Fundamentos de Hidrologia e o Ciclo Hidrológico

O que é Hidrologia?

Hidrologia é a ciência multidisciplinar que estuda a ocorrência, distribuição e circulação da água na Terra, suas propriedades físicas, químicas e sua interação com o meio ambiente, devido à natureza complexa do ciclo hidrológico e sua relação com o clima, tipo de solo, topografia e geologia.

Objetivos dos Estudos Hidrológicos

• Estimativa de disponibilidade e demandas de água;
• Previsão de eventos extremos (vazão máxima de projeto).

Campo de Atuação do Engenheiro

• Cálculo das vazões máximas esperadas em galerias de drenagem e bueiros;
• Capacidade de reservatórios;
• Efeitos de barragens;
• Efeitos dos desenvolvimentos urbanos sobre o sistema de drenagem.

Campos de Aplicação da Hidrologia

O aproveitamento dos recursos hídricos requer concepção, planejamento, projeto, construção e operação de meios para o domínio e a utilização das águas.

Ciclo Hidrológico

Conjunto de processos físicos que controlam a distribuição e circulação da água.

Etapas do Ciclo Hidrológico

• Precipitação;
• Escoamento superficial;
• Escoamento subterrâneo ou de base;
• Evaporação;
• Transpiração;
• Armazenamento;
• Infiltração;
• Interceptação.

Águas Subterrâneas

• Representam 30% das reservas de água doce do mundo;
• Desconsiderando as geleiras e a água na atmosfera, correspondem a 99% da água disponível;
• Qualidade superior (em geral) à da água superficial;
• Essenciais para regiões áridas e semiáridas.

Armazenamento de Água no Solo

A água fica contida em formações geológicas em que os poros, fraturas ou fendas ficam saturados em água. Estes locais são denominados aquíferos.

Definições Importantes

• Aquífero: formação geológica com água armazenada na porosidade da rocha.
• Aquitardo: formação geológica muito pouco porosa, que impede a passagem de água.
• Pressão ou Carga Hidráulica: a pressão depende do tipo de aquífero e da posição de medida.
• Pressão nos Aquíferos Livres: carga hidráulica igual à cota do lençol freático.
• Pressão nos Aquíferos Confinados: cargas hidráulicas podem ser maiores que o N.A. (Nível de Água) do poço.

Bacia Hidrográfica

A bacia hidrográfica é o conjunto de terras que fazem a drenagem da água das precipitações para esse curso de água e seus afluentes. A formação da bacia hidrográfica dá-se através dos desníveis dos terrenos que orientam os cursos da água, sempre das áreas mais altas para as mais baixas.

Precipitação

É a água proveniente do vapor-d'água da atmosfera, que chega à superfície terrestre sob a forma de: chuva, granizo, neve, orvalho, etc. Para as condições climáticas do Brasil, a chuva é a mais significativa em termos de volume.

Processo de Formação

O ar úmido das camadas baixas da atmosfera é aquecido por condução, torna-se mais leve e ascende. Na fase de ascensão adiabática, sofre resfriamento, podendo atingir o ponto de saturação. A partir desse nível, há condensação do vapor-d'água em minúsculas partículas em suspensão. O crescimento das gotas provoca a precipitação.

Infiltração

Infiltração é o nome dado ao processo pelo qual a água à superfície atravessa o solo. Uma gota de chuva pode ser interceptada pela vegetação ou cair diretamente sobre o solo. A quantidade de água interceptada somente pode ser avaliada indiretamente e é normalmente pequena em relação à precipitação total.

Tipos de Chuva

• Frontais: chuvas provocadas pelo avanço de frentes de ar frio ou quente. Possuem fácil previsão, longa duração e intensidade baixa a moderada.
• Orográficas: são chuvas provocadas pela ascensão do ar em barreiras geográficas. São chuvas localizadas, intermitentes e de intensidade elevada.
• Convectivas: resultantes de convecções térmicas, devido ao forte aquecimento do ar nas camadas próximas à superfície terrestre, que resulta na rápida subida do ar aquecido.