CARGA HORÁRIA: 80 horas (60h teóricas / 20h práticas) PROFESSOR(A): Jéferson Alberto de Lima TURMA: 2012 PERÍODO: 2014/2

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1 1. IDENTIFICAÇÃO CURSO: Bacharel em Engenharia Ambiental DISCIPLINA: Hidrologia e Drenagem CÓDIGO: AMB30019 CARGA HORÁRIA: 80 horas (60h teóricas / 20h práticas) PROFESSOR(A): Jéferson Alberto de Lima TURMA: 2012 PERÍODO: 2014/2 2. EMENTA Introdução. Hidrometeorologia. Métodos Estatísticos e Quantificação da Chuva. Relação Chuva-Defluvio. Modelos Hidraulico-Hidrologicos. Regime de Vazões dos Cursos de Água. Infiltração e Água no Solo. Águas Subterrâneas. Drenagem urbana.

2 BIBLIOGRAFIA E REFERÊNCIAS BÁSICA RIGHETTO, A. M. Hidrologia e recursos hídricos. São Carlos: EESC/USP, TOMAZ, P. Cálculos hidrológicos e hidráulicos para obras municipais. São Paulo:Navegar, TUCCI, C.E.M. Hidrologia: ciência e aplicação. São Paulo: ABRH e EDUSP: Coleção Recursos Hídricos, v.4. COMPLEMENTAR PORTO, R.L.L. Hidrologia ambiental. São Paulo: ABRH, RAMOS, F. et al. Engenharia hidrológica. São Paulo: ABRH e UFRJ, Coleção Recursos Hídricos, v.2. TUCCI, C.E.M.; PORTO, R.L.L.; BARROS, M. T. Drenagem urbana. São Paulo: ABRH e EDUSP, Coleção Recursos Hídricos, v.5. Introduzindo Hidrologia: Colloschonn e Tassi, 2008 (Apostila)

3 3. OBJETIVO GERAL Promover o conhecimento dos fundamentos básicos da disciplina, identificando e dando suporte para a resolução de problemas de engenharia que envolva o conhecimento de aspectos hidrológicos, bem como dar o embasamento teórico sobre aspectos de macro e micro drenagem urbana. 4. JUSTIFICATIVA A disciplina Hidrologia e Drenagem compõe o núcleo de base do curso e deve proporcionar aos acadêmicos o entendimento dos fundamentos envolvidos no que tange ao comportamento hidrológico, possibilitando conhecer metodologias para estudo espaço-temporal dos vários componentes do ciclo hidrológico, e aplicar tais conhecimentos na correta execução de obras hidráulico-hidrológicas.

4 5. METODOLOGIA E ESTRATÉGIA Aulas expositivas dialogadas Seminários Trabalhos em grupo e individuais Resenhas Debates e pesquisas Leituras complementares

5 Instrumentos 6. AVALIAÇÃO Serão realizadas seis avaliações, sendo n1(peso 25) e n2 (peso 25) referentes à prova escrita, e n3 (peso 25) referente ao estudo e identificação das tecnologias alternativas de drenagem urbana, desenvolvido em grupo, em 20h da disciplina, n4 (peso 10) e n5 (peso 10) referente a atividades de síntese de aula e n6 (peso 5) referente a participação e interesse no desenvolvimento das atividades propostas para disciplina. A nota final é a somatória das notas parciais obtidas em n1, n2, n3, n4, n5 e n6. Critérios A avaliação dar-se-á através de trabalhos e provas que evidenciem as competências e as habilidades de reflexão crítica, discernimento, compreensão, criatividade, relação comunicação, visando o ponto de vista formativo e informativo. A avaliação será contínua cumulativa, perfazendo um total de 100 pontos. Obs.: Clareza, objetividade, escrita (legível, compreensível), coerência e organização.

