apostila hidrologia 2014

5/20/2018 Apostila Hidrologia 2014

1/124

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

CAMPUS MONTES CLAROSINSTITUTO DE CINCIAS AGRRIAS

ICA228 - Hidrologia Aplicada a AgriculturaCursos de Agronomia e Engenharia Florestal

Professor Edson de Oliveira Vieira. D. Sc

Montes Claros2014


2/124

ICA228 Hidrologia Aplicada a Agricultura

Prof. Edson de Oliveira Vieira ICA/UFMG2

Sumrio

1 - CARACTERIZAO DOS FENMENOS E PROCESSOS HIDROLGICOS ............... 5

1.1Variveis Hidrolgicas ....................................................................................................... 6

2 - CICLO HIDROLGICO GLOBAL E SEUS COMPONENTES ......................................... 7

2.1 Ciclo hidrolgico ................................................................................................................... 7

2.1.1 Global ............................................................................................................................. 72.1.2 Terrestre .......................................................................................................................... 9

2.1.3 Efeitos antrpicos ......................................................................................................... 132.2 Balano hdrico/equao fundamental ................................................................................ 17

3 - BACIA HIDROGRFICA .................................................................................................. 18

3.1 Delimitao de uma B.H. ................................................................................................... 20

3.2 Caractersticas fisiogrficas de uma Bacia Hidrogrfica ..................................................... 21

3.2.1 Uso do solo ................................................................................................................... 223.2.2 Tipo do solo .................................................................................................................. 223.2.3 rea de drenagem ......................................................................................................... 22

3.2.4 Forma da Bacia ............................................................................................................. 233.2.5 Tempo de concentrao........................................................................................... 25

3.2.6 Rede de drenagem (Rd) ................................................................................................ 25 3.2.7 Densidade de drenagem (Dd) ........................................................................................ 253.2.8 Nmero de ordem ......................................................................................................... 263.2.9 Sinuosidade do Curso dgua principal (S) .................................................................. 263.2.10 Declividade da bacia ................................................................................................... 27

3.2.11 Declividade do lveo (leito principal) ........................................................................ 28

3.2.12 Curva Hipsomtrica .................................................................................................... 334. PRECIPITAO .................................................................................................................. 35

4.1 Conceito .............................................................................................................................. 35

4.2 Formao das chuvas .......................................................................................................... 35

4.3 Tipos de chuva ............................................................................................................... 35

4.3.1 Chuvas frontais ............................................................................................................ 354.3.2 Chuvas orogrficas ...................................................................................................... 36

4.3.3 Chuvas convectivas (chuvas de vero).................................................................... 36

4.4 Medidas de precipitao ................................................................................................ 37

4.4.1 Pluvimetros ................................................................................................................ 374.4.2 Pluvigrafos ................................................................................................................. 384.4.3 Organizao de redes ................................................................................................... 40

4.4.4 Pluviogramas ............................................................................................................... 404.4.5 Ietogramas ................................................................................................................... 41

4.5 Manipulao e processamento dos dados pluviomtricos .................................................. 41


3/124



4.6 Variao geogrfica e temporal das precipitaes ............................................................. 43

4.6.1 Variao geogrfica ..................................................................................................... 434.6.2 Variao temporal......................................................................................................... 44

4.7 Precipitaes mdias sobre uma bacia hidrogrfica ........................................................... 45

4.7.1 Mtodo da Mdia Aritmtica ....................................................................................... 45

4.7.2

Mtodos dos Polgonos de Thiessen .......................................................................... 45

4.7.3 Mtodo das Isoietas ................................................................................................... 464.8 Chuvas intensas ............................................................................................................. 51

4.8.1

Mtodos para Estimativa da Freqncia de Totais Precipitados ............................... 51

4.8.3 Variao da intensidade com a freqncia .................................................................. 544.8.4 Relao IntensidadeDurao Freqncia (I-D-F)................................................ 564.8.5

