21 02 2018 Introducao Hisdrosfera Ciclo hidrologico pdf (1)

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UNICEUB – Centro Universitário de Brasília
Graduação em Engenharia Civil
Disciplina: Hidrologia aplicada
Hidrosfera;
Ciclo hidrológico
Brasília, 21 de fevereiro de 2018
1. Ciclo hidrológico;
2. Bacia hidrográfica;
3. Medidas 
climatológicas;
4. Precipitação;
5. Infiltração;
6. Evaporação e 
transpiração;
Ementa
7. Fluviometria;
8. Escoamento 
superficial
9. Águas subterrâneas;
10.Estatística aplicada;
11.Regularização de 
vazões.
Avaliação (4 menções):
 2 Provas
 1ª Prova: 16 de abril
 2ª Prova: 13 de junho
 Trabalho final + atividades/exercícios 
desenvolvidos em sala
 AMC: Avaliação Multidisciplinar Cumulativa
Avaliação:
 Trabalho de hidrologia: valerá 50% da 3ª menção. As 
diretrizes serão apresentadas posteriormente;
 Atividades/exercícios desenvolvidos em sala: 
valerá 50% da 3ª menção. As diretrizes serão 
apresentadas posteriormente;
 Prova substitutiva: abrangerá toda a matéria 
ministrada. Somente para quem perdeu uma das 2 
provas. Data: 18 de junho.
Atividades/exercícios desenvolvidos em 
sala
 11 testes (questões objetivas ou de cálculo) realizados 
em sala, no final da aula, sobre os assuntos discutidos 
durante a aula.
 Serão considerados 8 testes para compor a 3ª menção. 
Ou seja, 3 testes (de menor menção ou SR) serão 
desconsiderados.
 A data dos testes não será divulgada previamente.
A água é a substância mais 
presente na superfície do planeta 
Terra, cobrindo mais de 70% do 
globo.
Introdução
Aula 1 - Introdução à Hidrologia Aplicada
Hidrosfera
 Refere-se a toda a água do mundo, que é estimada 
em aproximadamente 1,4 x 1015 m3.
 A água doce de rios, lagos e aquíferos (reservatórios 
subterrâneos) corresponde a menos de 1% do total.
 A água doce que atinge a superfície terrestre (chuva 
ou neve) é suficiente para atender todas as 
necessidades humanas. Entretanto, grandes 
problemas surgem com a variabilidade temporal e 
espacial da disponibilidade de água.
Aula 1 - Introdução à Hidrologia Aplicada
Hidrosfera
Volume 
(103 km3)
Percentual 
da água da 
Terra (%)
Percentual da 
água doce da 
Terra (%)
Oceanos/água salgada 1.338.000 97 -
Gelo permanente 24.064 1,7 69
Água subterrânea (doce) 10.530 0,76 30
Lagos (água doce) 91 0,007 0,26
Umidade do solo 16,5 0,001 0,05
Água atmosférica 12,9 0,001 0,04
Banhados 11,5 0,0008 0,03
Rios 2,12 0,0002 0,006
Biota 1,12 0,0001 0,003
(1 km3 = 109 m3)
Aula 1 - Introdução à Hidrologia Aplicada
Aula 1 - Introdução à Hidrologia Aplicada
Os reservatórios de água
 Hidrosfera: mares, oceanos, aguas continentais 
(superficiais e subterrâneas).
 Atmosfera (vapor na atmosfera é um gás (natural) do 
efeito estufa).
 Biosfera (toda forma de vida).
Ciclo da água = movimento entre reservatórios, 
mudando de fase.
O Brasil detém
12% da água
doce do 
planeta.
Na região Norte, que tem 7% da
população do Brasil, estão 70% das
águas superficiais brasileiras.
Nas regiões Sudeste e
Nordeste estão 70% da
população brasileira.
Mas 9% dos recursos
hídricos superficiais
disponíveis.
Além da distribuição desigual, há diversos problemas
relacionados ao uso da água no Brasil:
- Desperdício;
- Poluição;
- Acesso da população a água tratada.
Aula 1 - Introdução à Hidrologia Aplicada
Distribuição e disponibilidade de
água no planeta
 Existe água em abundância no 
planeta?
