NOÇÕES DE HIDROLOGIA

DEFINIÇOES

  A hidrologia e a ciência que trata da água , sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e a sua relação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas.
   E uma ciência interdisciplinar que tem tido evolução significativa em fase aos problemas  crescentes, resultados da ocupação das bacias, por incremento significativo da utilização da água e do resultante impacto sobre o meio ambiente do globo. Profissionais de diversas áreas como engenheiros, agrônomos, geólogos, matemáticos, estatísticos, geógrafos, biólogos entre outros atuam nas diversas subáreas dessa ciência.
  A meteorologia estuda a atmosfera, agente através do qual  se desenvolve grande parte do chamado “ciclo hidrológico”. Um dos capítulos mais intimamente relacionados com a hidrologia e a hidrometeorologia, que estuda as fontes de umidade atmosférica e o seu transporte desde as áreas de origem ate as de precipitação.
Historia
Obras notáveis de engenharia.
·         4000 AC . barragens do rio Nilo
·         3000 AC . canais de irrigação na mesopotâmia 
·         2000 AC . arguedutos e canais (Roma, Grécia,china.) defesas contra enchentes

Integração entre os meios

   A hidrologia trata processos que ocorrem em sistema moldados pela natureza os processos físicos ocorrem em um meio que o homem não projetou, mas ao qual deve-se adptar, procurando conviver com o comportamento deste meio ambiente.
  O desenvolvimento sustentável envolve o gerenciamento integrado, incorporando a mitigação e a conservação no desenvolvimento dos recursos hídricos.


  Não e toa que o planeta terra e chamado de “planeta azul” dois terços de sua superfície são cobertos pela água de mares e oceanos na realidade, existe água em praticamente todo lugar; sobre superfície terrestre , na forma de rios, lagos, mares e oceanos; sob a superfície terrestre, na forma de água subterrânea e umidade do solo e na atmosfera, na forma de vapor de água. A água, em certas locais, podem ocorrer de forma quase ilimitada, como nos oceanos ou em quantidade praticamente nula como nos desertos.
   A palavra hidrologia e originada das palavras gregas hydro, que significa “ÁGUA” e logos, que significa “Ciência”. Hidrologia e , pois a ciência que estuda a água. Portanto hidrologia e a ciência que trata da água na terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, seu efeito sobre o meio ambiente e sobre todos as formas de vida.

APLICAÇÃO DA HIDROLOGIA

   A hidrologia e aplicada em:

·         Escolha de fontes de abastecimento de água
·         Subterrânea- locação do poço e capacidade de bombeamento
·         Superficial- locação de barragens, dimensionamento do reservatório e do sangradouro, estimativa de vazão.
·         Drenagem urbana- dimensionamento de bueiros
·         Drenagem de rodovias- dimensionamento de pontes
·         Irrigação- fonte de abastecimento, estimativa da evapotranspiração da cultura.
·         Controle de enchentes- construção de reservatórios de controle de cheias.


CICLO HIDROLOGICO

  A água deferência dos demais recursos naturais pelo notável propriedades de renovar-se continuamente, graças ao ciclo hidrológico. Embora o movimento cíclico da água não tenha principio nem fim, constuma-se iniciar seu estudo descritivo pela evaporação da água dos oceanos, seguida de sua precipitação  sobre a superfície que,  coletada pelos cursos d’água, retorna ao local de partida.

CICLO DA AGUA.jpg

  A definição a cima simplifica sobremaneira o processo que realmente ocorre, uma vez que não estão  computadas os eventos interrupções que podem ocorrer em cima de vários estágios.

   Podemos também descrever  ciclo hidrológico como:

I-O= ∆S

Onde:

I  - induindo todo o escoamento superficial por meio de canais e sobre a superfície do solo, o escoamento subterrâneo, ou seja a entrada de água através dos limites subterrâneos do volume, de controle, devido ao movimento lateral da água do subsolo e a precipitação sobre a superfície do solo.

O – saída de água do volume de controle, devido ao escoamento superficial, ao escoamento subterrâneo, a evaporação e a transpiração das plantas.

∆S   - variação no armazenamento nas varias formas de retenção.

