Ciclo hidrológico e Balanço hídrico

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Ciclo Hidrológico e 
Balanço Hídrico 
 TH702 
Hidrologia Física 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
 1.1 Generalidades 
 
 Pode-se considerar que toda a água utilizável pelo homem 
provenha da atmosfera, ainda que este conceito tenha apenas 
o mérito de definir um ponto inicial de um ciclo que, na 
realidade, é fechado. 
 
 A água pode ser encontrada na atmosfera sob a forma de 
vapor, partículas líquidas e sólidas (granizo, neve). 
 
• Chuva: gotículas de água formadas por condensação atingem 
determinada dimensão e precipitam. 
• Granizo: quando a chuva atravessa temperaturas abaixo de 
zero (a condensação se dá a temperaturas positivas). 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
 1.1 Generalidades 
 
• Neve: quando a condensação ocorre sob temperaturas abaixo 
do ponto de congelamento. 
 
• Orvalho ou Geada: quando a condensação se verifica 
diretamente sobre uma superfície sólida - temperaturas 
superiores ou inferiores a 0C. 
 
• Nevoeiro ou Neblina: condensação ocorre nas proximidades 
do solo. 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
 1.2 Representação gráfica 
 
 O ciclo hidrológico, está representado esquematicamente, em 
suas grandes linhas nas figuras a seguir. 
 
 Estas figuras, forçosamente incompletas, não devem conduzir 
a uma ideia simplista de um fenômeno tão complexo. 
 
 A contínua circulação que se processa às custas da energia 
solar mantém o balanço entre o volume de água na terra e a 
umidade atmosférica. 
Ciclo Hidrológico 
Radiaçã
o solar 
Formação de 
nuvem (vapor) 
Evaporação 
e 
transpiração 
de plantas e 
árvores 
Nuvem de chuva (vapor condensado) 
Evaporação 
do lago 
Infiltraçã
o 
Infiltração
/ Recarga 
Escoament
o superficial 
Retenção 
Zona saturada 
Água subterrânea 
 
 
 
 
 
Processo hidrológico terrestre 
Fonte: Chaudhry, 2000 
EVAPORAÇÃO DA 
SUPERFÍCIE 
LÍQUIDA 
EVAPORAÇÃO DO 
SOLO 
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
EVAPORAÇÃO 
PRECIPITAÇÃO 
PRECIPITAÇÃO 
ESCOAMENTO 
SUPERFICIAL 
EVAPORAÇÃO 
DIRETA 
CONDENSAÇÃO 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
1.3 Processos físicos que intervêm no ciclo hidrológico 
 
• Precipitação: passagem da água da atmosfera para a superfície da 
terra. 
 
• Interceptação: parte da precipitação não atinge o solo, seja devido à 
evaporação durante a própria queda, seja porque fica retida pela 
vegetação. A essa última perda ( com relação ao volume que atinge 
o solo) dá-se a denominação de interceptação . 
 
 Do volume que atinge o solo: 
 - parte infiltra; 
 - parte escoa sobre a superfície; 
 - parte evapora diretamente ou evapora por transpiração. 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
1.3 Processos físicos que intervêm no ciclo hidrológico 
 
• Infiltração e escoamento subterrâneo: processo de penetração da 
água no solo. A água que infiltra no solo movimenta-se através dos 
vazios existentes, por percolação, e eventualmente, atinge uma zona 
totalmente saturada, formando o lençol subterrâneo (freático ou 
artesiano) 
 
• Escoamento Superficial: ocorre quando a intensidade da precipitação 
excede a capacidade de infiltração do solo. Inicialmente são 
preenchidas as depressões do terreno e em seguida inicia-se o 
escoamento propriamente dito, procurando, naturalmente, a água os 
canais naturais, que vão formando os rios e finalmente dirigem-se 
aos mares. Neste processo pode ocorrer infiltração ou evaporação 
(características físicas do terreno e umidade ambiente da zona 
atravessada). A água retida nas depressões também pode evaporar 
ou infiltrar. 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
Escoamento subterrâneo 
1. CICLO HIDROLÓGICO 
1.3 Processos físicos que intervêm no ciclo hidrológico 
 
 
• Evaporação: a água em estado líquido, pela energia recebida do sol 
ou de outras fontes, pode retornar ao estado gasoso. É pela 
evaporação que se mantém o equilíbrio do ciclo hidrológico. 
 
