Aula 1 Fundamentos de Hidrologia e Climatologia

Prévia do material em texto

Hidrologia Aplicada
Profª Dra Ingrid Cavalcanti Feitosa
Curso: Engenharia Civil
Ementa 
Fundamentos de hidrologia;
Ciclo hidrológico
Estudos de bacias hidrográficas;
Estudos das precipitações;
 Estudo da evaporação e evapotranspiração;
Estudo do escoamento superficial;
 Estimativa de vazões máximas;
Estudo de vazões mínimas;
 Estudo de infiltração;
 Águas subterrâneas.
BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
- TUCCI, C. E. M. Hidrologia: Ciência e Aplicação. 943p. Editora: ABRH. 4 ed. 2007.
- GARCEZ , L. N. Hidrologia.. 291p. Editora: EDGARD BLUCHER, 2002.
- MENDONÇA, F., DANNI, O. , MORESCO, I. Noções Básicas e Climas do Brasil. 208 p.
Editora: OFICINA DE TEXTO, 2007.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
- ALMEIDA, D. H. C. de. Mudanças Climáticas. 144 p. Editora: LCTE, 2007.
- SISTER, G. Mercado de Carbono e Protocolo de Quioto: Aspectos Negociais e
Tributários.178 p.Editora: CAMPUS JURÍDICO, 2007.
- RIGHETTO, A. M. Hidrologia e recursos hídricos. São Carlos: EESC/USP, 1998. 840p.
- VIANELLO, R. L. Meteorologia básica e aplicações. Viçosa: UFV, 1991. 449p.
- AREJÃO-SILVA, M. A. Meteorologia e climatologia. Brasília: INEMET , 2000. 532p.
O que é Engenharia Civil???
Expressão em Latim, da época dos Romanos “Ingenium Civitas ” i.é.
Engenheiro das Cidades ou Engenheiro da 
Civilização. 
Portanto: “Engenharia Civil é a arte da aplicação da ciência e da
tecnologia na utilização racional dos recursos naturais em
benefício do homem em sociedade”.
Juntamente com a Arquitetura, a Engenharia Civil é 
uma das profissões mais antigas da humanidade. 
História da Engenharia
Antiguidade e Idade Média
Construção de cidades, aquedutos, pontes, estradas, 
templos, catedrais, etc.
Ponte Romana (aprox. ano 10 D.C)
(Queiroz, R.C., 2015)
Aqueduto Romano na França (aprox. ano 20 D.C.)
(Queiroz, R.C., 2015)
Conceitos
HIDROLOGIA
Ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e 
distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua reação 
com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas. 
(U.S. Federal Council for Science and Technology)
Está voltada para os diferentes problemas que
envolvem a utilização dos recursos hídricos,
preservação do meio ambiente e ocupação da bacia
hidrográfica.
Áreas de atuação da Hidrologia: 
• Planejamento e Gerenciamento de Bacia Hidrográfica:
planejamento e controle do uso dos recursos naturais.
• Abastecimento de Água: limitação nas regiões áridas e semi-
áridas do país.
• Drenagem Urbana: cerca de 75% da população vive em área
urbana. Enchentes, produção de sedimentos e problemas de
qualidade da água.
• Aproveitamento Hidrelétrico: a energia hidrelétrica constitui
92% de toda energia produzida no país. Depende da
disponibilidade de água, da sua regularização por obras
hidráulicas e o impacto das mesmas sobre o meio ambiente.
• Uso do Solo Rural: produção de sedimentos e nutrientes,
resultando em perda do solo fértil e assoreamento dos rios.
• Controle de Erosão: medidas de combate à erosão do solo.
• Controle da Poluição e Qualidade da Água: tratamento dos despejos
domésticos e industriais e de cargas de pesticidas de uso agrícola.
• Irrigação: a produção agrícola em algumas áreas depende
essencialmente da disponibilidade de água.
• Navegação.
• Recreação e Preservação do Meio Ambiente.
• Preservação dos Ecossistemas Aquáticos.
Áreas de atuação da Hidrologia: 
Hidrologia na Engenharia Civil
Construção Civil
- Drenagem urbana (Superficiais e Subterrâneas);
- Controle das bacias hidrográficas;
- Rebaixamento do lençol freático.
Saneamento Básico e Controle Ambiental:
- Redes e sistemas de esgotos;
- Deposição e disposição de resíduos
(contaminantes).
DRENAGENS
A PARTIR DE 1970 ...
ATENUAÇÃO DE PICOS DE VAZÕES
 BACIAS DE DETENÇÃO
 BACIAS DE RETENÇÃO
MEDIDAS COMPENSATÓRIAS
(Lazari, sd)
BACIA DE DETENÇÃO
Armazenamento temporário
BACIA DE DETENÇÃO
Armazenamento temporário
BACIA DE DETENÇÃO
Armazenamento temporário
BACIA DE RETENÇÃO
Espelho d’água permanente
Espelho d’água permanente
BACIA DE RETENÇÃO
Orla de Atalaia
Parque da Sementeira
A PARTIR DE 1980 ...
“ Soluções desejáveis são
aquelas que atuam sobre as
causas. ”
(Lazari, sd)
A partir de 1980 ...
Controle de fluxos na origem ----- Redução de volumes 
escoados
Sistemas de armazenamentos localizados no lote urbano
Sistemas para infiltração
Novas posturas tecnológicas
Manutenção permanente
Comprometimento dos cidadãos
(Lazari, sd)
SISTEMA DE ARMAZENAMENTO LOCAL
PAVIMENTO POROSO
PAVIMENTO POROSO
SISTEMA DE INFILTRAÇÃO
Controle Ambiental
- Desenvolvimento sustentável,
- Investigação e aplicação das leis ambientais,
- Conservação e preservação do ecossistema.
