Introduzindo Hidrologia
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Introduzindo Hidrologia


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IPH UFRGS 
Maio 2008 
 
 
 
 
Introduzindo hidrologia 
 
WALTER COLLISCHONN \u2013 IPH UFRGS 
RUTINÉIA TASSI \u2013 IPH UFRGS 
 
Capa: Andreas Collischonn 
Ilustrações: Fernando Dornelles 
 
Versão 
5 
H I D R O L O G I A 
1 
Introdução 
O estudo da Hidrologia e conceitos fundamentais do ciclo 
hidrológico. 
idrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrênca, circulação, 
distribuição espacial, suas propriedades físicas e químicas e sua relação 
com o ambiente, inclusive com os seres vivos. A Hidrologia é o estudo da 
água na superfície terrestre, no solo e no sub-solo. De uma forma 
simplificada pode-se dizer que hidrologia tenta responder à pergunta: O que acontece 
com a água? 
A Hidrologia pode ser tanto uma ciência como um ramo da engenharia e tem 
muitos aspectos em comum com a meteorologia, geologia, geografia, agronomia, 
engenharia ambiental e a ecologia. A Hidrologia utiliza como base os conhecimentos 
de hidráulica, física e estatística. 
Existem outras ciências que também estudam o comportamento da água em 
diferentes fases, como a meteorologia, a climatologia, a oceanografia, e a glaciologia. 
A diferença fundamental é que a Hidrologia estuda os processos do ciclo da água em 
contato com os continentes. 
Hidrologia nas Engenharias 
A humanidade tem se ocupado com a água como uma necessidade vital e como uma 
ameaça potencial pelo menos desde o tempo em que as primeiras civilizações se 
desenvolveram às margens dos rios. Primitivos engenheiros construíram canais, 
diques, barragens, condutos subterrâneos e poços ao longo do rio Indus, no 
Paquistão, dos rios Tigre e Eufrates, na Mesopotâmia, do Hwang Ho na China e do 
Nilo no Egito, há pelo menos 5000 anos. 
Capítulo 
1 
H 
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 2
Hidrologia nas Ciências do Meio Ambiente 
O interesse em Ecologia e ciências do meio ambiente pela hidrologia é devido ao 
papel que esta ciência exerce no estudo dos aspectos físicos que condicionam o meio 
ambiente. 
A limnologia pode ser definida como o estudo ecológico de todas as massas de água 
continentais, incluindo lagos, lagunas estuários, represas, águas subterrâneas, águas 
temporárias, banhados e rios (Esteves, 1988). Apesar disso, a maior parte dos estudos 
de limnologia está focalizada em lagos. A hidrologia, por outro lado, 
tradicionalmente está mais ligada ao estudo dos rios. Entretanto, os conceitos 
abordados neste texto aplicam-se tanto a rios como a lagos, e, no caso das análises 
estatísticas, podem ser aplicadas à vazão como a outras variáveis, como o nível de 
lagos ou banhados, por exemplo. 
Grande parte do estudo da hidrologia foi desenvolvida para avaliar a variabilidade 
temporal de variáveis importantes do ciclo hidrológico e para projetar obras de 
engenharia adequadas para minimizar os impactos de manifestações extremas desta 
variabilidade, como enchentes e longas estiagens. Para a limnologia, por outro lado, a 
variabilidade temporal das variáveis hidrológicas constitui o pano de fundo em 
frente ao qual se desenvolvem os ecossistemas, e por isso deve ser mais bem 
compreendida. Portanto, também para a limnologia esta variabilidade temporal, 
caracterizada pelo regime hidrológico, é fundamental. 
Hidrologia na Engenharia Elétrica 
O interesse em Hidrologia na Engenharia Elétrica é devido à utilização da água para 
a geração de energia. A potência de uma usina hidrelétrica é proporcional ao produto 
da descarga (ou vazão) pela queda. A queda é definida pela diferença de altitude do 
nível da água a montante (acima) e a jusante (abaixo) da turbina. A descarga em um 
rio depende das características da bacia hidrográfica, como o clima, a geologia, os 
solos, a vegetação. 
Em projetos de centrais hidrelétricas os estudos hidrológicos são necessários para: 
\u2022 Escolha das turbinas adequadas e determinação da potência 
instalada. 
\u2022 Análise da variação temporal da disponibilidade de energia. 
\u2022 Determinação da energia garantida ou firme. 
\u2022 Estimativa de vazões máximas em eventos extremos para 
dimensionamento das estruturas extravasoras. 
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 3
\u2022 Otimização da operação de sistemas interligados de geração elétrica 
que incluem hidrelétricas e termoelétricas. 
\u2022 Análise das relações entre o uso da água para geração de energia e 
outros usos, como irrigação, abastecimento urbano, navegação, 
preservação do meio ambiente e recreação. 
No Brasil a geração de energia elétrica está fortemente ligada à hidrologia porque a 
quase totalidade da energia gerada e consumida é oriunda de usinas hidrelétricas. 
Considerando os dados da década de 1990, o Brasil é o terceiro maior produtor de 
energia hidrelétrica do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos e do Canadá e a 
frente da China, da Rússia e da França. Entretanto, a energia hidrelétrica no Brasil 
corresponde a mais de 97% do total da energia elétrica gerada, enquanto que, na 
maior parte dos outros países, a energia hidrelétrica corresponde a percentuais muito 
menores do total, conforme a Tabela 1. 1. Destes países apenas a Noruega apresenta 
uma dependência semelhante da água no setor de energia, com 99% da energia de 
origem hidrelétrica. A dependência mundial da energia hidrelétrica é de apenas 20%, 
conforme pode ser observado na última linha da tabela. 
 
