respostas exercicios - Hidrologia Aplicada ao Manejo de Bacias Hidrográficas

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Disciplina: IF 115 – Manejo de Bacias Hidrográficas 
 
Respostas dos exercícios da apostila: 
Hidrologia Aplicada ao Manejo de Bacias Hidrográficas (Walter de Souza Lima) 
 
CAPITULO 1 
1 – O conhecimento acerca do Manejo de Bacias Hidrográficas, que aborda além dos 
conhecimentos de hidrologia e do funcionamento da dinâmica hidrológica da bacia é 
fundamental para o planejamento e manejo sustentável dos recursos naturais, já que 
envolve várias práticas conservacionistas, visando manter e consolidar um melhor 
funcionamento hidrológico e ecológico da bacia para produção de água de boa qualidade. 
 
2 – A microbacia experimental serve como parâmetro de comparação possibilitando 
observar determinadas ações e seus consequentes resultados. As pesquisas em 
microbacias podem dessa forma serem ampliadas para as áreas que serão manejadas. 
 
3 – É uma combinação de manejo de recursos naturais renováveis de modo a se obter o 
melhor resultado das necessidades da unidade manejada. 
 
4 – Concordo totalmente, já que na natureza podemos observar uma estreita relação entre 
a produção de água e as florestas, sendo necessário o correto manejo da microbacia 
hidrográfica para melhor conservação dos recursos hídricos. 
 
5 – Evidentemente a hidrologia não é percebida de forma explícita no manejo florestal, 
porém ela deve estar sempre implícita, pois envolve uma série de práticas não estruturais 
(manejo da cobertura vegetal), assim como estruturais (obras de engenharia) visando 
melhorar a qualidade da produção de água, que será utilizada por diversas outras 
atividades que envolvam o uso desse recurso natural. 
 
6 – Controle de processos erosivos, conservação de estradas, adoção de novas práticas de 
manejo conservacionista dos solos adequada para cada tipo de solo/cultura. 
 
CAPÍTULO 2 
1 – No século XVII Pierre Perraul (1608-1680), usando um instrumental muito rude, 
mediu os principais elementos do ciclo hidrológico na bacia do rio Sena (75.000km²) e 
pôde comprovar a teoria de Palissy. Perrault mediu durante três anos a vazão do rio Sena 
e fez a primeira constatação de campo do fenômeno da transformação de chuva em vazão 
estimando a relação entre vazão do rio e precipitação como igual a 1/6. Além disso, 
Perrault estudou o fenômeno da evaporação e constatou que, através dela, imensos 
volumes de água podiam se perder para a atmosfera. 
 
2 – Mariotte mediu as vazões do rio Sena em Paris por meio de flutuadores, confirmando 
os resultados de Perrault, e observou que as vazões das nascentes aumentavam por 
ocasião das chuvas. 
Descarga do rio = [(LxP)/V]/3 
Sendo: L= comprimento; P= profundidade; V= velocidade 
 
3 – Cálculos: 
ΔQ = 25,5 mm = 0,0255 m3 
Área = 80 ha = 800.000 m2 
0,0255 m³ -------------- 1 m² 
X ---------------- 800.000 m² 
X = 20.400 m³ 
Este aumento é de 20.400m³ de água no deflúvio anual da bacia. 
 
120 m³ ------------- 1 pessoa/ano 
20.400 m³ ----------y 
Y = 170 pessoas/ano 
Este aumento de água permitiria abastecer mais 170 pessoas/ano. 
 
4 – São achismos, especulações sem embasamento científico. Ex.: A ideia de que os 
recursos naturais são inesgotáveis, e podem ser explorados a todo custo sem causar 
impacto na disponibilidade de água é um folclore florestal, pois o aumento do 
desmatamento sem o correto manejo ou estudo prévio causa sim, impacto na produção e 
disponibilidade de água pela bacia hidrográfica. 
 
5 – A floresta exerce uma regulação do ciclo hidrológico, logo um manejo inadequado 
afetará diretamente a estabilidade hidrológica da bacia hidrográfica. Alterando a 
quantidade e a qualidade de água na bacia. Deve-se prever os possíveis impactos do 
manejo antes de implementá-lo, mitigando os possíveis impactos. 
 
