ciclo hidrológico

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Ciclo Hidrológico e 
Balanço Hídrico 
Prof. Hemerson Pinheiro 
Aulas anteriores 
—  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. (Ven Te Chow) 
—  Com relação ao uso da água: 
•  Abastecimento 
•  Navegação 
•  Irrigação 
•  Diluição de poluentes 
•  Manutenção dos ecossistemas 
•  Pesca 
•  Turismo 
•  Recreação 
•  Geração de energia elétrica 
Aulas anteriores 
—  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. (Ven Te Chow) 
—  Com relação ao manejo da água: 
•  Controle de cheias 
•  Proteção contra enchentes 
•  Drenagem urbana 
•  Proteção/restauração de recursos biológicos 
•  Erosão e assoreamento 
•  Tratamento de esgotos 
•  Gestão de águas 
O Ciclo Hidrológico 
“Fenômeno global de circulação da 
água entre a superfície terrestre e a 
atmosfera, impulsionado 
fundamentalmente pela energia solar, 
associada à gravidade e à rotação da 
Terra.” 
Ciclo Hidrológico Global 
—  Energia do sol que atua sobre o sistema terrestre: 36% 
de toda a energia que chega a terra é utilizada para a 
evaporação da terra e do mar; 
—  A água evaporada para a atmosfera fica em média dez 
dias na atmosfera; 
—  O fluxo sobre a superfície terrestre é positivo, ou seja a 
precipitação é maior que a evapotranspiração, 
resultando nas vazões dos rios; 
—  Nos oceanos o fluxo é negativo, já que ocorre maior 
evaporação sobre superfícies líquidas do que 
precipitação 
 
Ciclo Hidrológico 
Ciclo Hidrológico 
Ciclo Hidrológico – Forma 
sistêmica 
Balanço Hídrico Global 
oceano 
361 
99 62 
324 37 
37 
Superfície 
terrestre 
Unidades : 10^12 m3/ano 
Atmosfera 
Ciclo Hidrológico 
A água ocorre na superfície da Terra acumulada em três 
reservatórios principais. Ela pode estar concentrada : 
—  na atmosfera, em nuvens, como vapor, cristais de gelo 
ou gotas de água; 
—  nos continentes, em rios, lagos, geleiras, subsolo e 
biosfera; 
—  nos oceanos. 
Reservas Globais 
Processos Hidrológicos Terrestres 
Processos Verticais 
—  Precipitação 
—  Interceptação 
—  Evapotranspiração 
—  evaporação 
—  Infiltração 
—  Percolação 
20 
Interceptação 
21 
•  Escoamento sub-superficial 
•  Escoamento superficial 
•  Escoamento subterrâneo 
Escoamentos:	
  
•  Sub-superficial 
•  Superficial 
•  Subterrâneo 
Tipos de escoamento bacia 
•  Chuva, infiltração, 
escoamento superficial 
•  Chuva, infiltração, 
escoamento superficial, 
escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Escoamento 
 sub-superficial 
Camada saturada 
•  Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e 
escoamento subterrâneo 
•  Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Estiagem muito longa = rio seco 
 Rios intermitentes 
Camada saturada 
•  Representação gráfica da vazão ao longo 
 do tempo 
Hidrograma: 
Superficial 
e as
ce
nç
ão
 
recessão 
pico 
Escoamento subterrâneo 
Sub-superficial 
Formação	
  do	
  Hidrograma	
  