BACIA HIDROGRAFICA

 O ciclo hidrológico se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrológico fechado, uma vez que a quantidade total de água existente em nosso planeta e constante. Entretanto e comum o estudo de subsistemas abertos.
  A bacia hidrográfica destaca-se como região de efetiva importância pratica devido a simplicidade que oferece na aplicação do balanço hídrico.
  A bacia hidrográfica e uma área definida topograficamente, drenada por um curso de água ou sistema conectado de cursos de água, dispondo de uma simples saída para que toda vazão efluente seja descarregada.

Divisores

   O primeiro passo a ser seguido na caracterização de uma bacia, e exatamente, a delimitação  de seu contorno, ou seja, a linha  de separação que divide as precipitações em bacias vizinhas, encaminhando o escoamento superficial para um outro sistema fluvial.
  São 3 as divissores de uma bacia:

ü  Geológico
ü  Freático
ü  Topográfico
  Dadas as dificuldades de se efetivar o traçado limitante com base nas formações rochosas, ( as estratos não sequem um comportamento sistemático e a água precipitada pode escoar antes de infiltrar  e no nível freático ( devido as alterações ao longo das estações do ano).
  O que se faz na pratica e limitar a bacia a partir de curvas de nível, tomando pontos de cotas mais elevados para comporem a linha da divisão topográfica.

Foto: Leôncio Gonçalves, 24 fev 2012
CARACTERISTICAS FISICAS DE BACIAS HIDROGRAFICAS

   Os seguintes fatores físicos são aqueles mais importantes para caracterizar uma bacia hidrográfica.
·         Uso do solo: E um dos fatores mais importantes que afetam o escoamento de água, vamos supor que  uma área seja constituída  por florestas cujo o solo e coberto  por folhas e galhos, que durante as maiores precipitações evitam que o escoamento superficial atinja o curso d’água  num curto intervalo de tempo, evitando assim uma enchente. E esta área for desflorestada e seu solo compactado  ou impermeabilizado  aquela chuva  que antes se infiltrava no solo, pode provocar enchente nunca vista.
·         Tipo de solo :  as  características hidrográficas do escoamento superficial são largamente influenciadas pelo tipo predominante de solo, devido a capacidade de infiltração dos diferentes solos, que por sua vez e resultado do tamanho dos grãos do solo, sua agregação forma e arranja das partículas. A porosidade afeta tanto a infiltração  quanto a capacidade de armazenamento  e varia bastante para solos diferentes.
·         Área: e a área plana definida pela projeção  horizontal do divisores de água, pois seu valor multiplicado pela lamina da chuva precipitada define o volume de água recebido pela bacia.

  A determinação da área de drenagem de uma bacia e feita com o auxilio  de uma planta topográfica. A área pode ser determinada com boa precisão utilizando-se  um planímetro.
  As bacias podem ser classificadas em grandes e pequenas. O tamanho  da bacia (a área) não e critério significante pra tal classificação, haja visto que duas bacias de mesma área podem apresentar  compartimentos hidrológicos completamente distintas.
Forma:  as grandes bacias hidrográficas em geral apresentam forma de leque ou de pêra, ao passo que as pequenas bacias apresentam formas as variadas possíveis em função de estrutura geológica dos terrenos.
   A forma da bacia influencia no escoamento superficial e conseqüentemente o hidrograma resultante de uma determinada chuva.
   Entre os índices propostos para caracterizar a forma da bacia será calculados o fator de forma e o fator de capacidade. Estes índices serão utilizados para comparar  bacias e para compararem parâmetros  das equações  empíricas  de correlações  entre vazões e características. Físicas das bacias.

FATOR DE FORMA:

  E a relação entre a largura media da bacia (i) e o comprimento  axial do cume d água (l).
O comprimento ”L” e medido seguindo-se o curso d’água mais longo desde a cabeceira mais distante da bacia ate a desenbacadura. A largura media e obtida  pela divisão da área de bacia pelo comprimento da bacia.
      -               -
kf= L/L; mas   L= A/L  =   kf= A/L²

Coeficiente de capacidade (Kc)

  E a relação entre os perímetros da bacia e de um circulo  de área igual a bacia.