 
 
6 – a) Cálculos: 
 
Área= 20 km² 
Ø= 560 l/s 
m³/s= 0,56 m³/s 
 
b) Cálculos: 
 
A= 20 km² 
Ø= 0,56 m³/s 
T= 7 dias 
 
Ømm= (86,4) x (T x Ø) / A 
Ømm= (86,4) x (7 x 0,56) / 20= 16,954 mm 
 
c) Cálculos: 
 
7 dias = 604.800 segundos 
 
0,56 m³ --------- 1 segundo 
X ------- 604.800 segundos 
 
X= 338.688 m³ 
 
d) Cálculos: 
 
1 ac.ft ------------1.234 m³ 
X --------------338.688 m³ 
 
X= 274.464 ac.ft 
 
e) Cálculos: 
1 semana = 604.800s 
1 mg = 0,00001 kh 
 
560 L 1s 
X _____604.800s 
X = 338.688.000 L 
 
0,00001 kg _________ 1L 
Y 338.688.000L 
 
Taxa Total de Sedimentação = 3.386,88 kg/2.000 ha 
Taxa Total de Sedimentação = 1,693 kg/há 
 
7 – a) Cálculos: 
 
0,59 teralitros = 0,59 x 109 m3 
1 dia = 86.400 s 
Ø = Vol./tempo 
Ø = (0,59 x 109) / 86.400s 
Ø = 6.828,704 m3/s 
b) Cálculos: 
 
1 semana = 604.800 s 
 
Ø = Vol./Tempo 
Ø = (0,59 x 1012) / 604.800 
Ø = 9,75529 x 105 L/s 
 
8 – Cálculos: 
Q(mm) = 86,4 x [(T x Q) / A] 
65 = 86,4 [(1 x Q) / 12.400] 
806.000 = 86,4 Q 
Q = 9.328,704 m3/s 
 
9.328,704 m3 _______1s 
X ____________86.400s 
X = 806 x 106 m3 
X = 806 x 109 L 
 
1GL ___________109 L 
Y ________806 x 109 L 
Y = 806 GL 
 
9 – Cálculos: 
Deflúvio = 1/3 de 1.500mm = 500mm = 500L 
1 L 10-3 m3 
500 L X 
X = 0,5m3 
 
10 – a) Cálculos: 
1 L _10-3 m3 
X 10¹² m³ 
 
X = 1015 L = 1015 mm 
 
 
b) Cálculos: 
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
0,2 1,5 2,5 3 5 20
UE %UR %
Estrato
(m)
UR
1015 mm 100% 
Y ______ 30% 
Y = 3 x 1014 mm 
 
11) Cálculos: 
N= A0,2 
1 milha2 = 2,59km² 
 
N= A0,2 / 2,59 
 
CAPÍTULO 3 
 
1 – a) Cálculos: 
UR = (e / es) x 100 
 
UR10= (11,9 / 20,19) x 100 = 58,94% 
UR5= (11,2 / 19,35) x 100 = 57,88% 
UR3= (12,2 / 18,77) x 100 = 64,99% 
UR2,5= (11,7 / 17,11) x 100 = 68,38% 
UR1,5= (11,5 / 17,11) x 100 = 67,21% 
UR0,2= (12,5 / 15,77) x 100 = 79,21% 
 
b) Cálculos: 
UE = 622 x (e / P) 
 
UE10 = 622 x (11,9 / 635) = 11,66 
UE5 = 622 x (11,2 / 635) = 10,97 
UE3 = 622 x (12,2 / 635) = 11,95 
UE2,5 = 622 x (11,7 / 635) = 11,46 
UE1,5 = 622 x (11,5 / 635) = 11,26 
UE0,2 = 622 x (12,5 / 635) = 12,24 
 
c) 
 
 
 
d) O estrato de 5m demonstrou a menor umidade relativa e específica. Os maiores valores 
foram encontrados no assoalho florestal (79,26% de UR e 12,24% de EU), demonstrando 
o papel da matéria orgânica como importante retentor de água. 
 
