PHA Hidrologia Ambiental. Ciclo Hidrológico e Balanço Hídrico

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Igor Flores Brandt
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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA3308 -

1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA Hidrologia Ambiental Ciclo Hidrológico e Balanço Hídrico Mario Thadeu Leme de Barros Renato Carlos Zambon 1

2 Lembrete 1: o material das aulas é atualizado durante o semestre... Lembrete 2: slide não é material de estudo!!! Graduação > Disciplinas > PHA3308 2

3 História... Rei Salomão, 1000 anos AC (Bíblia): Todos os rios vão para o mar e contudo o mar não se enche. Para o lugar de onde os rios vem, para ali tornam eles a correr. Gregos, primeiros registros de pensamentos sobre a origem das águas dos rios (500 AC): a água dos rios é a água do mar que vem das profundezas da terra. Romanos: Muitas obras hidráulicas mas continuavam adotando o pensamento grego sobre o ciclo hidrológico. Idade média: Idéias dos gregos perduraram até +/- século XVI. Renascimento: papel fundamental da chuva!!! 3

4 História... Bernard Palissy, 1580, livro na forma de diálogo entre dois personagens, Teoria e Prática : Teoria argumentava em favor da idéia dos gregos; Prática argumentava com base na observação, dizendo que a água dos rios vinha da chuva e do derretimento da neve. 4

5 História... O ciclo hidrológico começou a ficar mais claro durante os séculos XVII e XVIII, com o advento da ciência experimental e das medições. Perrault ( ) e Mariotte Vazão do Rio Sena = 16% da precipitação. Década de 1930: Hidrologia Quantitativa (Sherman ; Horton ; Theiss ). Década de 1950: computadores e modelos chuva x vazão. Muitos aspectos ainda permanecem obscuros: o papel das florestas; do CO 2 ; dos aerossóis; da interação entre os oceanos e atmosfera... 5

6 O Ciclo Hidrológico Fenômeno global de circulação da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar, associada à gravidade e à rotação da Terra. 6

7 O Ciclo Hidrológico 7

8 O Ciclo Hidrológico representado como uma sequência de armazenamentos: Evapotranspiração Precipitação Reservatório do Solo Percolação (Recarga) ES Reservatório do Sub Solo EB Canal Vazão 8

9 75% da superfície coberta por água, mas... 9

10 Oceanos - 97,57% Rios e Lagos - 0,014% Geleiras - 1,81% Reservas Globais de Água Atmosfera - 0,00094% Águas Subterrâneas - 0,61% Biosfera - 0,000043% 10

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14 Produção Hídrica de Superfície Mundial Região Vazão Média Participação (m3/s) (%) América do Sul América do Norte África Europa Antártida Oceania Austrália/Tasmânia Ásia BRASIL Total Fonte : Carta da disponibilidade Hídrica do Brasil- DNAEE-DCRH

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16 Disponibilidade hídrica per capita no Brasil 16

17 País Valor País Valor Estado Valor m3/hab/ano americano m3/hab/ano brasileiro m3/hab/ano Abundância Finlândia Suriname Rondônia > Suécia Guyana Acre Canada Amazonas Disponibilidade Hídrica (m 3 /ano/habitante) Fontes : Belize Roraima Panama Pará Bolivia Amapá Venezuela Tocantins Nicaragua Rio Grande Sul Chile Mato Grosso Sul Brazil Mato Grosso Colombia Goiás Colombia Ecuador Costa Rica Muito rico Irlanda Argentina Maranhão > Luxemburgo Paraguay Minas Gerais Áustria Uruguay Paraná Guatemala Santa Catarina Rico Países Baixos Honduras Piauí > Portugal United States Espírito Santo Grécia Situação correta França Trinidad and Tobago Bahia > Itália Mexico São Paulo Espanha Jamaica El Salvador Cuba Pobres Reino Unido Peru Ceará < Alemanha Rio Grande do Norte Bélgica Alagoas Sergipe Rio de Janeiro Distrito Federal Situação crítica Haiti Paraíba Les politiques de l eau en Europe, Bernard Barraque - Edition La Découverte - Paris, Disponibilidades Hídricas per capita no Brasil - Comissão de Gestão da ABRH < Pernambuco

18 Disponibilidade hídrica na bacia do Alto Tietê. BRASIL m 3 /hab.ano ESTADO DE SÃO PAULO m 3 /hab.ano BACIA ALTO TIETÊ RMSP 201 m 3 /hab.ano CLASSIFICAÇÃO ONU AUTO-SUSTENTÁVEL POBRE CRÍTICO > m 3 /hab.ano < m 3 /hab.ano < m 3 /hab.ano Necessidade de importar água de bacias vizinhas! 18