Equaes de chuvas intensas ..................................................................................... 57

5.EVAPOTRANSPIRAO ........................................................................................................ 595.1 Evaporao, Transpirao e Evapotranspirao ................................................................. 59

5.1.1 Conceitos ................................................................................................................... 59

5.1.2

Grandezas Caractersticas .......................................................................................... 59

5.1.3

Fatores Intervenientes ................................................................................................ 59

5.2 Determinao da evaporao e evapotranspirao ............................................................. 61

5.2.1 Medida e estimativa da evaporao potencial ........................................................... 625.2.2 Determinao da Evapotranspirao Potencial ............................................................ 655.2.2

Determinao da Evapotranspirao Real ................................................................. 69

5.3 Evaporao de reservatrios e lagos.......................................................................... 72

6. INFILTRAO ........................................................................................................................ 736.1 Introduo ........................................................................................................................... 73

6.2 Conceitos Gerais ................................................................................................................. 73

6.3 Determinao da quantidade de gua infiltrada ................................................................. 74

7. ESCOAMENTO SUPERFICIAL ............................................................................................. 787.1 Conceitos gerais .................................................................................................................. 78

7.2 Fatores que influenciam o escoamento superficial .............................................................. 79

7.3 Grandezas caractersticas ..................................................................................................... 79

7.4 Postos fluviomtricos e fluviogrficos ................................................................................ 80

7.5 Medies de vazo............................................................................................................... 82

7.5.1 Vertedores .................................................................................................................... 837.5.2 Mtodo rea-velocidade .............................................................................................. 83

7.6. Relao cota-vazo (curva-chave) ...................................................................................... 85

7.7 Componentes do hidrograma ......................................................................................... 87

7.8. Estimativas do escoamento superficial por meio de dados de precipitao ....................... 93

7.8.1. Mtodo racional ........................................................................................................... 937.8.2 Parmetros analisados .................................................................................................. 947.8.3. Mtodo racional modificado ........................................................................................ 97


4/124



8GUAS SUBTERRNEAS ................................................................................................... 988.1 - Introduo ......................................................................................................................... 98

8.2 Uso das guas Subterrneas ............................................................................................... 99

8.3 Ocorrncia de gua subterrnea ......................................................................................... 101

8.4 O caminho subterrneo da gua ........................................................................................ 101

8.5 Aqferos ........................................................................................................................... 102

8.6 Zonas de ocorrncia da gua no solo de um aqfero fretico .......................................... 102

8.7 Classificao dos aqferos segundo a presso da gua .................................................... 103

8.8 Classificao segundo a geologia do material saturado .................................................... 104

8.9 Funes dos Aqferos ...................................................................................................... 105

8.10 Ocorrncias no Brasil ...................................................................................................... 106

8.11 Impactos Ambientais sobre os Aqferos ........................................................................ 111

8.12 Como funciona um poo............................................................................................... 113

8.13 Fsico-qumica da gua subterrnea ....................................................................... 115

8.13.1 Propriedades Fsicas ................................................................................................. 1169 - BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 123


5/124



guas Superficiais e Subterrneas

Prof. Edson de Oliveira Vieira ICA - UFMG

1 - CARACTERIZAO DOS FENMENOS E PROCESSOS HIDROLGICOS

No se pode falar de guas superficiais ou subterrneas sem o conhecimento dos conceitos,processos e fenmenos hidrolgicos. Assim sendo pode-se definir a Hidrologia como sendo ageocincia que investiga os fenmenos que determinam a distribuio espao-temporal da gua,em nosso planeta, sob os atributos de quantidade, de qualidade e de interao com as sociedadeshumanas. Os fenmenos hidrolgicos so aqueles que definem os mecanismos de

