Ciências do Ambiente

Transcrição

1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 06 Ciclo Hidrológico Profª Heloise G. Knapik

2 Ciclo Hidrológico Engenharia Civil

3 O Ciclo Hidrológico

4 O Ciclo Hidrológico - Fases Precipitação: retorno da água para a superfície através de chuva, granizo, neve.

5 O Ciclo Hidrológico - Fases Detenção: água precipitada e retida na vegetação, depressões no terreno e construções;

6 O Ciclo Hidrológico - Fases Escoamento superficial: água que escoa sobre o solo, podendo chegar a rios, lagos, oceanos, ser infiltrada, retida ou evaporada;

7 O Ciclo Hidrológico - Fases Infiltração: processo pelo qual a água precipitada ou via escoamento superficial penetra nas camadas superficiais do solo; Divisão da água sob a superfície em água subterrânea e água do solo

8 O Ciclo Hidrológico - Fases Escoamento Subterrâneo: movimento lento da água infiltrada na camada superior do solo, constitui a recarga de rios a aquíferos; Interação entre um rio e um aquífero

9 O Ciclo Hidrológico - Fases Evaporação: retorno da água à atmosfera na forma de vapor ; Transpiração: água evaporada diretamente pela vegetação; Evapotranspiração: conjunto evaporação do solo mais a transpiração das plantas.

10 O Ciclo Hidrológico Volume de Controle

11 Volume de água armazenada em diferentes condições na Terra Volume (10³km³) % da água da Terra % da água doce da Terra Oceanos/água salgada Gelo permanente Água subterrânea (doce) Lagos (água doce) Umidade do solo Água atmosférica Banhados Rios Biota

12 Ciclo Global: Evaporação = Precipitação Ciclo fechado Recirculação de toda a água Ciclo Regional: Fluxo = Evaporação - Precipitação Ciclo aberto Parte da água retorna, fechando parte do ciclo Parte da água é retirada pela atmosfera Parte da água é trazida de fora pela atmosfera Equacionamento: Balanço hídrico (entradas e saídas de um sistema)

13 Falta de água, Brasil

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17 P EVT Q O Balanço Hídrico em uma bacia hidrográfica

18 Exemplo de divisor de águas superficiais e de águas subterrâneas

19 Bacia hidrográfica: volume de controle Área de drenagem: característica mais importante Área da bacia X lâmina precipitada em um certo tempo = volume de água recebido ao longo desse intervalo de tempo

20 Balanço Hídrico em uma Bacia Balanço entre as entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica Principal entrada = Precipitação Saídas: Evapotranspiração e Escoamento dv dt = P EVT Q P EVT V t = P EVT Q Q V=variação do volume de água armazenado na bacia (m³) t = intervalo de tempo considerado (s), P é a precipitação (m³/s), Q é o escoamento (m³/s), e EVT é a evapotranspiração (m³/s)

21 Balanço Hídrico em uma Bacia Balanço entre as entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica Para intervalos de tempo longos (anos) divide-se os volumes pela área da bacia P EVT = Q P EVT P é a precipitação (mm/ano), Q é o escoamento (mm/ano), e EVT é a evapotranspiração (mm/ano) Q 1 mm de chuva = 1L em 1 m²

22 Balanço Hídrico em uma Bacia Exercício 1: Uma bacia de 100 km² recebe 1300 mm de chuva anualmente. Qual é o volume (em m³) que atinge a bacia por ano? R. 130 milhões de m³ Exercício 2: Uma bacia de 1100 km² recebe anualmente 1750 mm de chuva, e a vazão média corresponde a 18 m³/s. Calcule a evapotranspiração total desta bacia (em mm/ano) R mm/ano

23 O Ciclo Hidrológico e os Biomas Relação entre precipitação (P) e evapotranspiração potencial (E) Amazônia P/E: 1,2 a 1,8 Semiárido nordestino P/E: 0,2

24 O Ciclo Hidrológico e os Biomas Quantidade, Distribuição espacial e Periodicidade das chuvas + Evapotranspiração

25 Variabilidade sazonal da chuva média mensal em diversas regiões do Brasil

26 O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Evaporação Infiltração Precipitação Escoamento/ Evapotranspiração

27 O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Medição de vazão com sistema de ADCP

28 O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Medição de vazão com sistema de molinete

29 O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Medição de vazão com réguas linimétricas/curva de nível

30 Resposta de uma bacia hidrográfica a um evento de chuva de curta duração

31 Hidrograma de um rio como resposta a um evento de chuva

32 Alteração da qualidade da água em um evento de precipitação

33 Alteração da qualidade da água ao longo do ciclo hidrológico: Rota de transporte Poluentes orgânicos persistentes (POPs) Evaporação Água salgada (mar/ oceano) Água doce Infiltração e escoamento (dissolução de sais) Rota de transporte de poluentes dissolvidos e particulados

34 Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Cobertura vegetal Impermeabilização Evaporação Escoamento superficial Infiltração Recarga aquíferos

35 Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Altitude/Temperatura Temperatura Evaporação Infiltração Recarga aquíferos

36 Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Topografia Declive Escoamento superficial Infiltração Recarga aquíferos

37 Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Tipo de solo e geologia Granulometria Escoamento superficial Infiltração Recarga aquíferos

38 Ciclo Hidrológico e Ciclos Biogeoquímicos Ciclos sedimentares: escoamento superficial e transporte dos elementos Ciclo do enxofre: formação de chuva ácida Alteração do regime de chuvas: alteração do volume de água disponível em uma determinada bacia com implicações negativas na qualidade da água Escoamento superficial: transporte de matéria orgânica para rios, lagos e oceanos

39 Controle de evaporação em reservatórios - Califórnia

40 Controle de evaporação em reservatórios - Califórnia Medida para prevenção da evaporação e proteção da qualidade da água Estimativa de água economizada que seria evaporada em um ano: 1 milhão de m³ (capacidade para abastecer 8,1 mil habitantes durante 1 ano) redução de 85 a 90% da evaporação Investimento: > 32 milhões Duração: 10 anos Área coberta: 0,71 km² (Iraí = 14 km², Itaipu = 1350 km²) Quantidade: 91 milhões de bolas plásticas (custo de $ 0,36 cada) Economia de $ 250 milhões em outras obras emergenciais

41 Ciclo Hidrológico e Ocupação Antropogênica EXPANSÃO URBANA Demanda > disponibilidade Redução da cobertura vegetal = impermeabilização Ocupação e usos inadequados Produção, transporte e descarte de resíduos Redução da recarga dos aqüíferos subterrâneos Poluição sobre mananciais superficiais e subterrâneos Aumento do risco de inundação Aumento do risco de falta de água para abastecimento Aumento do risco de degradação da qualidade da água $$$ - Expansão do sistema de abastecimento; - Captação, operação e tratamento de água; - Coleta e tratamento de esgotos; - Controle de cheias; - Medidas de despoluição hídrica. Impactos diretos e indiretos sobre a disponibilidade dos Recursos Hídricos Riscos de acidentes ambientais e doenças de veiculação hídrica Investimento em infra-estrutura de Recursos Hídricos