HIDRO AULA2

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AULA 222
CICLO HIDROLÓGICO
Ciclo hidrológico
• Dinâmica através da qual:
• as águas dos oceanos e continentes, quando
aquecidas, evaporam-se, elevam-se resfriando-
se, condensam-se, dando origem às nuvens, as
quais se precipitam formando o escoamento
superficial e infiltrando-se no solo e subsolo.
• Ciclo fechado:
– energia – solar
– Força – gravidade
Ciclo hidrológico
Ciclo hidrológico:
Fases de interesse para o engenheiro
• Precipitação 
• Evaporação e Transpiração
• Escoamento Superficial
• Escoamento subterrâneo
Quantidades de Água em Circulação na 
Terra (unidade volumétrica=km3)
Distribuição da água no planeta: consequência 
do ciclo hidrológico
apenas 2,5 % do total de água disponível no globo 
terrestre é doce
aquíferos
29,9%
rios e lagos
0,3%
geleiras e coberturas de 
gelo permanentes
68,9%
solo
0,9%
Figura 2.3. Distribuição (%) da água doce do Planeta.
Distribuição (%) da água doce do Planeta.
Quantidades de Água em circulação/armazenadas 
na Terra (unidade volumétrica=km3)
Ações Antrópicas 
(homem)
Atmosfera
(0,013 x 1015 m3)
Continentes
(33,6 x 1015 m3)
Oceanos
(1.350 x 1015 m3)
Corpos Hídricos
Precipitação
(119 x 1012 m3 ano-1)
Evaporação
(74,2 x 1012 m3 ano-1)
Precipitação
(458 x 1012 m3 ano-1)
Evaporação
(502,8 x 1012 m3 ano-1)
Emissões Gasosas
Águas de Retorno
Abastecimento Hídrico Escoamento superficial, sub-superficial e 
subterrâneo
Escoamento
(44,8 x 1012 m3 ano-1)
Águas Residuárias
Figura 2.2. Reservatórios da Natureza (UNESCO, 1999; e Peixoto e Oort; 1990).
Reservatórios da Natureza (UNESCO, 1999; e Peixoto e Oort; 1990).
Ciclo 
hidrológico:
FORMA 
SISTÊMICA
REPRESENTAÇÃO 
ATRAVÉS DE 
RESERVATÓRIOS
FACILITA A 
QUANTIFICAÇÃO
Distribuição da água nos 
reservatórios da natureza
Tempo de residência (Tr) = tempo
médio que uma molécula de água
necessita para passar de um
subsistema do ciclo hidrológico:
Tr=S/Q
(S=volume armazenado; Q=vazão)
Exemplo:
• cálculo de TR da água na atmosfera
dias8ano)x365(dias/
/ano)m119.000)(k(458.000
)(km13.000
Tr(dias)
3
3



Periods of water resources
renewal on the Earth
• HIDROSFERA TEMPO DE RESIDÊNCIA 
• Oceanos 2.500 anos
• Aqüíferos (zona saturada) 1.400 anos
• Calotas polares 9.700 anos
• Geleiras 1.600 anos 
• Gelo subterrâneo 10.000 anos
• Lagos 17 anos
• Pântanos 5 anos 
• Umidade do solo (zona não saturada) 1 ano
• Rios e canais 16 dias
• Umidade atmosférica 8 dias 
• Água no meio biótico dias/horas 
BALANÇO HÍDRICO
Ciclo hidrológico
• Maior parte dos problemas práticos da
engenharia consideram:
– Alguns processos do ciclo e
– Aplicados a uma pequena porção da
superfície terrestre (delimitada), sobre
a qual pode-se aplicar o balanço hídrico.
Balanço Hídrico: 
contabilidade de entrada e saída de água, cuja interpretação 
possibilita informações sobre ganho, perda e armazenamento da 
água 
O balanço pode ser feito em termos de volume, vazão ou lâmina
(altura de àgua)
equação fundamental  equação da continuidade
)1()()( tQtQ
dt
dS
se 
entra sai
Balanço Hídrico da Superfície do terreno
S
 
