resumo hidrologia

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A água é uma substância com características incomuns. É a substância mais presente na superfície do planeta Terra, cobrindo mais de 70% do globo. O corpo humano é composto por água mais ou menos na mesma proporção.
Massa específica da água
A massa específica, ou densidade, é a massa por unidade de volume de uma substância e o peso específico é o peso por unidade de volume. Para a massa específica normalmente é usado o símbolo ρ, e nas unidades do SI é dada em Kg.m-3. O peso específico é simbolizado pela letra grega γ dado em unidades de N.m-3. As duas variáveis estão relacionadas pela segunda lei de Newton, usando a aceleração da gravidade (g):
	
A massa específica da água líquida a diferentes temperaturas pode ser estimada pela
equação abaixo (Dingman, 2002): ρ = 1000 − 0, 019549⋅ |T – 3,98|1,68
onde T é a temperatura em ºC e ρ é a massa específica em Kg.m-3
O calor específico é a propriedade de uma substância que relaciona a variação do conteúdo de energia à variação da sua temperatura.
A quantidade de energia liberada pela água congelada a 0oC durante o processo de fusão é denominada calor latente de fusão. O valor do calor latente de fusão da água é de, aproximadamente, 334 KJ.Kg-1.
A quantidade de energia absorvida pela água na passagem da fase líquida para a gasosa (vapor) é o calor latente de vaporização. A quantidade de energia absorvida pela água na passagem da fase líquida para a gasosa (vapor) é o calor latente de vaporização.
A grande capacidade de armazenar calor da água na forma de vapor tem um papel importante no transporte de energia na atmosfera, das regiões mais tropicais para as regiões mais próximas dos pólos. A liberação de energia que ocorre durante a condensação tem um papel fundamental na formação das nuvens e no processo de formação das chuvas.
O termo hidrosfera refere-se a toda a água do mundo, que é estimada em aproximadamente 1,4 . 1015 metros cúbicos. Cerca de 97 % da água do mundo está nos oceanos. Dos 3% restantes, a metade (1,5% do total) está armazenada na forma de geleiras ou bancadas de gelo nas calotas polares. A água doce de rios, lagos e aquíferos (reservatórios de água no subsolo) corresponde a menos de 1% do total.
Ciclo Hidrológico - A energia do sol resulta no aquecimento do ar, do solo e da água superficial e resulta na evaporação da água e no movimento das massas de ar. O vapor de ar é transportado pelo ar e pode condensar no ar formando nuvens. Em circunstâncias específicas o vapor do ar condensado nas nuvens pode voltar à superfície da Terra na forma de precipitação. A evaporação dos oceanos é a maior fonte de vapor para a atmosfera e para a posterior precipitação, mas a evaporação de água dos solos, dos rios e lagos e a transpiração da vegetação também contribuem. A precipitação que atinge a superfície pode infiltrar no solo ou escoar por sobre o solo até atingir um curso d’água. A água que infiltra umedece o solo, alimenta os aqüíferos e cria o fluxo de água subterrânea.
Obs: A energia que movimenta o ciclo hidrológico é fornecida pelo sol.
A bacia hidrográfica é a área de captação natural dos fluxos de água originados a partir da precipitação, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório.
Uma bacia hidrográfica pode ser dividida em sub-bacias e cada uma das sub-bacias pode ser considerada uma bacia hidrográfica.
A bacia hidrográfica pode ser considerada como um sistema físico sujeito a entradas de água (eventos de precipitação) que gera saídas de água (escoamento e evapotranspiração). A bacia hidrográfica transforma uma entrada concentrada no tempo (precipitação) em uma saída relativamente distribuída no tempo (escoamento).
As características fundamentais de uma bacia que dependem do relevo são:
• Área
• Comprimento da drenagem principal
• Declividade
A área da bacia pode ser medida através de um instrumento denominado planímetro ou utilizando representações digitais da bacia em CAD ou em Sistemas de Informação Geográfica.
Tempo de concentração é o tempo que uma gota de chuva que atinge a região mais remota da bacia leva para atingir o exutório.
onde tc é o tempo de concentração em minutos; L é o comprimento do curso d’água principal em km; e ∆h é a diferença de altitude em metros ao longo do curso d’água principal.
