CAA06 - Ciclo Hidrologico

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<p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 1</p><p>Fatec Jacareí</p><p>Tecnologia em Meio Ambiente e Recursos Hídricos</p><p>Ciências Ambientais e das Águas</p><p>Ciclo Hidrológico</p><p>wellington.rios@fatec.sp.gov.br</p><p>Objetivos</p><p> Entender a origem da água na Terra.</p><p> Conhecer os volumes de água na Terra e o que está disponível para uso.</p><p> Entender o conceito de Tempo de Residência.</p><p> Conhecer e entender os reais problemas envolvendo a água.</p><p> Conhecer a classificação das águas CONAMA e Mundo.</p><p> Entender o que é Excedente Hídrico e sua importância.</p><p> Conhecer e entender os processos envolvidos no ciclo da água.</p><p>Introdução</p><p>A água que define a hidrosfera é o elemento mais essencial a vida em todas suas dimensões.</p><p>Recurso natural renovável, que por ser tratada com descaso, tem-se tornado potencialmente</p><p>renovável.</p><p>A Terra é o único corpo do Universo, até agora conhecido, onde a água ocorre, simultaneamente,</p><p>nos três estados físicos: líquido, sólido e gasoso.</p><p>Recurso hídrico é a consideração da água como bem econômico, passível de utilização econômica.</p><p>Entretanto, nem toda água da Terra tem viabilidade econômica (gelo nos polos).</p><p>Constituição do Planeta Terra</p><p>Podemos entender o planeta Terra constituído de:</p><p>Litosfera: Porção mais externa da esfera terrestre, formada por grandes blocos rochosos,</p><p>chamados de placas tectônicas.</p><p>Hidrosfera: Composta pela água presente no planeta nos estados sólido, líquido e gasoso.</p><p>Criosfera: Camada da Terra permanentemente coberta de gelo e neve, ou cujo solo contém gelo.</p><p>Atmosfera: Camada gasosa que envolve a Terra, composta por gases como nitrogênio, oxigênio,</p><p>hidrogênio, gás carbônico etc.</p><p>Biosfera: Conjunto de todos os ecossistemas da Terra, diz respeito às regiões habitadas do nosso</p><p>planeta, relaciona-se aos seres vivos.</p><p>Origem da água</p><p>A água existente na Terra, estimada em 1,4 bilhões de Km3, tem suas origens baseadas em</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 2</p><p>algumas teorias.</p><p>Uma delas afirma que a água foi trazida por asteroides e cometas que colidiram com a Terra</p><p>durante milhões de anos, abastecendo nossos futuros mares e oceanos.</p><p>Outra teoria afirma que a água provavelmente surgiu durante a formação da Terra, cerca de 4,6</p><p>bilhões de anos atrás. A enorme nebulosa que deu origem ao Sol e aos planetas continha</p><p>hidrogênio e oxigênio. Quando essa nebulosa colidiu com a Terra, os gases hidrogênio e oxigênio</p><p>se combinaram, formando a água (H2O)</p><p>Volumes de água na Terra</p><p>O volume de água da Terra, avaliado pela IHP - International Hydrological Program da ONU - é 1,4</p><p>bilhões de km3 e tem se mantido constante ao longo dos últimos 500 milhões de anos.</p><p>O ciclo hidrológico é um importante serviço natural que regula o clima da Terra, faz circular a água</p><p>no planeta e possibilita a vida e outras importantes condições ambientais.</p><p>A água na Terra está estocada em diferentes reservatórios que ao longo dos séculos, variaram</p><p>substancialmente suas quantidades.</p><p>Durante a Grande Idade do Gelo, cujo apogeu ocorreu há 20.000 anos, o gelo cobria grandes</p><p>extensões de terras, resultante da transferência da ordem de 47 milhões Km3 de água dos oceanos</p><p>para os continentes.</p><p>Em consequência, houve um rebaixamento do nível dos mares e oceanos de cerca de 130 metros.</p><p>Distribuição da água na Terra</p><p>Cerca de 97,5% da água de nosso planeta está nos oceanos e mares, na forma de água salgada,</p><p>imprópria para o consumo humano e da maioria dos seres vivos.