UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO FACULDADE DE FILOSOFIA LETRAS E CIÊNCIAS HUMANAS DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA HIDROGRAFIA FLG - 1550 Exercício Balanço Hídrico Noturno- Quartas e Quintas (A e B) Diurno Sextas (C) Prof.ª Dr.ª CLEIDE RODRIGUES Prof. Dr. FERNANDO NADAL J. VILLELA FAZENDO UM BALANÇO DO ORÇAMENTO DE ÁGUA A Tabela de dados 9-2-1 fornece os elementos para a preparação de um gráfico de orçamento de água como o da Figura 9-2-1. Os cálculos que se desenvolvem na tabela fornecem também estimativas numéricas da água excedente que pode, eventualmente, formar riachos intermitentes, assim como da falta de água, caso em que fica prejudicado o crescimento das plantas. Com base na média mensal de EP (evapotranspiração potencial) e na quantidade de precipitação, nós podemos fazer uma análise numérica da entrada, saída e reserva da umidade em determinado lugar. As medidas reais da umidade capilar e do fluxo superficial de água poderiam mostrar que os cálculos de orçamento de água descrevem, razoavelmente bem, as condições médias de umidade ali existentes. Materiais Tabela 9-2-1 Dados para calcular o orçamento mensal de água de um lugar qualquer Procedimento Os cálculos de balanço de água começam pela organização de uma lista mensal das quantidades de evapotranspiração potencial (EP) e precipitação (P), em uma folha como a da Tabela 9-2-1. A terceira linha da tabela corresponde, simplesmente, às diferenças entre P e EP. A quarta e a quinta linha da tabela, ΔSA e SA, são destinadas ao registro das reservas de umidade do solo. A quarta linha, ΔSA, é a variação da reserva do solo durante o mês (positivo ou negativo), e a quinta linha é a quantidade que fica de reserva no fim do mês. Os valores para essas linhas, bem como para as demais da Tabela, podem ser obtidos da seguinte maneira: 1. Compare o valor de (P-EP), linha 3, em qualquer mês. Se a precipitação ou entrada (P) é maior que a saída potencial (EP), o mês está atravessando um período úmido. Se for assim, passe ao item 2, seguinte. Se P é menor que EP, isto é, se a umidade que entra é
menor que a quantidade necessária para uso das plantas e perda por evaporação do solo, o mês está atravessando um período de seca; 2. Num período de muita umidade há mais água do que pode ser evaporada e transpirada. A sobra é colocada na reserva. Vamos supor que 100 milímetros seja a quantidade máxima que o solo pode armazenar para uso das plantas e para a evaporação; qualquer umidade excedente é considerada excesso ou suplemento (S). O excesso de água penetra até o nível do lençol freático ou corre na superfície. O excesso de água não pode, por exemplo, ser usado pelas plantas. Tabela 9-2-1 Tabela de dados para o cálculo do balanço mensal de água (em milímetros de água). Mês Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez ANO EP 19 23 50 83 125 166 182 172 135 81 39 20 1095 P 89 75 85 92 119 116 98 99 103 95 89 108 1168 P-EP ΔSA SA 100 ER D S EP = evapotranspiração potencial / P = precipitação / P-EP = diferença entre o necessário e o disponível / ΔSA = mudança na reserva de umidade do solo desde o mês anterior / SA = reserva de umidade no solo no fim do mês / ER = evapotranspiração real / D = déficit de água / S = água em excesso ou suplementar 3. Durante um período de seca há menos umidade fornecida pela precipitação que a quantidade que poderia ser evaporada ou transpirada. Consequentemente, umidade é retirada da reserva para fazer frente à necessidade. Quando a reserva se reduz a zero, qualquer
demanda posterior causa déficit de água (D). A quantidade total do déficit será a diferença entre EP e ER. O cálculo do balanço da água é semelhante a uma conta bancária. EP representa as contas mensais que devem ser pagas; é a demanda de fundos, e neste caso a água será paga se houver abundância de umidade. A precipitação é o rendimento em umidade. A reserva de umidade do solo representa a conta bancária; o saldo de umidade de cada mês que será transportado para o mês seguinte. A evapotranspiração real é a quantidade de umidade realmente gasta durante o mês. Seria útil escrever esses termos à direita da folha de cálculo, ao lado das linhas adequadas. Os meses de Maio a Setembro apresentam menos precipitação que o necessário; (P-EP) é negativo. Este é um período de seca. De Outubro até Abril temos um período de muita umidade; (P-EP) é positivo. Nós podemos fazer estimativas de que existe durante os meses de Dezembro, Janeiro, Fevereiro e Março quantidade suficiente de umidade no solo no seu nível máximo, ou seja, 100 mm em Abril. Da mesma forma, a diferença entre EP e P de Maio até Setembro é tão grande que secará toda a umidade capital na zona de raízes do solo. Podemos dizer que a umidade no solo deve estar na sua capacidade máxima em Abril e exaurida em Setembro. Portanto, podemos colocar 100 na linha de reserva de água (quinta linha) na coluna correspondente a abril; ou zero na linha de reserva de água (quinta linha) na coluna para Setembro. É assim que começamos os cálculos. Sabemos que 100 milímetros estarão depositados no banco no fim de Abril. Nós usaremos isto como saldo. Durante o mês de Maio, 119 milímetros de água são fornecidos por precipitação de água, mas são necessários 125 milímetros. De onde virá a diferença? Será preciso retirar seis milímetros da reserva de umidade do solo. Existem os 125 milímetros necessários para Maio? Sim, então a evapotranspiração real é 125, igual a EP. Nós escrevemos 125 na linha ER na coluna Maio. Marque -6 na linha ΔSA e 94 na linha de reserva no mês de Maio. Isto significa que nós gastamos 6 milímetros da conta, reduzindo-a a 94 milímetros. Assim, em fins de Maio a conta da reserva é de 94 milímetros. Os dados de reserva são computados da esquerda para a direita, mas o restante dos cálculos é feito na vertical em cada coluna. Note que ΔSA pode ser negativo, positivo ou zero. Se a umidade está sendo retirada das economias, durante uma estação seca, ΔSA é negativo e é subtraído do saldo de SA que veio do mês anterior. Quando toda a reserva de umidade for consumida, ΔSA será zero até o primeiro mês da estação chuvosa. Durante a estação chuvosa ΔSA será positivo, sendo adicionado à conta, até que seja atingida a capacidade de 100 milímetros. Depois será zero até o primeiro mês de seca. Nós podemos ver que não há déficit em Maio, porque os 6 milímetros foram retirados das economias. Assim, nós marcamos zero na coluna de déficit. Naturalmente, também não houve sobra e portanto o zero entra também na coluna de excesso de Maio.
