Aula 1 Conceitos&Ciclo hidrológico

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Profª. Simone Rosa da Silva 
 2014 
HIDROLOGIA APLICADA 
 
Universidade de Pernambuco 
Escola Politécnica de Pernambuco 
Departamento de Engenharia Civil 
Hidrologia: conceito e divisões 
 A Hidrologia constitui-se numa das bases da engenharia dos 
recursos hídricos, sendo ferramenta fundamental no processo 
de planejamento ambiental de uma região. 
Hidrologia é a ciência que trata das águas da Terra, sua 
ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e 
químicas, e suas reações com o meio ambiente, incluindo suas 
relações com os seres vivos. 
Conflitos das grandes cidades: rios poluídos, água 
para abastecimento cada vez mais distante 
Há cidades que não deveriam 
mais crescer 
SITUAÇÃO DO PERÍODO CHUVOSO 
ACESSO À ÁGUA 
SITUAÇÃO DO PERÍODO CHUVOSO 
SITUAÇÃO DO PERÍODO SECO 
ACESSO À ÁGUA 
CIDADE 
CIDADE 
ACESSO À ÁGUA 
2 km 
RIO PERENIZADO 
ACESSO À ÁGUA 
SIM 
NÃO 
SIM 
NÃO 
NÃO 
2 km 
NÃO 
ACESSO À ÁGUA 
Evolução da Situação Hídrica no mundo 
REGIÃO 1950 1960 1970 1980 2000 
África 20,6 16,5 12,7 9,4 5,1 
Ásia 9,6 7,9 6,1 5,1 3,3 
América Latina 105,0 80,2 61,7 48,8 28,3 
Europa 5,9 5,4 4,9 4,4 4,1 
América do Norte 37,2 30,2 25,2 21,3 17,5 
Total 178,3 140,2 110,6 89 58,3 
Disponibilidade de água por habitante/região (1.000 m3). 
 
Fonte: Costa & Telles (2010). 
Regiões brasileiras: 
território x disponibilidade hídrica x população 
Fonte: Ghisi (2006). 
Disponibilidade 
hídrica 
Per capita – 
m³/hab/ano 
País Disponibilidade 
hídrica 
Per capita – 
m³/hab/ano 
Estado brasileiro Disponibilidade 
hídrica 
Per capita – 
m³/hab/ano 
Abundância Finlândia 22.600 Rondônia 132.818 
>20.200 Suécia 21.800 Acre 369.305 
Amazonas 878.929 
Roraima 1.747.010 
Pará 217.058 
Amapá 678.929 
Tocantins 137.666 
R. Grande do Sul 20.798 
M. Grosso do Sul 39.185 
Mato Grosso 258.242 
Goiás 39.185 
Muito Rico Irlanda 14.000 Maranhão 17.184 
>10.000 Luxemburgo 12.500 Minas Gerais 12.325 
Áustria 12.000 Paraná 13.431 
Santa Catarina 13.662 
Tabela Comparativa da Situação Hídrica de Países 
Europeus e dos Estados Brasileiros 
Disponibilidade 
hídrica 
Per capita – 
m³/hab/ano 
País Disponibilidade 
hídrica 
Per capita – 
m³/hab/ano 
Estado brasileiro Disponibilidade 
hídrica 
Per capita – 
m³/hab/ano 
Rico Países Baixos 6.100 Piauí 9.608 
>5.000 Portugal 6.100 Espírito Santo 7.723 
Grécia 5.900 
Situação correta França 3.900 Bahia 3.028 
>2.500 Itália 3.300 São Paulo 2.913 
Espanha 2.900 
Pobres Reino Unido 2.200 Ceará 2.436 
<2.500 Alemanha 2.000 R. Grande do 
Norte 
1.781 
Bélgica 1.900 Alagoas 1.751 
Sergipe 1.743 
Rio de Janeiro 2.315 
Distrito Federal 1.752 
Situação crítica Paraíba 1.437 
<1.500 Pernambuco 1.320 
Tabela Comparativa da Situação Hídrica de Países 
Europeus e dos Estados Brasileiros 
INUNDAÇÕES 
Um grande problema da Engenharia Civil - suprir 
as cidades de água 
Como a Engenharia busca solucionar 
os problemas 
A GRANDE RESPONSABILIDADE DO ENGENHEIRO 
Dimensionamento correto das estruturas hidráulicas 
RUPTURA DE BARRAGENS 
ESTADOS UNIDOS e PARAÍBA 
AÇUDES ESTRATÉGICOS: INTEGRAÇÃO 
DA INFRA-ESTRUTURA HÍDRICA 
Eixo Norte 
Eixo Leste 
O que é Engenharia Hidrológica? 
 CONCEITO: 
• Utiliza princípios hidrológicos na solução de problemas 
de Engenharia relacionados à exploração dos recursos 
hídricos. 
• É uma ciência aplicada. 
• Subdivisões: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfície, 
Hidrologia Estatística etc. 
*Adaptado de Zahed e Porto (USP) 
Engenharia Hidrológica 
• Abastecimento 
• Navegação 
• Irrigação 
• Diluição de poluentes 
• Manutenção dos ecossistemas 
• Pesca 
• Turismo 
• Recreação 
• Geração de energia elétrica 
• Relacionada aos usos da água 
USOS MÚLTIPLOS 
NAVEGAÇÃO 
HIDROELETRICIDADE 
ABASTECIMENTO 
HUMANO 
ABASTECIMENTO INDUSTRIAL 
RECREAÇÃO E TURISMO PESCA E AQUICULTURA 
CONTROLE DE CHEIA 
IRRIGAÇÃO 
Engenharia Hidrológica 
• Controle de cheias 
• Proteção contra enchentes 
• Drenagem urbana 
• Proteção/restauração de recursos biológicos 
• Erosão e assoreamento 
• Tratamento de esgotos 
• Gestão de águas 
 
