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Aula 01 - Ciclo Hidrológico

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Academic year: 2021

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(1)

Hidrologia

CICLO HIDROLÓGICO

BALANÇO HÍDRICO

(2)

Hidrologia é a ciência que estuda a água sobre a Terra; sua

quantidade, distribuição, circulação, características químicas e físicas, e

sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos.

Introdução e Ciclo Hidrológico

(3)

 Fenômeno global de circulação fechada da

água entre a superfície terrestre e a

atmosfera, impulsionado pela energia solar

associada à gravidade e à rotação terrestre.

(4)

• Romanos: Muitas obras hidráulicas mas

continuam adotando o pensamento grego

sobre o ciclo hidrológico

Possível causa: clima da região do mediterrâneo.

• Gregos: Primeiros registros de pensamentos

sobre a origem das águas dos rios (500 AC)

Gregos: Água dos rios é a água do mar que vem

das profundezas da terra.

• Renascimento: papel fundamental da chuva!!

• Idade média: Idéias dos gregos perduraram até +/- século XVI

(5)
(6)

• “Prática” argumentava com base

na observação, dizendo que a água

dos rios vinha da chuva e do

derretimento da neve.

• Livro (1580) em forma de diálogo

entre dois personagens: “Teoria” e

“Prática”.

• “Teoria” argumentava em favor da

idéia dos gregos.

(7)

• O ciclo hidrológico começou a ficar mais claro durante os

séculos XVII e XVIII, com o advento da ciência experimental,

e das medições.

• Ainda apoiando as idéias erradas dos gregos: Kepler;

Descartes

• Muitos aspectos ainda permanecem obscuros: papel das

florestas; CO2; aerossóis; interação oceanos e atmosfera

(8)

• Escoamento subterrâneo

• Evaporação

• Transpiração

• Condensação

• Precipitação

• Escoamento superficial

• Infiltração

• Percolação

Fases do ciclo hidrológico

(9)
(10)

• Escoamento sub-superficial

• Escoamento superficial

• Escoamento subterrâneo

(11)

• Sub-superficial ??

• Superficial

• Subterrâneo

(12)

• Chuva, infiltração,

(13)

• Chuva, infiltração,

escoamento superficial,

escoamento subterrâneo

(14)

• Escoamento

(15)

Camada saturada

• Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e

escoamento subterrâneo

(16)

• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo

(17)

• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo

(18)

• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo

(19)

• Estiagem muito longa = rio seco

Rios intermitentes

(20)

Reservas de água

Onde está a água no mundo?

A mesma quantidade de água está presente na Terra

atualmente como no tempo em que os dinossauros

habitavam o planeta, há milhões de anos atrás.

(21)

Oceanos

1350 x 10

15

m

3

Geleiras

25 x 10

15

m

3

Águas subterrâneas

8,4 x 10

15

m

3

Rios e Lagos

0,2 x 10

15

m

3

Atmosfera

0,0130 x 10

15

m

3

Biosfera

0,0006 x 10

15

m

3

Fluxos: P = E = 10

12

m

3

.ano

-1

Quantificação das

reservas de água:

(22)

O ciclo hidrológico global e regional

Ciclo global:

ciclo fechado

recirculação de toda a água

oceanos: mais evaporação do que precipitação

continentes: mais precipitação do que evaporação

Ciclo regional

ciclo aberto

parte da água retorna

parte da água é trazida de fora pela atmosfera

balanço hídrico

(23)

Balanço Hídrico Regional

(24)

Representação Gráfica de Variáveis Hidrológicas

Hidrograma

Pluviograma

(25)

Região

Área

Chuva

Vazão

Evapo

Chuva

Vazão

Evapo

Vazão Vazão

transp.

transp.

%

%

km

2

m

3

/s

m

3

/s

m

3

/s

mm

mm

mm

Chuva Brasil

Amazonas - Total

6112000

493491

202000

291491

2546

1042

1504

41

Amazonas- Brasil

3884191

277000

128900

139640

2249

1047

1134

47

72

Tocantins

757000

42387

11300

31087

1766

471

1295

27

6

Atlântico Norte

242000

16388

6000

10388

2136

782

1354

37

3

Atlântico Nordeste

787000

27981

3130

24851

1121

125

996

11

2

São Francisco

634000

19829

3040

16789

986

151

835

15

2

Atlântico Leste (1)

242000

7784

670

7114

1014

87

927

9

0

Atlântico Leste (2)