6 DIVISÃO DOS PONTOS POR ATIVIDADES - Síntese de aula 5 - Síntese de aula 5 - Síntese de aula 5 - Síntese de aula 5 - Levantamento de tecnologias de drenagem 25 - Atividade avaliativa do conhecimento (Prova) 25 - Atividade avaliativa do conhecimento (Prova) 25 - Participação e interesse 5 TOTAL 100

7 O PROFISSIONAL DA ENGENHARIA AMBIENTAL... Deve estar em consonância com os princípios propostos para a educação no século XXI: aprender a conhecer; aprender a fazer; aprender a conviver e aprender a ser; O perfil traçado para o profissional de Engenharia Ambiental contempla uma formação generalista, humanista, critica e reflexiva, capacitado a absorver e desenvolver novas tecnologias, estimulando a sua atuação critica e criativa na identificação e resolução de problemas, considerando seus aspectos políticos, econômicos, sociais, ambientais e culturais, com visão ética e humanista, em atendimento as demandas da sociedade.

8 Campo de Atuação: A Engenharia Ambiental estuda os problemas ambientais de forma integrada nas suas dimensões ecológica, social, econômica e tecnológica, com vista a promover o desenvolvimento sustentável. Os engenheiros ambientais buscam promover o desenvolvimento econômico com baixo impacto ambiental, ou seja, um desenvolvimento que respeita os limites dos recursos naturais. Esse profissional auxilia empresas ou órgãos públicos a adequarem seu funcionamento a legislação, que nessa área ainda e considerada nova no Brasil. Elabora e executa planos, programas e projetos de gerenciamento de recursos hídricos, saneamento básico, tratamento de resíduos e recuperacão de áreas contaminadas ou degradadas.

9 Hidrologia e Drenagem Introdução e Ciclo Hidrológico Walter Collischonn e Rutinéia Tassi Introduzindo Hidrologia Adaptado por: Jeferson Alberto de Lima

10 Introdução Hidrologia: (Hydor = água; Logos = estudo) Hidrologia é a ciência que estuda a água sobre a Terra; ocorrência, quantidade, distribuição, circulação, características químicas e físicas, e sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos. Ven Te Chow

11 Conceitos Básicos e Fundamentais Água e Recursos Hídricos A água é um mineral presente em toda a Natureza, nos estados: sólido, líquido e gasoso (único). É um recurso natural peculiar, pois se renova pelos processos físicos do ciclo hidrológico.

12 Conceitos Básicos e Fundamentais Água e Recursos Hídricos Terra se comporta como um gigantesco destilador, pela ação do calor do Sol e das forças da gravidade. É parte integrante dos seres vivos, e essencial à vida.

13 Conceitos Básicos e Fundamentais Água e Recursos Hídricos A utilização econômica fez com que a água passasse a ser reconhecida como um recurso hídrico, semelhante aos recursos minerais quando utilizados economicamente.

14 O que é Hidrologia? É uma ciência da Terra. De forma bem simplificada pode-se dizer que a hidrologia tenta responder à pergunta: O que acontece com a água da chuva? A hidrologia estuda os processos do ciclo da água em contato com os continentes.

15 Hidrologia nas Engenharias É uma Ciência Aplicada. Utiliza princípios Hidrológicos na solução de problemas de Engenharia proveniente dos Recursos Hídricos. Usa os conhecimentos da hidrologia para resolver problemas relacionados aos usos da água. Subdivisões: Hidrogeologia; Hidrologia de Superfície; e Hidrologia Estatística. O Que é Hidrometria? É a ciência que trata da medida e da análise das características físicas e químicas da água, inclusive os métodos, técnicas e instrumentos utilizados pela Hidrologia.

16 Importância da Hidrologia Engenharia Hidrológica Usa os conhecimentos da hidrologia para resolver problemas relacionados aos usos da água. o abastecimento humano; irrigação; dessedentação animal; Uso industrial; geração de energia elétrica; navegação; diluição de efluentes; pesca; recreação e paisagismo. Enquanto as demandas sobem, o volume de água doce na superfície da terra é relativamente fixo.