Examine agora Junho. A situação é semelhante à de Maio. EP é maior que P e, por isso, 50 milímetros foram retirados das economias. O banco pode suprir esta quantidade? Certamente. O banco tem o saldo de 94 milímetros do mês de Maio. Assim coloque -50 no Δ SA. Depois de retirar das reservas esses 50 milímetros, quanto resta? Coloque 44 milímetros na linha SA de Junho. Esta quantidade será o saldo de Junho para Julho para ser usado nesse mês, se necessário. O ER será 166, porque 50 milímetros vieram da reserva do solo e 116 da chuva caída durante Junho. Há déficit em Junho? Não. Enquanto houver umidade no banco não haverá déficit.
O que aconteceu com S? Você pode ter excesso se está gastando mais (ER) do que está depositando (P)? O S para Junho é zero. O cálculo mais difícil é o de Julho. Você vê que a diferença entre demanda e suprimento é 84 milímetros. O banco pode providenciar 84 milímetros? Não, o saldo existente é de apenas 44 milímetros. Em vista disso, nós tomamos 44 milímetros de reserva do solo e os 98 milímetros de precipitação que perfazem 142 milímetros para ER. Marque 142 milímetros na linha ER. Há déficit? Sim, porque EP (quantidade de umidade necessária) é maior que ER (quantidade usada realmente). De quanto é o déficit? Resposta: 182-142. Coloque então 40 na coluna D, em Julho. A definição de déficit é EP menos ER, diferença entre a evapotranspiração estimada e a evapotranspiração que realmente ocorreu. Há excesso em Julho? Não. Foram necessários três meses para que os 100 mm da reserva de umidade do solo fossem gastos. Agora não há saldo para Agosto. Assim, os cálculos para Agosto e Setembro são simples: ER, umidade usada, será igual a P, umidade precipitada. Haverá algum déficit, mas não sobra. O déficit será a diferença entre EP e P. Isto resulta em três meses de déficit. Você pode calcular todos os outros valores. Verificamos que o SA para Setembro é zero, confirmando a suposição que já tínhamos feito quando procuramos um lugar para começar os cálculos. Em que mês começa a estação chuvosa? É o primeiro mês que vem em seguida ao período da seca, no qual há mais precipitação que a necessária. A tabela indica que deve ser Outubro? Já que ER nunca pode ser maior que EP, apenas 81 mm irão realmente ser evaporados e transpirados durante Outubro, não obstante a precipitação ser maior que EP. A umidade restante constitui reservas na conta bancária de umidade de solo. Assim, a nossa nova reserva é de 14mm, isto corresponde a uma mudança na reserva (ΔSA) de 14mm. Novembro é calculado da mesma forma que Outubro, com um adicional de 50mm para ser acrescentado à conta de reserva. Os 50mm não completam o teto da nossa conta e, portanto, não há sobra. Não pode haver sobra, até que as economias tenham completado sua capacidade de 100mm. Há déficit? O caso de Dezembro é complicado. É o mês em que a umidade do solo volta à capacidade de 100mm. O primeiro dado que podemos colocar são 20mm para ER, já que não importa quanta chuva caia, não pode ser usada quantidade maior que EP. Em seguida, podemos adicionar apenas 36mm aos 64 da reserva de Novembro e a reserva atinge então 100 em Dezembro. Estes dois itens correspondem a um total de 56mm de umidade. Portanto, são usados 36mm dos 108 da precipitação de Dezembro para completar as economias e 20mm são evaporados pelo solo e usados pelas plantas este mês. Restam 52mm. Que acontece com eles? Déficit? Excesso? Ponha 52 na linha de excesso de Dezembro. Observe que houve mudança de umidade do solo e que há sobra durante o mês de Dezembro. De Janeiro a Abril há sobra e a reserva de umidade do solo atinge sua capacidade de 100mm. ΔSA, é claro, deve ser zero porque as economias atingiram o teto para cada um desses meses. ER será diferente de EP?
Se você somar as linhas ER, D e S para o ano todo, mas não a reserva, pode conferir o cálculo com duas equações: EP = ER + D, para cada mês e P = ER +S, para os meses que apresentarem excesso, exceto Dezembro, mês em que há reposição de umidade para completar a reserva de 100mm. Essas são as definições para déficit de água e excesso de água. Confira os seus cálculos do balanço de água. Extraído de EARTH SCIENCE CURRICULUM PROJECT. (1968). Investigando a Terra (versão brasileira). São Paulo, FUNBEC/Mac Graw Hill.