Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 06 Ciclo Hidrológico Profª Heloise G. Knapik
Ciclo Hidrológico Engenharia Civil
O Ciclo Hidrológico
O Ciclo Hidrológico - Fases Precipitação: retorno da água para a superfície através de chuva, granizo, neve.
O Ciclo Hidrológico - Fases Detenção: água precipitada e retida na vegetação, depressões no terreno e construções;
O Ciclo Hidrológico - Fases Escoamento superficial: água que escoa sobre o solo, podendo chegar a rios, lagos, oceanos, ser infiltrada, retida ou evaporada;
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
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
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.
O Ciclo Hidrológico Volume de Controle
Volume de água armazenada em diferentes condições na Terra Volume (10³km³) % da água da Terra % da água doce da Terra Oceanos/água salgada 1.338.000 97 - Gelo permanente 24.064 1.7 69 Água subterrânea (doce) 10.530 0.76 30 Lagos (água doce) 91 0.007 0.26 Umidade do solo 16.5 0.001 0.05 Água atmosférica 12.9 0.001 0.04 Banhados 11.5 0.0008 0.03 Rios 2.12 0.0002 0.006 Biota 1.12 0.0001 0.003
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)
Falta de água, Brasil
P EVT Q O Balanço Hídrico em uma bacia hidrográfica
Exemplo de divisor de águas superficiais e de águas subterrâneas
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
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)
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
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. 1234 mm/ano
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
O Ciclo Hidrológico e os Biomas Quantidade, Distribuição espacial e Periodicidade das chuvas + Evapotranspiração
Variabilidade sazonal da chuva média mensal em diversas regiões do Brasil
O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Evaporação Infiltração Precipitação Escoamento/ Evapotranspiração
O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Medição de vazão com sistema de ADCP
O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Medição de vazão com sistema de molinete
O Ciclo Hidrológico: sistema de medições Medição de vazão com réguas linimétricas/curva de nível
Resposta de uma bacia hidrográfica a um evento de chuva de curta duração
Hidrograma de um rio como resposta a um evento de chuva
Alteração da qualidade da água em um evento de precipitação
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
Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Cobertura vegetal Impermeabilização Evaporação Escoamento superficial Infiltração Recarga aquíferos
Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Altitude/Temperatura Temperatura Evaporação Infiltração Recarga aquíferos
Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Topografia Declive Escoamento superficial Infiltração Recarga aquíferos
Fatores que influenciam a quantidade e a velocidade de circulação da água: Tipo de solo e geologia Granulometria Escoamento superficial Infiltração Recarga aquíferos
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
Controle de evaporação em reservatórios - Califórnia
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
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