Princípios da Climatologia e Hidrologia - Web III

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PRINCÍPIOS DE CLIMATOLOGIA E HIDROLOGIA
WEBCONFERÊNCIA III
MSc. GILBERTO FAUSTINO
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
O movimento das águas na superfície da terra em deslocamento, em função do efeito da gravidade.
O escoamento superficial em um rio está direta ou indiretamente relacionado com as precipitações que ocorrem na bacia hidrográfica.
1 - Precipitação direta sobre o curso d’água (P);
2 - Escoamento Superficial (ES);
3 - Escoamento Subsuperficial ou Hipodérmico (ESS);
4 - Escoamento Subterrâneo ou Básico (Esub).
As quatro formas pelas quais os cursos d’água recebem água (PEDRAZZI, 2004):
Segundo Lima (2008), os cursos d’água podem, individualmente, ser objeto de classificação, de acordo com o período de tempo durante o qual o fluxo ocorre.
PERENES
INTERMITENTES
EFÊMERO
Há fluxo o ano todo, ou pelo menos em 90% do ano, em canal bem definido.
De modo geral, só há fluxo durante a estação chuvosa (50% do período ou menos)
Só há fluxo durante as chuvas ou períodos chuvosos; os canais não são bem definidos.
FATORES QUE INTERVEM NO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
A formação do escoamento superficial está condicionada a vários fatores, incluindo aqueles relacionados à taxa de infiltração da água no solo. Alguns desses fatores serão destacados a seguir (BRANDÃO et al, 2003):
AGROCLIMÁTICOS
FISIOGRÁFICOS
O tipo e uso do solo são condicionantes da maior ou menor capacidade de interceptação, infiltração, evapotranspiração e, consequentemente, do escoamento superficial em uma região.
A vazão no exutório da bacia será tanto maior quanto maior for a sua declividade e área de drenagem. 
Ainda, de acordo com Brandão et al. (2003), considerando as condições de superfície que mais influenciam no escoamento superficial, destacam-se:
TIPO DE SOLO
TOPOGRAFIA
REDE DE DRENAGEM
OBRAS HIDRÁULICAS PRESENTES NA BACIA
As principais grandezas que caracterizam um escoamento superficial são (PEDRAZZI, 2004)
Área da Bacia Hidrográfica
Área geográfica coletora de água de chuva, que, escoando pela superfície, atinge a seção considerada;
Vazão (Q):
Volume de água escoado na unidade de tempo em uma determinada
seção do rio. Normalmente, expressa-se a vazão em m3/s ou L/s;
Velocidade (V):
Relação entre o espaço percorrido pela água e o tempo gasto. É
geralmente expressa em m/s.
Vazão Específica (q):
Relação entre a vazão e a área de drenagem da bacia (L/s/km2).
Altura Linimétrica (h):
Leitura do nível d’água do rio, em determinado momento,
em um posto fluviométrico;
Coeficiente de escoamento superficial (C):
Relação entre o volume de água que atinge
uma seção do curso d’água e o volume precipitado.
INFILTRAÇÃO
É o fenômeno de penetração da água nas camadas do solo próximas à superfície do terreno.
FASES DA INFILTRAÇÃO:
O INTERCÂMBIO
A DESCIDA
A CIRCULAÇÃO
Ocorre na camada superficial de terreno, onde as partículas de água estão sujeitas a retornar à atmosfera por aspiração capilar, provocada pela ação da evaporação ou absorvida pelas raízes das plantas;
Dá-se o deslocamento vertical da água quando o peso próprio supera a adesão e a capilaridade;
Devido ao acúmulo da água, o solo fica saturado formando-se os lençóis subterrâneos. A água escoa devido à declividade das camadas impermeáveis.
Pedrazzi (2004) apresenta as seguintes grandezas nas CARACTERÍSTICAS DA INFILTRAÇÃO:
Capacidade de infiltração (fp): é a quantidade máxima de água que um solo em determinadas condições pode absorver, na unidade de tempo por unidade de área horizontal. Ela varia no decorrer da chuva.
Velocidade de filtração: é a velocidade média do escoamento da água através de um solo saturado, determinada pela relação entre a quantidade de água que atravessa a unidade de área do material do solo e o tempo.
Variações da capacidade de infiltração: podem ser classificadas conforme as categorias seguintes:
a) variações em área geográfica;
b) variações no decorrer do tempo em uma área limitada:
- variações anuais 
- variações no decorrer da própria precipitação.