• Relacionada ao manejo da água 
Aplicações da Hidrologia 
a- escolha de fontes de abastecimento de água para uso doméstico ou 
industrial; 
b- projeto e construção de obras hidráulicas: 
b.1. fixação das dimensões hidráulicas de obras de arte, tais como: pontes, 
bueiros, etc. 
b.2. projeto de barragens: localização e escolha do tipo de barragem, de 
fundação e de extravasor; dimensionamento; 
b.3. estabelecimento do método de construção; 
c- irrigação drenagem de terras agrícolas: balanço hídrico, disponibilidades 
superficiais e subterrâneas, construção de açudes e reservatórios, perdas de 
água em canais por evaporação e infiltração no solo; 
d- regularização de cursos d’água e controle de inundações: 
d.1. estudo das variações de vazão; previsão de vazões máximas e 
mínimas; 
d.2. exame das oscilações de nível e das áreas de inundação; 
d.3. dimensionamento da capacidade de reservatórios; 
 
e- controle da poluição: análise de capacidade de recebimento de corpos 
receptores dos efluentes de sistemas de esgotos: vazões mínimas de cursos 
d’água, capacidade de regeneração e velocidade de escoamento; 
f- controle da erosão: 
f.1. análise de intensidade e freqüência das precipitações máximas, 
determinação de coeficiente de escoamento superficial; 
f.2. estudo da ação erosiva das águas e da proteção por meio de vegetação 
e outros recursos; 
g- navegação fluvial; 
h- barragens e aproveitamento hidrelétrico: avaliação de potenciais 
hidrelétricos, localização do aproveitamento, tipo de barragem, 
dimensionamento de vertedores e dispositivos de descarga, instalações de 
aproveitamento, regularização de potências; 
i- recreação e preservação do meio-ambiente; 
j- operação de sistemas hidráulicos complexos; 
k- projeto do sistema de drenagem urbana incluindo canais, drenagem de 
rodovias e aeroportos. 
Aplicações da Hidrologia 
Algumas perguntas típicas: 
1) Qual é a vazão máxima provável em um local proposto para 
uma barragem ? 
 
2) Qual é a disponibilidade de água de um rio e como ela poderá 
variar entre estações e de um ano a outro ? 
 
