1-IntroducaoHidrologia

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Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Hidrologia 
Engenharia Civil - UNAMA 
 
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HIDROLOGIA 
 
1. Introdução à Hidrologia 
 
1.1 Histórico 
 
• Mesmo não conhecendo a origem da água e o funcionamento dos fenômenos 
naturais, as civilizações antigas puderam explorar os recursos hídricos através de 
projetos de irrigação como no Egito e Mesopotâmia, aquedutos para 
abastecimento de água na Roma e irrigação e controle de inundação pelos 
chineses; 
• Séc.15, Leonardo da Vinci e Bernard Palissy compreenderam melhor o ciclo 
hidrológico, pois a dificuldade era aceitar que a precipitação tinha volume maior 
que a vazão e que os rios são mantidos perenes (eterno) pelo retardamento do 
escoamento do subsolo; 
• Séc.17, Pierre Perrault, analisou a relação precipitação – vazão, constatando que a 
vazão era apenas cerca de 16% da precipitação; 
• Séc.19 inicia-se as medições sistemáticas de precipitação e vazão, como também o 
desenvolvimento da hidráulica; 
• A partir da déc. 30, elementos descritivos do funcionamento dos fenômenos 
naturais e fórmulas empíricas (observação/ experiência) de processos específicos. 
 
1.2 Definição 
 
• A Hidrologia pode ser entendida como a ciência que estuda a água, como a própria 
origem da palavra indica (do grego): hidrologia = hydor (“água”) + logos (“ciência” 
ou “estudo”). 
 
• “Hidrologia é a 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” (Definição do U.S. Federal Council of Service and Technology, 
citada por Chow, 1959, apud Tucci, 2000). 
 
• Ciência ampla, pode-se subdividir em áreas específicas: 
 
- Hidrometeorologia: trata da água na atmosfera; 
- Limnologia: estuda os lagos e reservatórios; 
- Potamologia: estuda os rios; 
- Oceanografia: estuda os oceanos; 
- Hidrogeologia: estudas as águas subterrâneas; 
- Glaciologia: trata da ocorrência de neve/gelo na natureza. 
 
Entretanto, cabe salientar que a maioria dos estudos envolve mais de uma das 
sub-áreas, já que os fenômenos e processos envolvendo a água na natureza (ocorrência, 
distribuição, propriedades físico-químicas, etc.) estão interrelacionados de tal forma que 
a explicação e o entendimento dos mesmos só são alcançados mediante a reunião dos 
conhecimentos das diversas sub-áreas. 
 
Conhecimentos Solo, Clima, etc. 
 
Sua importância é facilmente compreensível quando se considera o papel da água na 
vida humana. Fenômenos hidrológicos comuns como as chuvas e o escoamento dos rios 
pareçam conhecidos, devido à regularidade com que se verificam, os efeitos catastróficos 
das grandes cheias e estiagens; 
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A correlação entre progresso e grau de utilização dos recursos hidráulicos evidencia 
também o importante papel da Hidrologia na complementação dos conhecimentos 
necessários para melhor aproveitamento. 
 
Chamada também de Engenharia Hidrológica (Hidrologia em Recursos Hídricos) estuda o 
comportamento físico da ocorrência e o aproveitamento da água na bacia hidrográfica, 
quantificando os recursos hídricos no tempo e no espaço e avaliando o impacto da 
modificação da bacia hidrográfica sobre o comportamento dos processos hidrológicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Algumas sub-áreas que tratam da análise dos processos físicos que ocorrem na bacia: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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❖ Nota: 
 
• Considera-se, atualmente, que a 
quantidade total de água na Terra, 
estimada em cerca de 1.386 
milhões de km³, tem permanecido 
de modo aproximadamente 
constante durante os últimos 500 
milhões de anos; 
• Entretanto, as quantidades de 
água estocadas na Terra sob as 
diferentes formas (ou nos diferentes 
“reservatórios”) variaram 
substancialmente nesse período; 
• Está apresentada a distribuição 
da água na Terra, conforme 
Shiklomanov (1997) apud Setti et al. 
(2001). 
• Assim, embora a Terra apresente 
1.386 milhões de km³ de água, 
considera-se que o que está 
disponível ao uso humano é apenas 
0,007% dessa quantidade. 
 
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2. Ciclo Hidrológico 
 
2.1 Introdução 
 
Água pode ser encontrada na atmosfera, na superfície da Terra, no subsolo e nos 
oceanos, mares, rios, lagos, etc. O movimento da água da natureza apresenta os 
processos de transformação da água definido como Ciclo Hidrológico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• É importante lembrar que a água está em constante movimento, 
constituindo o que se denomina de ciclo hidrológico. Esse ciclo tem o Sol como 
principal fonte de energia, através de sua radiação, e o campo gravitacional 
terrestre como a principal força atuante. 
 
