Aula 02 - Introdução e Ciclo Hidrológico-2019-1

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Hidrologia
Introdução 
Ciclo Hidrológico
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Hidrologia
•Hidrologia é a ciência que trata do estudo da água na natureza
•É parte da Geografia Física e abrange, em especial, propriedades,
fenômenos e distribuição da água na atmosfera, na superfície da terra e no
subsolo.
•Ainda que os fenômenos hidrológicos mais comuns – como as chuvas e o
escoamento dos rios - possam parecer suficientemente conhecidos – devido
à regularidade com que se verificam – basta lembrar dos efeitos
catastróficos das grandes cheias e estiagens – para constatar o inadequado
domínio do Homem sobre as leis naturais que regem aqueles fenômenos e
a necessidade de se aprofundar o seu conhecimento.
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Hidrologia é a ciência que estuda a água sobre a Terra; sua
quantidade, distribuição, circulação, características químicas e
físicas, e sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos.
Introdução e Ciclo Hidrológico
Ven Te Chow
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... é a ciência que trata da água da terra, sua ocorrência, circulação e
distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e suas reações com o
meio ambiente, incluindo suas relações com a vida (Definição recomendada
pelo United States Council of Science and Technology, Commitee for
Scientific Hydrology, 1962)
Introdução e Ciclo Hidrológico
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• De forma bem simplificada pode-se dizer que a
hidrologia tenta responder à pergunta:
O que acontece com a água da chuva?
• É uma “ciência da Terra”.
Hidrologia e´...
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Dados Hidrológicos Básicos
Em síntese, o estudo da Hidrologia compreende:
(i) A coleta de dados básicos como por exemplo, a quantidade de água
precipitada ou evaporada e a vazão dos rios.
(ii) A análise destes dados para o estabelecimento de suas relações
mútuas e o entendimento da influencia de cada possível fator
(iii) A aplicação dos conhecimentos alcançados para a solução de
inúmeros problemas práticos
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Dados Hidrológicos Básicos
• Deve-se salientar da importância da fase correspondente à coleta de dados.
• A hidrologia baseia-se, fundamentalmente, em elementos observados e
medidos no campo.
• O estabelecimento de postos pluviométricos ou fluviométricos, e sua
manutenção ininterrupta ao longo do tempo são condições absolutamente
necessárias ao estudo hidrológico.
• A existência de postos hidrométricos reflete, de certa forma, a extensão dos
aproveitamentos hidráulicos de um País.
• De um modo geral, os estudos hidrológicos baseiam-se na quase repetição dos
regimes de precipitação e escoamento dos rios, ao longo do tempo.
• Ou seja, ainda que a sucessão histórica de vazões ou precipitações ,
constatada no passado, não se repita exatamente para o futuro, suas grandes
linhas mantém-se aproximadamente as mesmas.
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Aplicação da Hidrologia na Engenharia
a) Escolha de fontes de abastecimento de água para uso 
doméstico ou industrial
b) Projeto e construção de obras hidráulicas:
b1) Fixação das dimensões hidráulicas de obras de arte como 
pontes, bueiros, etc
b2) Projeto de barragens: localização e escolha do tipo de 
barragem, de fundação e de extravasor; dimensionamento
b3) Estabelecimento do método de construção
c) Drenagem:
c1) Estudo das características do lençol freático
c2) Exame das condições de alimentação e de escoamento natural 
do lençol: precipitações, bacia de contribuição, etc
d) Irrigação
d1) Problema de escolha do manancial
d2) Estudo de evaporação e infiltração
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Aplicação da Hidrologia na Engenharia
e) Regularização de cursos d’água e controle de inundações
e1) Estudo das variações de vazão; previsão de vazões máximas
e2) Exame das oscilações de nível e das áreas de inundação
f) Controle da Poluição
Análise da capacidade de recebimento de corpos receptores dos 
efluentes de sistema de esgotos; vazões mínimas de cursos d’água; 
capacidade de reaeração e velocidade de escoamento
g) Controle da Erosão
g1) Análise de intensidade e frequencia das precipitações máximas, 
determinação de coeficiente de escomento superficial
g2) Estudo da ação erosiva das águas e da proteção por meio de 
vegetação e outros recursos
h) Navegação
Obtenção de dados e estudos sobre construção e manutenção de 
canais navegáveis
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Aplicação da Hidrologia na Engenharia
i) Aproveitamento Hidrelétrico
i1) Previsão das vazões máximas, mínimas e médias dos cursos
d’água para o estudo econômico e o dimensionamento das
instalações de aproveitamento
i2) Verificação da necessidade de reservatório de acumulação,
determinação dos elementos necessários ao projeto e construção do
mesmo; bacias hidrográficas, volumes armazenáveis, perdas por
evaporação e infiltração
j) Operação de sistemas hidráulicos complexos
k) Recreação e preservação do meio ambiente
l) Preservação e desenvolvimento da vida aquática
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Desmatamento - Quando o homem destrói a proteção vegetal 
do solo, as chuvas em excesso carregam a terra exposta, 
provocam enchentes e podem assorear rios e canais. Além 
disso, dificulta a penetração profunda da água tão necessária 
para o reabastecimento dos aqüíferos e lençóis freáticos. 