</p><p>O volume de água doce nos reservatórios do planeta é estimado em 35 milhões de Km3,</p><p>equivalente a 2,5% de toda a água do planeta.</p><p>Este volume está dividido entre calotas polares e geleiras (68,9%), águas subterrâneas (29,9%), rios</p><p>e lagos (0,3%). A água disponível para o consumo humano, rios e lagos representa 0,3% do volume</p><p>de água doce.</p><p>Assim, a água do planeta disponível para a humanidade é aproximadamente 0,01% de toda água</p><p>do planeta.</p><p>Ciclo Hidrológico</p><p>Ciclo da água ANA 3’ https://www.youtube.com/watch?v=vW5-xrV3Bq4</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 3</p><p>Excedente hídrico</p><p>Anualmente, o ciclo hidrológico movimenta um volume de 577.200 Km3 de água que é</p><p>transformado em vapor e sobe à atmosfera. Desse total, 503.000 Km3 evapora dos oceanos e</p><p>74.200 Km3 evapora dos continentes.</p><p>No entanto, a quantidade de água que precipita nos oceanos é de 458.000 Km3/ano e nos</p><p>continentes é de 119.000 Km3/ano.</p><p>A diferença entre a quantidade de água que evapora e precipita nos oceanos (503.000 – 458.000 =</p><p>45.000 Km3/ano) representa a umidade transferida dos oceanos para os continentes.</p><p>Nos continentes, a diferença entre o que precipita (119.000 Km3/ano) e o que evapora (74.000</p><p>Km3/ano) também é 45.000 Km3/ano e representa o Excedente Hídrico que se transforma em</p><p>fluxo dos rios, alimenta a umidade do solo, os aquíferos e finalmente retorna aos oceanos.</p><p>A contribuição dos fluxos subterrâneos aos rios é 43.000 Km3/ano, o que os tornam perenes. Os</p><p>fluxos subterrâneos que deságuam diretamente nos oceanos são da ordem de 2.100 Km3/ano.</p><p>Filme Ciclo hidrológico (inglês)  https://www.youtube.com/watch?v=al-do-HGuIk</p><p>A coexistência dos três estados da água (sólido, líquido e gasoso) na Terra implicam em</p><p>transferências contínuas de água de um estado para outro. Esta sequência de fenômenos pelos</p><p>quais a água é transferida da superfície terrestre para a atmosfera e da atmosfera para a</p><p>superfície é designada de ciclo hidrológico e refere-se à troca contínua de água na hidrosfera:</p><p>atmosfera, água do solo, águas superficiais, águas subterrâneas e águas das plantas e animais.</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 4</p><p>Tempo de Residência</p><p>O volume de água estocado nas calhas dos rios do mundo é da ordem de 2.200 Km3, com tempo</p><p>de residência em média de 12 dias. A disponibilidade anual 66.360 Km3/ano.</p><p>Volume de água na atmosfera é 13.000 Km3 (0,001% do volume total) o tempo de residência de 5</p><p>a 12 dias, significa que entre 1 e 2 semanas toda água que sobe à atmosfera retorna à superfície</p><p>reabastecendo rios, lagos, umidade do solo, reserva de águas subterrâneas, constituindo o Ciclo</p><p>Hidrológico.</p><p>Reservatório Volume</p><p>(km3)</p><p>Circulação</p><p>anual</p><p>(km3/a)</p><p>Tempo de</p><p>Residência</p><p>(anos)</p><p>Água subterrânea rasa (<800m) 63.000 310 203</p><p>Água subterrânea profunda (>800m) 63.000 6,2 10.161</p><p>Lagos de água doce 19.000 190 100</p><p>Lagos salgados 58 5,7 10</p><p>Umidade no solo 630 3.100 0,2</p><p>Rios (média) 2 1.900 0,03 (12 dias)</p><p>Vapor de água na atmosfera 190 6.200 0,03</p><p>Geleiras, água congelada 67 1,6 41,9</p><p>Questões envolvendo a água</p><p>As questões envolvendo a água têm sido amplamente discutidas na mídia e nos ambientes</p><p>acadêmicos, entretanto, parte da mídia coloca muita fumaça em algumas questões. A ideia</p><p>difundida de que o ser humano está acabando com a água do planeta soa estranho do ponto de</p><p>vista científico. Para entendermos os reais problemas da água, precisamos analisar algumas</p><p>questões:</p><p>Qual o volume de água disponível no planeta?