17 Importância da Hidrologia Também estuda situações em que a água não é exatamente utilizada pelo homem, mas deve ser manejada adequadamente para minimizar prejuízos. Inundações (chuvas intensas e cheias dos grandes rios) Estudos de Drenagem Urbana e de Controle de Cheias e Inundações. Manutenção dos ecossistemas (rios, lagos e ambientes marginais aos corpos d água, como banhados e planícies sazonalmente inundáveis). Hidrologia e a Engenharia Hidrológica têm se aproximado das ciências ambientais (limnologia e a ecologia), visando responder questões como: Qual é a quantidade de água que pode ser retirada de um rio sem que haja impactos significativos sobre os seres vivos que habitam este rio? No futuro a água terá um papel cada vez mais importante, num mundo em que a energia renovável vai ser fundamental: no caso de produção (hidroelétrica, energia de ondas e marés); no caso de armazenamento (para complementar energia de vento ou solar); e no caso de produção de biocombustíveis (irrigação).

18 Campos de aplicação da Hidrologia Planejamento Projeto Operação Gerenciamento de bacias Navegação Reservatório Inventário energético Irrigação Controle de cheias Energia Irrigação Drenagem Navegação Abastecimento Abastecimento Controle de cheias Previsão hidrológica Poluição Geração de energia Erosão Recreação Psicultura No planejamento, elaboração de projetos ou na operação de obras de engenharia voltadas ao uso do recursos hídricos, alguma Perguntas Típicas, geralmente são feitas, como:

19 1. Qual é a vazão máxima provável em um local proposto para uma barragem? 2. Qual é a disponibilidade de água de um rio e como ela poderá variar entre estações e de um ano a outro? 3. Qual é a relação entre a quantidade de água superficial e a água subterrânea? 4. Qual é a vazão mínima de um rio que é igualada ou superada 90 % do tempo? 5. Qual é o volume de um reservatório necessário para garantir uma determinada vazão a jusante? 6. Qual é o tamanho adequado de um reservatório de armazenamento para limitar as inundações a jusante a um nível pré-estabelecido? 7. Qual deve ser a capacidade de um canal ou de um bueiro para evitar inundações em determinadas áreas? 8. Quais são o hardware ( sensor de chuva, p. ex.) e o software ( modelo computacional) necessários para a previsão de cheias em tempo real?

20 Para responder a essas e outras perguntas a Hidrologia utiliza-se de: Informações hidrológicas (dados obtidos por medições); Análises especializadas; Conceitos e conhecimentos científicos. A resposta de um problema hidrológico em geral é o valor de uma grandeza hidrológica associada a uma probabilidade de que essa grandeza seja igualada ou excedida. Portanto a representação matemática dos processos hidrológicos obedecem a dois aspectos principais: Determinístico: Descrito por equações que retratam o processo; Estocástico: Que envolve os aspectos probabilístico das variáveis envolvidas.

21 Hidrologia e Ciências Afins Face à complexidade o ciclo hidrológico foi compartimentado. Hoje é objeto de análise por especialidades como: meteriologia, hidrogeologia, oceanografia, limnologia e ecologia, potamologia, glaciologia. A Hidrologia passou então a ter um campo mais restrito, preocupando-se basicamente com os aspectos quantitativos da fase terrestre do ciclo hidrológico e suas interfases imediatas. A Hidrometria em correspondência, dedicou-se a estudar e medir as chuvas, as vazões dos cursos d água, a evaporação e a infiltração, isto é, as variáveis hidrológicas e hidrometeriológicas. Para isto são instaladas e operadas redes de observação de postos pluviométricos, fluviométricos e hidrometeriológicos.

22 Recurso Hídrico - Multidisciplinar Os conflitos de utilização da água têm aspectos econômicos, sociais e ambientais que não podem ser resolvidos unicamente pelos técnicos de formação em ciências exatas. Novas categorias de profissionais, formados em ciências humanas precisam participar das soluções dos conflitos, nos processos de negociação entre o poder público e a sociedade. Com isto os engenheiros, geólogos, agrônomos, tecnólogos e economistas precisam conviver, interagir, e atuar em sinergia com sociólogos, advogados, cientistas sociais e comunicadores, formando equipes multidisciplinares de recursos hídricos.

