1) O documento apresenta o programa da disciplina de Hidrologia Analítica, abordando conceitos como ciclo hidrológico, precipitação, evaporação e medição de vazões. 2) A Hidrologia estuda o comportamento da água nos diversos sistemas biológicos e descreve seu passado tentando prever seu futuro. 3) A gestão adequada dos recursos hídricos é essencial devido ao crescente consumo de água e disputa entre setores da economia.

1. Hidrologia Analítica Gustavo Quaresimin Cordeiro

3. Medidas de Evaporação;

4. Medidas de Evapotranspiração;

5. Precipitação: tipos de chuvas, medição das chuvas, relação intensidade x derivação e freqüência das chuvas;

6. Postos Pluviométricos: definição, pontos onde são instalados, como se faz as medições e finalidade;

7. Pluviometria, lei das precipitações. Equações da chuva em um ponto;

8. Distribuição espacial da chuva e gráfico das chuvas;

9. Radiação, Condução e Convecção de Calor;

10. Interpretação de Tábuas de Marés;

11. Conceitos Fundamentais de Meteorologia;

12. Equipamentos de tratamentos e instrumentação de medição: ciclones, venturis, scrubbers, filtros de manga, precipitadores eletrostáticos;

13. Processamento dos dados Fluviométricos;

14. Vazões de Enchentes: ocorrências e o risco de um projeto;

15. Visita Técnica ao Cepagri: Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura e ao Abastecimento;

17. Definições Hidrologia: do grego hydor (água), logos (ciência, estudo); Definição 1: Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e sua reação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas relacionada com toda a água da Terra, sua ocorrência, distribuição e circulação, suas propriedades físicas e químicas, seu efeito sobre o meio ambiente e sobre todas as formas da vida. (Definição proposta pelo US Federal Council for SciencesandTechnology (Chow, 1959)). Termo muito amplo, imagine o comportamento da água nos diversos sistemas biológicos Definição 2: A Hidrologia estuda as fases do ciclo hidrológico, descrevendo seu passado, tentando prever seu futuro.

18. História Os mais antigos trabalhos de drenagem e irrigação em larga escala são atribuídos ao Faraó Menés, fundador da primeira dinastia egípcia, que barrou o rio Nilo próximo a Mênphis, com uma barragem de 15m e extensão de aproximadamente 500 metros, para alimentar o canal de irrigação. Também no Egito encontram-se os primeiros registros sistemáticos de níveis de enchentes. Estes registros datam de 3.500 a.C. e indicavam aos agricultores a época oportuna de romper os diques para inundar e fertilizar as terras agricultáveis. Nota-se que, aos egípcios, pouco importava o estudo da Hidrologia como ciência e sim. A sua utilização.

19. História Muitos conceitos errôneos e falhas de compreensão atravessaram o desenvolvimento da engenharia no seu sentido atual. Os gregos foram os primeiros filósofos que estudaram seriamente a Hidrologia, com Aristóteles sugerindo que os rios eram alimentados pelas chuvas. Sua maior dificuldade eram explicar a origem da água subterrânea. Somente na época de Leonardo da Vinci (por volta de 1.500 D.C.) a idéia da alimentação dos rios pela precipitação começou a ser aceita. No entanto, foi apenas no ano de 1694 que Perrault, através de medidas pluviométricas na bacia do rio Sena, demonstrou, quantitativamente, que o volume precipitado ao longo do ano era suficiente para manter o volume escoado.

20. História O astrônomo inglês Halley, em 1693, provou que a evaporação da água do mar era suficiente para responder por todas as nascentes e fluxos d’água. Mariotte, 1em 1686, mediu a velocidade do rio Sena. Estes primeiros conhecimentos de Hidrologia permitiram inúmros avanços no Século XVIII, incluindo o teorema de Bernoulli, o Tubo Pitot e a Fórmula de Chèzy, que formam a base da Hidráulica e da Mecânica dos Fluidos. Durante o Século XIX, foram feitos significantes avanços na teoria da água subterrânea, incluindo a Lei de Darcy. No que se refere à Hidrologia de águas superficiais, muitas fórmulas e instrumentos de medição foram criados.

21. História Chow (1954) chamou o período compreendido entre 1900 e 1930 ficou conhecido como o Período do Empirismo. O período de 1930 a 1950 seria o Período da Racionalização. Datam desta época o Hidrograma Unitário de Sherman (1932) e a Teoria da Infiltração de Horton (1933). Entre 1940 a 1950 foram feitos significantes avanços no entendimento do processo de evaporação. Em 1958, Gumbelllança as bases da moderna hidrologia estocástica. A partir da década de 70, a Hidrologia passa a contar com o avanços computacionais, o que levaram ao desenvolvimento de muitos modelos de simulação

22. Disponibilidade Hídrica no Planeta.

23. Disponibilidade Hídrica no Planeta. Deste total, cerca de 94% é de água salgada e apenas 6%, de água doce. Desconsiderando a quantidade de água doce sob forma de geleiras, águas subterrâneas e umidade atmosférica, ínfimos 0,0161% do total da água do Planeta estão disponíveis em rios e lagos, os quais não se encontram eqüitativamente distribuídos sobre todo o Planeta. Para se dar uma pequena idéia da má distribuição espacial da água, cita-se o exemplo do Brasil, que possui cerca de 12% das reservas hídricas superficiais do mundo, mas com aproximadamente 65% destes recursos concentrados na Amazônia.