Estrato t (oC) e (mmHg) Es (mmHg) UR UE 
10m (acima das copas) 22,3 11,9 20,19 58,94 11,66 
5m (no topo do dossel) 21,6 11,2 19,35 57,88 10,97 
3m (entre as copas) 21,1 12,2 18,77 64,99 11,95 
2,5m (logo abaixo das copas) 19,6 11,7 17,11 68,38 11,46 
1,5m (na altura da desrama 
natural) 
19,6 11,5 17,11 67,21 11,26 
0,2m (no piso florestal) 18,3 12,5 15,77 79,21 12,24 
 
2 – a) Cálculos: 
Lv = 597,3 – 0,564 x T 
Lv = 597,3 – 0,564 x 15 = 588,84 cal/g 
 
b) Cálculos: 
Lv = 597,3 – 0,564 x T 
Lv = 597,3 – 0,564 x 22 = 584,892 cal/g 
 
3 – Cálculos: 
Lv = 597,3 – 0,564*T 
Lv = 597,3 – 0,564*21 = 585,466 cal/g 
585,466 cal 1g 
X cal ___5.000g 
X = 2.927.280 cal 
 
4 – Transpiração, interceptação pelas copas, interceptação pelo piso e evaporação do solo 
e das superfícies líquidas. 
 
5 – Quanto maior a vazão de uma microbacia para o oceano, a quantidade de água 
superficial (deflúvio) disponível também será maior, ou seja, uma relação diretamente 
proporcional. 
 
6 – Cálculos: 
P – ET = Q = ΔS 
ΔS = 1.219 – 762 – 660 
ΔS = -203 mm 
 
Houve perda, pois a precipitação foi menor que a evapotranspiração e o deflúvio. 
 
7 – a & b) 
 
Mês 
Piracicaba Amparo Campinas Bragança Média 
V(m3s) Q (mm) 
P ER P ER P ER P ER P ER 
J 227 116 308 115 247 110 220 111 259,5 113 219 137,5 
F 189 103 202 101 208 96 184 94 195,75 98,5 234 97,5 
M 126 100 153 97 151 97 146 92 144 96,5 210 47,5 
A 62 76 72 73 62 74 87 70 70,75 73,25 137 -2,5 
M 47 54 51 53 55 55 53 61 51,5 55,75 104 -4,25 
J 48 43 63 42 49 43 51 43 52,75 42,75 89,4 10 
J 24 40 40 41 28 44 31 44 30,75 42,25 73,1 -11,5 
A 36 55 31 52 38 51 43 53 37 52,75 63,7 -15,75 
S 73 67 69 67 77 65 69 66 72 66,25 62,1 5,75O 87 86 100 83 124 82 122 78 108,25 82,25 78 26 
N 143 100 153 95 158 99 149 88 150,75 95,5 88,5 55,25 
D 223 111 225 112 236 108 213 103 224,24 108,5 148 115,75 
 
c) Cálculos: 
 
P = 1.388,25 mm 
ER = 927,25 mm 
 
Q = 461,21mm 
 
e) Cálculos: 
 
P – ET – Q = ΔS 
1.388,25 – 927,27 – 461,21 = ΔS 
 
 
CAPÍTULO 4 
 
1 – O conceito acerca do termo microbacia é um tanto quanto vago, pois não há um limite 
de dimensão (tamanho) para sua caracterização. 
 
A & b) Do ponto de vista hidrológico bacias podem ser classificadas em pequenas bacias 
ou grandes bacias não somente levando em consideração sua superfície total, mas outros 
efeitos de determinados fatores na geração do deflúvio. As microbacias apresentam, alta 
sensibilidade a chuvas de alta intensidade (curta duração) e ao tipo de uso e cobertura do 
solo. Já em grandes bacias, a bacia não mais responde (perde a sensibilidade a esses 
fatores). Desta forma, define-se "microbacia" como aquela cuja área é tão pequena que a 
sensibilidade a chuvas de alta intensidade e às diferenças de uso do solo não seja 
suprimida pelas características da rede de drenagem. De acordo com tal definição a área 
de uma microbacia pode variar de pouco menos de 1 ha até 40 ou mais hectares, podendo 
mesmo atingir, em algumas situações, até 100 ha ou mais. 
 
c) Do ponto de vista dos programas de planejamento de uso do solo / programas de 
manejo de microbacias, os critérios de caracterização são eminentemente políticos e 
administrativos. 
 