Distribuição granulométrica: é a distribuição das partículas constituintes do solo em função das suas dimensões, representada pela curva de distribuição granulométrica.
Porosidade: é a relação entre o volume de vazios e volume total, expressa em porcentagem.
São fatores que afetam a infiltração:
1) Tipo do solo: infiltração varia diretamente com:
- porosidade;
- tamanho das partículas;
- estado de fissuração das rochas.
2) Conteúdo de Umidade do Solo: solo mais úmido infiltração é menor que num solo mais seco.
3) Ação da precipitação sobre o solo: infiltração em regiões com vegetação é maior que nos solos desprovidos da mesma.
4) Temperatura: escoamento no solo é laminar (tranquilo) em função da viscosidade da água. Quanto maior a temperatura, maior a infiltração de água no solo.
5) Compactação devida à ação antrópica e ao pisoteio de animais.
6) Macroestrutura do terreno:
QUANTIFICAÇÃO DA INFILTRAÇÃO
Medição direta
Método de Horton
Método de Soil Conservation Service
Infiltrômetros
Método matemático pouco utilizado atualmente.
Aplica-se água em ambos os cilindros mantendo uma lâmina líquida de 1 a 5 cm, sendo que no cilindro interno mede-se o volume aplicado a intervalos fixos de tempo. A finalidade do cilindro externo é manter verticalmente o fluxo de água do cilindro interno, onde é feita a medição da capacidade de campo
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
É toda água que corre abaixo da superfície da Terra, preenchendo os poros das rochas sedimentares e as fraturas, falhas e fissuras das rochas compactas.
A água subterrânea é proveniente da precipitação que atinge o solo, se infiltra e percola no interior do subsolo
Fatores relevantes para infiltração da água no solo:
Porosidade do subsolo, solo mais argiloso é menos permeável;
A cobertura vegetal, quanto mais cobertura mais permeável;
Inclinação do terreno, declividade mais acentuada a água corre mais rápido;
Tipos de chuvas, chuvas intensas saturam rapidamente o solo.
A água pode ficar retida em diferentes zonas, mais próxima ao solo, como a zona não saturada, e em uma zona mais profunda, denominada zona saturada.
ZONA NÃO SATURADA
É a parte do solo que está parcialmente preenchida por água.
Nesta zona, ocorrem os fenômenos de transpiração pelas raízes das plantas, de filtração e de autodepuração da água. 
Zona de Umidade do solo: Superficial, em que a perda de água para atmosfera é intensa; 
Zona Intermediária: Zona entre a de Umidade do solo e a de franja capilar, em áreas onde o nível freático está próxima da superfície, esta zona pode não ocorrer;
Franja de Capilaridade: Região mais próxima ao nível d’água do lençol freático, onde a umidade é maior devido à presença da zona saturada logo abaixo.
ZONA SATURADA
Região onde os poros ou fraturas estão totalmente preenchidos por água, localizada logo após a zona não saturada.
A água atinge esta zona por gravidade até chegar ao local das rochas que se encontram saturadas e a água não pode mais penetrar.
Parte desta água se transformará em fontes e olhos d’água, outra parte irá desaguar nos rios (estiagem), outra parcela pode permanecer em grandes profundidades originando zonas encharcadas, pantanosas ou nascentes.
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS NO BRASIL
Essas províncias são regiões com sistemas aquíferos que possuem condições semelhantes de armazenamento, circulação e qualidade de água.
Os limites dessas províncias não coincidem necessariamente com os das bacias hidrográficas.
A IMPORTÂNCIA DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
As águas subterrâneas, assim como as águas superficiais, são utilizadas para suprir necessidades básicas.
Em muitos países são utilizadas para o abastecimento público;
Nas regiões semiáridas e certas ilhas, estas águas são o único recurso hídrico para usos humano;
São também utilizadas no turismo (águas termais, cavernas esculpidas);
Através do sistema aquífero-solo, é feita a filtragem, a depuração e atenuação de contaminantes, a diluição de esgoto e o transporte de sedimentos, evitando assoreamento e enchentes.
AQUÍFEROS
É uma formação geológica
do subsolo, constituída por rochas permeáveis, que armazena água em seus poros ou fraturas. 