armazenamento e transporte entre as diversas fases do ciclo da gua em nosso planeta, comateno especial para as reas continentais. As intensidades com que esses fenmenos semanifestam apresentam uma marcante variabilidade ao longo do tempo e do espao, emdecorrncia das variaes, algumas regulares e muitas irregulares, dos climas global e regional,bem como das particularidades regionais e locais, sob os aspectos meteorolgicos,geomorfolgicos, de propriedades e uso do solo, entre tantos outros. A Hidrologia Aplicadautiliza os princpios da hidrologia para planejar, projetar e operar sistemas de aproveitamento econtrole de recursos hdricos; a consecuo desses objetivos requer a quantificao confivel dasvariabilidades espaciais e/ou temporais presentes em fenmenos hidrolgicos tais como:precipitao, escoamento e armazenamento superficiais, evapotranspirao, infiltrao,escoamento e armazenamento subsuperficiais, propriedades fsico-qumicas e biolgicas da gua,

conformaes geomorfolgicas, transporte de sedimentos, etc.Os processos hidrolgicos determinsticos so aqueles que resultam da aplicao direta deleis da Fsica, Qumica ou Biologia. Em hidrologia, so rarssimas as ocorrncias dasregularidades inerentes aos processos puramente determinsticos, nos quais as variaes espao-temporais podem ser completamente explicadas por um nmero limitado de variveis, a partir derelaes funcionais ou experimentais unvocas.

A resposta hidrolgica de uma superfcie completamente impermevel, de geometriasimples e totalmente definida, a um pulso conhecido, uniforme e homogneo de precipitao,pode ser considerado um raro exemplo de um processo hidrolgico puramente determinstico.Uma curva-chave estvel, vlida para uma seo encaixada em um leito rochoso de um trechofluvial, com controle hidrulico invarivel e inequivocamente definido, para a qual tenha sido

precisamente determinada a histerese devida ao escoamento no permanente, outro raroexemplo de uma relao puramente determinstica. Evidentemente, em rios naturais, com leitosmveis ou controle hidrulico varivel, a situao anteriormente descrita de ocorrncia muitoimprovvel, estando a relao cota descarga sujeita complexa interferncia de uma infinidadede fatores aleatrios.

Quase todos os processos hidrolgicos so considerados estocsticos, ou governados porleis de probabilidades, por conterem componentes aleatrias as quais se superpem aregularidades eventualmente explicitveis, tais como as estaes do ano ou s variaes daradiao solar no topo da atmosfera ao longo da rbita da Terra em torno do Sol.


6/124



Nesse sentido, em um dado ponto do espao geogrfico, so considerados processoshidrolgicos estocsticos a precipitao, a evapo-transpirao, os escoamentos superficial e sub-superficial, os afluxos de sedimento em suspenso, as concentraes de oxignio dissolvido, asconformaes do leito fluvial, as temperaturas da gua, as capacidades de infiltrao, dentretantos outros.

1.1Variveis Hidrolgicas

As variaes temporais e/ou espaciais dos fenmenos do ciclo da gua podem serdescritas pelas variveis hidrolgicas. So exemplos de variveis hidrolgicas o nmero anual dedias consecutivos sem precipitao, em um dado local, e a intensidade mxima anual da chuva dedurao igual a 30 minutos. Outros exemplos so a vazo mdia anual de uma bacia hidrogrfica,o total dirio de evaporao de um reservatrio ou a categoria dos estados do tempo empregadaem alguns boletins meteorolgicos.