</p><p>A água do planeta está realmente acabando?</p><p>O que significa “gastar” água?</p><p>Qual o verdadeiro problema da água?</p><p>Entretanto algumas regiões da Terra sofrem de estresse hídrico, o que pode ocasionar conflitos,</p><p>como:</p><p>Em 1995, o vice-presidente do Banco Mundial Ismail Serageldin afirmou: "as guerras no próximo</p><p>século acontecerão por causa da água”</p><p>Fonte: Village Voice</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico</p><p>5</p><p>O conflito sangrento em Darfur, no Sudão, que começou em 2003 e matou 400 mil africanos, se</p><p>iniciou em parte por causa do acesso a uma fonte de água, que estava se tornando escassa.</p><p>Fonte: The Guardian</p><p>Hoje, a tecnologia tem dados sinais de que com abundância de energia, através do</p><p>aproveitamento de energias renováveis como a energia do Sol, fotovoltaica e eólica, a água</p><p>também será abundante.</p><p>Vide tecnologia Slingshot.</p><p>https://valor.globo.com/eu-e/noticia/2013/04/12/o-futuro-e-melhor-do-que-voce-pensa.ghtml</p><p>Máquina com a tecnologia Slingshot, invento do empresário Dean Kamen, que transforma água poluída ou</p><p>salgada, e até esgoto, em água potável de alta qualidade — Foto: John B. Carnett/Bonnier</p><p>Corporation/Getty Images.</p><p>Classificação Mundial da Água</p><p>Mundialmente a água é classificada, com base nas suas características naturais (teor de sólidos</p><p>totais dissolvidos STD) em:</p><p> Água doce: teor de STD inferior a 1.000 mg/l (1.000 ppm);</p><p> Salobra: água com STD entre 1.000 e 10.000 mg/l;</p><p> Salgada: aquela com mais de 10.000 mg/l de STD.</p><p>Classificação CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente)</p><p>O CONAMA (Resolução 20/86) classifica as águas do território brasileiro, de acordo com sua</p><p>salinidade, em:</p><p> Água doce: salinidade igual ou inferior a 0,05% (500 ppm);</p><p> Salobra: salinidade entre 0,05% e 3% (500 a 30.000 ppm);</p><p> Salina: salinidade superior a 3% (30.000 ppm).</p><p>No Sistema Internacional (SI), a salinidade da água é referida como sólidos totais dissolvidos (STD),</p><p>pois os constituintes em solução na água nem sempre são sais.</p><p>Como 1 mg/l é equivalente a 1ppm e 0,05% é 0,05/100 que é 500/1.000.000 então 0,05% é</p><p>equivalente a 500 ppm.</p><p>https://valor.globo.com/eu-e/noticia/2013/04/12/o-futuro-e-melhor-do-que-voce-pensa.ghtml</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 6</p><p>Resumo Classificação da Água</p><p>Mundo (ppm) CONAMA (ppm)</p><p>Água doce < 1.000 < 500</p><p>Água salobra 1.000 < SDT < 10.000 500 < SDT < 30.000</p><p>Água Salgada/Salina > 10.000 > 30.000</p><p>Processos do ciclo da água</p><p>Evaporação: é a passagem da água do estado líquido para o estado gasoso, geralmente por</p><p>influência do Sol (temperatura) ou ventos, de fontes de água superficiais livres, para a atmosfera,</p><p>deixando o ar úmido, principalmente dos oceanos, rios e lagos.</p><p>Transpiração: é a forma como a água existente nos organismos vivos, plantas e animais é</p><p>transferida para a atmosfera, em forma de vapor. As raízes das plantas absorvem a água do solo,</p><p>que se desloca para cima através dos caules ou troncos, levando consigo os elementos que</p><p>necessitam para nutrir-se e ao chegar às folhas e flores, se evapora para o ar.</p><p>Condensação: é a transformação da água encontrada na atmosfera em forma de vapor em água</p><p>líquida, criando-se assim as nuvens e nevoeiros.</p><p>Precipitação (chuva): consiste na condensação do vapor, tornando-se água líquida e de sua queda</p><p>sobre a superfície terrestre (terra ou mar).