M1 Ciclo Hidrológico em Escala da Bacia

Tópico

O ciclo hidrológico em escala de bacia descreve como a precipitação se distribui entre diferentes fluxos e áreas de armazenamento: parte dela é interceptada pela vegetação e retorna à atmosfera por evaporação, sem atingir o solo; parte infiltra-se no solo e no aquífero; parte escoa superficialmente para os cursos d'água; parte se move lateralmente no subsolo, sem atingir o aquífero, no que é conhecido como fluxo subsuperficial; e uma porção final retorna à atmosfera como evapotranspiração, tanto do solo quanto da própria vegetação.

A equação do balanço hídrico da bacia integra todos esses processos dentro do mesmo período de cálculo: a diferença entre a precipitação que incide sobre a bacia e a evapotranspiração que a bacia devolve à atmosfera determina, por um lado, o fluxo que sai da bacia e, por outro, as variações no armazenamento de água no solo e nos aquíferos.

O hidrograma de cheia, já descrito em documentos anteriores, é o sinal de fluxo observado na saída da bacia em resposta a um evento de precipitação. Seu formato característico — uma subida rápida, um pico e uma recessão muito mais lenta — reflete os mecanismos de geração de escoamento já descritos, a área da bacia, sua inclinação e sua cobertura vegetal.

O tempo de concentração, já mencionado na discussão sobre a geração de fluxo, é precisamente o parâmetro chave que controla quanto tempo leva para que este hidrograma atinja seu pico: bacias pequenas e íngremes têm tempos de concentração de apenas alguns minutos, enquanto bacias grandes e planas podem levar dias para atingir seu pico de vazão.

A curva de duração do fluxo, por sua vez, descreve a distribuição estatística de todos os fluxos em uma bacia ao longo do tempo: o percentil 90 dessa distribuição representa o fluxo de base, o fluxo lento continuamente fornecido pelo aquífero, enquanto o percentil 10 representa os fluxos de cheia, que são muito mais frequentes, mas também muito mais intensos. A estrutura de Budyko, já utilizada em outros documentos desta série, fornece a partição de longo prazo da evapotranspiração e do escoamento com base no índice de aridez da bacia, a razão entre a demanda evaporativa da atmosfera e a precipitação recebida por essa bacia. Quando esse índice de aridez é menor que um, a bacia hidrográfica tem sua energia limitada e produz um escoamento superficial relativamente alto; quando esse índice é maior que um, a bacia tem sua água limitada e acaba evapotranspirando quase toda a precipitação que recebe.

O comportamento esperado de todo esse ciclo hidrológico inclui bacias localizadas em climas úmidos, com fluxos contínuos e hidrogramas suaves, em contraste com bacias localizadas em climas semiáridos, com fluxos efêmeros e hidrogramas muito mais acentuados. Assim, desde a interceptação da chuva com a qual este documento começa até a diferença entre climas úmidos e semiáridos com a qual termina, passando pelo balanço hídrico, o hidrograma de cheia, o tempo de concentração e a estrutura de Budyko, o ciclo hidrológico em escala de bacia significa que o destino de cada gota de chuva — evaporar, infiltrar ou escoar para o canal — é, em última análise, determinado pelo clima e pela forma da bacia sobre a qual essa gota cai.

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