Aula 1 - Hidrologia

Prévia do material em texto

Curso de Graduação em Engenharia Civil
Disciplina: Hidrologia
Aula 01
Professor Me. Ádamo Figueiredo
Sistema de Avaliação
• Duas Avaliações + Avaliação final (caso necessário)
• Datas: calendário acadêmico
• Subjetivas/Objetivas 
•Prova objetiva e subjetiva + atividade em sala:
• Prova (0 a 7 pontos)
• Atividade (0 a 3 pontos)
AV1
•Prova colegiada
AV2
adamo.figueiredo.mesquita@gmail.com
Contato
Ementa
• Ciclo hidrológico;
• Bacia hidrografia;
• Escoamento superficial;
• Previsão de enchentes;
• Infiltração;
• Evaporação e 
Evapotranspiração;
• Regime dos cursos d’agua;
• Controle de enchentes e
inundação;
• Gestão de Recursos Hídricos
• Panorama da Seca no
Nordeste;
• Águas superficiais e 
subterrâneas
• Temas atuais
Metodologia
• Aula expositiva e dialogada;
• Metodologias Ativas de ensino/aprendizagem;
• Exercícios de fixação.
Experiência mais interativa:
1 2 3
MANHÃ:
NOITE:
Tema da aula:
Introdução à disciplina
Hidrologia
• É a ciência que estuda a distribuição, circulação e comportamento da
água no sistema terrestre;
• Também estuda suas propriedades físico-químicas e sua interação com o
meio ambiente (biótico e abiótico).
Hidrometeorologia – estudo da água na atmosfera
Oceanografia – estudo dos oceanos
Limnologia – estudo de águas interiores (lagos e reservatórios)
Fluviologia – estudo de rios e cursos d’água
Glaciologia - estudo da água na forma de neve e gelo
Hidrogeologia – estudo das águas subterrâneas
Hidrologia
Aplicações
• Planejamento, construção e operação de projetos de aproveitamento de
recursos hídricos (usinas hidrelétricas, controle de cheias, abastecimento de
água, navegação, irrigação, etc.)
• Entendimento dos impactos das mudanças no uso e ocupação da terra
• Entendimento dos impactos das mudanças climáticas
• Alertas de eventos extremos*
• Ecohidrologia
Ferramentas
• Observações – medições in situ e dados derivados de sensores remotos
• Modelagem hidrológica – várias escalas (espaciais e temporais) de entendimento
e previsão dos processos
Hidrologia
O ciclo hidrológico
• é um fenômeno global de circulação da água em suas 3 fases: gasosa (vapor),
líquida (chuva e escoamento) e sólida (gelo e neve).
• É um sistema fechado apenas em nível global.
Atmosfera
Continente Oceano
ÊNFASE DO CURSO
Hidrologia
Evapotranspiração ???
Evapotranspiração
• É a soma da evaporação da água pela superfície de solo mais
a transpiração dos vegetais, passando para a atmosfera no estado de
vapor, sendo parte do ciclo hidrológico;
• É praticamente impossível separar este dois processos, pois são processos
simultâneos de transferência de água para a atmosfera por evaporação da
água do solo e da vegetação úmida e por transpiração das plantas;
• Ela é medida, geralmente por milímetro por dia (mm/dia).
Hidrologia
• A água é parte integrante dos seres vivos e essencial à vida;
• Ela é um mineral presente no meio ambiente nos estados sólido,
líquido e gasoso;
• Além da sua função natural de manutenção da vida, destina-se aos
mais diversos fins, como abastecimento público e industrial,
dessedentação de animais, geração de energia, transporte,
lazer/recreação, irrigação, entre outros;
• Além disso, a água recebe, dilui e transporta esgotos domésticos,
efluentes industriais e resíduos sólidos das atividades humanas.