</p><p>Infiltração: consiste no fluxo da água precipitada na superfície para o subsolo, alimentando os</p><p>lençóis freáticos e aquíferos.</p><p>Escoamento superficial: Uma parte da água que precipita no continente é absorvida pelos seres</p><p>vivos, outra infiltra no solo e o restante escorrerá pela superfície até chegar a um rio, um lago ou</p><p>oceano. Este fenômeno é conhecido como escoamento superficial e é o movimento das águas na</p><p>superfície terrestre, principalmente da plataforma continental para os rios e mares.</p><p>Serviços naturais prestados pelo ciclo da água</p><p>Ao evaporar-se a água abandona todos os elementos que a contaminam ou a fazem não apta para</p><p>consumo (químicos, resíduos etc.). O ciclo da água nos entrega, não fosse a sujeira da atmosfera,</p><p>H2O pura, como acontece na destilação da água. Esse é um importante serviço natural prestado</p><p>pelo planeta.</p><p>Há outros processos que também purificam a água, e são partes do ciclo hidrológico como a</p><p>transpiração das plantas e a infiltração no solo, que por sua granulometria, funciona como filtro</p><p>natural.</p><p>Esses aspectos são importantes quando se analisa as questões relacionadas ao abastecimento de</p><p>água e poluição.</p><p>Águas Atmosféricas no Brasil (Regimes de chuvas)</p><p>Região Início Fim Seco Precipitação</p><p>(mm/ano)</p><p>Norte Ago - Dez Jun Set – Nov 2.500 a 5.000</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 7</p><p>Nordeste Fev Mai Set – Dez 500 a 1.500</p><p>Centro-Oeste Set Mai Jun – Ago 1.500 a 2.000</p><p>Sudeste Set - Out Abr Jun – Ago 1.500 a 2.000</p><p>Sul Jul Nov Abr - Jun 1.250 a 2.000</p><p>Considerações sobre a Crise Hídrica 2014/2015</p><p>Estimativa do volume de água que precipita no município de São Paulo de acordo com dados de</p><p>precipitação anual médio no município, segundo o INMET.</p><p>Precipitação média mensal medida na estação climatológica do INMET (Mirante de Santana) São</p><p>Paulo entre os anos de 1961 a 1990 e 2004 a 2008.</p><p>Cálculo do Volume precipitado em SP.</p><p>Precipitação total anual média = 1.592 mm ou 1.592 L/m2</p><p>Como 1 mm de chuva é igual a 1 litro de água distribuído em 1 m2.</p><p>Volume precipitado é dado por: V = i x A</p><p>Onde:</p><p>V = Volume médio anual;</p><p>i = Intensidade de (Precipitação – Evapotranspiração) anual média;</p><p>A = Área estimada para captação da chuva.</p><p>Tomando-se a área do município de São Paulo que é 1.523 Km2.</p><p>O volume estimado de água precipitado em SP é:</p><p>V = 1.592 L/m2 x 1.523 x 106 m2 = 2,4 x 1012 L = 2,4 Km3/ano.</p><p>Consumo de água em SP</p><p>O abastecimento de água de São Paulo é realizado pelos sistemas Guarapiranga (14.000 L/s),</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 8</p><p>Cantareira (33.000 L/s) e Alto Tietê (10.000 L/s).</p><p>http://marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2008/11.18.13.31/doc/4845-4850.pdf</p><p>O volume (vazão) total consumido em São Paulo é 57.000 L/s que equivale a 1,8 Km 3/ano que</p><p>corresponde a 75% dos 2,4 Km3/ano de águas de chuvas.</p><p>Portanto, pode-se concluir, sem o rigor matemático necessário, que seria possível abastecer São</p><p>Paulo apenas com as águas de chuva precipitadas na Região Metropolitana de São Paulo, caso</p><p>tivéssemos um sistema eficiente de coleta de águas de chuva.</p><p>Estudo de caso - Reuso doméstico (minha casa)</p><p>A SABESP é a empresa de abastecimento de água em São José dos Campos que capta parte do Rio</p><p>Paraíba do Sul e parte de poços subterrâneos (onde more é poço).</p><p>Essa água é bombeada para estações de tratamento, filtrada, floculada, decantada, clorada,</p><p>fluoretada e distribuída para uso da população.