Aula02 Ciclo Hidrológico e Bacia Hidrografica

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HIDROLOGIA
Prof. Dr. Sávio de Brito Fontenele
2. CICLO HIDROLÓGICO e BACIA HIDROGRÁFICA
2.1. A ÁGUA
Diferencia-se dos demais recursos naturais pela notável propriedade de renovar-
se continuamente.
Principal constituinte de todos os seres vivos e, a força fundamental que
remodela constantemente a superfície terrestre.
Encontrada na Hidrosfera, ocupando 15km de espessura da atmosfera (gases e
material particulado) e 1km de litosfera (oceanos e continentes (rochas e solos)).
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2.2. CICLO HIDROLÓGICO
2.2.1. CONCEITO
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.
Fechado somente em nível global. Volumes evaporados em um
determinado ponto não precipitam necessariamente no mesmo local,
porque há movimentos contínuos, com dinâmicas diferentes, na atmosfera
e na superfície terrestre.
O ciclo hidrológico possui aleatoriedade temporal e espacial.
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2.2. CICLO HIDROLÓGICO
Litosfera
Continentes
Solos
Rochas
Oceanos
Atmosfera
Troposfera
(8-16km)
Ocorrem a maioria dos fenômenos 
meteorológicos
Onde está contida a umidade atmosférica
Estratosfera
(40-70km)
Onde se encontra a camada de ozônio
Reguladora da radiação solar
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A
2.2. CICLO HIDROLÓGICO
A circulação da superfície terrestre para a atmosfera ocorre em dois
sentidos:
Superfície
-
Atmosfera
• Ocorre na forma de vapor, como decorrência 
dos fenômenos de evaporação e transpiração.
Atmosfera
- Superfície
• Ocorre em qualquer estado físico, sendo mais 
significativo, as precipitações de chuva e neve.
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2.2. CICLO HIDROLÓGICO
Fatores que contribuem para que haja uma grande variabilidade no ciclo
hidrológico, nos diferentes pontos do globo terrestre:
A desuniformidade com que a energia solar atinge os locais;
Os diferentes comportamentos térmicos dos continentes em relação aos oceanos;
A quantidade de vapor d’água, CO2 e ozônio da atmosfera;
Variabilidade espacial de solos e cobertura vegetal;
Rotação e inclinação do eixo terrestre e sua influência na circulação atmosférica.
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2.2. CICLO HIDROLÓGICO
Fatores que contribuem para que haja uma grande variabilidade no ciclo
hidrológico, nos diferentes pontos do globo terrestre:
O sol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. O
calor por ele liberado atua sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos
estimulando a conversão da água do estado líquido para o gasoso.
A ascensão do vapor d’água conduz à formação de nuvens, que podem 
se deslocar, sob a ação do vento, para regiões continentais.
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2.2. CICLO HIDROLÓGICO
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Fonte: 
http://www.mma.gov.br/agu
a/recursos-hidricos/aguas-
subterraneas/ciclo-
hidrologico
2.2. CICLO HIDROLÓGICO
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Sob condições favoráveis, a água condensada nas nuvens precipita (sob
forma de neve, granizo ou chuva) podendo ser dispersada de várias formas:
retenção temporária na vegetação e/ou no solo próximo onde caiu;
escoamento sobre a superfície do solo ou através do solo para os rios e
penetração no solo profundo. Atingindo os veios d’água, a água prossegue o
seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo. As depressões
superficiais porventura existentes retêm a água precipitada temporariamente.
Essa água poderá retornar para compor fases seguintes do ciclo pela
evaporação e transpiração das plantas. Os escoamentos superficial e
subterrâneo decorrem da ação da gravidade, podendo parte da água ser
evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso d’água. A evaporação
acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases, seja durante a
ocorrência da precipitação, seja durante o escoamento superficial.