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24 Um pouco de História Rei Salomão 1000 anos AC (segundo Bíblia): All rivers flow into the sea, yet the sea is never full. To the place the streams come from, there they return again. Todos os rios correm para o mar, e contudo o mar não se enche. Para o lugar dos córregos vem, lá eles retornam novamente Gregos: Primeiros registros de pensamentos sobre a origem das águas dos rios (500 AC) Água dos rios é a água do mar que vem das profundezas da terra; Ideia predominante: surgência ou ressurgência; Fontes e mananciais abastecidos por reservatórios subterrâneos inesgotáveis; -Aristóteles: Evaporação e condensação atmosférica relacionados à precipitação; Chuva contribui (pouco) para vazão dos rios (enxurrada + infiltração); Maior parte: Condensação da umidade atmosférica em cavernas subterrâneas Analogia com cavernas calcárias do litoral do Mediterrâneo

25 Um pouco de História Roma (época de Cristo) - Marcus Vitruvius Pollio - Chuva que cai nas montanhas infiltra, ressurge no sopé das elevações e forma rios; - Muitas obras hidráulicas mas continuam adotando o pensamento grego sobre o ciclo hidrológico; Idade média: Idéias dos gregos perduraram até +/- século XVI Itália (Séc. XVI) Da Vinci ( ) - Explicou a salinidade dos mares - Infiltração de águas continentais, - Dissolução e carreamento de sais para os oceanos

26 Bernard Palissy Livro (1580) em 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.

27 Bernard Palissy França (Séc. XVI) - Bernard Palissy - Teoria da Infiltração - Águas infiltradas formam fontes e nascentes - origem das águas = precipitações França e Inglaterra (Séc. XVII) - Pierre Perrault ( ) e Edmé Mariotte ( ) - Edmond Halley ( ) Confirmação da teoria da infiltração demonstração quantitativa Hidrologia conceitualmente científica

28 Depois de Palissy - Perrault: Medição (3 anos) de chuvas e estimativa de vazões na bacia do Rio Sena até a Borgonha Conclusão: chuvas DEFLÚVIO = 6 x a vazão do rio (Q/ppt = 0,17) Estudo da evaporação: imensos volumes de água perdidos para a atmosfera - Mariotte: Medição das vazões do rio Sena (Paris) com flutuadores Confirmou resultados de Perrault. Vazões das nascentes aumentavam por ocasião das chuvas - Halley: Medição da evaporação no Mediterrâneo Volume evaporado = soma dos deflúvios dos rios que deságuam no mar Justifica a permanência do nível da água

29 Aspectos Históricos: Fatos

30 Depois de Palissy O ciclo hidrológico começou a ficar mais claro durante os séculos XVII e XVIII, com o advento da ciência experimental, e das medições. Muitos aspectos ainda permanecem obscuros: papel das florestas; CO2; aerossóis; interação oceanos e atmosfera

31 Reservas de água Onde está a água no mundo? A mesma quantidade de água está presente na Terra atualmente como no tempo em que os dinossauros habitavam o planeta, há milhões de anos atrás.

32 Quantificação das reservas de água: Oceanos 1350 x m 3 Geleiras 25 x m 3 Águas subterrâneas 8,4 x m 3 Rios e Lagos 0,2 x m 3 Atmosfera 0,0130 x m 3 Biosfera 0,0006 x m 3 Fluxos: P = E = m 3.ano -1

33 Atividade avaliativa de síntese de aula Valor: 5 pontos Com base nas informações contidas no texto A água no Brasil e no Mundo, faça uma análise crítica sobre a disponibilidade e distribuição da água. Extraia o máximo de informações dos gráficos e tabelas e construa algumas correlações.