Os tipos de solos e a geologia vão determinar em grande parte a quantidade de água precipitada que vai infiltrar no solo e a quantidade que vai escoar superficialmente. A vegetação tem um efeito muito grande sobre a formação do escoamento superficial e sobre a evapotranspiração.
Existem três formas principais de representar o relevo em um computador
E primeiro lugar, o relevo pode ser representado em um computador utilizando linhas digitalizadas representando as curvas de nível. Esta forma de representação é muito útil para a geração de mapas.
Em segundo lugar o relevo pode ser representado utilizando faces triangulares inclinadas formadas a partir de três pontos com cotas e coordenadas conhecidas. Esta forma de representação é muito utilizada para ferramentas de visualização em três dimensões do terreno.
A terceira forma de armazenar dados topográficos é baseada na utilização de uma grade ou matriz em que cada elemento contém um valor que corresponde à altitude local. Esta forma de armazenar dados topográficos, denominada Modelo Digital de Elevação (MDE), é a forma de representação do relevo mais utilizada para extrair informações úteis para estudos hidrológicos. Para a visualização, as altitudes são convertidas em cores, ou níveis de cinza.
O MDE do SRTM é adequado para a análise de bacias hidrográficas de escala relativamente grande. Para bacias pequenas bacias urbanas a resolução espacial de 90 m obviamente não é adequada. Além disso, o MDE do SRTM apresenta erros devido à presença de prédios, o que inviabiliza sua aplicação em bacias urbanas.
O balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica é denominado balanço hídrico.
A principal entrada de água de uma bacia é a precipitação. A saída de água da bacia pode ocorrer por evapotranspiração e por escoamento.
O percentual da chuva que se transforma em escoamento é chamado coeficiente de escoamento de longo prazo e é dado por:
A água da atmosfera que atinge a superfície na forma de chuva, granizo, neve, orvalho, neblina ou geada é denominada precipitação.
Assim sendo, ela fornece subsídios para a quantificação do abastecimento de água, irrigação, controle de inundações, erosão do solo, etc., e é fundamental para o adequado dimensionamento de obras hidráulicas, entre outros. A chuva é a causa mais importante dos processos hidrológicos de interesse da engenharia e é caracterizada por uma grande aleatoriedade espacial e temporal.
O processo de formação das nuvens de chuva está associado ao movimento ascendente de uma massa de ar úmido. Neste processo a temperatura do ar vai diminuindo até que o vapor do ar começa a condensar. Isto ocorre porque a quantidade de água que o ar pode conter sem que ocorra condensação é maior para o ar quente do que para o ar frio. Quando este vapor se condensa, pequenas gotas começam a se formar, permanecendo suspensas no ar por fortes correntes ascendentes e pela turbulência. Porém, em certas condições, as gotas das nuvens crescem, atingindo tamanho e peso suficiente para vencer as correntes de ar que as sustentam. Nestas condições, a água das nuvens se precipita para a superfície da Terra, na forma de chuva.
Chuvas frontais: As chuvas frontais ocorrem quando se encontram duas grandes massas de ar, de diferente temperatura e umidade.
Chuvas orográficas: As chuvas orográficas ocorrem em regiões em que um grande obstáculo do relevo, como uma cordilheira ou serra muito alta, impede a passagem de ventos quentes e úmidos, que sopram do mar, obrigando o ar a subir.
Chuvas convectivas: As chuvas convectivas ocorrem pelo aquecimento de massas de ar, relativamente pequenas, que estão em contato direto com a superfície quente dos continentes e oceanos.
A chuva é medidautilizando instrumentos chamados pluviômetros que nada mais são do que recipientes para coletar a água precipitada com algumas dimensões padronizadas. O pluviômetro mais utilizado no Brasil tem uma forma cilíndrica com uma área superior de captação da chuva de 400 cm2, de modo que um volume de 40ml de água acumulado no pluviômetro corresponda a 1 mm de chuva.
Também é possível fazer estimativas da precipitação a partir de imagens obtidas por sensores instalados em satélites.
