Introdução à Hidrologia: Definições e Aplicações

Hidrologia Definição é a ciência que estuda a distribuição circulação e comportamento da água no sistema terrestre Também estuda suas propriedades físicoquímicas e sua interação com o meio ambiente biótico e abiótico Hidrometeorologia estudo da água na atmosfera Oceanografia estudo dos oceanos Limnologia estudo de águas interiores lagos e reservatórios Fluviologia estudo de rios e cursos dágua Glaciologia estudo da água na forma de neve e gelo Hidrogeologia estudo das águas subterrâneas Aplicações Planejamento construção e operação de projetos de aproveitamento de recursos hídricos usinas hidrelétricas controle de cheias abastecimento de água navegação irrigação etc Entendimento dos impactos das mudanças no uso e ocupação da terra Entendimento dos impactos das mudanças climáticas Alertas de eventos extremos Ecohidrologia Ferramentas Observações medições in situ e a partir de sensores remotos Modelagem hidrológica várias escalas de entendimento e previsão dos processos Hidrologia e Processos Hidrológicos Multidisciplinaridade da Hidrologia Precipitação e evaporação Meteorologia Infiltração e percolação Ciência dos Solos Água subterrânea Geologia Escoamento superficial Geomorfologia Vazão de rios Mecânica de Fluidos Qualidade de água QuímicaBiologia AbastecimentoSaneamento Engenharia Civil Energia Irrigação Navegação etc O Ciclo Hidrológico O ciclo hidrológico é um fenômeno global de circulação da água em suas 3 fases gasosa vapor líquida chuva e escoamento e sólida gelo e neve É um sistema fechado apenas em nível global Atmosfera Continente Oceano ênfase do curso O Ciclo Hidrológico Global httpwwwbomgovauinfoclimatechangegallery8shtml Ciclo Global da Água Transporte de vapor Nuvens Nuvens Precipitação Precipitação Transpiração Evaporação Evaporação Descarga de Rios Percolação Fluxo de água subterrânea Oceano Gelo e Neve Água subterrânea Estoque 1012 m3 Fluxos 1012 m3ano Distribuição da Água no Mundo Geleira e Calotas Polares 687 Água no Solo 301 Água na Superfície e outros 12 Água Doce Fonte Shiklomanov I World fresh water resources in Gleick PH editor Water in Crisis a gudie to the Worlss Fresh Water Resources 1993 httpwaterusgsgoveduearthwherewaterhtml Água Salgada oceano 970 Água Doce 25 Total Águas Salinas outros 09 Rios 049 Brejos 26 Água Doce Superficial Lagos 209 Gelo subterrâneo e Pergelissolo Permafrost 69 Umidade do Solo 38 Atmosfera 30 Organismos Vivos 026 1 Toda a água do mundo 1400 km diâmetro 2 Água doce no solo lagos áreas alagáveis e rios 270 km diâmetro 3 Água doce em lagos e rios 56 km diâmetro Distribuição da Água no Mundo httpwaterusgsgoveduearthwherewaterhtml Níveis de Detalhamento httpwwwibuspbrecologiaecossistemaprinthtm Escala Local Pontual Interações entre a matriz de solo e os macroporos Processos unidimensionais Escala de Vertente Mecanismos de geração de escoamento direto e de base Processos bidimensionais Escala de Bacia Hidrográfica Variação espacial e temporal de processos recarga Processos tridimensionais Rocha chuva Componentes do Ciclo Hidrológico Rocha chuva evaporação Componentes do Ciclo Hidrológico Rocha chuva infiltração Componentes do Ciclo Hidrológico Rocha chuva escoamento superficial Componentes do Ciclo Hidrológico Rocha lençol freático Componentes do Ciclo Hidrológico Zona de Saturação rocha lençol freático percolação infiltração escoamento superficial chuva evaporação interceptação Componentes do Ciclo Hidrológico Zona de Aeração não saturada Zona de Saturação estômato gás carbônico água gás carbônico fotossíntese água Componentes do Ciclo Hidrológico lençol freático percolação fluxo ascendente infiltração escoamento superficial chuva evaporação interceptação transpiração evaporação rocha Fluxo de base evapotranspiração Componentes do Ciclo Hidrológico Zona de Aeração não saturada Zona de Saturação Zona de Raízes O que é um modelo É uma representação conceitualmatemática de um fenômeno Tipicamente o modelo irá tratar apenas de alguns aspectos do fenômeno estudado Modelagem Modelo de Balanço de Água no Solo tempo t1 tempo t E S V ΔV E S tempo t tempo t1 O que é um modelo É uma representação conceitualmatemática de um fenômeno Tipicamente o modelo irá tratar apenas de alguns aspectos do fenômeno estudado Modelo de Balanço de Água no Solo Vt1 Vt Et1 St1 Modelagem Equação do balanço hídrico ΔS P ET D P precipitação ET evapotranspiração D deflúvio ΔS variação do armazenamento superficial eou subterrâneo Equação do balanço hídrico coloca em evidência as variáveis hidrológicas e meteorológicas mais importantes as quais são passíveis de medição Modelagem Hidrológica fenômenos tridimensionais e dinâmicos variações contínuas no espaço e no tempo comportamentos não lineares componentes aleatórios múltiplas escalas de tempo e espaço processos ambientais Como representar estes processos simplificação Dois modelos de um mesmo fenômeno deveriam ser iguais Não necessariamente Cada modelo pode ter um objetivo diferente ou ainda ter diferenças conceituais ou de implementação decorrentes de decisões tomadas durante o desenvolvimento do modelo Modelo de Balanço de Água no Solo chuva quanto para onde em quanto tempo Modelagem Quais as etapas da modelagem Caracterizar o sistema na qual o fenômeno se insere Fazer algumas suposições sobre como os vários componentes funcionam e interagem entre si Traduzir tudo em equaçõesprocedimentos e num programa de simulação Determinar os valores de cada parâmetro medidas reais valores de referência ou calibração Fazer a validação O modelo é bom Explica observações passadas Foi bem calibrado Prediz observações futuras Foi validado É generalizável É robusto Pode ser aplicado em outros lugaresperíodos Consegue estimar a incerteza dos resultados Os resultados são confiáveis É simples Necessita poucos dados de entrada É fácil de usar Tem interface amigável Modelagem Modelagem Hidrológica Classificação determinístico ou estocástico modelo X Y modelo X Y baseado em processos ou empírico contínuo ou discreto no tempo t t concentrado ou distribuído no espaço estático ou dinâmico Xt1 fXt modelo Y X Modelagem Hidrológica httpforumirrigacaoblogspotcombr201207agriculturairrigadasustentaveleohtml