As flutuaes das variveis hidrolgicas, ao longo do tempo ou do espao, podem ser

quantificadas, ou categorizadas, por meio de observaes ou medies, as quais, em geral, soexecutadas de modo sistemtico e de acordo com padres nacionais ou internacionais. Porexemplo, as variaes temporais dos nveis dguamdios dirios da seo fluvial de uma grandebacia hidrogrfica podem ser monitoradas pelas mdias aritmticas das leituras das rguaslinimtricas, tomadas s 7 e s 17 horas de cada dia. Da mesma forma, as variaes dos totaisdirios de evaporao de um lago podem ser estimadas pelas leituras dos nveis de um tanqueevaporimtrico local, tomadas regularmente s 9 horas da manh. Essas so exemplos devariveis hidrolgicas, as quais, por estarem associadas a processos estocsticos, so descritas pordistribuies de probabilidade e consideradas variveis aleatrias. Ao conjunto das observaesde uma certa varivel hidrolgica, tomadas em tempos e/ou locais diferentes, d-se o nome deamostra, a qual contem um nmero limitado de realizaes daquela varivel. certo que a

amostra no contem todas as possveis observaes daquela varivel, as quais estaro contidas napopulao que rene a infinidade de todas as possveis realizaes do processo hidrolgico emquesto.

Segundo as caractersticas de seus resultados possveis, as variveis aleatrias podem serclassificadas em qualitativas ou quantitativas. As primeiras so aquelas cujos resultados possveisno podem ser expressos por um nmero e, sim, por um atributo ou qualidade. As variveisqualitativas ainda podem ser subdivididas em nominais e ordinais, em consonncia com asrespectivas possibilidades de seus atributos, ou qualidades, no serem ou serem classificados emmodo nico. O estado do tempo, entre as possibilidades {bom, chuvoso e nublado}, exemplo de uma varivel hidrolgica qualitativa nominal porque seus resultados no so nmerose, tambm, por no serem passveis de ordenao ou classificao.

De outra forma, o nvel de armazenamento de um reservatrio, tomado entre aspossibilidades {A: excessivamente alto; B: alto; C: mdio; D: baixo e E: excessivamente baixo},representa um exemplo de uma varivel hidrolgica qualitativa ordinal. As variveis hidrolgicasquantitativas so aquelas cujos resultados possveis so expressos por nmeros inteiros ou reais,recebendo a denominao de discretas, no primeiro caso, e contnuas no segundo. O nmeroanual de dias consecutivos sem chuva, em um dado local, um exemplo de uma varivelhidrolgica discreta cujos valores possveis estaro compreendidos integralmente no subconjuntodos nmeros inteiros dado por {0, 1, 2, 3, ...., 366}. Por outro lado, a altura diria mxima anualde precipitao, nesse mesmo local, uma varivel hidrolgica contnua porque o conjunto de


7/124



seus resultados possveis estar totalmente contido no subconjunto dos nmeros reais nonegativos.

2 - CICLO HIDROLGICO GLOBAL E SEUS COMPONENTES

2.1 Ciclo hidrolgico

2.1.1 Global

O ciclo hidrolgico o fenmeno global de circulao fechada da gua entre a superfcieterrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela radiao solar associada agravidade e a rotao terrestre (TUCCI, 2002).

O ciclo hidrolgico constitui basicamente em um processo contnuo de transporte demassas dgua do oceano para a atmosfera e desta, atravs de precipitaes, escoamento

(superficial e subterrneo) novamente ao oceano. O ciclo hidrolgico tem, nos fenmenos deevaporao e precipitao, os seus principais elementos responsveis pela contnua circulao degua no globo (Figura 2.1).

Figura 2.1Ciclo Hidrolgico Global (Fonte: Gava, 2004)

Segundo TUCCI (2002b), o sistema da atmosfera extremamente dinmico e no-linear,dificultando sua previso quantitativa. Esse sistema cria condies de precipitao peloresfriamento do ar mido que formam as nuvens, gerando precipitao na forma de chuva e neve


8/124



(entre outros) sobre os mares e superfcie terrestre. A gua evaporada se mantm na atmosfera,em mdia apenas 10 dias.

Para o mesmo autor, o fluxo sobre a superfcie terrestre positivo (precipitao menosevaporao), resultando nas vazes dos rios em direo aos oceanos. O fluxo vertical dos oceanos negativo, com maior evaporao que precipitao. O volume evaporado adicional se deslocapara os continentes atravs do sistema de circulao da atmosfera e precipita, fechando o ciclo.