303000

11791

3710

8081

1227

386

841

31

2

Paraná

877000

39935

11200

28735

1436

403

1033

28

6

Paraguai

368000

16326

1340

14986

1399

115

1284

8

1

Uruguai

178000

9589

4040

5549

1699

716

983

42

2

Atlântico - Sul

224000

10519

4570

5949

1481

643

838

43

3

Brasil - Amazonas Total

10724000

696020

251000

445020

2047

738

1309

36

Brasil - Amazonas Parcial

8496191

479529

177900

293169

1780

660

1088

37

100

(1) Do Japaratuba (SE) ao Pardo (BA)

(1) Do Jequitinhonha (MG/BA) ao Paraíba do Sul ( SP/MG/RJ)

Balanço hídrico de regiões hidrográficas BRASIL

(26)
(27)

BACIAS HIDROGRÁFICAS DO ESTADO DE

SÃO PAULO

(28)

Valores Característicos das Unidades de Gerenciamento de

Recursos Hídricos do Estado de São Paulo.

Unidade de Gerenciamento de Recuros Hídricos Nº Denominação Área de drenagem km2 População 1991 habitantes Densidade demográfic a hab/km2 Chuva média mm/ano Vazão média m3 /s Vazão específic a l/s/km2 Vazão específica m3 /hab/ano Rendiment o Q/P % Vazão de 7 dias e 10 anos m3/s Vazão de 95% m3 /s Q95/Q 7,10 Relaçõe s Q95/Q Q7,10/Q 1 Mantiqueira 642 50.766 79 1.950 21 33 13.055 53 7 9 1,29 0,43 0,33 2 Paraíba do Sul 14.396 1.493.415 104 1.410 215 15 4.544 33 72 93 1,29 0,43 0,33 3 Litoral Norte 1.906 146.596 77 2.680 105 55 22.605 65 27 39 1,44 0,37 0,26 4 Pardo 8.818 825.410 94 1.630 168 19 6.424 37 36 53 1,47 0,32 0,21 5 Piracicaba/Capivari Jundiaí 13.430 2.787.762 208 1.380 163 12 1.845 28 39 61 1,56 0,37 0,24 6 Alto Tietê 5.650 15.099.93 5 2.673 1.450 80 14 167 31 17 29 1,71 0,36 0,21 7 Baixada Santista 2.887 1.194.900 414 2.670 158 55 4.173 65 39 59 1,51 0,37 0,25 8 Sapucai/Grande 9.077 515.960 57 1.520 145 16 8.869 33 28 46 1,64 0,32 0,19 9 Mogi Guaçu 14.653 1.091.072 74 1.420 194 13 5.612 29 47 70 1,49 0,36 0,24 10 Tietê/Sorocaba 12.440 1.912.892 154 1.270 113 9 1.864 23 24 41 1,71 0,36 0,21 11 Ribeira de Iguape e Litoral Sul 16.771 307.911 18 1.800 510 30 52.274 53 155 239 1,54 0,47 0,30 12 Baixo Pardo/Grande 7.030 278.357 40 1.370 83 12 9.411 27 20 30 1,50 0,36 0,24 13 Tietê Jacaré 11.537 1.103.533 96 1.310 95 8 2.717 20 39 49 1,26 0,52 0,41 14 Alto Paranapanema 22.730 596.904 26 1.280 247 11 13.060 27 79 108 1,37 0,44 0,32 15 Turvo Grande 15.975 962.714 60 1.250 122 8 3.999 19 26 39 1,50 0,32 0,21 16 Tietê Batalha 13.394 410.750 31 1.270 105 8 8.068 19 24 33 1,38 0,31 0,23 17 Médio Paranapanema 16.763 535.490 32 1.250 162 10 9.548 24 66 85 1,29 0,52 0,41 18 São José dos Dourados 6.825 182.178 27 1.250 52 8 9.008 19 12 16 1,33 0,31 0,23 19 Baixo Tietê 15.347 640.877 42 1.210 111 7 5.466 19 26 35 1,35 0,32 0,23 20 Aguapeí 13.204 337.214 26 1.220 97 7 9.078 19 28 41 1,46 0,42 0,29 21 Peixe 12.393 358.829 29 1.250 95 8 8.356 19 34 44 1,29 0,46 0,36 22 Pontal do Paranapanema 11.838 409.460 35 1.320 98 8 7.554 20 36 49 1,36 0,50 0,37 Total ou Média 247.706 31.242.92 5 126 1.381 3.139 13 3.171 29 881 1.268 1,44 0,40 0,28

(29)

Disponibilidades Hídricas das Unidades

Hidrográficas do Estado de São Paulo.