2 – Pode-se notar claramente os efeitos das chuvas de alta intensidade na área da 
microbacia. 
 
3 - Densidade de drenagem elevada significa uma bacia hidrográfica repleta de cursos de 
água, córregos e rios. Isto significa uma resposta rápida entre os níveis de precipitação e 
vazão. 
 
A densidade elevada ocorre em: 
 
regiões de fácil erosão; 
regiões de solo impermeável; 
em regiões de declives íngremes; 
em regiões com pouca cobertura vegetal. 
 
Densidades de drenagem baixas ocorrem em locais onde o solo é resistente a erosão ou 
muito permeáveis. 
 
4 – A declividade relaciona-se com o quantidade de deflúvio pois influencia no tempo de 
escoamento da água pela superfície até o exutório, ou seja, quanto maior a declividade do 
terreno, maior a velocidade com que água vai escoar superficialmente e vice versa. 
 
6 – Cálculos 
 
Nu = RBk-u 
 
Onde: 
Nu = número de canais 
Rb = razão de bifurcação média 
k = ordem da bacia 
u = ordem dada 
 
Nu = 3,26-1 
Nu = 1.073 canais de 1ª ordem 
 
7 – Significa que com o manejo adequado pode-se atingir uma melhora no tempo que a 
água se mantém dentro desse sistema aberto (de perdas e ganhos) e consequentemente na 
qualidade e quantidade água. 
 
 
CAPÍTULO 6 
 
1 – Correto, já que a interceptação (perda) é a fração da chuva que é avaporada da copa, 
antes de atingir o solo. Como em altas temperaturas a evaporação acontece mais 
rapidamente, a perda por interceptação em Brasília tende a ser maior, pois a temperatura 
na cidade é maior que em Campos do Jordão. 
 
2 – Cálculos: 
 
N = 80 chuvas 
P = 820 mm 
I = ? 
 
820 --- 100% 
74 ---- X 
 
X = 9% 
 
I = (0,1 x 820) – (0,1 x 80) 
I = 74mm 
I = 9% de P 
 
3 – a) Cálculos: 
 
Pinus: Pi = (0,90 x 1300) - 0,86 
Pinus: Pi = 1.169,14 mm/ano 
 
Cerradão: Pi = (0,69 x 1300) + 1,74 
Cerradão: Pi = 898,74 mm/ano 
 
b) Cálculos: 
 
Pi pinus – Pi cerradão = 1.169,14 - 898,74 = 270,40 mm/ano 
 
1dm3 = 1L 
 
A diferença a mais de água da chuva que chega ao solo da bacia após substituição do 
cerrado por plantações de pinus ocarpa é de 0,0002704L. 
 
 
 
 
 
c) Cálculos: 
 
Vazão (v) = a x V 
 
1,5 = 3900000 x V 
V = 0,000000385 m/s = 0,000385 dm3/s 
V = 0,000385L/s 
 
1 dia = 86400s 
 
0,000385L --- 1s 
X --- 86400s 
X = 33,26L/dia 
 
Logo, V = 33,26 L/dia 
 
P = 1300 mm/ano 
1 ano --- 1300mm 
 
360 dias --- 1300mm 
1 dia -------- Y 
 
Y = 3,6 mm/dia 
Logo, P = 3,6mm/dia 
 
1 dia ---- 33,26 L 
Z -------- 0,0002704L 
 
4 – a, b & c) 
 
 
 