Figura 2.2 Fluxos de gua entre a superfcie terrestre e a atmosfera. Fonte: adaptado deTUCCI (2002b)

O equilbrio mdio anual, em volume, entre a precipitao e a evaporao/evapotranspirao, que so os dois fluxos principais entre a superfcie terrestre e a atmosfera, emnvel global apresenta o seguinte valor:

P = E = 423 x 10

12

m

3

/anoA evaporao direta dos oceanos para a atmosfera equivale a 361x1012m3, representando

85% do total evaporado e 62x1012m3(15%), devidos a evapotranspirao dos continentes.Quanto precipitao, a atmosfera devolve aos oceanos 324x1012m3, equivalente a 77% do

total precipitado, e aos continentes 23% (99x1012 m3). A diferena entre o que precipitadoanualmente nos continentes e o que evapotranspirado pelos continentes corresponde aoescoamento para os oceanos (37x1012m3).

Cerca de 36% da energia solar que atua sobre o sistema terrestre, utilizada para aevaporao da terra e do mar (TUCCI (2002a).

A quantidade de gua e a velocidade a que esta circula nas diferentes etapas do ciclohidrolgico, so influenciadas por diversos fatores como, por exemplo, a cobertura vegetal,altitude, topografia, temperatura, tipo de solo e geologia.

Dentre as quantificaes dos fluxos e reservas de gua do ciclo hidrolgico global, a Tabela2.1 apresenta valores mdios sugeridos por diversos autores:

oceano

Atmosfera

Superfcie

terrestre

Unidades: x 1012m3/ano

62

37

99

37

324 361


9/124



Tabela 2.1 - Distribuio da gua na natureza

LOCALIZAO PERCENTAGEMSobre os Continentes

- Lagos de gua doce- Lagos de gua salina

- Rios e canais

0,01000,0080

0,0001Sob os Continentes- Lenis subterrneos- Umidade do solo

0,62000,0050

Geleiras 2,1500Biosfera 0,0005Atmosfera 0,0010Oceanos 97,200TOTAL (1.355.000 x 10 m ) 100%

Conforme mostra a tabela acima, 97,2 % da gua do planeta esto nos oceanos, ondesegundo TUCCI (2002a), to significativo quanto seu papel no ciclo hidrolgico. Em certasregies da Terra, o ciclo hidrolgico manifesta-se de forma bastante peculiar. Fatores como adesuniformidade com que a energia solar atinge os diversos locais, o diferente comportamentotrmico dos continentes em relao aos oceanos, quantidade de vapor de gua, CO 2e oznio naatmosfera, a variabilidade espacial de solos e coberturas vegetais e a influncia da rotao einclinao do eixo terrestre na circulao atmosfrica, contribuem para a grande variabilidade nasmanifestaesdo ciclo hidrolgico nos diferentes pontos do globo terrestre TUCCI (2002a).

Nas calotas polares, por exemplo, ocorre pouca precipitao e a evaporao direta dasgeleiras. Nos grandes desertos tambm so raras as precipitaes, havendo gua permanentedisponvel somente a grande profundidade, sem trocas significativas com a atmosfera, tendo sido

estocada provavelmente em tempos remotos. A energia calorfica do Sol, fundamental ao ciclohidrolgico, somente aproveitada devido ao efeito estufa natural causado pelo vapor de gua eCO2, que impede a perda total do calor emitido pela Terra originado pela radiao solar (ondascurtas) recebida. Assim a atmosfera mantm-se aquecida, possibilitando a evaporao etranspirao naturais. Como cerca de metade do CO2 natural absorvido no processo defotossntese das algas nos oceanos, verifica-se que bastante importante a interao entre osoceanos e atmosfera para a estabilidade do clima e do ciclo hidrolgico TUCCI (2002a).