CICLO DA ÁGUA
Hidrologia
(BOAVONTADE, 2016)
(BRASIL, 2016)
(BOAVONTADE, 2016)
• A água é um recurso finito que se renova a cada instante através dos
processos físicos do ciclo hidrológico:
1. O ciclo da água inicia-se com a ação da energia solar evaporando as
águas dos oceanos, rios, lagos e da superfície terrestre, formando as
nuvens;
2. A água precipita-se na forma de chuva, neve ou gelo que corre pela
superfície, infiltra-se no subsolo, escoa sobre os corpos d´água
superficiais, recarrega os aquíferos subterrâneos e é absorvida pelas
plantas;
3. Parte desta água que se precipita é novamente levada à atmosfera
pela evaporação, onde se inicia todo o processo novamente.
Hidrologia
Ciclo da água
• O ciclo da água envolve a água de superfície, como rios, lagos,
represas, oceanos, orvalho, etc., e da vegetação úmida e a
transpiração dos vegetais;
• É um processo físico de mudança de fase, que passa do estado
líquido para o estado gasoso. Para que ocorra este processo é
necessário que haja energia luminosa;
• Ela é uma transformação endotérmica (que absorve calor) e não é
necessário atingir a temperatura de ebulição.
Hidrologia
• Na ilustração, podemos observar que
parte da precipitação não chega a atingir
o solo, devido à evaporação, durante a
própria queda, ou porque é retida pela
vegetação, perda a que se dá o nome de
interceptação;
• Do volume que atinge o solo, parte
infiltra-se, outra escoa pela superfície e
uma parcela evapora-se diretamente ou
através das plantas, fenômeno
conhecido por transpiração.
Evaporar ou drenar para 
o solo
Hidrologia
Águas subterrâneas 
• O escoamento superficial propriamente dito: a água procura os 
caminhos naturais para concentrar-se nos vales principais e, assim, 
formar os cursos dos rios, e posteriormente dirigir-se aos lagos, 
mares e oceanos;
• A infiltração é o
processo onde a água
penetra no solo;
• Quando a precipitação
excede a capacidade de
infiltração do solo, ou
seja, o solo se torna
saturado, a água escoa
na superfície.
Hidrologia
• A precipitação é o processo pelo qual a água condensada na
atmosfera atinge gravitacionalmente a superfície terrestre sob forma
de chuva, granizo, neblina, neve, orvalho ou geada;
Hidrologia
Precipitação
• De acordo com o processo de formação, as chuvas podem ser
classificadas em 3 tipos básicos:
– Chuvas Convectivas;
– Chuvas Frontais e
– Chuvas Orográficas.
Hidrologia
Chuvas convectivas:
• São típicas da região intertropical (sobretudo na faixa equatorial -
área caracterizada por grande calor e umidade);
• O calor constante promove a ascensão da massa de ar úmido que,
com o aumento da concentração de vapor d’água ou com o
resfriamento, saturação do vapor d’água, resultando em chuvas
pesadas;
• Acompanhadas de raios, relâmpagos e trovões.
Hidrologia
• Esquema representando as
chuvas convectivas, indicando a
ascensão do ar quente e úmido,
o qual precipita em forma de uma
chuva pesada, chamada de chuva
convectiva.
Indicativo de chuva convectiva: nuvens carregadas
Hidrologia
Hidrologia
Chuvas frontais:
• Resultam do encontro de duas massas de ar de
propriedades diferentes (uma quente e outra fria);
• São pouco intensas, porém contínuas;
• Afetam extensas áreas, especialmente nas médias latitudes.
Hidrologia
Encontro de massas de ar quente com massas de ar frio, resultando em 
chuvas frontais.
Hidrologia
Chuvas orográficas:
• Resultam da ascensão de ventos carregados de umidade
para transpor um obstáculo do relevo;
• Ao se elevar, o ar resfria-se, podendo atingir a saturação,
precipitando-se.
representação de chuva orográfica
Hidrologia
Chuva orográfica
Hidrologia
• O solo é um sistema complexo constituído de materiais sólidos,
líquidos e gasosos;
• A parte sólida é formada por partículas organizadas de tal forma que
entre elas se formem pequenos espaços vazios, denominados de
poros (ou interstícios), que podem se encontrar preenchidos por
água e, ou ar.