</p><p>A tarifa é variável de acordo com o volume consumido, exemplo (dados de 2016):</p><p>Tarifa Social – R$ 7,59 (hoje R$ 8,88)</p><p>Até 10 m3 – R$ 22,38</p><p>11 a 20 m3 – R$ 3,50/ m3</p><p>21 a 50 m3 – R$ 8,75/ m3</p><p>Acima de 50 m3 – R$ 9,64/ m3</p><p>Valor (R$) X Consumo (m3)</p><p>Meses de consumo estudados</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 9</p><p>Volume Consumido e Valor da Conta</p><p>Economia anual com algumas medidas de contenção (Reuso)</p><p>Consumo mensal e valor da conta antes das medidas de reuso adotadas</p><p>41 m3  R$ 208,48</p><p>Consumo mensal e valor da conta após as medidas de reuso</p><p>12 m3  R$ 41,23</p><p>Diferença no valor mensal da conta</p><p>208,48 – 41,23 = R$ 167,25</p><p>Economia anual = R$ 167,25 x 12 = R$ 2.007,00</p><p>Ações adotadas</p><p>Balde para colher água de banho Balde para colher água de máquina de lavar roupas</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 10</p><p>Discussão 04 – Ciclo Hidrológico</p><p>1. Qual a importância da água?</p><p>2. Como é classificada a água mundialmente e no Brasil?</p><p>3. O que é excedente hídrico e qual sua consequência</p><p>e importância?</p><p>4. Percentualmente qual o volume de água doce da Terra?</p><p>5. Quais os percentuais de água doce dos reservatórios: calotas polares, rios e lagos, águas</p><p>subterrâneas?</p><p>6. Descreva o funcionamento do ciclo hidrológico.</p><p>7. Descreva o processo de transpiração.</p><p>8. Descreva o processo de evaporação.</p><p>9. Descreva o processo de condensação.</p><p>10. Descreva o processo de precipitação.</p><p>11. Descreva o processo de infiltração.</p><p>12. Descreva o processo de escoamento superficial.</p><p>13. Como o ciclo hidrológico exerce a função de purificação da água?</p><p>14. Qual o real problema da água? É falta de água?</p><p>15. (Questão 29 concurso CETESB 2013). O ciclo hidrológico, que se mantém pela troca de</p><p>água entre os oceanos, as calotas de gelo, as águas subterrâneas e a atmosfera, dá-se em</p><p>função das mudanças de estado físico da água. De acordo com essas mudanças de estado</p><p>físico, pode-se afirmar que:</p><p>A. é necessário que o líquido libere calorias para se transformar em vapor d’água.</p><p>B. para que ocorra a fusão, o líquido precisa absorver calorias.</p><p>C. o número de calorias, que é absorvido para as mudanças de estado, sem a mudança</p><p>na temperatura, é denominado calor latente.</p><p>D. quando a quantidade de calor causa mudança no estado físico, mas não de</p><p>Fatec Jacareí MARH CAA – Ciclo Hidrológico 11</p><p>temperatura, diz que há variação de calor sensível.</p><p>E. quando um corpo cede ou recebe calor, variando apenas a sua temperatura, sem</p><p>mudar o seu estado físico, diz-se que ele recebe ou cede calor latente.</p><p>Objetivos</p><p>Entender a origem da água na Terra.</p><p>Conhecer os volumes de água na Terra e o que está disponível para uso.</p><p>Entender o conceito de Tempo de Residência.</p><p>Conhecer e entender os reais problemas envolvendo a água.</p><p>Conhecer a classificação das águas CONAMA e Mundo.</p><p>Entender o que é Excedente Hídrico e sua importância.</p><p>Conhecer e entender os processos envolvidos no ciclo da água.</p><p>Introdução</p><p>Constituição do Planeta Terra</p><p>Origem da água</p><p>Volumes de água na Terra</p><p>Distribuição da água na Terra</p><p>Excedente hídrico</p><p>Tempo de Residência</p><p>Questões envolvendo a água</p><p>Classificação Mundial da Água</p><p>Classificação CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente)</p><p>Processos do ciclo da água</p><p>Serviços naturais prestados pelo ciclo da água</p><p>Águas Atmosféricas no Brasil (Regimes de chuvas)</p><p>Considerações sobre a Crise Hídrica 2014/2015</p><p>Discussão 04 – Ciclo Hidrológico</p>