2.1.2 Terrestre

Os processos hidrolgicos na bacia hidrogrfica possuem duas direes predominantes defluxo: vertical e longitudinal TUCCI (2002b).O processo vertical representado pelos processos de precipitao, evapotranspirao,

umidade e fluxo no solo, enquanto que o longitudinal, pelo escoamento na direo dos gradientesda superfcie (escoamento superficial e rios) e do subsolo (escoamento subterrneo), conformerepresentado na Figura 2.3.


10/124



Figura 2.3Ciclo Hidrolgico Terrestre. Fonte: CETESB (2002)

De acordo com TUCCI (2002b), o balano de volumes na bacia depende inicialmente dosprocessos verticais. A figura 2.4 mostra os processos que ocorrem na bacia.

Figura 2.4Processos na bacia. Fonte: TUCCI (2002b)Segue a descrio dos processos que ocorrem na bacia hidrogrfica, segundo TUCCI

(2002):A radiao solar que atinge a superfcie da terra, parte refletida e parte absorvida. A

proporo entre a energia refletida e a total o albedo, que depende do tipo de superfcie. Oalbedo de uma superfcie lquida da ordem de 5-7%, de uma floresta tropical 12% e para pasto euso agrcola, entre 15 e 20%. O albedo tambm varia sazonalmente ao longo do ano e dentro dodia.


11/124



A vegetao tem um papel fundamental no balano de energia e no fluxo de volumes degua. A parcela inicial da precipitao retida pela vegetao; quanto maior for a superfcie defolhagem, maior a rea de reteno da gua durante a precipitao. Esse volume retido evaporado assim que houver capacidade potencial de evaporao. Quando esse volume retidopelas plantas, totalmente evaporado, as plantas passam a perder umidade para o ambiente,atravs da transpirao. A planta retira essa umidade do solo atravs de suas razes. A

evapotranspirao (evaporao + transpirao) de florestas tropicais que raramente tm dficit deumidade do solo, em mdia 1.415 mm (1300-1500). Esse valor pode cair para 900 mm sehouver perodos de dficit hdrico. A transpirao de florestas tropicais da ordem de 70%desses valores.

A precipitao atinge o solo por: a) atravessando a vegetao da floresta (em mdia, 85%da precipitao incidente) ou; b) atravs dos troncos (1 a 2% da precipitao). A diferena ainterceptao. A Figura 2.5 mostra os processos de interceptao vegetal na bacia.

Figura 2.5Processos de interceptao vegetal na bacia. Fonte: TUCCI (2002b)

Da parcela de precipitao que atinge o solo, a mesma pode infiltrar ou escoarsuperficialmente dependendo da capacidade do solo de infiltrar. Essa capacidade depende decondies variveis, como a quantidade de umidade j existente, das caractersticas do solo e dasua cobertura. A gua que infiltra, pode percolar para o aqfero ou gerar um escoamento sub-

superficial ao longo dos canais internos do solo, at a superfcie ou um curso dgua. A gua quepercola at o aqfero armazenada e transportada at os rios, criando condies para manter osrios perenes nos perodos de longa estiagem. Em bacias onde a capacidade da gua subterrnea pequena, com grandes afloramentos de rochas e alta evaporao, os rios no so perenes, comona regio do cristalino do Nordeste.

A capacidade de infiltrao depende do tipo e do uso do solo. Normalmente, a capacidadede infiltrao de solos com floresta so altos, o que produz pequena quantidade de escoamentosuperficial. Para solos com superfcie desprotegida que sofre a ao da compactao, acapacidade de infiltrao pode diminuir dramaticamente, resultando em maior escoamento


12/124



superficial. Por exemplo, estradas, caminhos percorridos pelo gado sofrem forte compactao quereduzem a capacidade de infiltrao, enquanto o uso de maquinrio agrcola para revolver o solodurante o plantio pode aumentar a infiltrao. De outro lado, essa mesma capacidade deinfiltrao varia com o tipo de solo e com suas condies de umidade. Um solo argiloso pode teruma alta capacidade de infiltrao quando estiver seco, no entanto, aps receber umidade, podese tornar quase impermevel.