Esgoto Doméstico - No Brasil, apenas 20% do esgoto passa
por tratamento. O restante é despejado em rios e córregos,
contribuindo para aumentar a sujeira, as enchentes e as
doenças. Porém, algumas cidades, como Araçatuba (SP) e
Cachoeira de Itapemirim (ES), investiram pesado no
tratamento do esgoto e hoje servem como bons modelos aos
demais.
Alguns problemas ...
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Lixo - A falta de tratamento e reciclagem do lixo afeta a água.
Além da própria sujeira física dos lixões, materiais tóxicos
jogados ao ar livre se infiltram no solo e contaminam lençóis
subterrâneos.
Resíduos Industriais - Os rejeitos das indústrias provocam
poluição ainda mais séria do que o lixo doméstico. Metais
tóxicos, plásticos e rejeitos químicos envenenam a água.
Agrotóxicos - Substâncias químicas usadas em excesso
pela lavoura contaminam as plantas, o solo e as reservas
subterrâneas de água. A destruição da mata ciliar facilita o
escoamento da água da chuva desses campos contaminados
para os leitos dos rios.
Outros problemas ...
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 Fenômeno global de circulação fechada da água entre a
superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia
solar associada à gravidade e à rotação terrestre.
Ciclo Hidrológico
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Ciclo Hidrológico
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Ciclo Hidrológico
2,4% no resto do país9,6% na região amazônica
O Brasil possui 12 % da água
doce disponível no mundo
Atende 95% da populaçãoAtende 5% da população
12,00%
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Ciclo Hidrológico
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Ciclo Hidrológico
Fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre
e a atmosfera (reservatórios, oceanos, geleiras, rios, lagos, atmosfera,
lençóis subterrâneos e água retida nos seres vivos), e que é
movimentado pela energia solar e pela energia gravitacional,
representando o processo mais importante da dinâmica externa
terrestre.
Ciclo Hidrológico
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Generalidades:
É a movimentação da água entre e nos sistemas
terrestre (estado líquido) e atmosférico (circulação do
vapor com os ventos).
O ciclo hidrológico, se considerado de maneira global,
pode ser visto como um sistema fechado, uma vez
que a quantidade total da água existente no planeta é
constante.
Ciclo Hidrológico
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Quem governa a movimentação da água:
 Energia Solar: através da radiação (provoca evaporação
da água da terra para a atmosfera).
 Ventos: (gerados pela rotação e translação da Terra)
provocam a circulação do vapor na atmosfera.
 Gravidade:
queda das gotas de chuva da atmosfera para o solo.
movimentação da água através dos rios até os oceanos.
movimentação da água infiltrada através da superfície
do solo para o sub-solo.
Ciclo Hidrológico
• A água existe em praticamente todo o planeta e encontra-se em
permanente circulação.
• As energias que alimentam esse processo são a energia solar e a
força da gravidade.
