da seo

transversal Si. A vazo final Q ser a integrao dos elementos de vazo qi.

Equao 0.1

Onde:

Q: vazo final

qi: vazo em um dado segmento da seo

Vi: velocidade mdia da gua na vertical

Si: rea

bi: semidistncia entre as verticais i-1 e i+1

hi: profundidade medida na vertical

Onde:

Q: vazo final

qi: vazo em um dado segmento da seo

Vi: velocidade mdia da gua na vertical

Si: rea

bi: semidistncia entre as verticais i-1 e i+1

hi: profundidade medida na vertical

Equao 7.2

Figura 18 Seo transversal de um rio.

Fonte: Adaptada de Pinto et al. (1976).

Tal metodologia se baseia nas medies da profundidade em alguns pontos da seo trans-versal hi, nas distncias horizontais entre esses pontos di, e na velocidade mdia em cada ver-tical.

Sabendo disso, como podemos realizar as medies para obterem-se os valores de veloci-dade?

Podemos utilizar alguns mtodos, tais como:

a) Flutuadores: consistem na determi-nao do tempo de percurso de um flutuador entre dois pontos. Com isso, temos uma estimativa da velocidade superficial (Figura 19).

Hidrologia Aplicada


Figura 19 Flutuador.

Fonte: http://3.bp.blogspot.com.br

b) Molinetes: consistem em aparelhos que permitem calcular a velocidade a partir da medida do tempo que a hlice do molinete leva para completar uma volta (Figura 20).

Figura 20 Molinete.

Fonte: http://www.avix.com.br/mediccedilatildeo-de-vazotildees.html

AtenoAteno

A velocidade da gua em um rio diminui da superfcie para o fundo e do centro para as margens.

A medida da profundidade pode ser realiza-da por meio de uma haste graduada, bem como a medida da distncia horizontal entre as margens do rio e entre cada uma das verticais adotadas. impor salientar que o nmero de verticais estabe-lecidas vai depender da forma da seo e da dis-tribuio de velocidades.

Ana Carolina Russo


Caro(a) aluno(a), aprendemos, neste captulo, que vazo o volume de gua que passa por uma dada seo de um rio dividido por um intervalo de tempo.

Vimos que existem diversos mtodos que podem ser utilizados para se efetuar as medies de va-zo, classificadas em cindo categorias (sendo o segundo mtodo o mais utilizado):

por capacidade; por medio das velocidades do fluxo da gua; por diluio de um traador; por frmulas hidrulicas por meios pticos, eletromagnticos etc.

Por fim, aprendemos sobre alguns mtodos de medio de velocidade: flutuador e molinete.



1. Defina vazo.

2. Alunos realizaram a medio de vazo em um rio e anotaram os dados obtidos em uma tabe-la. A largura total do rio de 23 m (Figura 21). Qual a vazo total do rio? Qual a velocidade mdia?

Tabela 2 Dados obtidos para medio da vazo.

Vertical d1 d2 d3 d4 d5Distncia da margem (m) 2,0 5,0 8,0 17,0 22,0Profundidade (m) 0,70 1,54 2,01 2,32 0,82Velocidade a 0,2xP m.s-1) 0,23 0,75 0,89 0,/87 0,32Velocidade a 0,8xP(m.s-1) 0,15 0,5 0,53 0,45 0,20

Hidrologia Aplicada


Figura 21 Figura ilustrativa para o Exerccio 2.

3. Quais os mtodos utilizados para se medir velocidade de um corpo dgua?


Vimos, nos captulos anteriores, que a gua proveniente da precipitao, ao atingir o solo, pode infiltrar-se devido a fatores como a fora da gravidade. O caminho a ser percorrido pela gua

GUA SUBTERRNEA8

depender de fatores como porosidade do solo, vegetao, relevo e uso do solo, o que, segundo autores na rea de hidrologia, configura a fase subterrnea do ciclo hidrolgico.

8.1 Distribuio das guas Subterrneas

A gua, depois de sua infiltrao no solo, pode migrar para a zona de aerao ou para a zona saturada. Na primeira, os espaos vazios do

solo so preenchidos por gua e por ar, j na se-gunda, a gua ocupa todos os espaos vazios (Fi-gura 22).

Figura 22 Distribuio da gua no solo.

gua do solo

gua peculiar e gravitacional

Fonte: http://www.professoralexeinowatzki.webnode.com.br/

Ana Carolina Russo


Na primeira faixa, a zona de aerao, a gua que absorvida do ar adere-se em torno das par-tculas do solo, ficando fortemente ligada. A gua denominada gravitacional aquela que percola entre os poros, contidos no solo, com auxlio da fora da gravidade.

Quando falamos em quantidade de gua no solo, podemos tratar de dois estados de umidade:

a) reserva permanente: gua que no pode ser facilmente retirada do solo e que medida pelo teor de umidade no ponto de murcha permanente;

b) capacidade de campo: umidade retida em um solo, que esteve saturado, aps a drenagem por gravidade.

8.2 Aquferos

Alguns terrenos apresentam formaes contendo espaos vazios, o que facilita o fluxo da gua por esses espaos. Porm, nem sempre a gua capaz de fluir facilmente; ela poder encontrar reas apresentando camadas pouco permeveis, dificultando e retardando sua perco-

lao. Tal fato favorece a formao de zonas satu-radas, denominadas lenis subterrneos.

Esses lenis, quando estabelecidos em lo-cal cuja formao permite o escoamento de gua em condies que viabilize seu uso, so denomi-nados aquferos (Figura 23).

Figura 23 Formas de ocorrncia dos aquferos.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-agua/imagens/agua-subterranea-35.jpg

1

Se o lenol subterrneo se apresentar em uma superfcie livre, sob influncia da presso atmosfrica, dizemos que ele fretico. H casos, porm, em que o lenol mantido sobre presso entre camadas impermeveis so os chamados lenis artesianos, confinados ou cativos.

Hidrologia Aplicada


Figura 24 Aqufero suspenso.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-agua/ima-gens/agua-subterranea-36.jpg

Alm dos diferentes tipos de len-is, j citados, tm-se ainda os suspen-sos, representados na Figura 24. A for-mao dos lenis suspensos se d pela existncia de camadas, de dimenses limitadas, menos permeveis na zona de aerao.

Quando perfuramos um poo em um aqufero fretico, o nvel de gua nele presente refere-se posio da superf-cie fretica.


Uma das diferenas entre o poo artesiano e o poo comum que o artesiano mais profundo que o co-mum; ele pode ter profundidade que varia de 100 a 1.500 metros. Os poos comuns dificilmente chegam a mais de 20 metros.

8.3 Fluxo de gua Subterrnea

He

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