2.2 Definição 
 
É o 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; 
 
A superfície terrestre abrange os continentes e os oceanos, participando do ciclo 
hidrológico a camada porosa que recobre os continentes (solos e rochas) e o reservatório 
formado pelos oceanos. Parte desse ciclo é constituída pela circulação da água na própria 
superfície terrestre, isto é: a circulação de água no interior e na superfície dos solos e 
rochas, nos oceanos e nos seres vivos. 
 
A atmosfera também possui uma diversidade de condições físicas importante, 
entretanto, a maioria dos fenômenos meteorológicos acontece na fina camada inferior da 
atmosfera (8 a 16 km de espessura - troposfera), onde está contida a quase totalidade da 
umidade atmosférica, cerca de 90%. 
 
O ciclo é o modelo pelo qual se representam a interdependência e o movimento contínuo 
da água nas fases sólida, líquida e gasosa, em que a água do planeta está em contínuo 
movimento cíclico; 
 
 
 
 
 
 
• A água muda de estado ou 
de posição com relação à 
Terra, seguindo linhas 
principais desse ciclo 
(precipitação, escoamento 
superficial ou subterrâneo, 
evaporação), mantendo no 
decorrer do tempo uma 
distribuição equilibrada, 
do que é uma boa 
evidência a constância do 
nível médio dos mares. 
 
 
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Os componentes do ciclo hidrológico são: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.3 Descrição Geral 
 
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 é: 
 
P = E = 423 x 10¹² m³/ ano 
 
 
Evaporação direta oceanos = 361 x 10¹² m³ (85% do total evaporado), sendo os 15% 
complementares, 62 x 10¹² m³ devido à evapotranspiração dos continentes; 
 
Precipitação aos oceanos 324 x 10¹² m³ por ano (77% do total precipitado), cabendo aos 
continentes receberem os restantes 23% ou 99 x 10¹² m³; 
 
A diferença entre o que é precipitado anualmente nos continentes (99 x 10¹² m³) e o que é 
evapotranspirado pelos continentes (62 x 10¹² m³) corresponde ao escoamento para os 
oceanos (37 x 10¹² m³). 
 
2.4 Balanço hídrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A bacia hidrográfica é o melhor espaço de avaliação do comportamento hídrico, pois tem 
definido o espaço de entrada, a bacia, o local de saída e a seção de rio que define a bacia 
hidrográfica (TUCCI, 1993). 
 
Conhecendo essas características, podemos aplicar a equação da continuidade da 
massa, que afirma que o volume de água de entrada menos o volume de águade 
saída, deve igualar a variação dos estoques de água na área em um determinado 
período de tempo. 
 
 
 
 
 
∆V = variação de volume no tempo, que consideraremos de um mês (m³); 
∑I = somatório dos volumes de água que entram no sistema isolado (m³); 
∑O = somatória dos volumes de água que saem do sistema isolado (m³); 
 
 
 
É o resultado da quantidade de água que 
entra e sai de um sistema em um 
determinado intervalo de tempo. 
Escala global, “o balanço hídrico” é o 
próprio “ciclo hidrológico”, cujo resultado 
mostrará a quantidade de água 
disponível no sistema (solo, rios, lagos, 
vegetação úmida e oceanos), ou seja, na 
biosfera, apresentando um ciclo fechado. 
 
 
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Dessa forma, as entradas e saídas podem ser determinadas abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Tomaz, 2006. 
 
Numa bacia o balanço hídrico é determinado por (TUCCI, 1993): 
 
a. Equação – Balanço hídrico 
 
 
 
 
 
S(t+1) e S(t) = quantidade de água no tempo t+1 e t; 
P = precipitação na área da bacia no intervalo; 
E = evapotranspiração real no intervalo de tempo na bacia; 
Q = vazão de saída no intervalo de tempo Dt. 
 
Quando o período de avaliação (Dt) é muito longo a diferença de armazenamento (S) pode 
ser considerada desprezível e, dessa forma temos: 
 
b. Equação – Balanço hídrico 
 
 
 
 
 
P = precipitação na área da bacia no intervalo; 
E = evapotranspiração real no intervalo de tempo na bacia; 
Q = vazão de saída. 
 
A vazão Q no tempo é o hidrograma de saída da bacia e representa o escoamento 
superficial (superfície das bacias) e subterrâneo (gerado pelos aquíferos) hidrograma de 
saída (Tucci, 2009). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Entrada de água Saída de água 
Chuva Evapotranspiração 
Orvalho Escoamento superficial 
Escoamento superficial Escoamento Subsuperficial 
Escoamento Subsuperficial Drenagem profunda 
Ascensão capilar