Estudo dirigido

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ESTUDO DIRIGIDO HIDROLOGIA – II Unidade
	Aluno (a): 
	Curso: Engenharia civil 
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	Semestre: 5° semestre 
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Estudo Dirigido
1. Conceitue evaporação, transpiração e evapotranspiração.
Evaporação é processo de transferência de água líquida para vapor do ar diretamente de superfícies liquidas, (lagos, rios reservatórios, poços, e gotas de orvalho) ou de uma superfície úmida.
Transpiração envolve a retirada da água do solo pelas raízes das plantas, transporte da água através da planta até as folhas e a passagem da água para a atmosfera através dos estômatos da folha.
Evapotranspiração é o processo simultâneo de transferência de água para a atmosfera por evaporação da água do solo e por transpiração das plantas.
2. Quais os fatores intervenientes na taxa de evapotranspiração? Explique-os. 
1) Fatores Climáticos
Radiação Solar: A energia necessária para o processo de evaporação tem como fonte primária o sol; a incidência de sua radiação varia com a latitude, clima e estação do ano. Quanto maior a incidência de radiação solar, maior é a tendência de se ter processo de evapotranspiração.
Umidade Relativa do ar: Razão entre conteúdo de vapor d’água do ar e quantidade de vapor d’água que o ar pode reter naquela temperatura. Ar seco tem maior capacidade de absorver vapor d’água que ar úmido. Quando o ar se aproxima da saturação, a taxa de evaporação diminui, tendendo a se anular.
Temperatura: O aumento da temperatura influi favoravelmente na intensidade de evaporação porque torna maior a quantidade de vapor d’água que pode estar presente no mesmo volume de ar, ao se atingir o grau de saturação do ar.
Vento: Desloca as parcelas de ar mais úmidas encontradas na camada limite superficial, substituindo-as por outras mais secas. Inexistindo o vento, o processo de evaporação cessaria logo que o ar atingisse a saturação, (esgotada sua capacidade de absorver vapor d’água).
2) Fatores da planta
Espécie: arquitetura foliar (distribuição espacial da folhagem), resistência interna da planta ao transporte de água, e outros aspectos morfológicos (n°, tamanho e distribuição dos estômatos), que exercem influência na ET.
Altura da Planta: plantas mais altas e mais rugosas interagem mais eficientemente com a atmosfera, extraindo mais energia, aumentando a ET.
Estágio de desenvolvimento (IAF): Maior IAF, maior a superfície transpirante.
Coeficiente de reflexão (albeto): influencia na disponibilidade de radiação para o processo de ET. Quanto mais escura a vegetação, menor será a reflexão dos raios solares incidentes e maior será a radiação liquida- fonte de energia para ET.
Espaçamento/ Densidade do plantio
Espaçamento Maior: sistema radicular mais superficial, mas permite mais aquecimento do solo e das plantas, e circulação, mais livre do vento, aumentando a ET.
3. Como a evapotranspiração e a evapotranspiração podem ser obtidas?
A evapotranspiração é medida com tanques vegetados denominados de lisímetros ou evapotranspirômetros, que servem para determinar qualquer tipo de ET.
4. O que corresponde a precipitação efetiva? 
Precipitação efetiva é o evento que ocorre, durante e após uma chuva intensa, em uma Bacia Hidrográfica, assim que a água da precipitação pluviométrica tenha sua parte drenada, infiltrada e absorvida pelos diferentes pontos desta Bacia Hidrográfica.
5. Quais as componentes que originam escoamento em corpos d’água? 
1. Precipitação direta sobre a superfície do corpo d’água.
2.Escoamento superficial nas vertentes da bacia.
3.Escoamento subsuperficial.
4.Escoamento subterrâneo.
6. Cite e explique os fatores intervenientes no escoamento superficial.
Climáticos
Intensidade: quando maior a intensidade, mais rápido o solo atinge a sua C.I provocando um excesso de precipitação que escoará superficialmente.
Duração: chuvas de intensidade constante, haverá maior oportunidade de escoamento quanto maior for a duração.
Precipitação antecedente: uma precipitação que ocorre quando o solo está úmido devido a uma chuva anterior, terá maior facilidade de escoamento.
Fisiográficos
Área e Forma da Bacia: relacionada à maior ou menor quantidade de água que ela pode captar.
Relevo: como o escoamento ocorre pela ação da gravidade, uma bacia com maiores declividades do terreno está sujeita a maiores cheias do que as mais planas.