24. Questões a se pensar: 1. Por que se preocupar com as várias fases do ciclo hidrológico? 2. Se o estudo da Hidrologia não era importante há 30-40 anos atrás, por que o deveria ser hoje? 3. Se essa quantidade de água doce nunca foi motivo de grandes preocupações, por que o seria agora?

26. Ciclo Hidrológico A água diferencia-se dos demais recursos naturais pela notável propriedade de renovar-se continuamente, graças ao ciclo hidrológico. Embora o movimento cíclico da água não tenha princípio nem fim, costuma-se iniciar seu estudo descritivo pela evaporação da água dos oceanos, seguida de sua precipitação sobre a superfície que, coletada pelos cursos d’ água, retorna ao local de partida. Alguns tópicos podem ser destacados: 1. O sol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. O calor por ele liberado atua sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos estimulando a conversão da água do estado líquido para gasoso. 2. A ascensão do vapor d’ água conduz à formação de nuvens, que podem se deslocar, sob a ação do vento, para regiões continentais. 3. Sob condições favoráveis a água condensada nas nuvens precipita (sob forma de neve, granizo ou chuva)podendo ser dispersada de várias formas: Retenção temporária ao solo próximo de onde caiu; Escoamento sobre a superfície do solo ou através do solo para os rios; Penetração no solo profundo.

27. Ciclo Hidrológico 4. Atingindo os veios d’ água, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo. 5. As depressões superficiais porventura existentes retém a água precipitada temporariamente. Essa água poderá retornar para compor fases seguintes do ciclo pela evaporação e transpiração da plantas. 6. Os escoamentos superficial e subterrâneo decorrem da ação da gravidade, podendo parte desta água ser evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso d’ água. 7. Atingindo os veios d’água, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo. 8. A evaporação acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases, seja durante a precipitação, seja durante o escoamento superficial.

28. A Água e o Desenvolvimento A água sempre desempenhou um papel fundamental na história da humanidade. O surgimento das cidades sempre se deu ao longo os rios. Entretanto, não se tinha a percepção da importância da água como hoje, uma vez que sua qualidade e quantidade eram adequadas às necessidades da época – abastecimento, diluição de dejetos, pesca, geração de energia, entre outros. Como as fontes hídricas não eram desenvolvidas no limite de sua possibilidades, havia pouco interesse em se obter dados e conhecimento a respeito de suas capacidades máximas, e assim a Hidrologia, como ciência, pouco se desenvolveu.

29. A Água e o Desenvolvimento Hoje, o cenário é outro. Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), o consumo mundial de água doce dobrou nos últimos 50 anos e corresponde, atualmente, à metade de todos os recursos hídricos acessíveis. Explorar tais recursos foi o motor do desenvolvimento econômico de muitos países, sobretudo na agricultura, abastecimento humano e animal, geração de energia, indústria e transporte. Porém a competição por água entre tais setores vem degradando as fontes naturais, das quais o mundo depende. O ciclo natural da água tem sido interrompido ou alterado em regiões muito artificializadas, como as megacidades.

30. A Água e o Desenvolvimento É consenso geral que a gestão das águas é uma necessidade. E assim, a Hidrologia ressurge, hoje, como ferramenta indispensável para tal fim, uma vez é a ciência que trata do entendimento dos processos naturais que dão base aos projetos de suprimento de água. Só ela pode avaliar como e quanto o ciclo hidrológico pode ser modificado pelas atividades humanas. No passado, já existiam estes sinais de desconhecimento da Hidrologia, mas os mesmos só afetavam pequenas parcelas da população e tinham pouca divulgação. Isto tem mudado significativamente nos últimos 30 anos. Hoje já se tem o entendimento que a prosperidade e a sobrevivência da humanidade é função da disponibilidade de água doce e potável e que, a cada ano nascem mais alguns milhões de consumidores e não é criada, sequer, uma gota d’água a mais no Planeta.

31. A Água e o Desenvolvimento Os múltiplos usos e usuários disputando um mesmo litro de água e a perspectiva de demandas ainda maiores no futuro indicam que mais e mais profissionais – e não somente o engenheiro – necessitam ter conhecimentos de Hidrologia. Somente assim os tomadores de decisão poderão avaliar as vantagens e desvantagens de cada alteração proposta no ciclo hidrológico. Exemplos da falta de conhecimentos de Hidrologia na sociedade moderna: 1. Construção nas planícies aluviais de rios 2. Reservatórios superdimensionados 3. Problemas de drenagem urbana 4. Construção e reservatórios pouco profundos em regiões com altas taxas de evaporação 5. Perfuração de poços secos em regiões cristalinas 6. Problemas de salinização de solos em projetos de irrigação em regiões áridas e semi-áridas

32. Aplicações A Hidrologia não é uma ciência pura, uma vez que o objeto de estudo é usualmente dirigido para aplicações práticas, sendo assim, o termo “Hidrologia Aplicada” é freqüentemente utilizado. Eis algumas das aplicações da hidrologia: Escolha de fontes de abastecimento de água Subterrânea - locação do poço e capacidade de bombeamento Superficial – locação da barragem, estimativa da vazão afluente e da vazão a ser regularizada, dimensionamento do reservatório e do sangradouro Drenagem urbana – dimensionamento de bueiros Drenagem de rodovias – dimensionamento de pontes e pontilhões Irrigação – fonte de abastecimento, estimativa da evapotranspiração da cultura Controle de enchentes – dragagem do leito do rio, construção de reservatórios de controle de cheias