Hidrologia na Engenharia Ambiental
Saneamento Básico e Controle Ambiental:
-Redes e sistemas de esgotos;
-Deposição e disposição de resíduos (contaminantes).
PARA QUÊ O ESTUDO 
DAS ÁGUAS ?????
ONDE ESTÃO AS ÁGUAS NO PLANETA ?
- Oceanos e mares - 97,50%;
- Geleiras polares e planaltos- 1,979%;
- Águas Subterrâneas - 0,514%;
- Rios e Lagos - 0,006%;
- Atmosfera - 0,001%.
USO E APLICAÇÕES DESSAS ÁGUAS
Doméstico - 8%
Agricultura - 70%
Indústrias - 22%
SITUAÇÃO DA ÁGUA
Utilização anual em m³ por ano conforme a renda
BAIXA 386
MÉDIA 453
ALTA 1167
Conceitos
CLIMATOLOGIA
Estudo do comportamento da atmosfera e suas interações com as 
atividades humanas e com a superfície do planeta durante um 
longo período de tempo
Subdivisão da Meteorologia e da Geografia
Trata da dimensão física da atmosfera:
- Raios;
- Trovões;
- Descargas Elétricas;
- Nuvens;
- Composição físico- química do ar;
- Previsão do tempo, etc.
Tempo e Clima
O estado da atmosfera pode
ser descrito em termos
estatísticos, definindo a
condição média, a qual é por
sua vez uma descrição
estática.
Tempestade
Condição média, mostrando as diferenças entre as regiões brasileiras
O estado da atmosfera pode ser
descrito em termos instantâneos,
definindo a condição atual, a qual é
extremamente dinâmica.
TEMPO --------- condição atual
CLIMA --------- condição média
TEMPO
Piracicaba, SP - 01 Jan 2005
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horário
T
em
p
er
at
u
ra
 d
o
 a
r 
(C
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
U
m
id
ad
e 
R
el
at
iv
a 
d
o
 a
r 
(%
)
T
UR
Piracicaba, SP - 11 Jul 2004
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horário
T
em
p
er
at
u
ra
 d
o
 a
r 
(C
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
U
m
id
ad
e 
R
el
at
iv
a 
d
o
 a
r 
(%
)
T
UR
A variação da temperatura e da
umidade relativa do ar, ao longo de
um dia, mostra o grande
dinamismo das condições do
tempo.
Observe que dependendo da
época do ano essa variação ao
longo do dia pode ser maior ou
menor, o que na realidade é
dependente dos fatores
meteorológicos que estão atuando
em cada um desses dias.
Fatores Meteorológicos / Climáticos
Fatores são agentes causais que condicionam os 
elementos meteorológicos / climáticos
Elementos Climáticos
Radiação Solar, 
 Temperatura do Ar, 
 Chuva, 
 Velocidade e Direção do Vento, 
 Pressão Atmosférica, 
 Umidade Relativa do Ar
A atuação dos diversos fatores faz com que os elementos 
meteorológicos variem no tempo e no espaço.
Fatores Climáticos
Latitude, 
Altitude,Maritimidade e Continentalidade,
 Massas de Ar, 
Vegetação, 
Correntes Marítimas 
Relevo. 
GRÁFICO DE T ºC ARACAJU
TEMPO
Temperatura Média Mensal
O mesmo acontece ao analisarmos as temperaturas médias mensais para uma
série de anos consecutivos. Percebe-se que apesar de haver um padrão de
variação, ocorre oscilação nas médias de um mesmo mês, de ano para ano. Isso
também pode ser observado para a chuva...
Precipitação Pluviométrica
TEMPO
... em que apesar de se observar a oscilação estacional, os valores
mensais variam sensivelmente de ano para ano.
CLIMA
Piracicaba, SP
0
5
10
15
20
25
30
J F M A M J J A S O N D
T
em
pe
ra
tu
ra
 m
éd
ia
 (o
C
)
0
50
100
150
200
250
300
350
C
hu
va
 (
m
m
/m
ês
)
Chuva
Tmed
Já as médias das temperaturas médias mensais e dos totais médios mensais
de chuva para um período igual ou superior a 30 anos, mostra a
variabilidade estacional, porém com valores estáticos para cada mês,
descrevendo assim o CLIMA do local.
CLIMA
América do Sul
Europa
Bebedouro, SP
0
5
10
15
20
25
30
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
T
em
pe
ra
tu
ra
 m
éd
ia
 (o
C
)
0
50
100
150
200
250
300
350
C
hu
va
 (
m
m
/m
ês
)
Chuva
Tmed
Itabaianinha, SE
0
5
10
15
20
25
30
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
T
em
pe
ra
tu
ra
 m
éd
ia
 (o
C
)
0
50
100
150
200
250
300
350
C
hu
va
 (
m
m
/m
ês
)
Chuva
Tmed
Taquarí, RS
0
5
10
15
20
25
30
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
T
em
pe
ra
tu
ra
 m
éd
ia
 (o
C
)
0
50
100
150
200
250
300
350
C
hu
va
 (
m
m
/m
ês
)
Chuva
Tmed
Uberaba, MG
0
5
10
15
20
25
30
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
T
em
pe
ra
tu
ra
 m
éd
ia
 (o
C
)
0
50
100
150
200
250
300
350
C
hu
va
 (
m
m
/m
ês
)
Chuva
Tmed