Aula2_Bacia Hidrogr+ífica

Bacia Hidrográfica

Introdução

Bacia Hidrográfica

Representação de uma Bacia Hidrográfica

Sub-bacia

Rios Perenes, Intermitentes e Efêmeros

Unidade de Gestão dos Recursos Hídricos

Divisor de águas (topográfico)

só existem durantes alguns dias após uma precipitação

Tem água em época de chuva e

de seca

Rios que só tem água no período de chuva,

secam no verão

Bacia Hidrográfica

Características Físicas de uma Bacia Hidrográfica

• As características físicas de uma bacia compõem importante grupo de fatores que influem no escoamento superficial.

Traçado de uma bacia hidrográfica

Características Físicas de uma Bacia Hidrográfica

• 1 - Área de drenagem – é a área plana situada entre os divisores topográficos. Obtida com a utilização de um planímetro.

Área de drenagem

Bacia hidrográfica do Riacho do Faustino – Crato-CECom área de 26,4 km²

2. Forma da bacia

• A forma superficial de uma bacia hidrográfica é importante devido ao tempo de concentração.

• Tempo de concentração – definido a partir do início da precipitação, necessário para que toda a bacia contribua na seção em estudo, ou seja, tempo que leva a água dos limites da bacia para chegar à saída da mesma.

Forma da bacia• O formato da bacia influencia sobre o escoamento global desta bacia.• Exemplos: 3 bacias de formato diferentes, de mesma área e sujeitas a uma chuva de mesma intensidade.• Dividindo-as em seguimentos concêntricos, dentro dos quais todos os pontos encontram-se a uma mesma

distância do ponto de controle:• A bacia de formato A, levará 10 unidades de tempo (horas) para que todos os pontos da bacia tenham

contribuído para a descarga (tempo de concentração). A bacia do formato B precisará de 5 horas e a C de 8,5 horas.

A água será fornecida mais rapidamente ao rio principal na bacia B, depois na C e depois na A

Forma da bacia

• Existem vários índices utilizados para determinar a forma das bacias, procurando relacioná-las com formas geométricas conhecidas:– o coeficiente de compacidade a relaciona com

um círculo;– E o fator de forma com um triângulo.

2.1.Coeficiente de Compacidade (Kc)

Este coeficiente é um numero adimensional que varia com a forma da bacia independentemente do seu tamanho. Quanto mais irregular for a bacia, tanto maior será o Kc.

CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS

• Forma da Bacia

2.2. Fator de Forma - Kf

Exemplo

3. Sistema de Drenagem

Hierarquização dos rios

3.1. Ordem dos cursos de ÁguaSegundo o critério

proposto por Horton e modificado por Strahler, a

ordem do cursod’água principal de uma

bacia hidrográfica é obtida como segue: i) as

pequenas correntesformadoras, isto é, os

pequenos canais que não têm tributários, têm ordem

1; ii) quando doiscanais de mesma ordem se encontram, o canal formado é de ordem

imediatamente superior; iii)da junção de dois canais

de ordens diferentes resulta um outro cuja

ordem será igual a maiordentre os formadores.

3.2. Densidade de Drenagem

Este índice varia de 0,5 km/km² para bacias com drenagem pobre a 3,5, ou mais, para bacias excepcionalmente bem drenadasMapas com escalas reduzidas “escondem” detalhes e levam a uma sub-avaliação do comprimento total dos cursos d’água. Assim, é importante fornecer juntamente com a densidade de drenagem a escala do mapa empregado na sua determinação. A bacia do rio do Carmo é muito bem drenada e apresenta densidade de drenagem Dd = 2,43 km-1, determinada na escala 1:50.000.

3.3. Extensão Média do Escoamento Superficial

Curso d’água de extensão L, passando pelo centro

Esta equação indica que a extensão do escoamento superficial é = a um quarto do recíproco da densidade de drenagem. Verifica-se também que é = a quarta parte da distância média entre os cursos d’água e igual à metade da distância média horizontal entre os cursos e suas linhas divisórias, ambas medidas perpendicularmente aos cursos d’água.

3.4. Sinuosidade do curso d’água

É um fator controlador da velocidade do escoamento.