Unidades Hidrográficas

Vazão

m

3

/s

Vazão de

referência

m

3

/s

Vazão de

referência

m

3

/ano/hab

População

total/1996

Vazão média

m

3

/ano/hab

V. de

referência

m

3

/ano/hab

22 Pontal Paranapanema

98

507

39.048

429.392

7.197

37.236

16 Tietê Batalha

105

382

29.329

433.932

7.631

27.762

17 Médio Paranapanema

163

360

21.201

583.544

8.809

19.455

19 Baixo Tietê

111

426

20.962

655.333

5.342

20.500

11 Ribeira de Iguape

508

180

18.435

320.285

50.019

17.723

12 Baixo Pardo-Grande

83

151

17.107

304.485

8.596

15.639

14 Alto Paranapanema

248

244

12.891

630.379

12.407

12.207

13 Tietê Jacaré

95

286

8.173

1.222.124

2.451

7.380

03 Litoral Norte

105

36

7.744

173.475

19.088

6.544

01 Mantiqueira

21

8

4.970

50.974

12.992

4.949

07 Baixada Santista

158

146

3.853

1.310.858

3.801

3.512

10 Tietê-Sorocaba

135

222

3.660

1.373.765

3.099

5.096

21 Peixe

94

40

3.515

391.220

7.577

3.224

20 Aguapei

97

35

3.273

332.038

9.213

3.324

02 Paraiba do Sul

215

140

2.956

1.619.942

4.185

2.725

18 S.José dos Dourados

52

15

2.597

207.716

7.895

2.277

04 Pardo

169

67

2.560

880.117

6.056

2.401

08 Sapucai-Grande

145

35

2.139

572.252

7.991

1.929

09 Mogi Guaçú

193

59

1.705

1.202.705

5.061

1.547

15 Turvo Grande

122

32

1.048

1.051.461

3.659

960

05 Piracicaba

141

50

566

3.867.047

1.150

408

06 Alto Tietê

82

105

219

16.442.671

157

201

(30)

Estimativa das

demandas

urbanas no

Estado de São

Paulo (1990).

Unidade Hidrográfica

População

urbana

1000 habitantes

Índice de

atendiment

o

%

Demand

a

per

capita

l/hab/dia

Demand

a

m

3

/s

11 Piracicaba

2.657

95,4

247,5

7,3

12 Tietê/Sorocaba

1.634

87,5

247,3

4,1

13 Alto Tietê

17.133

84,2

260,7

43,5

21 Baixo Tietê

493

90,3

314,0

1,6

22 Tietê/Batalha

301

87,9

288,0

0,9

23 Tietê/Jacaré

1.031

97,0

362,7

4,2

31 Aguapeí

288

90,5

242,6

0,7

32 Peixe/Santo Anastácio

585

84,6

269,8

1,5

41 Baixo Paranapanema

478

94,6

322,2

1,7

42 Alto Paranapanema

386

90,6

224,7

0,9

51 Ribeira de Iguape/Litoral

Sul

181

74,1

227,0

0,4

52 Baixada Santista

1.325

55,7

678,3

5,8

53 Litoral Norte

136

83,0

371,5

0,5

61 Paraíba do Sul

1.402

78,6

310,4

4,0

62 Mantiqueira

39

66,6

518,3

0,2

71 Alto Pardo/Mogi

831

96,2

281,0

2,6

72 Sapucaí/Grande

431

90,0

274,3

1,2

73 Baixo Pardo/Mogi

831

97,3

288,3

2,7

74 Pardo/Grande

227

92,6

372,0

0,9

81 São José dos Dourados

124

88,3

243,5

0,3

82 Turvo/Grande

780

87,9

302,1

2,4

(31)