3) Qual é a vazão mínima de um rio que é igualada ou superada 
90 % do tempo ? 
*Adaptado de Zahed e Porto (USP) 
4) Qual é o volume de um reservatório necessário para garantir 
uma determinada vazão a jusante ? 
 
5) Qual é o tamanho adequado de um reservatório de 
armazenamento para limitar as inundações a jusante a um nível 
pré-estabelecido ? 
 
6) Qual deve ser a capacidade de um canal ou de um bueiro para 
evitar inundações em determinadas áreas ? 
 
*Adaptado de Zahed e Porto (USP) 
Algumas perguntas típicas: 
7) Qual é vazão necessária para manter uma determinada espécie 
ou um ecossistema em um rio? 
 
 
8) Como as mudanças de regime hidrológico decorrentes das 
atividades humanas podem afetar as variáveis físicas de que 
dependem os ecossistemas? 
Algumas perguntas novas: 
9) Considerando que a quantidade de água em uma bacia é muito 
reduzida, quais devem ser os usos prioritários? 
Algumas perguntas mais 
Hidrologia: suporte à gestão dos recursos 
hídricos 
Ações de gerenciamento da água 
Gonçalves (2009) 
Fenômeno global de circulação fechada da água entre a 
superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela 
energia solar associada à gravidadee à rotação terrestre. 
O Ciclo hidrológico 
• Escoamento subterrâneo 
• Evaporação 
• Transpiração 
• Condensação 
• Precipitação 
• Escoamento superficial 
• Infiltração 
• Percolação 
Fases do ciclo hidrológico 
• Interceptação 
Fases do ciclo hidrológico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1) Evaporação evaporação direta 
 evaporação da retenção superficial 
 evaporação das superfícies líquidas 
 evaporação do solo evapotranspiração 
 transpiração 
2) Precipitação 
3) Retenção superficial Interceptação vegetal 
 Acumulação nas depressões 
 
4) Escoamento superficial Escoamento sub-superficial 
 (Runoff) Escoamento superficial propriamente dito 
6) Infiltração 
7) Percolação (lençóis aqüíferos) 
8) Condensação 
O Ciclo Hidrológico como um sistema 
 Oceanos 1350 x 1015 m3 
 Geleiras 25 x 1015 m3 
 Águas subterrâneas 8,4 x 1015 m3 
 Rios e Lagos 0,2 x 1015 m3 
 Atmosfera 0,0130 x 1015 m3 
 Biosfera 0,0006 x 1015 m3 
 Fluxos: P = E = 1012 m3.ano-1 
Quantificação das reservas de água: 
 
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. 
 
Distribuição da água na Terra 
Distribuição da água no planeta 
Fonte: OLIVEIRA (2009). 
Distribuição da água doce superficial 
no mundo 
Fonte: MMA (2007). 
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 
O ciclo hidrológico global 
BIBLIOGRAFIA 
BÁSICA: 
1. VILLELA, S.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: Mc Graw Hill. 
1975. 
2. PINTO, N.; HOLTZ, A. C.; MARTINS, J. A.; GOMIDE, F. L. Hidrologia 
Básica. São Paulo: Edgar Blucher. 1976. 
3. TUCCI, C. E. M. (org.). Hidrologia - Ciência e Aplicação. Porto Alegre: Ed. 
da Universidade: ABRH: EDUSP. 1993. 943p. 
 
 
COMPLEMENTAR: 
1. COLLISCHONN, W. TASSI, R. Introduzindo Hidrologia. Apostila da 
disciplina IPH 109. Porto Alegre: IPH/UFRGS. 2008. 
2. RIGHETTO, A. M. Hidrologia e Recursos Hídricos. São Carlos: 
EESCC/USP. 1998. 840p. 
3. RAMOS, F. et al. Engenharia Hidrológica. Rio de Janeiro: ABRH, Editora da 
UFRJ. 1989. vol. 2. 
4. Secretaria de Estado de Energia, Recursos Hídricos e Saneamento. Guia 
prático para projeto de pequenas obras hidráulicas. São Paulo: DAEE. 
2006. 116p. 2ª ed. 
 
Profª. Simone Rosa da Silva 
simonerosa@poli.br