 Existe água com qualidade?
 Existe água em abundância, com 
qualidade onde é necessário? 
Sim
Sim
Em alguns lugares, não. 
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológico
É possível 
transportar água 
da Rio Amazonas 
para abastecer o 
Sudeste?
Pesquisador do INPE 
Antônio Donato Nobre
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológico
Pesquisador do INPE Antônio Donato Nobre
Em condições equatoriais, com alta temperatura e ventos fortes, o 
oceano evapora quantidade similar à floresta (~4 mm/dia). 
Mas no oceano, se não ventar e/ou se o ar logo acima da água 
estiver saturado com vapor d'água, diminui muito a evaporação. Mas 
além da evaporação, o fator chave das florestas, comparativamente 
com o oceano, é a intensidade de condensação, muito maior sobre a 
Amazônia. Essa condensação é sustentada pela transpiração das 
arvores e especialmente promovida pelo efeito dos núcleos de 
condensação (aerossóis biogênicos emitidos pelas arvores). Quando 
condensa o vapor ocorre um desaparecimento desse gás da mistura 
no ar, o que faz a pressão cair. Tal processo é mais intenso sobre a 
floresta do que sobre o oceano (onde há muito menos aerossóis 
biogênicos). Se Vc já foi para a Amazonia deve ter visto nuvens 
baixas se formando sobre a floresta nos dois lados de rios, mas o 
céu aberto sobre a água.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoPegada hídrica
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoPegada hídrica
A Pegada Hídrica de um indivíduo, comunidade ou 
empresa é definida como o volume total de água 
doce que é utilizado para produzir os bens e serviços 
consumidos pelo indivíduo, comunidade ou 
produzidos pelas empresas.
O volume total de água utilizado durante a 
produção e consumo de bens e serviços.
Conceito criado pelo professor Arjen Y. Hoekstra da 
UNESCO-IHE em 2002, que diz respeito a quantidade de 
água potável suficiente para produzir um alimento ou 
mercadoria.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoPegada hídrica
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoPegada hídrica
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológico8º Fórum Mundial da Água
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoO Ciclo Hidrológico
 O ciclo hidrológico, ou ciclo da água, é o movimento 
contínuo da água presente nos oceanos, continentes e na 
atmosfera. 
 Esse movimento é alimentado pela força da gravidade e 
pela energia do Sol, que provocam a evaporação das 
águas dos oceanos e dos continentes.
 Na atmosfera, formam-se as nuvens que, quando 
carregadas, provocam precipitações, na forma de chuva, 
granizo, orvalho e neve.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoO Ciclo Hidrológico
Conceito central 
da Hidrologia.
A energia do sol 
aquece o ar, o solo e a 
água superficial.
É responsável pela 
evaporação da água 
líquida e pela 
transpiração das 
plantas.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoO Ciclo Hidrológico
O vapor de água é 
transportado pelo ar e 
pode condensar, 
formando nuvens.
O vapor de água 
condensado nas 
nuvens pode voltar à 
superfície na forma de 
precipitação.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológico
O Ciclo Hidrológico
Mas a evaporação da água dos solos, dos rios e 
lagos também contribuem como fontes de vapor 
de água para a atmosfera.
A evaporação dos 
oceanos é a 
maior fonte de 
vapor para a 
atmosfera.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológico
O Ciclo Hidrológico
A precipitação que 
atinge a superfície 
pode infiltrar no 
solo ou escoar 
sobre o solo até 
atingir um curso 
d’água.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológico
O Ciclo Hidrológico
A água que infiltra 
umedece o solo, 
alimenta os aquíferos e 
cria o fluxo de água 
subterrânea.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoO Ciclo Hidrológico
É um fenômeno fechado, 
se considerado em escala 
global. 
Em escala regional, podem 
existir sub-ciclos. Por 
exemplo, a água 
precipitada que está 
escoando em um rio pode 
evaporar, condensar enovamente precipitar antes 
de retornar ao oceano.
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Volume de água (em
km³) movimentado na
terra no período de um 
ano.
O Ciclo Hidrológico
Formação das gotas por contato direto = 
coalescência.
Quando as gotas ficam muito pesadas, 
ocorre a precipitação.