As variáveis que caracterizam a chuva são a sua altura (lâmina precipitada), a intensidade, a duração e a freqüência.
Duração é o período de tempo durante o qual a chuva cai. Normalmente é medida em minutos ou horas. A altura é a espessura média da lâmina de água que cobriria a região atingida se esta região fosse plana e impermeável. Intensidade é a altura precipitada dividida pela duração da chuva, e é expressa, normalmente, em mm.hora-1. Freqüência é a quantidade de ocorrências de eventos iguais ou superiores ao evento de chuva considerado.
A variável utilizada na hidrologia para avaliar eventos extremos como chuvas muito intensas é o Tempo de Retorno é igual ao inverso da probabilidade.
A forma de representar a variabilidade espacial da chuva para um evento, para um ano inteiro de dados ou para representar a precipitação média anual ao longo de um período de 30 anos são as linhas de mesma precipitação (isoietas) desenhadas sobre um mapa.
A variabilidade sazonal da chuva é representada por gráficos com a chuva média mensal.
O cálculo da chuva média é o da média aritmética, em que se calcula a média das chuvas ocorridas em todos os pluviômetros localizados no interior de uma bacia.
Ex: Pm = (66+50+44+40)/4 = 50 mm.
Um dos métodos de interpolação mais utilizados é baseado numa ponderação por inverso da distância. Este método considera que a chuva em um local (ponto) pode ser calculada como uma média ponderada das chuvas registradas em pluviômetros da região. A ponderação é feita de forma que os postos pluviométricos mais próximos sejam considerados com um peso maior no cálculo da média.
O objetivo de um posto de medição de chuvas é o de obter uma série ininterrupta de precipitações ao longo dos anos.
As causas mais comuns de erros grosseiros nas observações são: a) preenchimento errado do valor na caderneta de campo; b) soma errada do número de provetas, quando a precipitação é alta; c) valor estimado pelo observador, por não se encontrar no local no dia da amostragem; d) crescimento de vegetação ou outra obstrução próxima ao posto de observação; e) danificação do aparelho; f) problemas mecânicos no registrador gráfico.
A análise de consistência de dados pluviométricos é um conjunto de procedimentos que é aplicado aos dados para verificar se são coerentes e se estão isentos de desvios sistemáticos e erros diversos.
O Método da Dupla-Massa é baseado no princípio que o gráfico de uma quantidade acumulada, plotada contra outra quantidade acumulada, durante o mesmo período, deve ser uma linha reta, sempre que as quantidades sejam proporcionais. A declividade da reta ajustada nesse processo representa então, a constante de proporcionalidade.
Os rios cobrem a maior parte da superfície terrestre e são os principais modeladores da paisagem dos continentes. 
O fluxo laminar, o tipo de movimento mais simples, as linhas de corrente retas ou levemente curvas correm paralelas umas contra as outras, não havendo mistura ou cruzamento de camadas. 
O fluxo turbulento tem um padrão de movimento mais complexo, no qual as linhas de fluidos misturam-se, cruzam-se e formam espirais e turbilhões. As aguas que se movem rapidamente num rio mostram tipicamente um padrão. A turbulência pode ser baixa ou alta. Tanto o fluxo laminar como o turbulento dependem de três fatores: 
1. Sua velocidade (taxa de movimento)
2. Sua geometria (principalmente sua profundidade)
3. Sua viscosidade, que é uma medida da resistência ao mento de um fluido. Quanto mais viscoso ("espesso") é um: do, maior será a sua resistência ao fluxo. Quanto mais alta viscosidade, maior a tendência ao fluxo laminar.
A carga de suspensão do rio inclui todo o material suspenso no fluxo de forma temporária ou permanente. Sua carga de fundo é o material que o rio carrega adiante sobre o leito, por deslizamento ou rolamento.
A aptidão que um fluxo tem de carregar material de um determinado tamanho é a sua competência. 
A carga sedimentar total que o fluxo transporta é a sua capacidade.
A velocidade com que partículas de vários pesos, em suspensão na corrente, depositam-se até o fundo é chamada de velocidade de decantação. 
Um dos principais meios que um rio utiliza para fragmentar e erodir as rochas é a lenta abrasão. 
