CICLO HIDROLGICO CARACTERIZAO DE BACIAS HIDROGRFICASJos Antonio Tosta dos ReisDepartamento de Engenharia Ambiental Universidade Federal do Esprito Santo
CICLO HIDROLGICO
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Ciclo hidrolgico mdio anual da Terra (Adaptado de Shiklomanov, 1998; In: Lima, 2000)
O ciclo hidrolgico um sistema fechado, responsvel pelo movimento de enormes quantidades de gua ao redor do mundo; Parte desse movimento rpido: em mdia, uma gota de gua permanece aproximadamente 16 dias em um rio e cerca de 8 dias na atmosfera; Parte lenta, pois a gua pode demorar milhares de anos para atravessar um aqfero profundo .
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BACIA HIDROGRFICA a rea definida topograficamente, drenada por um curso dgua ou um sistema conectado de cursos dgua, tal que toda vazo efluente seja descarregada por uma simples sada.(Viessman et al, 1972)
DELIMITAO DE BACIASInformaes de topografia: Identificar para onde escoa a gua sobre o relevo usando como base as curvas de nvel: A gua escoa na direo da maior declividade, o escoamento ortogonal s curvas de nvel. Diferenciar as reas que contribuem para um ponto no curso dgua (seo transversal de referncia ou exutrio) significa definir o divisor (cumeada, espigo, crista) O divisor no corta a drenagem exceto no exutrio e passa pelas regies mais elevadas da bacia, mas podem existir pontos internos mais altos.
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A Bacia Hidrogrfica necessariamente contornada por um divisor , assim designada por ser a linha de separao que divide as precipitaes que caem em bacias vizinhas e que encaminha o escoamento superficial resultante para um ou outro sistema fluvial. O divisor segue uma linha rgida em torno da bacia, atravessando o curso dgua somente no ponto de sada. O divisor une os pontos de mxima cota entre bacias, o que no impede que no interior de uma bacia existam picos isolados com cota superior a qualquer ponto do divisor.
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DIVISORES DE GUAS Divisor Superficial (Topogrfico) Divisor Subterrneo (Fretico)
http://www.ibge.gov.br/home/mapa_site/mapa_site.php#download ftp://geoftp.ibge.gov.br/mapas/topograficos/topo50/pdf/
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DELIMITAO UTILIZANDO CARTAS DO IBGE
DELIMITAO UTILIZANDO IMAGENS DE SATLITE
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DELIMITAO UTILIZANDO MODELO DIGITAL DE TERRENO Exemplo em 3-D e em planta de um DEM (digital elevation model) simples, composto por 12 linhas e 12 colunas
700 700 695 700
700
695 690
690 695
690
695 685 690 675 680 680 685 670 680 685 665 675 680 680 685
700
655
Exutrio ou Foz
660 665
670
7
700 700 695 700
700
695 690
690 695
690
695 685 690 675 680 680 685 670 680 685 665 675 680 680 685
700
655
Exutrio ou Foz
660 665
670
CARACTERSTICAS FSICAS DE UMA BACIA DE DRENAGEMImportncia Comparao entre bacias Transferncia de dados entre bacias vizinhas Projeo de futuro comportamento da bacia Regionalizao
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REA DE DRENAGEM DA BACIA Determinao Medida por planmetro Aproximao por composio de figuras geomtricas Calculada a partir de imagens digitalizadas em softwares como AutoCAD, ArcVIEW, Spring,Idrisi, Grass, Erdas, etc Escala normalmente usada 1: 50.000
FORMA DA BACIAA forma da bacia influencia: Tempo de concentrao Vazo mxima do hidrograma de cheia (vazo x tempo) Tempo de base do escoamento superficial Tempo de Concentrao: Tempo que leva a gua para percorrer a distncia entre o ponto mais remoto da rea e o exultrio.
COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC)
kc =
P C
k c = 0,28
P A
P: Permetro C: Comprimento da circunferncia de um crculo de rea igual da bacia hidrogrfica KC: parmetro adimensional Quanto maior o KC, mais irregular a bacia KC = 1, bacia circular (terico)
Bacia mais sujeita a enchente
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NDICE DE CONFORMAO (FC)Compara a rea da bacia rea do quadrado de lado igual ao comprimento axial da bacia: Similar ao fator de forma (FF)
Fc =
A L2
FATOR DE FORMA (FF)FF = Largura mdia da bacia B = Compriment o axial da bacia L
NDICES DE FORMA PARA DIFERENTES TIPOS DE BACIAFator de Forma (FF) Coeficiente de Compacidade (KC) ndice de Conformao (FC)
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SISTEMA DE DRENAGEM Reflete o grau de ramificao da rede de drenagem de uma bacia Topografia: Plana: rios longos e escassos Acidentada: rios pequenos e numerosos Influncia: Maior densidade: menor tempo de concentrao Maior densidade: maior vazo de pico de cheia
Ordem dos Cursos dgua(Classificao de Strahler)
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Forma da rede de Drenagem
Densidade de Drenagem (Dd) Dd = 0,5 km/km2 (Bacias com drenagem pobre) Dd 3,5km/km2 (Bacias bem drenadas), Villela e Mattos (1975)Dd = Compriment o total dos cursos d' gua L = rea total da bacia A
Densidade dos Cursos Dgua (DS)DS = Nmero de cursos d' gua NS = rea total da bacia A
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RELEVO DA BACIA Influencia fatores meteorolgicos e hidrolgicosVelocidade do escoamento superficial = f (declividade do terreno) Temperatura, precipitao, evaporao = f (altitude da bacia)
Declividade da bacia
Declividade
Velocidade do escoamento superficial
Variao das vazes instantneas
Curva de distribuio de declividades de uma bacia
Anlise de freqncia das declividades de uma bacia hidrogrfica
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700 700 695 700
700
695 690
690 695
690
695 685 690 675 680 680 685 670 680 685 665 675 680 680 685
700
655
660 665
670
Anlise de freqncia das declividades de uma bacia hidrogrfica
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329789,038041
331632,638041
333476,238041
7746749,973816
7745622,416235
7744494,858654
329789,038041
331632,638041
333476,238041
Declividade0 - 3 % (Relevo plano) 3 - 8 % (Relevo suavemente ondulado) 8 - 20 % (Relevo ondulado) 20 - 45 % (Relevo fortemente ondulado) 45 - 75 % (Relevo montanhoso) > 75 % (Relevo fortemente montanhoso)
Fonte: ZAVOUDAKIS e TULLI, 2004
.0 500 1.000 2.000 m
Mapa de declividades da sub-bacia do Crrego Santa Izabel, Brao Norte da bacia do Rio Jucu, Domingos Martins, ES.(classificao segundo a EMBRAPA)
Curva Hipsomtrica Representao grfica do relevo mdio da bacia Representa o estudo da variao da elevao dos vrios terrenos da bacia em relao ao nvel mdio do mar
7744494,858654
7745622,416235
7746749,973816
15
329722,003091
331565,603091
333409,203091
7746921,089241
7745793,531660
7744665,974079
329722,003091
331565,603091
333409,203091
Hipsometria100 - 120 m 120 - 140 m 140 - 160 m 160 - 180 m 180 - 200 m 200 - 220 m 220 - 240 m 240 - 260 m 260 - 280 m 280 - 300 m 300 - 320 m 320 - 340 m 340 - 360 m 360 - 380 m 380 - 400 m 400 - 420 m 420 - 440 m 440 - 460 m 440 - 480 m 480 - 500 m 500 - 520 m 520 - 540 m 540 - 560 m 560 - 580 m 580 - 600 m 600 - 620 m 620 - 640 m 640 - 660 m 660 - 680 m 680 - 700 m Hidrografia
Fonte: ZAVOUDAKIS e TULLI, 2004
.
0
500
1.000
2.000 m
Mapa de Hipsometria da sub-bacia do Crrego Santa Izabel, Brao Norte da bacia do Rio Jucu, Domingos Martins (ES)
7744665,974079
7745793,531660
7746921,089241
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Declividade do lveo Perfil Longitudinal do Curso dguaDeclividade mdia (S1) = diferena total de elevao entre dois pontos do leito dividida pela extenso horizontal do curso dgua entre esse dois pontos.
S1 =
H L
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