19 19

20 Balanço Hídrico de uma Bacia Hidrográfica Limite da Bacia E P Lençol Freático em t =1 Infiltração Q Lençol Freático em t =0 DS Substrato Impermeável P Q E DS 20

21 Balanço Hídrico de uma Bacia Hidrográfica P Q E DS onde : P = Precipitação Q = Vazão E = Evapotranspiração DS = Armazenamento Subterrâneo (todos na mesma unidade, normalmente mm) 21

22 Conversão de unidades A altura de chuva equivale à altura da lâmina d água que seria obtida se o volume de água de uma chuva fosse distribuído por uma lâmina uniforme sobre uma bacia hidrográfica. Se, em um período de um ano, houve uma chuva acumula de P mm, sobre uma bacia hidrográfica com A km 2 de área, então o volume precipitado em um ano foi de: Volume(m 3 ) = P(mm) * 10-3 (m/mm) * A(km 2 ) * 10 6 (m 2 /km 2 ) A vazão equivalente a este volume seria dada por: Vazão = Volume / 1 ano P( mm) 10 ( m / mm) A( km ) 10 ( m / km ) P( m / s) s 22

23 Dados (médias anuais) da Bacia do Guarapiranga Dados da Bacia do Guarapiranga ( área = 630 km2) Ano Vazão Precipitação Vazão/ Precipitação/ Vazão Precipitação mm mm Vazão Med PrecMed Acumulada Acumulada Média

24 Comportamento Vazão x Chuva Vazão mm Precipitação mm

25 Comportamento Vazão x Chuva (adimensional) Vazão/ Vazão Med Precipitação/ PrecMed

26 Vazão Média Anual (mm) Correlação Vazão x Chuva Vazão x Precipitação P Q E DS y = x R 2 = Precipitação Total Anual (mm) 26

27 Balanço Hídrico de uma Bacia P Q E DS crescem oscila, a média tende a 0 P Q E DS n n n n 0 P Q E 0 27

28 Vazão Média Anual Acumulada (mm) Correlação Vazão x Chuva (acumuladas) Vazão Acumulada x Precipitação Acumulada P Q E DS y = x R 2 = Precipitação Total Anual Acumulada (mm) 28

29 Balanço Hídrico das Regiões Hidrográficas Brasileiras Região Área Chuva Vazão Evapo Chuva Vazão Evapo Vazão transp. transp. % km2 m3/s m3/s m3/s mm mm mm Chuva Amazonas - Total Amazonas- Brasil Tocantins Atlântico Norte Atlântico Nordeste São Francisco Atlântico Leste (1) Atlântico Leste (2) Paraná Paraguai Uruguai Atlântico - Sul Brasil - Amazonas Total Brasil - Amazonas Parcial (1) Do Japaratuba (SE) ao Pardo (BA) (1) Do Jequitinhonha (MG/BA) ao Paraíba do Sul ( SP/MG/RJ) 29

30 Bacia hidrográfica Nº Denominação Balanço hídrico das grandes bacias hidrográficas brasileiras. Área km² P mm/ano Q m³/s q l/s/km² E mm/ano Escoamento superficial % 1 Amazonas total , Tocantins , A Atlântico Sul Norte , B Atlântico Sul Nordeste , São Francisco , A Atlântico Leste , B Atlântico Leste , A Paraná , B Paraguai , Uruguai , Atlântico Sudeste , Brasil com Amazonas , Brasil ,8 Amazonas Cabeceiras ,2 Amazonas Brasileiro ,8 P= ; Q = ; q = ; E. Fonte: Mapa Disponibilidade Hídrica no Brasil - MME/DNAEE/CGRH Observações: Atlântico Norte: do rio Oiapoque à bacia do rio Araguari. Atlântico Nordeste: da bacia do rio Capim (PA) até bacia do rio Coruripe (AL). Atlântico Leste 1: da bacia do rio Japaratuba (SE) até a bacia do rio Pardo (BA). Atlântico Leste 2: da bacia do rio Jequetinhonha até a bacia do rio Paraíba do Sul. Atlântico Sudeste: da bacia do ribeirão Grande (SP) até ao rio Jaguarão (RS). Bacias dos rios Paraguai, Paraná e Uruguai: partes das bacias no território brasileiro. 30

31 Eu que sei prever a trajetória dos astros, nada sei dizer sobre o movimento de uma pequena gota de água Galileo Galilei 31

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