P Pi Pi% P Pi Pi% P Pi Pi% P Pi Pi%
JAN 44 41,9 95,23 39 37,9 97,18 71,8 62,4 86,91 77,8 67,4 86,63
FEV 6,2 6,2 100,00 16,8 16,8 100,00 71,4 54,6 76,47 96,8 86,7 89,57
MAR 85 85 100,00 45,4 37,7 83,04 82,3 63,7 77,40 124,4 104,5 84,00
ABR 64,2 64,2 100,00 54,8 50,9 92,88 147 123,7 84,15 64 57,7 90,16
MAI 81 80,8 99,75 41,8 41 98,09 109,8 86,5 78,78 126,6 109,2 86,26
JUN 65,2 65,2 100,00 99 96,6 97,58 298,6 277,4 92,90 114,2 104 91,07
JUL 83,2 82,9 99,64 46,2 46,2 100,00 119,3 117 98,07 110,4 94,5 85,60
AGO 221 217,6 98,46 168,4 165,3 98,16 57,8 55,4 95,85 172,6 167,3 96,93
SET 155,6 153,8 98,84 153,2 152,2 99,35 63,8 56,2 88,09 185,8 166,5 89,61
OUT 216,2 216,2 100,00 130 126,7 97,46 39 35,8 91,79 99,8 93,1 93,29
NOV 101,4 101,2 99,80 182,8 172,9 94,58 47 42,2 89,79 162,8 144,7 88,88
DEZ 110,2 108,6 98,55 85,2 79,8 93,66 49,2 44,6 90,65 187,8 163,4 87,01
MÉDIA 102,77 101,97 99,22 88,55 85,33 96,37 96,42 84,96 88,12 126,92 113,25 89,23
MÊS
1975 1976 1977 1978
d) A interceptação reduz o deflúvio, pois retém água da chuva antes que ela possa chegar 
ao solo, deste modo a interceptação não contribui para o aumento do deflúvio após o corte 
da floresta natural. O principal efeito da interceptação em uma bacia é aumentar a 
evaporação e reduzir o escoamento. 
 
e) Cálculos: 
 
I = P – Pi – Et 
Et = 0 
I = P – Pi 
 
A interceptação média em 1978 é de 13,67mm. 
 
f) Quanto mais desenvolvida a floresta, maior será a interceptação da precipitação, pois 
existe uma maior densidade da vegetação contribuindo para a retenção da água. 
 
 
CAPÍTULO 8 
 
1 – Consumo total de água, a soma da interceptação mais a transpiração e evaporação 
direto do solo. 
 
2 – Controle que a planta exerce sobre a transpiração, utilizando seus estômatos. 
 
3 – Quanto maior o número de chuvas no ano, maior tende a ser a perda por interceptação, 
logo maior o consumo total de água pela floresta. Se a floresta se encontra em região de 
precipitação anual uniformemente distribuída ao longo de todo o ano, maior é a 
participação da interceptação no consumo total, em relação ao que ocorreria em um local 
de distribuição estacional de chuvas. 
Em certas situações, a evapotranspiração anual de uma floresta pode mesmo exceder a 
evapotranspiração potencial ditada pelas condições climáticas locais. 
Portanto, por causa da alta taxa de interceptação, o consumo total de água da plantação 
florestal ultrapassou a taxa máxima de evapotranspiração ditada pelas condições 
climáticas da região. 
 
4 – a) Cálculos: 
 
 
PET = evapotranspiração potencial (mm/h) 
w = velocidade do vento (m/s) 
T = temperatura média entre os níveis 1 e 2 de medição (oC) 
e = pressão de vapor (mm Hg) 
h1 = altura ou nível inferior 
h2 = altura ou nível superior. 
 
 
PET h1 = [1451(12,4-12,2) x (1,4-0) / (20+273) x Ln (3/0,2)]² 
PET = 0,26 mm/h 
 
PET h2 = [1451(12,2-11,9) x (6-1,4) / (21,4+273) x Ln (10/3)]² 
PET = 31,92 mm/h 
 
b) Ao nível do dossel e da superfície do solo os valores de evaporação obtidos são 
distintos entre si. A maior evaporação é no nível do dossel devido a altura da árvore e da 
quantidade de vento que ela recebe. 
 
 
CAPÍTULO 9 
 
1 – Correto, pois a taxa de vazão aumenta a partir do início da chuva, até que venha a se 
tornar igual a intensidade da chuva (uniforme), tornando-se igual e constante à 
intensidade da chuva. 
 