Existe uma camada no solo no saturada, onde ocorre infiltrao e percolao e, outrasaturada, onde ocorre armazenamento e escoamento subterrneo. Na camada no saturada podemexistir condies de escoamento que depende de vrios fatores fsicos. A Figura 2.6 mostra ostipos de escoamento na bacia. No escoamento Hortoniano, o escoamento superficial gerado

em toda a superfcie (para capacidade de infiltrao menor que a precipitao) e o escoamentosub-superficial escoa at o rio. No entanto, existem reas onde praticamente no ocorreescoamento superficial (Figura b), toda a precipitao se infiltra, tendo um significativoescoamento sub-superficial que transportado atravs de macroporos, que pode aparecer nasuperfcie atravs de fontes, produzindo escoamento superficial em conjunto com a precipitaolocal.

Figura 2.6Escoamento na bacia: (a) escoamento Hortoniano; (b) reas de saturao.Fonte: TUCCI (2002b).

O escoamento superficial converge para os rios que formam a drenagem principal dasbacias hidrogrficas. O escoamento em rios depende de vrias caractersticas fsicas tais como adeclividade, rugosidade, seo de escoamento e obstrues ao fluxo. Os rios tendem a moldardois leitos, o leito menor, onde escoa na maior parte do ano e o leito maior (utilizado quando o

rio transborda), que o rio ocupa durante as enchentes. Quando o leito no rochoso, as enchentesque ocorrem ao longo dos anos, geralmente moldam um leito menor, de acordo com a freqnciadas vazes. O tempo de retorno da cota correspondente a definio do leito menor est entre 1,5 e2 anos.

Como pode ser observados nas descries de TUCCI (2002b), a interface solo-vegetao-atmosfera tm uma forte influncia no ciclo hidrolgico. Associados aos processos naturais,existe tambm a interferncia humana que age sobre esse sistema natural.


13/124



2.1.3 Efeitos antrpicos

Segundo TUCCI (2002b) as alteraes produzidas pelo homem sobre o ecossistema podealterar o ciclo hidrolgico a nvel global e local.

a) Anvel global:

A emisso de gases para a atmosfera produzem o aumento do efeito estufa, alterando ascondies das emisses de radiao trmica, produzindo efeitos a nvel global.

A potencial modificao climtica resultante do aquecimento adicional da atmosferadevido ao aumento da emisso de gases produzido pelas atividades humana e animal da Terra,alm dos processos naturais j existentes. Os principais gases que contribuem para este processoso: o dixido de carbono CO2, metano CH4, xido de nitrognio e CFC (clorofluor-carbono). OCO2 produzido pela queima de combustveis fsseis e produo de biomassa.

A modificao climtica definida por TUCCI (2002b) como alteraes da variabilidadeclimtica devido as atividades humanas, enquanto que a variabilidade climtica, a terminologiautilizada para as variaes do clima em funo dos condicionantes naturais do globo terrestre e

sua interaes.Quanto ao efeito sobre o clima, segundo TUCCI (2002b), as modificaes no clima podemocorrer devido variabilidade natural ou antropognica interna ou externa ao sistema climtico.A variabilidade natural expressa pela radiao solar ou atividades vulcnicas, enquanto que asaes antropognicas so principalmente devido emisso de gases do efeito estufa.

b) Anvel local:

A construo de obras hidrulicas produzem alteraes sobre rios, lagos e oceanos; odesmatamento age sobre o comportamento da bacia hidrogrfica; a urbanizao produz alteraeslocalizadas nos processos do ciclo hidrolgico terrestre.