Disponibilidades e demandas hídricas no Estado de São

Paulo

Unidade Hidrográfica

Demandas

m

3

/s

Disponibilidade

m

3

/’s

Índices demanda – disponibilidade %

Urbana

Irrigação Industrial

Total

Média

Referência Urbana

Irrigação Industrial

Total

Piracicaba

7,3

9,8

14,9

32,0

141

50

15

20

30

64

Tietê/Sorocaba

4,1

13,4

10,4

27,9

135

222

2

6

5

13

Alto Tietê

43,5

4,6

10,0

58,1

82

105

41

4

10

55

Baixo Tietê

1,6

9,8

1,8

13,3

111

426

0

2

0

3

Tietê/Batalha

0,9

6,5

1,5

8,9

105

382

0

2

0

2

Tietê/Jacaré

4,2

3,3

8,9

16,3

95

286

1

1

3

6

Aguapeí

0,7

3,9

0,8

5,5

97

35

2

11

2

16

Peixe/Santo Anastácio

1,5

4,6

0,9

7,0

112

47

3

10

2

15

Baixo Paranapanema

1,7

8,2

2,9

12,8

243

500

0

2

1

3

Alto Paranapanema

0,9

18,3

3,5

22,7

248

244

0

8

1

9

Ribeira de Iguape/Litoral Sul

0,4

2,3

1,3

4,0

508

180

0

1

1

2

Baixada Santista

5,8

1,0

13,2

20,0

158

146

4

1

9

14

Litoral Norte

0,5

0,3

0,0

0,8

105

36

1

1

0

2

Paraíba do Sul

4,0

8,2

8,5

20,7

215

140

3

6

6

15

Mantiqueira

0,2

0,1

0,0

0,3

21

8

3

1

0

4

Alto Pardo/Mogi

2,6

20,9

5,7

29,2

168

70

4

30

8

42

Sapucaí/Grande

1,2

8,8

0,1

10,2

145

35

3

25

0

29

Baixo Pardo/Mogi

2,7

5,9

25,0

33,6

194

126

2

5

20

27

Pardo/Grande

0,9

10,1

1,4

12,4

83

151

1

7

1

8

S. José dos Dourados

0,3

2,6

0,2

3,2

52

15

2

17

1

21

Turvo/Grande

2,4

11,4

1,6

15,5

122

32

8

36

5

48

Total do Estado

87,4

154,1

112,8

354,2

3140

2.105

4

7

5

17

(32)

Dados da Bacia do Guarapiranga

Dados da Bacia do Guarapiranga ( área = 630 km2)

Ano Vazão Precipitação

Vazão/

Precipitação/

Vazão

Precipitação

mm

mm

Vazão Med

PrecMed

Acumulada

Acumulada

1950

735

1456

1.28

1.14

735

1456

1951

490

1133

0.85

0.88

1225

2589

1952

559

1177

0.97

0.92

1784

3766

1953

458

1292

0.80

1.01

2241

5057

1954

435

1096

0.76

0.86

2676

6153

1955

337

1179

0.59

0.92

3013

7333

1956

631

1306

1.10

1.02

3644

8638

1957

747

1752

1.30

1.37

4391

10391

1958

811

1462

1.41

1.14

5202

11852

1959

576

1228

1.00

0.96

5778

13081

1960

623

1427

1.09

1.11

6400

14508

1961

563

1261

0.98

0.98

6964

15769

...

...

...

...

...

...

...

1971

465

1370

0.81

1.07

12295

28313

1972

518

1213

0.90

0.95

12813

29525

1973

610

1226

1.06

0.96

13423

30751

1974

526

1182

0.92

0.92

13950

31933

1975

548

1128

0.95

0.88

14497

33062

1976

1082

1838

1.89

1.43

15579

34900

1977

566

1110

0.99

0.87

16144

36010

1978

559

1305

0.97

1.02

16703

37314

1979

504

1119

0.88

0.87

17208

38433

Média

574

1281

(33)

Comportamento Vazão x Chuva (

Adimensional)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

1950

1955

1960

1965

1970

Vazão/ Vazão Med

(34)

Correlação Vazão x Chuva

Vazão x Precipitação

y = 0.4513x

R

2

= 0.6332

0

200

400

600

800

1000

1200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Precipitação Total Anual (mm)

V

a

z

ã

o

M

é

d

ia

A

n

u

a

l

(m

m

)

(35)

Correlação Vazão x Chuva

Vazão Acumulada x Precipitação Acumulada

y = 0.4414x

R

2

= 0.9993

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Precipitação Total Anual Acumulada (mm)

V

azã

o

M

éd

ia

A

n

u

al

A

cu

m

u

lad

a

(m

m

)

(36)
(37)

Correlação Vazão x Chuva Mensal

Regressão entre Vazões e Precipitações Mensais

Acumuladas

Bacia do Guarapiranga 1950-1979

y = 0.4404x

R

2

= 0.9993

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Precipitações Mensais Acumuladas (mm)

V

a

e

s

M

e

n

s

a

is

Ac

u

m

u

la

d

a

s

(m

m

)

(38)

Referências

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