Mostra que quase não existe sinuosidade

4. Características do Relevo de uma Bacia

• O relevo de uma bacia hidrográfica tem grande influencia sobre os fatores meteorológicos, pois a velocidade do escoamento superficial é determinada pela declividade do terreno, quanto que a temperatura, a precipitação, a evaporação etc. são funções da altitude da bacia.

• É de grande importância, portanto, a determinação de curvas características do relevo de uma bacia hidrográfica.

4.1. Declividade média da Bacia

Coluna 1: declividade em m/m; Coluna 2: número de ocorrência; Coluna 3: porcentagem do total; Coluna 4: porcentagem acumulada; Coluna 5: declividade média do intervalo.

16.66

Declividade Mediana é a declividade

correspondente à frequência de 50%. Significa que 50%

das declividades na bacia têm valores

superiores (ou inferiores) a este valor.

4.2 Curva Hipsométrica• A curva hipsométrica é uma forma de se fazer a representação gráfica

do relevo médio da bacia hidrográfica, isto é, ela dá a variação de elevação dos terrenos da bacia com relação ao nível do mar.

• A construção gráfica é feita em termos da porcentagem da área de drenagem da bacia hidrográfica que se encontra acima (ou abaixo) das várias elevações.

• Além da variação da altitude dada pela curva hipsométrica, uma outra informação normalmente requerida é a elevação média da bacia, pois estes elementos influenciam a precipitação e as perdas por evaporação e transpiração e, consequentemente, influenciam o deflúvio médio.

• Para a construção da curva hipsométrica procede-se da seguinte maneira: – i) delimitada a bacia hidrográfica no mapa, obtém-

se, por planimetria, as áreas entre as curvas de nível consecutivas;

– ii) determina-se a área total e calculam-se os valores relativos das áreas entre as curvas de nível;

– iii) obtém-se os valores das áreas relativas acumuladas;

– iv) constrói-se o gráfico das cotas das curvas de nível versus as áreas relativas acumuladas correspondentes. E, pelos pontos do gráfico, traça-se uma linha suave de concordância.

1 2 3 4 5 6 7

Cotas (mm) Ponto Médio (m)

Área (km²)

Área Acumulada

(km²)

% % Acumulada Coluna 2 x

Coluna 3

940 -920 930 1,92 1,92 1,08 1,08 1.785,6

920 – 900 910 2,90 4,82 1,64 2,72 2.639,0

900 – 880 890 3,68 8,50 2,08 4,80 3.275,2

880 – 860 870 4,07 12,57 2,29 7,09 3.540,9

860 – 840 850 4,60 17,17 2,59 9,68 3.910,0

840 - 820 830 2,92 20,09 1,65 11,33 2.423,6

820 – 800 810 19,85 39,94 11,20 22,53 16.078,5

800 – 780 790 23,75 63,69 13,40 35,93 18.762,5

780 – 760 770 30,27 93,96 17,08 53,01 23.307,9

760 - 740 750 32,09 126,05 18,10 71,11 24.067,5

740 – 720 730 27,86 153,91 15,72 86,83 20.337,8

720 – 700 710 15,45 169,36 8,72 95,55 10.969,5

700 – 680 690 7,89 177,25 4,45 100,00 5.444,1

Total 177,25 136.542,1

Distribuição de frequência (Bacia Ribeirão do Lobo – SP. Área de drenagem: 177,25 km²; Escala: 1:50000

4.3. Elevação Média da Bacia

• A variação da altitude e a elevação média de uma bacia são importantes pela influência que exercem sobre a precipitação, evaporação e transpiração, e consequentemente sobre o deflúvio médio

• Grandes variações de altitude numa bacia acarretam diferenças significativas na temperatura média, a qual, causa variações na evapotranspiração

• Mais significativas, são as variações de precipatação anual com a elevação.

4.3. Elevação Média da Bacia

• A elevação média é determinada através do produto do ponto médio entre duas curvas de nível e a área compreendida entre elas, coluna 7 da tabela – distribuição de frequencia da curva hipsométrica, dividido pela área total.

4.4 Declividade de Álveo ou Leito do Curso d’ÁguaO rio principal de uma bacia hidrográfica é normalmente considerado como sendo aquele que drena a maior área dentro da bacia.

O seu comprimento, aqui indicado por L, é medido no mapa topográfico com o uso do curvímetro.

A declividade do rio principal de uma bacia é uma medida representativa do seu relevo e muito utilizada em diversos estudos hidrológicos.

