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“Eu que sei prever a trajetória dos astros, pouco sei dizer sobre o movimento de uma pequena gota de água.” (Galileo Galilei) Ciclo hidrológico e sua importância para conservação do solo e da água UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho 1 – Ciclo hidrológico Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho � 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. 1 – Ciclo hidrológico Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho � Corresponde à dinâmica da água no meio ambiente, compreendendo seus diferentes estados físicos que se verifica nos diferentes ambientes do globo terrestre, tais como atmosfera, oceano, solo, leitos naturais de escoamento, montanhas e outros. A fonte básica de energia que aciona e torna o ciclo possível consiste na radiação solar. 1 – Ciclo hidrológico Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho � Essa dinâmica pode ser analisada em escala global e/ou continental, ou em bacias hidrográficas (internacionais, nacionais ou regionais). Enfim, o ciclo hidrológico pode ser analisado em diferentes escalas de áreas de drenagem, variando de acordo com os objetivos técnicos e científicos. 1 – Ciclo hidrológico Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho 1 – Ciclo hidrológico Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho A disponibilidade quantitativa Acima de 1.700 m 3 hab -1 ano -1 (> 4.650 L hab -1 dia -1) Indica: Suficiência hídrica Abaixo de 1.700 m 3 hab -1 ano -1 (< 4.650 L hab -1 dia -1) Abaixo de 1.000 m 3 hab -1 ano -1 (< 2.740 L hab -1 dia -1) Indica: Escassez crônica Indica: Alerta de escassez hídrica UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Nordeste - 3,3% (27% pop.) Outras regiões - 16,7% (66% pop.) (7% pop.) Recursos hídricos no Brasil • 12% das reservas mundiais de água doce • 18% do potencial de água de superfície Amazônia - 80% UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Disponibilidade hídrica e uso da água UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . As terras irrigadas (23% das terras cultivadas no mundo) são responsáveis pela produção de cerca de 58% dos alimentos . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Equacionamento do balanço hídrico UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . - P: precipitação; IT: interceptação pelo dossel; LC: lâmina associada à ascensão capilar; ESd: escoamento superficial direto; ESb: escoamento base; ESss: escoamento sub-superficial; LP: percolação; ∆AL: variação do armazenamento numa camada de espessura L; e ET: evapotranspiração. ETALPESESESLC)ITP( Lssbd +∆++++=+− 2 – Bacia hidrográfica � área definida topograficamente, drenada por um curso d’água ou um sistema conectado de cursos d’água, tal que toda vazão efluente seja descarregada por uma simples saída. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Divisores de água Rede de drenagem Seção de controle ou exutório UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.1 – Divisão hidrológica do Brasil � (resolução do CNRH no 32, de 15/10/2003) http://www.cnrh-srh.gov.br/delibera/ resolucoes/R032.htm UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.1.1 – Macro regiões ambientais no Estado do Rio de Janeiro UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . MRA 2 – Bacia contribuinte e baía de Sepetiba UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Quadro 2.2.7.1 Demandas Hídricas dos Setores Usuários Demandas Hídricas (m 3/s) Setores Ano 2005 2010 2015 2025 Abastecimento Público 55,96 59,20 68,93 71,11 Indústria 13,51 16,43 20,00 29,60 Agropecuária 0,39 0,39 0,39 0,39 Mineração 0,16 0,21 0,27 0,38 Água Subterrânea 0,20 0,26 0,37 0,57 (1.385 km2) (346 km2) (190 km2) (1.921 km2) Quadro 1.2.3.1 Área (hectares) dos Municípios nas Bacias Município Guandu Da Guarda Guandu Mirim Total nas Bacias ¹ Total do Município ² % do Município na Bacia Área (ha) Percen- tual Área (ha) Percen- tual Área (ha) Percen- tual Itaguaí 5.382 3,9% 9.402 27,9% 14.784 27.156 54,4% Japeri 8.222 6,0% 8.222 8.283 100% Miguel Pereira 24.868 18,0% 24.868 28.736 86,5% Nova Iguaçu 20.299 14,7% 5.319 29,6% 25.618 52.389 48,9% Paracambi 17.626 12,8% 17.626 17.937 100% Paulo Frontin 5.239 3,8% 5.239 13.90137,7% Piraí 10.688 7,7% 10.688 50.547 21,1% Queimados 7.654 5,5% 7.654 7.692 100% Rio Claro 30.833 22,3% 30.833 84.139 36,6% Rio de Janeiro 970 0,7% 1.602 4,8% 12.636 70,4% 15.207 118.230 12,9% Seropédica 5.395 3,9% 22.674 67,3% 28.069 28.379 100% Vassouras 1.001 0,7% 1.001 55.244 1,8% Total 138.177 100,0% 33.678 100,0% 17.955 100,0% 189.810 492.633 38,5% UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho 2004 Rio Poços Rio Queimados Rio Cabuçu Rio Ipiranga Captação CEDAE Rio Guandu 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Divisor de águas: Divisor superficial (topográfico) Divisor freático Divisor geológico UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . � Área de drenagem � Solos � Forma da bacia UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Forma da bacia � Coeficiente de Compacidade (kc) π =⇒π= Ac.4D 4 D. Ac 2 D.Pc π= π π= Ac.2.Pc Pc P kc BH= BH BH A P .28,0kc = UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Forma da bacia � Coeficiente de Compacidade (kc) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Forma da bacia � Coeficiente de Compacidade (kc) Interpretação para kc: � 1,00 – 1,25 � alta propensão a grandes enchentes � 1,25 – 1,50 � tendência mediana � > 1,50 � menor propensão UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Forma da bacia � Fator de Forma (kf) Interpretação para kf: � 1,00 – 0,75 � sujeito a enchentes � 0,75 – 0,50 � tendência mediana � < 0,50 � menor tendência 2L A Kf L A L L L Kf =⇒=⇒= UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Sistema de drenagem - perenes; - intermitentes; - efêmeros. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Sistema de drenagem a) Ordem dos Cursos d’água - Reflete o grau de ramificação da rede de drenagem de uma bacia - Critério mais utilizado e com menos subjetividade: Strahler (1957): UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Sistema de drenagem b) Densidade de drenagem - 0,5 km km-2 (Bacias com drenagem pobre) - ≥ 3,5 km km-2 (Bacias excepcionalmente bem drenadas) BHA L Dd ∑= UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Sistema de drenagem c) Densidade da rede de drenagem d) Sinuosidade do curso d´água principal BHA N Dr = Lt L S = UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Características do relevo da BH a) Declividade da bacia - Afeta a velocidade do escoamento superficial e, portanto, o valor da enchente máxima. b) Curva hipsométrica - Representação gráfica do relevo. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . 2.2 – Parâmetros fisiográficos importantes � Características do relevo da BH c) Perfil longitudinal do curso d´água - S1 - S2 - S3 - S4 (15-85) ∑ ∑= Di Li Li S 2 1 3 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho 2.4 – Resposta hidrológica de uma BH UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA IA 327 – MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA Prof. Daniel Fonseca de Carvalho Ca p. 1 – Ci cl o H id ro ló gi co e s ua i m po rt ân ci a .. . Professor Daniel Fonseca de Carvalho ENGENHARIA DE ÁGUA E SOLO Instituto de Tecnologia - Depto. de Engenharia BR 465, km 7 - Seropédica-RJ - 23.891-000 (21) 2682-1864; e-mail: carvalho@ufrrj.br daniel.fonseca.carvalho@gmail.com http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/daniel UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
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