Hidrologia
Percolação
• Logo, após uma recarga hídrica (chuva), parte da água será
evapotranspirada para atmosfera e outra parte será gradativamente
armazenada no perfil de solo;
• Dependendo da umidade inicial, da intensidade e duração dessa chuva, em
um determinado momento, a capacidade de armazenamento de água do
solo poderá ser esgotada, ou seja, ele ficará saturado;
• A partir desse momento, devido à ação da gravidade, o excesso de água
que infiltrar diretamente será drenado para as camadas mais profundas
do solo, indo abastecer os reservatórios subterrâneos;
• Esse movimento descendente da água no interior do solo, de cima para
baixo, é chamado de percolação.Hidrologia
• A parte da água que percolou, agora chamada de água subterrânea,
poderá voltar à superfície da terra, através das nascentes, somando-
se às águas superficiais, quando, então, poderá evaporar,
transformar-se em nuvens e, novamente, voltar à superfície através
da precipitação: fechando o ciclo hidrológico.
Hidrologia
• A percolação da água, ou seja, o movimento da água subterrânea é o
mais lento de todos;
• A água subterrânea poderá levar dias para percorrer poucos metros;
• Vale ressaltar que, tanto as águas do escoamento subterrâneo como
do escoamento superficial alimentarão os rios, lagos e oceanos,
dando origem ao recomeço do ciclo.
Hidrologia
Nos processos de evaporação e precipitação a água é pura somente enquanto 
vapor e no momento da condensação. Logo depois, as impurezas começam a se 
acumular nas gotas de chuva. A água, ao atingir o solo, dissolve os sais minerais e 
substâncias presentes (cálcio, magnésio, sódio, bicarbonatos, cloretos, sulfatos e 
nitratos). Também podem aparecer na água metais (cobre, chumbo, manganês) e 
substâncias orgânicas provenientes dos processos de decomposição do solo. 
Diante disto e de acordo com a geologia da região, a vegetação e o clima, as águas 
subterrâneas e superficiais adquirem impurezas que as caracterizam.
• De um modo geral, o Brasil é considerado muito rico em águas
superficiais e subterrâneas;
• O crescimento demográfico e econômico aumentou a pressão sobre
os recursos hídricos e fez surgir diversos conflitos de usos e situação
de escassez;
• Na mesma época, observou-se uma progressiva piora da qualidade
das águas dos rios que atravessam cidades e regiões de intensa
atividade industrial, agropecuária e de mineração.
Recursos Hídricos no Brasil e no Mundo
Hidrologia
Usos múltiplos das águas
Em locais onde não existiam restrições, encontram-se atualmente com a 
qualidade de suas águas comprometida, a ponto de ser inviabilizada sua 
utilização para determinados fins.
• Podemos encontrar no território
brasileiro regiões riquíssimas em
água de boa qualidade, até
regiões semiáridas que passam
por longos períodos de
estiagem, além de áreas urbanas
com sérios problemas de
poluição e inundações.
Hidrologia
Estima-se que 12% da água doce do planeta se encontra no Brasil, tornando-o, 
em termos quantitativos, um dos mais ricos em água doce do mundo. Contudo, 
observa-se, também, que esta água não é bem distribuída no tempo e no espaço, 
entre as diferentes regiões do País.
Para efeito de gestão das águas, o Brasil foi 
dividido em 12 regiões hidrográficas.
(Lei 9.433/97 “Lei das Águas”)
• Região Hidrográfica do Amazonas possui o maior
percentual de área e vazão média, entretanto apresenta
baixo percentual de população;
• Situação contrária a esta observamos na Região
Hidrográfica do Paraná, que possui 32% da população do
País, e nas Regiões Costeira do Nordeste Oriental e
Costeira do Sudeste, com um percentual de população de
20% e 15%, respectivamente.