O intemperismo químico, que altera os minerais da rocha e a fragiliza nas juntas e fraturas, ajuda a destruir o substrato dos leitos dos rios, da mesma maneira como ele atua na superfície. 
O intemperismo físico pode ser violento, quando a colisão de matacões e o impacto menor, porém constante, dos seixos e da areia trincam a rocha ao longo das fraturas.
A erosão da rocha é particularmente acentuada em corredeiras e quedas d' água. 
Um vale fluvial abrange toda a área entre os topos das encostas de ambos os lados do rio.
A medida que o lado externo da margem é erodido, barras curvas de areia, chamadas de barras de meandro ou de pontal, são depositadas ao longo da margem interna, onde a corrente é mais lenta.
Um rio entrelaçado é aquele em que o canal subdivide-se numa rede entrecruzada de canais, os quais se reencontram, num padrão parecido com tranças de cabelo.
Medimos o fluxo de um rio pela sua vazão ou descarga - o volume de água que passa num dado ponto e num dado momento à medida que flui por um canal de uma certa largura e profundidade.
O intervalo de recorrência de inundações de diferentes vazões varia de um rio para o outro. O intervalo depende de três fatores:
• o clima da região;
• a largura da planície de inundação;
• o tamanho do canal.
O equilíbrio do rio é controlado por vários fatores:
Relevo (incluindo declividade); 
Clima; 
Fluxo da corrente (incluindo tanto a vazão como a velocidade);
A resistência da rocha ao intemperismo e a erosão.
Leques aluviais, um lugar onde um rio deve ajustar-se rapidamente à variação das condições é no sopé das montanhas.
Os rios descarregam grande quantidade de sedimentos na forma de cones - ou com a forma de acumulações em leques chamadas de leques aluviais.
Terraços, o soerguimento tectânico pode mudar o equilíbrio de um vale fluvial, resultando em superfícies planas e escalonadas que acompanham a linha do rio acima da planície de inundação.
Toda elevação entre dois rios, quer meça poucos metros ou milhares, forma um divisor de águas.
Os lagos são acidentes do perfil longitudinal, variam desde reservatórios de apenas 100 m de um lado ao outro, até o maior e mais profundo lago do mundo.
Os materiais depositados no topo do delta, tipicamente areia, formam um pacote de camadas de topo. A jusante, na frente externa do delta, areia fina e silte são depositados para formar um pacote de camadas frontais, que lembra uma estratificação cruzada de grande proporção. Espalhando-se sobre o assoalho marinho, avante das camadas frontais, está o pacote de camadas basais, finas e horizontais, compostas de lama, que são soterradas à medida que o delta continua a crescer. 
Os principais reservatórios naturais da Terra são os oceanos, as geleiras e o gelo polar, os aqüíferos, os lagos e os rios, a atmosfera e a biosfera.
Parte da água que se precipita nos continentes encharca o subsolo pela infiltração, o processo pelo qual a água penetra na rocha ou no solo pelos espaços das juntas ou dos pequenos poros entre as partículas.
A quantidade máxima de água doce natural que podemos pensar em usar é aquela constantemente fornecida aos continentes pela precipitação.
A umidade relativa é a quantidade de vapor d'água no ar, expressa como uma percentagem da quantidade total de água que o ar poderiasupor numa dada temperatura se estivesse saturado.
As camadas que armazenam e transmitem a água subterrânea em quantidade suficiente para o abastecimento são chamadas de aqüíferos.
Como a agua flui através do solo e da rocha: O único espaço disponível para a água é aquele dos poros entre os grãos de areia e outras partículas, que constituem o solo e o substrato rochoso, e aquele das fraturas. 
A permeabilidade é a capacidade que um sólido tem de deixar que um fluido atravesse seus poros. 
Em profundidades pequenas, o material não é saturado - parte dos poros contém ar e não é completamente preenchida com água. Esse intervalo é chamado de zona não saturada. Abaixo dela está a zona saturada, o intervalo no qual os poros do solo ou da rocha estão completamente preenchidos com água.
O nível freático do aqüífero raso é chamado de nível freático suspenso, pois se situa acima do nível freático principal do aqüífero inferior.