Sistema de Drenagem: rede de drenagem melhor distribuída espacialmente (mais ramificada e com maior “espaço” entre os cursos d’água) facilita o E.S e aumenta a vazão de pico no exutório da bacia.
Permeabilidade do solo: quanto mais permeável for o solo, maior será a quantidade de água que ele pode absorver, diminuindo assim a ocorrência de excesso de precipitação.
Vegetação: interceptação da parte da água precipitada, retardando o escoamento superficial, dando-lhe mais tempo para se infiltrar, e protegendo o solo da erosão hídrica. As raízes tornam o solo permeável á infiltração da água. 
Uso e Ocupação do Solo
Áreas urbanas: apresentam praticamente toda a área coberta por superfícies impermeáveis, fazendo com que quase todo o total precipitado escoe superficialmente.
Áreas rurais: uma parcela da precipitação infiltra no solo.
Obras Hidráulicas
Barragem: acumulando a água em um reservatório, reduz as vazões máximas do escoamento superficial e retarda a sua propagação.
Retificação de um rio: aumenta a velocidade do escoamento superficial.
7. Qual a importância de se conhecer a altura do nível da água? Como que este pode ser medido?
Facilidade de observação; Possibilidade de ser correlacionada a vazão; Interesse para problemas ligados ao controle de inundações, a navegação, a localização de obras nas margens.
A maneira simples de medir o nível de um curso d’água é colocar uma régua vertical na água e observar sua marcação. As réguas são geralmente constituídas de elementos verticais de 1 metro graduados em centímetro. São placas de metal inoxidável ou de madeira colocadas de maneira que o elemento inferior fique na água mesmo em caso de estiagem excepcional.
 8. Quais métodos podem ser utilizados para se medir a velocidade de cursos d’água. Explique como esta pode ser obtida.
Os principais tipos de medição direta são: com molinete, com flutuadores, com vertedor, com ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) e químicos. As medições de descargas indiretas, são todas baseadas em fórmulas hidráulicas. São instrumentos utilizados para medir a velocidade da água. 
9. Explique como que a vazão de cursos d’água pode ser obtida.
Vazão é o volume de água que passa por uma determinada seção de um rio dividido por um intervalo de tempo. Assim, se o volume e dado em litros, e o tempo é medido em segundos, a vazão pode ser expressa em unidades de litros por segundo (l.). No caso de vazão de rios, entretanto, é mais usual expressar a vazão em metros cúbicos por segundo (), sendo que 1 corresponde a 1000 l. (litros por segundo).
A medição de vazão em cursos d’água é realizada, normalmente, de forma indireta, a partir da medição de velocidade ou de nível. Os instrumentos mais comuns para medição de velocidade de água em rios são os molinetes, que são pequenas hélices que giram impulsionados pela passagem da água. Em situações de medições expeditas, ou de grande carência de recursos, as medições de velocidade podem ser feitas utilizando flutuadores, com resultados muito menos precisos.
10. Em que consiste a curva-chave? Explique em que situações é utilizada. 
A curva chave relaciona a cota do escoamento fluvial com a vazão escoada. A série histórica de vazões é utilizada na determinação da curva de permanência de uma determinada estação fluviométrica.
11. Em que consiste o processo de regularização de vazão? Explique em que situações pode ser utilizado? 
A regularização das vazões naturais é um procedimento que visa a melhor utilização dos recursos hídricos superficiais. Para esse fim é necessário promover-se o represamento das águas, através da construção de barragens em seções bem determinadas dos cursosd’água naturais.
Com a regularização das vazões por meio da construção de barragem (formação de reservatório) visa-se, ainda, atingir vários outros objetivos, destacando-se: o atendimento ás necessidades do abastecimento urbano ou rural (irrigação); o aproveitamento hidroelétrico (geração de energia); a atenuação de cheias (combate ás inundações); o controle de estiagens; o controle de sedimentos; a recreação; e, também, permitir a navegação fluvial.
12. Explique como a vazão de pico no ponto mais crítico de uma bacia hidrográfica pode ser obtida, e descreva quais parâmetros são necessários e como são obtidos.
A estimativa da vazão do escoamento produzido pelas chuvas em determinada área é fundamental para o dimensionamento dos canais coletores, interceptores ou drenos. Existem várias equações para estimar esta vazão, sendo muito conhecido o uso da equação racional.