A velocidade do escoamento de um rio depende da declividade da calha fluvial ou álveo: quanto maior a declividade, maior a velocidade do escoamento.

A declividade do álveo pode ser obtida de diferentes modos.

4.4 Declividade de Álveo ou Leito do Curso d’Água

• Para rios que apresentam um perfil longitudinal razoavelmente uniforme, a declividade entre extremos, S1, é uma boa estimativa da sua declividade.

• A declividade entre extremos é obtida dividindo-se a diferença entre as cotas máxima (cabeceira) e mínima (foz) do perfil pelo comprimento do rio:

• As unidades de medida da declividade de um rio são, normalmente, m/m ou m/km.


• Existem, ainda, outras medidas mais representativas da declividade de um rio.

• Uma possibilidade é o método da declividade S10-85, pelo qual a declividade é obtida a partir das altitudes a 10% e 85% do comprimento do rio, comprimento este medido a partir da sua foz.

• Para a avaliação das altitudes, os dois pontos são marcados no mapa topográfico e suas cotas são determinadas por interpolação a partir das curvas de nível disponíveis.

• Avaliadas as duas altitudes, a diferença é dividida por 75% do comprimento do rio principal:

Perfil longitudinal e elementos para a determinação da declividade do rio

Na Figura a seguir representa-se o perfil longitudinal do curso d’água (linha espessa) e as linhas de declividades S1 e S10-85.


• Um valor médio mais representativo da declividade do curso d’água consiste em traçar no gráfico do perfil longitudinal uma linha de declividade S2, tal que a área compreendida entre esta linha e a abscissa seja igual à área compreendida entre a curva do perfil e a abscissa.

• A área sob a curva do perfil pode ser determinada diretamente por métodos gráficos, ou analiticamente somando-se as áreas de elementos trapezoidais, conforme indicado na Figura a seguir.

Perfil longitudinal do rio principal e elementos para a obtenção da declividade média S2

Designando-se a área abaixo da linha do perfil por Ap:


• Um outro índice representativo da declividade média do curso d’água é a declividade equivalente constante, S3, que se obtém a partir da consideração de que o tempo total de percurso da água no canal natural é igual ao tempo de percurso num canal hipotético de declividade constante S3.

• Para obter o tempo total de percurso da água no canal natural este deve ser dividido em um grande número de trechos retilíneos, para se tomar os tempos de percurso em cada um destes trechos.

4.4 Declividade de Álveo ou Leito do Curso d’Água• O tempo total de percurso será:

• Para o canal de declividade equivalente constante S3,

– onde L = Σ Li = comprimento do canal.

• Identificando as 2 equações acima, e desconsiderando os efeitos de rugosidade e de forma do canal, tem-se:

(L)* = distância medida na horizontal; (L)** = distância real medida em linha inclinada

Perfil longitudinal do Rio Ribeirão do Lobo – SP

4.5. Retângulo Equivalente• O retângulo equivalente é uma representação simplificada da bacia

hidrográfica que serve para melhor comparar a influência do relevo da bacia sobre o escoamento.

• A sua construção é feita de modo que, na escala escolhida para o desenho, a área do retângulo seja igual à área de drenagem da bacia hidrográfica natural, e o perímetro do retângulo seja igual ao perímetro da bacia natural.

• Além disso, a bacia hidrográfica e o retângulo devem apresentar o mesmo coeficiente de compacidade, kc.

• No retângulo equivalente são, ainda, traçadas as curvas de nível na forma de segmentos de reta paralelos ao seu lado menor.

• Este traçado é feito de modo a respeitar a hipsometria da bacia natural, o que significa que, na escala do desenho, as áreas compreendidas entre duas curvas de nível devem ter correspondência com aquelas da escala real.

4.5. Retângulo Equivalente

Os lados do retângulo podem ser determinados em função da área de drenagem da bacia hidrográfica e do seu coeficiente de compacidade.

Para determinar a distância entre as curvas de nível no retângulo equivalente, usa-se os cálculos da tabela da curva hipsométrica dividida por 2,5 (l).

Observações:a) a coluna 2 da tabela do triangulo equivalente = à coluna 6 da tabela da curva hipsométrica;b) A coluna 3 da tabela do triangulo equivalente = à coluna 4 da tabela da curva hipsométria, divida por l

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