2 – Equação proposta: 
 
q(t) = [A1(t) - K dH/dx] + [A2(t) . P(t)] + [A3(t) . P(t)] 
 
q(t) = descarga no instante "t" (l/s) 
 
A1(t) = áreas saturadas da microbacia (área variável de afluência = zona ripária) 
A2(t) = espelho d’água (largura do canal x comprimento do canal) 
A3(t) = áreas impermeáveis (escoamento hortoniano) 
 
P(t) = chuva até o instante "t" 
 
K = condutividade hidráulica saturada ao longo da área A1 
 
dH/dx = diferença de carga hidráulica ao longo da distância x.3 – Devido a elevada taxa de alterações que ocorrem na zona ripária, a vegetação desta 
zona deve, geralmente apresentar uma alta variabilidade em termos de estrutura, 
composição e distribuição espacial. Esta variação deve ocorrer tanto ao longo do curso 
d’água, refletindo variações de micro-sítios resultantes da dinâmica dos processos 
fluviomórficos, que resultam em trechos característicos de deposição de sedimentos, 
assim como trechos característicos de erosão fluvial. Lateralmente, as condições de 
saturação do solo diminuem à medida que se distancia do canal, o que deve, também, 
influenciar a composição das espécies. Do ponto de vista ecológico, as zonas ripárias têm 
sido consideradas como corredores extremamente importantes para o movimento da 
fauna ao longo da paisagem, assim como para a dispersão vegetal. Além das espécies 
tipicamente ripárias, nelas ocorrem também espécies típicas de terra firme, e as zonas 
ripárias, desta forma, são também consideradas como fontes importantes de sementes 
para o processo de regeneração natural. 
 
 
 
4 – Cálculos 
 
Q = (C x i x A) / 360 
Q= (0,55 x 68 x 88,2) / 360 
 
Q= 9,16 m³/s 
 
 
6 – Cálculos 
 
Q = (C x i x A) / 360 
Q= (0,4 x 10 x 36) / 360 
 
Q= 0,40 m³/s 
 
 
CAPÍTULO 10 
 
1 – Tabela: 
 
Nome Símbolo Massa atômica Valência Equivalente G 
Alumínio Al 27 3+ 9 
Arsênio As 74,9 3+ 25 
Bário Ba 137,3 2+ 68,7 
Boro B 10,8 3+ 3,6 
Bromo Br 79,9 1- 79,9 
Cádmio Cd 112,4 2+ 56,2 
Cálcio Ca 40,1 2+ 20,05 
Carbono C 12 4- 3 
Cloro Cl 35,5 1- 35,5 
Cromo Cr 52 3+ a 6+ 17,3 
Cobre Cu 63,5 2+ 31,7 
Flúor F 19 1- 19 
Hidrogêni
o 
H 1 1+ 1 
Iodo I 126,9 1- 126,9 
Ferro Fe 55,8 2+ a 3+ 27,9 
Chumbo Pb 207,2 2+ 103,6 
Magnésio Mg 24,3 2+ 12,15 
Manganês Mn 54,9 2+, 4+ 7+ 27,45 
Mercúrio Hg 200,6 2+ 100,3 
Níquel Ni 58,7 2+ 29,35 
Nitrogênio N 14 3- a 5+ 4,67 
Oxigênio O 16 2- 8 
Fósforo P 31 5+ 6,2 
Potássio K 39,1 1+ 39,1 
Selênio Se 79 6+ 13,2 
Silício Si 28,1 4+ 7,1 
Prata Ag 107,9 1+ 107,9 
Sódio Na 23 1+ 23 
Enxofre S 32,1 2- 16,05 
Zinco Zi 65,4 2+ 32,7 
 
 
2 – Tabela : 
 
 
Nome Formula 
Massa 
molecular 
Carga 
elétrica Equivalente-G 
Amônio NH4
+1 18 1+ 18 
Hidroxila OH1 17 1- 17 
Bicarbonato HCO3-1 61 1- 61 
Carbonato CO3-2 60 2- 30 
Ortofosfato PO4-3 95 3- 31,67 
Mono-hidrogeno-
fosfato HPO4-1 96 2- 48 
Dihidrogeno fosfato H2PO4¹ 97 1- 97 
Bissulfato HSO4¹ 97 1- 97 
Sulfato SO4-2 96 2- 48 
Bissulfito HSO3¹ 81 1- 81 
Sulfito SO3¹ 80 2- 40 
Nitrito NO2¹ 46 1- 46 
Nitrato NO3¹ 62 1- 62 
Hipoclorito OCL-1 51,5 1- 51,5