2.2. CICLO HIDROLÓGICO
2.2.2. FLUXOS E RESERVAS DE ÁGUA
Reserva de água nos diferentes reservatórios do ciclo hidrológico (Peixoto e Oort,
1990):
1,35 x 1018 m³ 25 x 1015 m³
8,4 x 1015 m³ 2,0 x 1014 m³
1,3 x 1013
m³
6,0 x 1011
m³
97,57% 1,81%
0,61% 0,01%
0,00004% 0,0009%
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 (
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96,50%
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água 
doce
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O equilíbrio médio anual, em volume, entre a precipitação e a
evapotranspiração, que são os dois fluxos principais entre a superfície
terrestre e a atmosfera, em nível global, apresenta o seguinte valor:
2.2. CICLO HIDROLÓGICO
2.2.3. FLUXOS E RESERVAS DE ÁGUA
𝑃 = 𝐸 = 423 𝑥 1012 𝑚3/𝑎𝑛𝑜 0,03%
A evaporação direta dos oceanos corresponde a 85% do total evaporado
A precipitação direta nos oceanos corresponde a 77% do total precipitado
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O ciclo hidrológico, se considerado de maneira global, pode ser visto
como um sistema hidrológico fechado, uma vez que a quantidade total
da água existente em nosso planeta é constante.
Entretanto, é comum o estudo em subsistemas abertos.
A bacia hidrográfica destaca-se como região de efetiva importância
prática devido a simplicidade que oferece na aplicação do balanço
hídrico.
2.2. CICLO HIDROLÓGICO
2.2.4. VOLUME DE CONTROLE
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2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.1. CONCEITO
A bacia hidrográfica é uma
área de captação natural
da água de precipitação
que faz convergir os
escoamentos para um
único ponto de saída, seu
exutório.
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São sistemas abertos, que recebem energia através de agentes climáticos e
perdem energia através do deflúvio, podendo ser descritas em termos de
variáveis independentes, que oscilam em torno de um padrão e, desta forma,
mesmo quando perturbadas por ações antrópicas, encontram-se em equilíbrio
dinâmico. Assim, qualquer modificação no recebimento ou na liberação de
energia ou modificação na forma do sistema, ocorrerá uma mudança
compensatória que tende a minimizar o efeito da modificação e restaurar o
estado de equilíbrio dinâmico. (LIMA; ZAKIA, 2000)
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2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.1. CONCEITO
As bacias podem ser desmembradas em um número qualquer de subbacias,
dependendo do ponto de saída considerado ao longo do seu eixo ou canal
coletor.
Cada bacia hidrográfica interliga-se com outras de ordem hierárquica superior,
constituindo-se em relação à última, uma subbacia.
Portanto, os termos bacia e subbacia hidrográfica são relativos.
(SANTANA, 2004)
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2.3.BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.1. CONCEITO
2.3.2. MICROBACIA HIDROGRÁFICA
2.3.2.1. CONCEITO
As microbacias são áreas fisiográficas drenadas por um curso d’água ou para
um sistema de cursos d’água conectados e que convergem, direta ou
indiretamente, para um leito ou para um espelho d’água, constituindo uma
unidade ideal para o planejamento integrado do manejo dos recursos naturais
do meio ambiente por ele definido.
(BRASIL, 1986 apud HEIN, 2000) 
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O escoamento superficial gerado nas vertentes, no contexto da bacia
hidrográfica, pode ser interpretado como uma “produção” de água para
escoamento rápido e, portanto, as vertentes seriam vistas como as fontes
produtoras.
2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.3 CARACTERÍSTICAS
A precipitação que cai sobre as vertentes infiltra-se totalmente nos solos até
haver saturação superficial destes, momento em que começa a decrescer as
taxas de infiltração e a surgir o escoamento superficial, se a precipitação
persistir.
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Na zona de inundação dos cursos de água, há um comportamento ambíguo, ora
de produção, quando os rios estão incialmente com níveis de água muito baixos,
funcionando esta zona como vertente, ora de transporte, quando os rios estão
em cheia, com a zona de inundação usada para escoamento.