Exemplo: Hidrograma Rio Paraguai em Porto Estrela (1974-1975) 
Período chuvoso Período chuvoso 
Hidrograma 
 Curva de Recessão: 
Hidrograma 
Balanço Hídrico 
Equação Fundamental 
Balanço Hídrico 
—  Um dos recursos mais importantes da Terra é a água. Ela 
ocorre em três estados da matéria: na forma sólida, 
como o gelo; na forma líquida, como a água; na forma 
gasosa, como o vapor 
Exemplos da Importância da Água 
—  A água é um elemento construtivo na fotossíntese das plantas e é 
um constituinte dos organismos. 
—  A água é um solvente para os nutrientes do solo. 
—  A água é de necessidade vital: o ar seco extrai de 1 a 2 kg de 
água diariamente do corpo humano. 
—  A água é um condutor de energia (utilizada na geração de 
energia, causadora de danos por enchentes). 
—  A água é um meio de transporte (águas residuárias, canais de 
drenagem, navegação). 
—  A água é o mais importante regularizador de energia no balanço 
energético da Terra; sem a evaporação, a vida na Terra na sua 
forma atual seria impossível. 
Volumes de água na Terra 
Água potável como porcentagem 
de seu total 
Produção Hídrica de Superfície 
Mundial 
Balanço Hídrico das Regiões 
Hidrográficas Brasileiras 
Balanço Hídrico Regional 
Simplificado 
Balanço Hídrico de uma Bacia 
Equação Fundamental do Balanço 
Hídrico 
ΔV =Qe −Qs
Em que: 
•  ΔV é a variação de armazenamento hídrico 
•  Qe é a afluência hídrica 
•  Qs e a efluência hídrica 
Águas Superficiais e Subterrâneas 
ΔV = P − (E +T +G +Q)
Em que: 
ΔV é a variação do armazenamento
P é a precipitação
E é a evaporação
T é a evapotranspiração
G é o fluxo subterrâneo da bacia
Q é o escoamento superficial
Águas Superficiais 
ΔV = P − (E +T + I +Q)
Em que: 
ΔV é a variação do armazenamento
P é a precipitação
E é a evaporação
T é a evapotranspiração
I é a infiltração
Q é o escoamento superficial
Águas Superficiais 
ΔV = P − (E +T + I +Q)
Q = P −E −T − I
ΔV = 0
—  A altura de chuva equivale à altura da lâmina d’água que 
seria obtida se o volume de água de uma chuva fosse 
distribuído por uma lâmina uniforme sobre uma bacia 
hidrográfica. 
—  • Se, em um período de um ano, houve uma chuva acumula 
de P mm, sobre uma bacia hidrográfica com A Km2 de área, 
então o volume precipitado em um ano foi de: 
—  Volume(m3) = P(mm) * 10-3(m/mm) * A(Km2) * 106 (m2/Km2) 
—  A vazão equivalente a este volume seria dada por: 
—  Vazão = Volume / 1 ano 
P(m3 / s) = P(mm)*10
−3(m /mm)*A(Km2 )*106(m2 /Km2 )
365*24*3600s
Exemplo prático 
1.  Uma barragem irá abastecer uma cidade de 100.000 
habitantes e uma área irrigada de 5.000ha. Verificar, 
através de um balanço hídrico anual, se o local escolhido 
para a barragem tem condições de atender à demanda, 
quando esta for construída. 
Dados disponíveis: 
• área da bacia = 300km2; 
• precipitação média anual = 1.300mm/ano; 
• evapotranspiração total para situação com a barragem pronta 
= 1.000mm/ano; 
• demanda da cidade = 150l/(hab. x dia); 
• demanda da área irrigada=9.000m3/(ha x ano). 
 
Solução 
Solução 
Exercício 01 
Um vale possui 12.140 ha de terra irrigável. Estima-se 
que esta área será utilizada para o plantio de três 
culturas, conforme mostra a Tabela abaixo. Determinar o 
volume de água necessário para a irrigação, sabendo-se 
que dispõe-se de 200 mm de precipitação média anual 
Cultura Área (ha) Lâmina d’água (mm) 
1 2.430 240 
2 6.070 540 
3 3.640 390 
 
Exercício 02 
Numa região existem isoietas de precipitação média 
que indicam que a precipitação anual é de 1600 mm. 
Num posto com dados verificou-se que a evaporação 
real é de 1100 mm. Nesta região deseja-se irrigar uma 
área com 3000 ha, com demanda de cerca de 8.000 
m3/(ano.ha). Considerando a disponibilidade hídrica de 
uma bacia de 35 km2, é possível atender a demanda? 
Exercícios 
1.  Qual seria a vazão de saída de uma bacia 
completamente impermeável, com área de 60km2, sob 
uma chuva constante à taxa de 10 mm.hora-1? 
2.  A região da bacia hidrográfica do rio Taquari recebe 
precipitações médias anuais de 1600 mm. Em Muçum 
(RS) há um local em quesão medidas as vazões deste 
rio e uma análise de uma série de dados diários ao 
longo de 30 anos revela que a vazão média do rio é de 
340 m3.s-1. Considerando que a área da bacia neste 
local é de 15.000 Km2, qual é a evapotranspiração 
média anual nesta bacia? Qual é o coeficiente de 
escoamento de longo prazo? 
 
Exercícios 
3.  Uma bacia de 100 km2 recebe 1300 mm de chuva 
anualmente. Qual é o volume de chuva (em m3) que atinge a 
bacia por ano? 
4.  Uma bacia de 1100 km2 recebe anualmente 1750 mm de 
chuva, e a vazão média corresponde a 18 m3/s. Calcule a 
evapotranspiração total desta bacia (em mm/ano). 
5.  A região da bacia hidrográfica do rio Uruguai recebe 
precipitações médias anuais de 1700 mm. Estudos anteriores 
mostram que o coeficiente de escoamento de longo prazo é 
de 0,42 nesta região. Qual é a vazão média esperada em um 
pequeno afluente do rio Uruguai numa seção em que a área 
da bacia é de 230 km2. 
Exercícios 
6.  Considera-se para o dimensionamento de estruturas de 
abastecimento de água que um habitante de uma 
cidade consome cerca de 200 litros de água por dia. 
Qual é a área de captação de água da chuva necessária 
para abastecer uma casa de 4 pessoas em uma cidade 
com precipitações anuais de 1400 mm, como Porto 
Alegre? Considere que a área de captação seja 
completamente impermeável.