• O ciclo hidrológico é um fenômeno global de circulação fechada
de intercâmbio entre a superfície e a atmosferae ocorre em 2
sentidos:
• As suas fases básicas são a precipitação, o escoamento
superficial, o escoamento subterrâneo e a
evaporação/evapotranspiração. 22
ATMOSFERA
SUPERFÍCIE
FLUXO EM 
FORMA 
DE VAPOR
FLUXO EM 
QUALQUER 
ESTADO FÍSICO 
(chuva, neve, etc.)
Ciclo Hidrológico
• Após a precipitação, parte da água evapora (evaporação e
transpiração), outra escoa para os rios, lagos e mares
(escoamento superficial) e outra parte infiltra no solo
reabastecendo os aqüíferos (escoamento subterrâneo).
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• Fatores que influenciam:
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Ciclo Hidrológico
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• Escoamento subterrâneo
• Evaporação
• Transpiração
• Condensação
• Precipitação
• Escoamento superficial
• Infiltração
• Percolação
Fases do ciclo hidrológico
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PRECIPITAÇÃO
É toda água proveniente do meio atmosférico que atinge
a superfície terrestre. Neblina, chuva, granizo, orvalho,
geada e neve são formas diferentes de precipitações.
Principais Características:
• Quantidade e volume total – mm ou m³.
• Duração – minutos ou hora.
• Intensidade – quantidade/tempo – mm/h.
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Ciclo Hidrológico
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INTERCEPTAÇÃO
É a parte da precipitação retida acima da superfície do solo,
devido, principalmente, à presença de vegetação.
Depende:
• Intensidade da Chuva;
• Área Vegetada ou Urbanizada.
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Ciclo Hidrológico
Interceptação
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EVAPORAÇÃO
É o processo pelo qual as moléculas de água na superfície
líquida ou na umidade do solo, adquirem energia suficiente
(através da radiação solar e outros fatores climáticos) e
passam do estado líquido para o de vapor.
Depende:
• Temperatura;
• Pressão Atmosférica;
• Umidade Relativa;
• Vento;
• Radiação Solar.
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Ciclo Hidrológico
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TRANSPIRAÇÃO
É o resultado da extração de água contida no solo pelas
raízes das plantas e liberação para a atmosfera pelos
poros.
Depende:
• da espécie da planta.
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Ciclo Hidrológico
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INFILTRAÇÃO
É o processo pelo qual a água penetra nas camadas superficiais
do solo e se move para baixo, em direção ao lençol d’água.
Depende:
• água disponível para infiltrar;
• constituição e declividade do solo;
• cobertura vegetal;
• quantidades de água e ar inicialmente presentes no interior do
solo (teor de umidade).
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Ciclo Hidrológico
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ESCOAMENTO
Define-se como o movimento das águas na superfície do solo, na
interface entre a superfície e o interior do solo e no lençol
subterrâneo.
Depende:
• área e forma da bacia;
• topografia da bacia (declividade, depressões e represamentos);
• tipo de solo;
• cobertura vegetal;
• áreas impermeáveis (pavimentos urbanos).
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Ciclo Hidrológico
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Unidade de Estudo
Bacia Hidrográfica:
É uma área de captação natural da água da precipitação que
faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída,
seu exutório.
Ciclo Hidrológico: Fase Terrestre
Processos hidrológicos terrestres
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Ciclo Hidrológico
• 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.
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Ciclo Hidrológico
• O conceito de ciclo hidrológico está ligado ao movimento e à troca de
água nos seus diferentes estados físicos, que ocorre na Hidrosfera,
entre os oceanos, as calotas de gelo, as águas superficiais, as águas
subterrâneas e a atmosfera. Este movimento permanente deve-se ao
Sol, que fornece a energia para elevar a água da superfície terrestre
para a atmosfera (evaporação), e à gravidade, que faz com que a
água condensada caia (precipitação) e que, uma vez na superfície,
circule através de linhas de água que se reúnem em rios até atingir
os oceanos (escoamento superficial) ou se infiltre nos solos e nas
rochas, através dos seus poros, fissuras e fraturas (escoamento
subterrâneo).
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Ciclo Hidrológico
• Nem toda a água precipitada alcança a superfície terrestre, já que uma
parte, na sua queda, pode ser interceptada pela vegetação e volta a
evaporar-se.