OS AQUÍFEROS MAIS IMPORTANTES DO MUNDO, seja por extensão ou pela transnacionalidade, são: 
GUARANI - Argentina, Brasil, Paraguai, Uruguai (1,2 milhões de km2); 
ARENITO NÚBIA - ­Líbia, Egito, Chade, Sudão (2 milhões de km2); 
KALAHARIJKAROO - Namíbia, Bostwana, África do Sul (135 mil km2); 
DIGITALWATERWAY VECHTE - Alemanha, Holanda (7,5 mil km2); 
SLOVAK­KARST-AGGTELEK -República Eslováquia e Hungria); 
PRADED - República Checa e Polônia (3,3 mil km2) (UNESCO, 2001); 
GRANDE BACIA ARTESIANA (1,7 milhões km2) e a BACIA MURRAY (297 mil km2), ambos na Austrália. 
Em um recente levantamento, a UNECE da Europa constatou que existem mais de 100 aquíferos transnacionais naquele continente (ALMASSY e BUZAS, 1999 citado em UNESCO, 2001).
http://www.abas.org/educacao.php
POLUENTES E IMPACTOS AMBIENTAIS NAS ÁGUAS SUPERFICIAIS
CONTAMINAÇÃO: a vulnerabilidade de um aquífero refere-se ao seu grau de proteção natural às possíveis ameaças de contaminação potencial, e depende das características litológicas e hidrogeológicas dos estratos que o separam da fonte e dos gradientes hidráulicos que determinam os fluxos e o transporte das substâncias contaminantes através dos sucessivos estratos e dentro do aquífero (CALCAGNO, 2001).
SUPEREXPLOTAÇÃO OU SUPEREXPLORAÇÃO DE AQUÍFEROS: é a extração de água subterrânea que ultrapassa os limites de produção das reservas reguladoras ou ativas do aquífero, iniciando um processo de rebaixamento do nível potenciométrico que irá provocar danos ao meio ambiente ou para o próprio recurso. 
OBTENÇÃO E ANÁLISE DE REGISTROS HIDROLOGICOS- HIDROGRAMAS
HIDROGRAMAS, é um gráfico que relaciona a vazão de uma bacia hidrográfica ao tempo.
A relação entre a precipitação (quanto, como e onde choveu) e a vazão é uma interação de todos os componentes do Ciclo Hidrológico que existem entre a ocorrência da precipitação e a vazão produzida na bacia hidrográfica.
(i) Escoamento Superficial Normal
(ii) Aumento da quantidade de água de vazão
(iii) Máxima de vazão
(iv) Diminuição da vazão, da quantidade de água
(v) Retorno as condições anteriores
VAZÃO E DISTRIBUIÇÃO ESTATÍSTICA
Análise Preliminar de dados Hidrológicos
Variáveis Aleatórias Discretas
Variáveis Aleatórias Contínuas
Estimação de Parâmetros
Testes de Hipóteses
Análise de Local de Frequência de Variáveis Hidrológicas
Análise de Regional de Frequência de Variáveis Hidrológicas
Para entendimento e utilização dos dados hidrológicos, são utilizados cálculos estatísticos
GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS
É composta pelo conjunto de ações destinadas a controlar, proteger e regular o uso dos recursos hídricos.
Essa proteção é feita por meio da recuperação e preservação de nascentes, mananciais e cursos d’água em áreas urbanas.
Tudo isso é realizado em conformidade com a legislação e normas pertinentes.
A gestão dos recursos hídricos é ampla e abrange os seguintes itens:
Desassoreamento
Controle da erosão
Contenção de encostas
Remanejamento e reassentamento da população
Uso e ocupação do solo
Implantação de parques
Recomposição de rede de drenagem
Recomposição de mata ciliar
POLÍTICA NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS
PLANO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS (BRASIL,1997)
1. A melhoria das disponibilidades hídricas, superficiais e subterrâneas em qualidade e quantidade;
2. A redução dos conflitos reais e potenciais de uso da água, bem como dos eventos hidrológicos críticos;
3. A percepção da conservação da água como valor socioambiental relevante.
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS
OBSERVAÇÕES METEOROLÓGICAS
É a observação da dinâmica da atmosfera, por meio da mediação e registro de elementos como a precipitação, a temperatura e a umidade do ar, a pressão atmosférica, a velocidade do vento e a radiação solar.
Esse sistema deve conseguir explorar de forma global a atmosfera, tanto na superfície como nos níveis superiores, além de realizar medições em intervalos de tempo curto, suficientes para permitir o monitoramento da origem e do desenvolvimento dos fenômenos.
Observações Meteorológicas
Sua importância se dá pelo fato de fornecer tanto informações diárias como em longo prazo.
Observações Meteorológicas