• Transpiração: para viver as plantas retiram umidade do solo, 
utilizam-na em seu crescimento e a eliminam na atmosfera sob a 
forma de vapor. 
 
• Evapotranspiração: evaporação do solo mais a evaporação das 
plantas. 
2. Balanço Hídrico 
 A quantificação do ciclo hidrológico é um simples balanço de 
massa. 
 
 A equação do balanço hídrico é: 
 
 I = entrada 
 Q = saída 
 
 Definir cuidadosamente o volume de controle considerando os 
sistemas superficial e subterrâneo: 
QI
dt
dS

2. Balanço Hídrico 
2. Balanço Hídrico 
Balanço hídrico de superfície 
 (1) 
 
P precipitação 
Qin e Qout vazões superficiais de entrada e saída 
Qg escoamento subterrâneo no rio 
Es evaporação superficial 
Ts transpiração da planta proveniente da umidade 
 da parte superficial do solo 
 I infiltração 
 variação do volume armazenado na superfície ΔSs 
sssgoutin SITEQQQP 
2. Balanço Hídrico 
Balanço hídrico subterrâneo 
 
 (2) 
 
Gin e Gout vazões subterrâneas de entrada e saída no 
 volume de controle 
Qg escoamento subterrâneo no rio 
Eg evaporação subterrânea 
Tg transpiração da planta proveniente da umidade da parte 
 subterrânea do solo 
ΔSg variação do volume armazenado no subsolo 
ggggoutin STEQGGI 
2. BALANÇO HÍDRICO 
Somando as equações (1) e (2) vem: 
 
P- (Qout- Qin) – (Es+ Eg)- (Ts+Tg)- (Gout- Gin)=ΔSs+ΔSg 
 
ou de forma simplificada 
 
P- Q - G – E – T = ΔS 
 
ou ainda 
 
Q + G = Qtot 
E + T = EVT 
P = Qtot + EVT + ΔS balanço hídrico simplificado 
 
onde EVT é a evapotranspiração e ΔS=0 quando Δt = ano !!!! 
2.1 Balanço Hídrico no Mundo 
Continente 
Área 
(106 km2) 
Precipitação 
(mm) 
Evapotranspiração 
(mm) 
Escoamento (mm) 
Europa 9,8 
754 415 339 
Ásia 45,0 
726 433 293 
África 30,3 
686 547 139 
América do Norte 20,7 
670 383 287 
América do Sul 17,8 
1.648 1.065 583 
Austrália 8,7 
736 510 226 
Terra 132,3 
834 540 294 
2.2 Balanço Hídrico por Bacias Brasileiras 
Região 
Área 
(km2) 
Chuva Média 
(m3/s) 
Vazão Média 
(m3/s) 
Evapotrans-
piração (m3/s) 
Vazão/Chuva (%) 
1. Amazonas 6.112.000 493.491 202.000 291.491 41 
2. Tocantins 757.000 42.387 11.300 31.087 27 
3. Atlântico Norte 242.000 16.388 6.000 10.388 37 
4. Atlântico Nordeste 787.000 27.981 3.130 24.851 11 
5. São Francisco 634.000 19.829 3.040 16.789 15 
6. Atlântico Leste (1) 242.000 77.84 670 7.114 9 
7. Atlântico Leste (2) 303.000 11.791 3.710 8.081 31 
8. Paraná 877.000 39.935 11.200 28.735 28 
9. Paraguai 368.000 16.326 1.340 14.986 8 
10. Uruguai 178.000 95.89 4.040 5.549 42 
11. Atlântico Sul 224.000 10.519 4.570 5.949 43 
Brasil – Amazonas total 10.724.000 
696.020 251.000 445.020 36 
Fonte: Carta “Disponibilidade Hídrica do Brasil” – DNAEE – DCRH, 1984. 
 (1) - Do Japaratuba (SE) ao Pardo (BA). 
 (2) - Do Jequitinhonha (MG/BA) ao Paraíba do Sul (SP/MG/RJ).