Kc= P/2π .r ; como  πr²=A =r= RAIZ  A/π

Logo:

Kc: P/2π RAIZ A/π

Kc= 0,28 P /  RAIZ A

Onde:

P: perímetro da bacia em km
A: área da bacia em km²
E: raio


Bacias hidrográficas mais comuns quanto ao formato

Declividade da bacia

a declividade da bacia ou dos terrenos da bacia tem uma relação importante é também complexa com a infiltração, o escoamento superficial, a umidade do solo e a contribuição de água subterrânea ao escoamento do cursso de água. E um dos fatores mais importantes que controla o tempo do escoamento superficial e da concentração  da chuva e tem uma importância direta em relação a magnitude da enchente. Quanto maior a declividade maior a variação das vazões instantâneas.
            A declividade da bacia pode ser determinada através do método dos quadrículos. Este método consiste em lanças sobre o mapa topográfico da, um papel transparente sobre o qual esta traçado uma malha quadriculada, são definidas as declividades dos pontos de intersecção de malha, desenhando-se a um segmento de reta(linha de  maior declividade que passa pelo ponto) perpendicular as duas curvas de nível.
            Anterior e a posterior á cota do ponto e que passe pelo ponto; A declividade do ponto será a diferença de cotas das curvas de nível dividida pelo comprimento desse segmento de reta. A media das declividades desses pontos será considerada a media das declividades do terreno da bacia.



DECLIVIDADE DO CURSO D’ÁGUA


A velocidade de escoamento da água de um rio depende da declividade dos canais fluviais, quanto maior a declividade maior será a velocidade de escoamento.
             O valor aproximado da declividade de um curso d’água entre dois pontos pode ser obtido pelo quociente entre a diferença de suas cotas extremas e sua extensão horizontal.


S=∆H/L

Onde;

∆H= variação da cota entre  os dois pontos extremos.
L= comprimento em planta do rio.

FORMAÇÃO E TIPOS DE CHUVA.

Formação

            Embora a umidade atmosférica seja o elemento indispensável para a ocorrência de chuva, ela não responde sozinha para sua formação, que esta intimamente ligada a ascensão das massas de ar. Quando ocorre esse movimento vertical  e o ar e transportado para níveis mais altos, seja por convecção, relevo ou ação frontal das massas, há uma expansão é adiabática, uma vez que não há troca de calor com o ambiente. Porem, a temperatura é reduzida, devido a energia térmica ter sido utilizada em sue processo de expansão. Com o resfriamento, a massa de ar pode atingir seu ponto de saturação com a conseqüente condensação do vapor em gotículas nuvens); sua precipitação dependera da formação de núcleo higroscópico para que atinjam peso suficiente para vencer as forças de sustentação.




Tipos

Como a ascensão do ar é considerada o estopim da formação das chuvas, nada mais lógico que classificá-las segundo a causa que gerou esse movimento.

·         Orográficas= o ar e forçado mecanicamente a transpor barreiras impostas pelo relevo.



·         Conectiva= devido ao aquecimento diferencial da superfície podem existir bolsões menos densos de ar envolto no ambiente, em equilíbrio instável. Este equilíbrio pode ser rompido facilmente, acarretando a ascensão rápida do ar a grandes altitudes (típicas de regiões tropicais).


·         Ciclônica= devido ao marimento de massa de ar de regiões de alta para baixa prssoes. Podem ser do tipo frontal e não frontal.
ü  Frontal= resulta da ascenção do ar quente sobre o frio na zona de contato entre duas massas de ar de características diferentes.
ü  Não frontal= É devido uma baixa barométrica, neste caso o ar e levado em conseqüência de uma convergência horizontal em áreas de pressão.



PLUVIOMETRIA

            As grandezas que caracterizam uma chuva são altura, duração e intensidade.

Altura pluviométrica (h)

            É a espessura media da lamina d’água precipitada que recobrira a região atingida pela precipitação, admitindo-se que essa água não evapora-se não infiltra-se, nem escoa-se para fora dos limites da região. A umidade de mediação habitual é o milímetro de chuva, definido como a quantidade de chuva correspondente ao volume de 1 litro por metro quadrado de superfície.


Duração (d)

            É o período de tempo durante o qual a chuva cai. As unidades normalmente são hora e minuto.

Intensidade (i)

            É a precipitação  por unidade de tempo, obtida como a relação:

I=h/t ; expressa-se, normalmente em mm/h

             A variável precipitação pode ser quantificada pontualmente através de dois instrumentos meteorológicos o pluviômetro e o pluviografo e especialmente, através de radares.
            A diferença básica entre pluviômetro e pluviografo é que este ultimo registra automaticamente os dados, ao contrario do pluviômetro, que requer leituras manuais e intervalos de tempo fixo.
 
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