Método desenvolvido pelo irlandês Thomas Mulvaney, 1851. Seu uso é limitado a pequenas áreas (até 80 ha). Este método é utilizado quando se tem muitos dados de chuva e poucos dados de vazão. A equação racional estima a vazão máxima de escoamento de uma determinada área sujeita a uma intensidade máxima de precipitação, com um determinado tempo de concentração, a qual é assim representada:
em que:
Q = vazão máxima de escoamento, em m3.s-1;
C = coeficiente de runoff; 
I = intensidade média máxima de precipitação, em mm.h-1
A = área de contribuição da bacia, em ha.
Obs.: Limitações e premissas da fórmula racional.
1) Não considera o tempo para as perdas iniciais.
2) Não considera a distribuição espacial da chuva.
3) Não considera a distribuição temporal da chuva.
4) Não considera o efeito da intensidade da chuva no coeficiente C.
5) Não considera o efeito da variação do armazenamento da chuva.
6) Não considera a umidade antecedente no solo.
7) Não considera que as chuvas mais curtas eventualmente podem dar maior
pico.
8) A fórmula racional só pode ser aplicada para áreas até 80 ha.
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Métodos de Estimativa de Evapotranspiração
MÉTODO DE THORNTHWAITE 
Este método foi proposto por THORNTHWAITE (1948) para estimativa da evapotranspiração potencial (ETP) mensal de um gramado (posto meteoro lógico) como um elemento climatológico, visando a classificação climática. Nesse contexto, ETP é tida como igual à "chuva ideal" para que uma região não apresente nem excesso nem deficiência hídrica durante o ano. O conjunto de equações desenvolvido por Thornthwaite foi baseado em balanço hídrico de bacias hidrográficas e em medidas de evapotranspiração realizadas em lisímetros, e utiliza apenas a temperatura do ar como variável independente. A evapotranspiração potencial média mensal padrão (ETPp, mm.mês') para um mês de 30 dias, e cada dia tem l2 horas de fotoperíodo, foi bem representada pelo conjunto de equações:
em que:
Ti é a temperatura média mensal para um ano qualquer.
em que:
Ti é a temperatura média mensal normal climatológica (ºC), e I e a correspondem aos índices de calor da região. O subscrito i representa o mês do ano.
A estimativa da evapotranspiração mensal, em um mês qualquer, foi obtida a partir da evapotranspiração potencial padrão aplicandose um fator de correção, como pode ser observado na Equação (4):
em que:
ND é o número de dias do período e N fotoperíodo médio mensal.
Foi desenvolvido para condições de clima úmido e, por isso, normalmente apresenta sub-estimativa da ETo em condições de clima seco. Apesar dessa limitação, é um método bastante empregado para fins climatológicos, na escala mensal.
MÉTODO DE HARGREAVES-SAMANI
Método empírico, desenvolvido para a região de clima seco. Baseia-se na temperatura média do ar e na amplitude térmica. Tem como vantagem a sua aplicabilidade em climas áridos e semi-áridos, como no nordeste do Brasil. A desvantagem é sua limitação de uso para condições de clima úmido, quando apresenta super-estimativas.
A partir de dados obtidos em lisímetros, cultivados com grama, Hargreaves e Samani propuseram uma equação de estimativa da evapotranspiração em função da temperatura e da radiação extraterrestre:
em que:
Qo é a radiação extraterrestre, em mm dia-1 ; Tmax é a temperatura máxima (ºC); Tmin é a temperatura mínima (ºC); e T é a temperatura média diária (ºC).
MÉTODO FAO PENMAN-MONTEITH
Método físico, baseado no método original de Penman. O método de PM considera que a ETo é proveniente dos termos energético e aerodinâmico, os quais são controlados pelas resistências ao transporte de vapor da superfície para a atmosfera. As resistências são denominadas de resistência da cobertura (rs) e resistência aerodinâmica (ra). Para a cultura padrão, rs = 70 s/m.
A estimativa da evapotranspiração diária pelo método FAO Penman-Monteith é considerada a mais adequada por representar influência da componente do balanço de energia e da componente aerodinâmica e pode ser representada como segue (Allen et al., 1998):
em que:
s é a declividade da curva de pressão de vapor (kPa ºC-1), Rn é a Radiação líquida disponível à superfície (MJ m-2 dia-1), G a densidade do fluxo de calor para o solo (MJ m-2 dia-1), γ é igual a 0,0622 kPa ºC-1, t é a temperatura de bulbo seco(ºC), v é a velocidade do vento registrada a 2 m (m s-1), es a pressão de saturação à temperatura de bulbo seco (kPa), ea a pressão real ou atual de vapor d'água (kPa).