Tabela 1. 1: Os dez países maiores produtores de energia hidrelétrica do mundo e a importância relativa da hidreletricidade na 
energia total produzida (Gleick, 2000). 
País Capacidade 
Instalada(MW)
Energia Hidrelétrica 
produzida (GW.hora/ano) 
Percentual da energia total 
produzida (%) 
Estados Unidos 74.860 296.380 10 
Canadá 64.770 330.690 62 
China 52.180 166.800 18 
Brasil 51.100 250.000 97 
Rússia 39.990 162.800 27 
Noruega 26.000 112.680 99 
França 23.100 65.500 15 
Japão 21.170 91.300 9 
Índia 20.580 72.280 25 
Suécia 16.540 63.500 52 
Total dos 10 países 390.290 1.611.030 22 
Mundo 633.730 2.445.390 20 
 
Mesmo em usinas termelétricas a água tem um papel fundamental e é consumida em 
quantidades significativas. Neste caso a água é utilizada nos ciclos internos de 
resfriamento e geração de vapor. Nos Estados Unidos as usinas termelétricas utilizam 
cerca de 260 bilhões de metros cúbicos por ano, o que corresponde a 47% da 
utilização total de água neste país. Deve se ressaltar, entretanto, que nem toda esta 
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água é consumida, e grande parte retorna aos rios. Por este motivo, também as usinas 
termelétricas são construídas junto à fontes abundantes e confiáveis de água, e são 
necessários estudos hidrológicos para avaliar a sua disponibilidade. 
A água 
A água é uma substância com características incomuns. É a substância mais presente 
na superfície do planeta Terra, cobrindo mais de 70% do globo. O corpo humano é 
composto por água mais ou menos na mesma proporção. Já um tomate é composto 
por mais de 90 % de água, assim como muitos outros alimentos. Todas as formas de 
vida necessitam da água para sobreviver. A água é a única substância na Terra 
naturalmente presente nas formas líquida, sólida e gasosa. 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. A busca de vida em outros planetas 
está fortemente relacionada a busca de indícios da presença de água. 
A estrutura molecular da água (H2O) é responsável por uma característica 
fundamental da água que é a sua grande inércia térmica, isto é, a temperatura da água 
varia de forma lenta. O sol aquece as superfícies de terra e de água do planeta com a 
mesma energia, entretanto as variações de temperatura são muito menores na água. 
Em função deste aquecimento diferenciado e do papel regularizador dos oceanos, o 
clima da Terra tem as características que conhecemos. 
Comparada com outros líquidos a