Hidrologia
• Uma forma de mostrar o cenário nacional dos usos dos recursos
hídricos brasileiros é apresentando os percentuais de demanda de
água de cada setor usuário:
63%
18%
14%
5%
Uso de recursos Hídricos no Brasil
Irrigação Doméstico industrial Animal Fonte: ANA, 2016
Hidrologia
• Em se tratando de recursos hídricos mundiais, considera-
se, atualmente, que a quantidade total de água na Terra
tem permanecido mais ou menos constante durante os
últimos 500 milhões de anos
• Contudo, as quantidades estocadas nos reservatórios
individuais (oceanos, subsolo, lagos, rios, etc.) variam ao
longo deste período.
Hidrologia
97%
3%
% DE ÁGUA NO MUNDO
Salgada Doce
Hidrologia
69%
30%
1%
AGUA POTÁVEL NO MUNDO
Congelada Subsolo Rios, lagos e atmosfera
0,007% 
disponível
Hidrologia
Existem situações em que a escassez se dá pela baixa disponibilidade hídrica na 
região em um dado momento, em outras, mesmo havendo alta disponibilidade, a 
escassez é ocasionada devido a uma excessiva demanda de utilização dos 
recursos hídricos.
Eventos de Alta energia – as ressacas do mar
Fortaleza – CE 
Evento de tempestade marinha (ressaca 
do mar), em Fortaleza, março de 2018.
• O ciclone extra tropical tem uma
pressão extremamente baixa no seu
núcleo, o que provoca um vendaval
muito intenso ao redor dele, com
intensidade que excede em alguns locais
os 80 quilômetros por hora, soprando
sobre uma pista de cerca de 4 mil
quilômetros de extensão, e
apontando diretamente para o
litoral do Brasil.
Hidrologia
SWELL?????
SWELL?????
SWELL?????
SWELL?????
• Existem basicamente dois tipos de ondas geradas pelo vento no oceano;
• As VAGAS (SEA) são ondas que se formam muito próximas do
litoral, devido ao vento soprando intensamente sobre o oceano, durante
um longo período;
• As sea são facilmente identificáveis no oceano devido a sua falta de
regularidade, ou seja, elas normalmente chegam em formatos
deformados, sem ter uma "linha" bem definida, sem ter também uma
direção muito definida, é o típico mar "bagunçado“.
Hidrologia
Ondas vagas (ou sea)
Hidrologia
• A outra forma de ondas de vento são as ondas de SWELL;
• São ondas que se formaram em tempestades bem no meio do
oceano, e bem longe da praia, elas chegam a viajar milhares de
quilômetros no meio do oceano, se distanciando muito dos locais de
ventania aonde elas foram criadas;
• As ondas de swell são reconhecidas por serem "alinhadas", chegarem
em séries e terem uma direção bem definida, igual para todas elas,
exatamente como as ondas da piscina.
Hidrologia
Swell
Hidrologia
BRASIL
Amplitude das ondas no litoral
brasileiro durante o evento
extremo de tempestade
marinha em março de 2018
• O gráfico acima indica a chegada de dois swells um logo atrás do
outro;
• O primeiro vai ser Grande e o segundo Muito Grande;
• É possível que o segundo alague a Beira-Mar e ruas posteriores;
• Vai ser um "evento extremo“, pois exatamente na sexta vai ocorrer
uma maré de 3,2 m (sizígia – a maior que dá no ano);
• Isto significa que o impacto do swell será potencializado, seja pela
menor atenuação das ondas durante sua passagem sobre águas rasas,
seja pelo aumento da vulnerabilidade de estruturas litorâneas;
• Os efeitos devem durar até o dia 6/3/2018;
Hidrologia
Obrigado !