2 Ciclo Hidrologico

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CAPÍTULO 2. CICLO HIDROLÓGICO 
 
 
 
2.1. O Ciclo da Água 
 
 
 
É o fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre 
e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar associada à 
gravidade e à rotação terrestre. 
 
O conceito de ciclo hidrológico (Figura 4) está ligado ao movimento e à troca de 
água nos seus diferentes estados físicos, que ocorre na Hidrosfera, entre os oceanos, 
as calotes de gelo, as águas superficiais, as águas subterrâneas e a atmosfera. Este 
movimento permanente deve-se ao Sol, que fornece a energia para elevar a água da 
superfície terrestre para a atmosfera (evaporação), e à gravidade, que faz com que a 
água condensada se caia (precipitação) e que, uma vez na superfície, circule através 
de linhas de água que se reúnem em rios até atingir os oceanos (escoamento 
superficial) ou se infiltre nos solos e nas rochas, através dos seus poros, fissuras e 
fraturas (escoamento subterrâneo). Nem toda a água precipitada alcança a superfície 
terrestre, já que uma parte, na sua queda, pode ser interceptada pela vegetação e volta 
a evaporar-se. 
 
A água que se infiltra no solo é sujeita a evaporação direta para a atmosfera e é 
absorvida pela vegetação, que através da transpiração, a devolve à atmosfera. Este 
processo chamado evapotranspiração ocorre no topo da zona não saturada, ou seja, 
na zona onde os espaços entre as partículas de solo contêm tanto ar como água. 
A água que continua a infiltrar-se e atinge a zona saturada, entra na circulação 
subterrânea e contribui para um aumento da água armazenada (recarga dos 
aquíferos). Na Figura 5 observa-se que, na zona saturada (aquífero), os poros ou 
fraturas das formações rochosas estão completamente preenchidos por água 
(saturados). O topo da zona saturada corresponde ao nível freático. No entanto, a água 
subterrânea pode ressurgir à superfície (nascentes) e alimentar as linhas de água ou 
ser descarregada diretamente no oceano. 
 
A quantidade de água e a velocidade com que ela circula nas diferentes fases do 
ciclo hidrológico são influenciadas por diversos fatores como, por exemplo, a cobertura 
vegetal, altitude, topografia, temperatura, tipo de solo e geologia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Componentes do ciclo hidrológico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 – Movimentação de água no perfil do solo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo do ciclo hidrológico: 
 
a) circulação da água, do oceano, através da atmosfera, para o continente, retorno, 
após a detenção em vários pontos, para o oceano, através de escoamentos 
superficiais ou subterrâneos e, em parte pela própria atmosfera; e 
 
b) curtos-circuitos que excluem segmentos diversos do ciclo completo, como por 
exemplo a movimentação da água do solo e da superfície terrestre para a 
atmosfera, sem passar pelo oceano. 
 
2.2. Equação Hidrológica 
 
 
I - O = S 
 
 
I = (entradas) incluindo todo o escoamento superficial por meio de canais e sobre a 
superfície do solo, o escoamento subterrâneo, ou seja, a entrada de água através 
dos limites subterrâneos do volume de controle, devido ao movimento lateral da 
água do subsolo, e a precipitação sobre a superfície do solo; 
 
O = saídas de água do volume de controle, devido ao escoamento superficial, ao 
escoamento subterrâneo, à evaporação e à transpiração das plantas; e 
 
S = variação no armazenamento nas várias formas de retenção, no volume de 
controle. 
 
Apesar dessa simplificação, o ciclo hidrológico é um meio conveniente de 
apresentar os fenômenos hidrológicos, servindo também para dar ênfase às quatro 
fases básicas de interesse do engenheiro, que são: precipitação; evaporação e 
transpiração; escoamento superficial; escoamento subterrâneo. 
 
Embora possa parecer um mecanismo contínuo, com a água se movendo de 
uma forma permanente e com uma taxa constante, é na realidade bastante diferente, 
pois o movimento da água em cada uma das fases do ciclo é feito de um modo 
bastante aleatório, variando tanto no espaço como no tempo. 
Em determinadas ocasiões, a natureza parece trabalhar em excesso, quando 
provoca chuvas torrenciais que ultrapassam a capacidade dos cursos d’água 
provocando inundações. Em outras ocasiões parece que todo o mecanismo do ciclo 
parou completamente e com ele a precipitação e o escoamento superficial. E são 
precisamente estes extremos de enchente e de seca que mais interessam aos 
engenheiros, pois muitos dos projetos de Engenharia Hidráulica são realizados com a 
finalidade de proteção contra estes mesmos extremos. 
 