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Ciclo Hidrológico
• A água que se infiltra no solo é sujeita a evaporação
direta para a atmosfera e é absorvida pela vegetação,
que através da transpiração, a devolve à atmosfera.
Este processo chamado evapotranspiração ocorre no
topo da zona não saturada, ou seja, na zona onde os
espaços entre as partículas de solo contêm tanto ar
como água.
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Ciclo Hidrológico
• A água que continua a infiltrar-se e atinge a zona
saturada, entra na circulação subterrânea e contribui
para um aumento da água armazenada (recarga dos
aquíferos).
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Ciclo Hidrológico
• A quantidade de água e a velocidade com que ela
circula nas diferentes fases do ciclo hidrológico são
influenciadas por diversos fatores como, por exemplo,
a cobertura vegetal, altitude, topografia, temperatura,
tipo de solo e geologia.
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Ciclo Hidrológico
• Em resumo:
• O ciclo hidrológico 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.
• Pode-se começar a descrever o ciclo a partir do vapor d’água presente na
atmosfera, que sob determinadas condições meteorológicas, condensa-se,
formando microgotículas de água que se mantêm suspensas no ar devido à
turbulência natural. O agrupamento das microgotículas, mais eventuais
partículas de poeira e gelo, formam a nuvem ou nevoeiro. Através da
dinâmica das massas de ar, acontece a principal transferência de água da
atmosfera para a superfície terrestre que é a precipitação.
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Ciclo Hidrológico
• No trajeto em direção à superfície terrestre a precipitação já sofre
evaporação. Em algumas regiões esta evaporação pode ser significativa,
existindo casos em que a precipitação é totalmente vaporizada.
• Caindo sobre um solo com cobertura vegetal, parte do volume precipitado
sofre interceptação em folhas e caules, de onde evapora.
• A água que atinge o solo segue diversos caminhos. Como o solo é um meio
poroso, há infiltração de toda precipitação que chega ao solo, enquanto a
superfície do solo não se satura. A partir do momento da saturação
superficial, a infiltração decresce, com o excesso não infiltrado da
precipitação gerando escoamento superficial.
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Ciclo Hidrológico
• A umidade do solo realimentada pela infiltração é aproveitada em parte
pelos vegetais, que a absorvem pelas raízes que a devolvem, quase toda, à
atmosfera por transpiração, na forma de vapor d’água. O que os vegetais não
aproveitam, percola para o lençol freático que normalmente contribui para o
escoamento de base dos rios.
• O escoamento superficial é impulsionado pela gravidade para as cotas mais
baixas, vencendo principalmente o atrito com a superfície do solo. A
presença de vegetação na superfície do solo contribui para obstaculizar o
escoamento superficial, favorecendo a infiltração em percurso. A vegetação
também reduz a energia cinética de impacto das gotas de chuva no solo,
minimizando a erosão.
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Ciclo Hidrológico
• Com raras exceções, a água escoada pela rede de drenagem mais
estável destina-se ao oceano. Nos oceanos a circulação da água é
regida por uma complexa combinação de fenômenos físicos e
meteorológicos, destacando-se a rotação terrestre, os ventos e as
marés.
• Em qualquer tempo e local por onde circula a água na superfície
terrestre, seja nos continentes ou nos oceanos, há evaporação para a
atmosfera, fenômeno que fecha o ciclo hidrológico. A
evapotranspiração, que é a soma da evaporação e da transpiração,
depende da radiação solar.
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Ciclo Hidrológico
• “A capacidade de cada localidade de sustentar as
atividades antrópicas que são dependentes hídricas é
determinada pelo comportamento local do ciclo
hidrológico”.
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Ciclo Hidrológico
• Todos os processos componentes do ciclo
hidrológico – precipitação, infiltração, escoamento
superficial, evaporação e transpiração além da ação
humana, integram-se em um ciclo dinâmico, que se
estende por todo o planeta.Para que ele subsista é
necessário que haja suprimento de energia
proveniente do sol e do interior da Terra
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Exercício
1) Dê 3 exemplos de aplicação da hidrologia
2) O que entende por hidrologia?
3) O que entende por ciclo hidrológico?
4) Comente algum caso onde a presença da água é/foi 
fundamental.
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Referências Bibliográficas