2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.3. CARACTERÍSTICAS
A água produzida pelas vertentes tem como destino imediato a rede de
drenagem, que se encarrega de transportá-la à seção de saída da bacia.
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2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.4. BACIA COMO SISTEMA
A bacia hidrográfica pode ser considerada um sistema físico onde a entrada é o
volume precipitado e a saída é o volume escoado pelo exutório, considerando-se
como perdas intermediárias os volumes evaporados e transpirados e também os
infiltrados profundamente.
Em eventos isolados, pode-se desprezar as perdas e analisar a transformação de
chuva em vazão feita pela bacia.
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2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.4. BACIA COMO SISTEMA
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2.3. BACIA HIDROGRÁFICA
2.3.5. BACIAS CEARENSES
BACIA METROPOLITANA
BACIA DO ACARAÚ
BACIA DO ALTO JAGUARIBE
BACIA DO BAIXO JAGUARIBE
BACIA DO BANABUIU
BACIA DO COREAU
BACIA DO CURU
BACIA DO LITORAL
BACIA DO MÉDIO JAGIUARIBE
BACIA DO SALGADO
BACIA DA SERRA DA IBIAPABA
BACIA DOS SERTÕES DE CRATÉUS
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2.4. BALANÇO HÍDRICO
• Qualquer sistema hidrológico pode ser analisado pelas entradas (vazões ‘Qa’
ou volumes afluentes ‘Va’) e saídas (vazões ‘Qe’ ou volumes efluentes ‘Ve’)
de água através de algum processo físico determinístico ou probabilístico,
expresso matematicamente por uma ou mais funções de transferência.
• O balanço hídrico é realizado por meio da aplicação da equação da
conservação da massa, chamada equação hidrológica fundamental, expressa
por:
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𝑄𝑒 − 𝑄𝑠 = 
𝑑𝑉
𝑑𝑡
2.4. BALANÇO HÍDRICO
• A aplicação dessa equação a um intervalo de tempo ∆t permite que se exprima a
equação do balanço hídrico superficial na seguinte forma:
Vp- volume precipitado; Vs- volume armazenado na superfície;
Vq- volume escoado superficialmente; Vi- volume infiltrado; Ve- volume evaporado.
• Para um volume de controle subsuperficial, o balanço hídrico pode expresso por:
Vsolo- volume de água armazenada no solo; Vg- volume percolado;
Vet- volume evapotranspirado.
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∆V𝑝= ∆V𝑠 + ∆V𝑞 + ∆V𝑖 + ∆V𝑒
∆V𝑖= ∆V𝑠𝑜𝑙𝑜 + ∆V𝑔 + ∆V𝑒𝑡
2.4. BALANÇO HÍDRICO
• No caso de se considerar um volume de controle que inclui a superfície e o
perfil do solo, tem-se a seguinte expressão para o balanço hídrico:
• A avaliação de cada termo da equação do balanço hídrico envolve o
levantamento de dados observados ou de expressões que exprimam o
mecanismo de transporte de volumes de água por infiltração, evaporação,
evapotranspiração, deflúvios superficiais e de percolação de água no meio
poroso.
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∆V𝑝= ∆V𝑠 + ∆V𝑠𝑜𝑙𝑜 + ∆V𝑞 + ∆V𝑔 + ∆V𝑖 + ∆V𝑒 + ∆V𝑒𝑡
REFERÊNCIAS
• TUCCI, C.E.M. HIDROLOGIA: CIÊNCIA E APLICAÇÃO. 4ª ED. PORTO ALEGRE:
EDITORA DA UFRGS/ABRH, 2009, 943 p.
• CHOW, V. T. HANDBOOK OF APLLYED HYDROLOGY. NEW YORK: MCGRAW HILL.
1964.
• EAGLESON, P. OPPORTUNITIES IN HYDROLOGICAL SCIENCES. NEWSLETTERS. IAHS,
n. 40, SET.
• RIGHETTO, A.M. HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS. SÃO CARLOS: EESC/USP,
1998. 840 p.
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