)2(
ESEIINTPS 
ΔS=vol. arm. na superfície (depressões do terreno)
P=precipitação
INT=interceptação pelos vegetais
I=infiltração
E=evaporação
ES=escoamento superficial 
Balanço Hídrico de uma Camada de Solo 
abaixo da Superfície do Terreno
V
  )3(ESSTEGIV 
ΔV=volume armazenado no solo (máx=CC)
I=infiltração
G=infiltração profunda
EB=escoa/o de base
T=transpiração
ESS=escoa/o sub-superficial
EB
• geralmente o balanço hídrico é realizado 
respeitando-se dos limites físicos de área 
de interesse
• As bacias hidrográficas geralmente 
constituem esses elementos
Bacias Hidrográficas
  soloESSTEGIV solo  )3(
  erfícieESEIINTPS s sup)2( 
+
  )4(EBESESSTEINTPGVS 
Et Q=deflúvio total
  solosubEBGG  )4(
+
Parcela muito reduzida
Bacias Hidrográficas do Brasil: 
balanço hídrico simplificado
Divisão Hidrográfica Nacional (Resolução no 32 do 
Conselho Nacional de Recursos Hídricos, de outubro 
de 2003 ) (ANA,2007)
As regiões 
hidrográficas do Brasil
são as divisões
hidrográficas do país 
definidas segundo o 
Conselho Nacional de 
Recursos Hídricos (CNRH). 
Até 2003, dividia-se o 
território brasileiro em 
sete regiões hidrográficas, 
mas com a Resolução nº 
32, de 15 de outubro
daquele ano, o Brasil
passou a ser dividido em 
doze regiões.[1]
Bacias de diferentes 
escalas
Sub-bacias Estado de São Paulo
São Carlos, SP
Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos 13 - UGRHI 13 (11.803,87 km²)
34 municípios (16 estão totalmente inseridos dentro de sua área e 18 possuem parte de seu territórios em UGRHIs
adjacentes)
Comitê de Bacia Hidrográfica do Tietê-Jacaré representa a UGRHI 13 
3% pop. Estado SP (IBGE/2008 1.489.153 hab.)
Dividi da em 6 Sub-Bacias
Sub-Bacia do Rio Jacaré-Guaçu e afluentes do Rio Tietê(1-Trechos 1a, 1b, 1c, 1d); 
Sub-Bacia do Rio Jacaré-Pepira e afluentes diretos do Rio Tietê(2-Trchos 2a, 2b, 2c); 
Sub-Bacia do Rio Jaú - Ribeirão da Ave Maria - Ribeirão do Sapé e afluentes diretos do Rio 
Tietê(3); 
Sub-Bacia do Rio Lençóis - Ribeirão dos Patos e afluentes diretos do Rio Tietê(4); 
Sub-Bacia do Rio Bauru-Ribeirão Grande - Ribeirão Pederneiras e afluentes diretos do Rio Tietê(5); 
Sub-Bacia do Rio Claro-Ribeirão Bonito-Ribeirão de Veado-Ribeirão da Água Limpa e afluentes 
diretos do Rio Tietê(6).
Resumo da características hidrológicas das 
regiões hidrográficas do Brasil
REGIÃO HIDROGRÁFICA
ÁREA 
(km²) 
PRECIPITAÇÃO 
MÉDIA* (mm)
VAZÃO MÉDIA 
Q(m³/s) 
VAZÃO DE 
ESTIAGEM¹
VAZÃO 
ESPECÍFICA 
q(L/s/km2) 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
(mm)
AMAZÔNICA² 3.869.953 2.239 131.947 73.748 34,1 1.164
TOCANTINS/ARAGUAIA 921.921 1.837 13.624 2.550 14,8 1.371
ATLÂNTICO NORDESTE OCIDENTAL 274.301 1.790 2.683 328 9,8 1.482
PARNAÍBA 333.056 1.117 763 294 2,3 1.045
ATLÂNTICO NORDESTE ORIENTAL 286.802 1.117 779 32 2,7 1.132
SÃO FRANCISCO 638.576 1.037 2.850 854 4,5 896
ATLÂNTICO LESTE 388.160 1.058 1.492 253 3,8 937
ATLÂNTICO SUDESTE 214.629 1.349 3.179 989 14,8 882
ATLÂNTICO SUL 187.522 1.568 4.174 624 22,3 866
URUGUAI³ 174.533 1.785 4.121 391 23,6 1.040
PARANÁ 879.873 1.511 11.453 4.647 13,0 1.101
PARAGUAI4 363.446 1.398 2.368 785 6,5 1.193
BRASIL 8.532.772 1.797 179.433 85.495 21,0 1.134
1: Vazão com permanência de 95%.
2: A bacia amazônica ainda compreende uma área de 2,2 milhões de km2 em território estrangeiro, a qual contribui com adicionais 86.321 
m3/s, em termos de vazão média.
3: A bacia do rio Uruguai ainda compreende adicionais 37 mil km2 em território estrangeiro, a qual contribui com 878 m3/s.
4: A bacia do rio Paraguai compreende adicionais 118 mil km2 em território estrangeiro e 595 m3
* Período 1961 - 1990
Vazão específica: 
esse termo é usado na Tabela anterior
O que significa? 
q=Q/A (vazão média de contribuição para a descarga na foz do 
rio por unidade de área, no caso em L/s/km2)
no Brasil esse valor varia de 2 a 75 L/s/km2
Vamos confirmar o balanço 
realizado pela ANA para a bacia 
do Tocantins-Araguaia?
Exemplo1:
na bacia do rio Tocantins-Araguaia o total precipitado médio anual
e a vazão específica média (q) são conhecidos
Avalie a evapotranspiração média anual da bacia
A= 921.921 km2
P= 1.837 mm/ano
q= 14,8 L/s/km2
Et=?
O balanço simplificado permite que se estimem os principais
componentes do balanço hídrico para as bacias
hidrográficas brasileiras.
Balanço hídrico do solo
• Definições
• Porosidade: n = Volv/Vola= (Volume de 
vazios/Volume da amostra)
• Graude saturação: S = Vágua/Vvazios).
• Capacidade de campo (CC) : retenção 
máxima de água no solo sob a ação da 
gravidade (lâmina:mm)
• Fim