Quando chega ao solo a chuva (precipitação na forma 
líquida) pode ser interceptada pela cobertura vegetal.
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
A água evapora dos oceanos, rios, lagos e superfícies da 
terra e vai para a atmosfera.
A evaporação é afetada pela temperatura, umidade do ar, 
radiação solar e vento.
Evaporação:
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Parte da água disponível no solo é 
absorvida pelas plantas, que a liberam na 
forma de vapor d’água pelo processo de 
transpiração.
A transpiração é afetada pelas
características da vegetação, pela 
temperatura, umidade do ar, radiação solar, 
vento e características do solo.
Transpiração
Com o movimento ascendente da massa de 
ar úmido, a temperatura do ar vai diminuindo 
até que o vapor do ar começa a condensar. 
Quando o vapor se condensa, pequenas 
gotas começam a se formar, dando origem às 
nuvens.
Em certas condições, as gotas crescem, 
atingindo tamanho e peso suficiente para 
vencer as correntes de ar que as sustentam. 
Condensação
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
A umidade atmosférica volta à 
superfície terrestre na forma de 
chuva, granizo, neve ou orvalho.
Variabilidade temporal e 
especial.
Precipitação
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Retenção de parte da precipitação
acima da superfície do solo.
Depende do tipo de cobertura do 
solo (áreas vegetadas, 
urbanizadas, etc.).
As perdas por interceptação
vegetal podem chegar a 25% do 
total precipitado.
Interceptação
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
É a passagem de água da superfície para o interior do 
solo.
A água que infiltra no solo atinge primeiramente a 
região das raízes.
O solo pode armazenar uma quantidade limitada de 
água (capacidade de campo).
Infiltração
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Depende das 
características
do solo (textura, 
estrutura e 
manejo).
Infiltração
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Se mais água infiltrar no 
solo quando este já tiver
atingido a capacidade de 
campo, a água percolará
para uma zona mais
profunda (zona de 
escoamento
subterrâneo).
Percolação
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Nem toda a água que chega ao solo infiltra devido à 
capacidade limitada do solo em absorvê-la.
A parcela que não infiltra no solo escoa
superficialmente até atingir um manancial.
Escoamento superficial
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Quando a vegetação de uma área é removida, a 
água flui sobre o solo mais rapidamente, reduzindo o 
volume que infiltra.
Escoamento superficial
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Escoamento logo 
abaixo da 
superfície.
Escoamento sub-superficial
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Quando o solo está
saturado, a água
percola até os lençóis
d’água subterrâneos.
O lençol freático
abastece nascentes e 
cursos d’água.
Escoamento subterrâneo
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoO Ciclo Hidrológico
Nos continentes, a água precipitada pode seguir os diferentes 
caminhos:
 Infiltra e percola no solo, podendo formar aqüíferos.
 Escoa sobre a superfície, nos casos em que a precipitação 
é maior do que a capacidade de absorção do solo.
Aula 2 - Propriedades da água e ciclo 
hidrológicoO Ciclo Hidrológico
 Evapora retornando à atmosfera. Em adição a essa 
evaporação da água dos solos, rios e lagos, uma parte da 
água é absorvida pelas plantas. 
 Essas, por sua vez, liberam a água para a atmosfera 
através da transpiração. A esse conjunto, evaporação mais 
transpiração, dá-se o nome de evapotranspiração.
 Congela formando as camadas de gelo nos cumes de 
montanha e geleiras.
A hidrologia tenta 
responder:
o que acontece com 
a água da chuva 
quando atinge a 
superfície terrestre?
Introdução
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
• Chuva, infiltração, 
percolação, escoamento 
superficial
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Camada saturada
• Chuva, infiltração, 
percolação, escoamento 
superficial, escoamento 
subterrâneo.
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
• Chuva, infiltração, 
percolação, escoamento 
superficial, escoamento sub 
superficial.
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Camada saturada
• Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e
escoamento subterrâneo
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo
Camada saturada
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo
Camada saturada
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo
Camada saturada
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
O que acontece se a estiagem for muito longa?
Camada saturada
Aula 3 - Ciclo hidrológico – continuação
Camada saturada
O que acontece se a estiagem for muito longa?
O rio seca (rios intermitentes)