 
 
2.3. Balanço Hídrico 
 
O balanço hídrico nada mais é do que o computo das entradas e saídas de água 
de um sistema. Várias escalas espaciais podem ser consideradas para se contabilizar 
o balanço hídrico. Na escala macro, o “balanço hídrico” é o próprio “ciclo hidrológico”, 
cujo resultado nos fornecerá a água disponível no sistema (no solo, rios, lagos, 
vegetação úmida e oceanos), ou seja, na biosfera (SENTELHAS & ANGELOCCI, 
2009). 
Em uma escala intermediária, representada por uma microbacia hidrográfica, o 
balanço hídrico resulta na vazão de água desse sistema. Para períodos em que a 
chuva é menor do que a demanda atmosférica por vapor d’água, a vazão (Q) diminui, 
ao passo que nos períodos em que a chuva supera a demanda, Q aumenta 
(SENTELHAS & ANGELOCCI, 2009). 
Na escala local, no caso de uma cultura, o balanço hídrico tem por objetivo 
estabelecer a variação de armazenamentos e, consequentemente, a disponibilidade de 
água no solo. Conhecendo-se qual a umidade do solo ou quanto de água este 
armazena é possível se determinar se a cultura está sofrendo deficiência hídrica, a qual 
está intimamente ligada aos níveis de rendimento dessa lavoura (SENTELHAS & 
ANGELOCCI, 2009). 
De forma didática e simples, o balanço hídrico de uma bacia hidrográfica (vamos 
estudar seu significado nos próximos tópicos) pode ser dado pela equação: 
P = Qd + Qb + T + E, sendo: 
- P = Precipitação (chuva); 
- Qd = Escoamento direto (água que deixa a bacia durante a chuva ou poucas 
horas após o seu encerramento); 
- Qb = Escoamento de base (água que infiltra no solo, alcançando camadas 
inferiores do solo, sendo temporariamente armazenada até contribuir para o rio na 
forma de escoamento de base, nas nascentes e áreas baixas); 
- T = Transpiração da vegetação; 
- E = Evaporação da água do solo e das superfícies líquidas. 
 
Exercício 1: Na bacia hidrográfica de um determinado rio, durante o ano de 
2010, choveu (P) 1.400 mm (milímetros), tendo 50% como escoamento de base (Qb), 
18% como escoamento direto (Qd), 15% como transpiração (T) e 17% como 
evaporação (E). Calcule o balanço hídrico em termos quantitativos desta área. 
Resolução: O exercício traz os componentes do balanço hídrico em 
porcentagem, temos que transformar em termos quantitativos. Esta etapa é bem 
simples e pode ser feita utilizando uma incógnita, veja: 
-> Se 1.400 mm de chuva (P) equivale a 100% e 50% de escoamento de base 
equivale a quanto? 
1.400 – 100% 
 x – 50% 
100 * x = ( 1.400 * 50 ), sendo (*) o sinal de multiplicação 
100 * x = 70.000, como o número 100 está multiplicando, ele passa dividindo 
x = 70.000 / 100, sendo (/) o sinal de divisão 
x = 700 mm de escoamento de base (Qb) 
 
Realizando a mesma conta com os outros componentes temos: 
- Escoamento direto (Qd) = 252 mm 
- Transpiração (T) = 210 mm 
- Evaporação (E) = 238 mm 
 
Veja como ficou o nosso balanço hídrico: 
P = Qd + Qb + T + E 
1.400 mm = 252 mm + 700 mm+ 210 mm + 238 mm 
1.400 mm = 1.400 mm 
(Notem que o valor de precipitação é igual a soma dos componentes do balanço 
hídrico, caso o seu resultado não tenha sido este, refaça suas contas, pois estão 
incorretas). 
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Já para a agropecuária, o balanço hídrico para verificar a deficiência hídrica para 
uma determinada cultura ou para o manejo do solo pode ser resumido na equação 
abaixo: 
P = E + T, que são os termos que já conhecemos ou de forma mais resumida e 
prática em: 
P = ETP, sendo: 
- ETP: Evapotranspiração Potencial, a soma conjunta da evaporação e da 
transpiração de uma determinada área. No caso da ETP ser maior que P – há 
deficiência hídrica para a cultura; se a ETP for menor que P – não há deficiência hídrica 
para a cultura.