Segundo TUCCI (2002a), a alterao da superfcie da bacia hidrogrfica tem impactossignificativos sobre o escoamento, caracterizado quanto ao efeito que provoca no comportamentodas enchentes, nas vazes mnimas e na vazo mdia, alm das condies ambientais locais e ajusante.

As alteraes sobre o uso e manejo do solo na bacia podem ser classificadas quanto ao: tipode mudana, tipo de uso da superfcie e a forma de desmatamento.

O desmatamento tende a aumentar a vazo mdia em funo da diminuio daevapotranspirao, com aumento das vazes mximas e diminuio das mnimas. Oreflorestamento tende a recuperar as condies atuais existente na superfcie e aimpermeabilizao que est associada urbanizao, alm de retirar a superfcie altera acapacidade de infiltrao da bacia TUCCI (2002b).

Segundo MENDES (2001), no mbito dos recursos hdricos, o impacto decorrente daalterao do uso do solo reflete-se em todos os componentes do ciclo hidrolgico, como noescoamento superficial, na recarga dos aqferos, na qualidade da gua e no transporte desedimentos. Neste contexto, o planejamento dos recursos hdricos deve fazer parte de um amploprocesso de planejamento ambiental, no qual somente com a organizao das foras queinteragem na bacia hidrogrfica haver expectativas de garantia da unidade da regio.


14/124



b.1) Desmatamento

O desmatamento um termo geral para diferentes mudanas de cobertura. Os principaiselementos do desmatamento so: o tipo de cobertura na qual a floresta substituda e oprocedimento utilizado para o desmatamento TUCCI (2002b).

b.1.1) Uso da superfcie:- Extrao seletiva de madeira: envolve a construo de estrada e retirada por

equipamentos de rvores ao longo da floresta natural ou reflorestada. O maior impactosobre esse sistema envolve a construo de estradas, devido a rea envolvida e acapacidade erosiva gerada na superfcie desprotegida.

- Plantio de subsistncia: esse tipo de uso do solo representa cerca de 35% de todo odesmatamento de floresta na Amrica Latina. O desmatamento realizado manualmenteseguido por queimada antes do perodo chuvoso e depois, o plantio feito sobre as cinzas.Aps alguns anos, a produtividade diminui, a rea abandonada e o agricultor se deslocapara outra rea.

Quando ocorre o desmatamento sobre uma determinada rea, que a seguir tende a recuperara sua cobertura, o impacto sobre o balano hdrico da rea apresenta um comportamento como oapresentado na figura 2.7. Num primeiro estgio ocorre aumento da vazo mdia, com reduo daevapotranspirao, devido retirada de cobertura. Com o crescimento da vegetao, o balanotende a voltar s condies iniciais devido recuperao das condies prvias.

Figura 2.7Modificaes no escoamento e evapotranspirao devido ao desmatamentonuma bacia no Sul da frica. Fonte: TUCCI (2002b).

- Culturas permanentes: so plantaes que no sofrem alteraes freqentes na suaestrutura principal. Ex: plantaes de caf, fruticultura, pasto, ... Durante o processo detransformao da cobertura, o impacto sobre o escoamento pode ser importante. Aps oseu desenvolvimento, o balano hdrico depende do comportamento da cultura e obalano hdrico tende a se estabelecer num outro patamar.

- Culturas anuais: envolvem a mudana de cobertura anualmente ou sazonalmente comdiferentes plantios. Esse processo envolve a preparao do solo (aragem), emdeterminadas pocas do ano, resultando na falta de proteo do solo em pocas que


15/124



podem ser chuvosas. Normalmente o preparo do solo realizado antes do perodochuvoso, no entanto como o clima da regio Sul do Brasil no apresenta umasazonalidade bem definida, podendo um determinado ms ter uma grande precipitao ouum perodo seco, o solo pode estar sujeito energia do impacto de chuvas intensas quetendem a produzir eroso e modificar as condies de infiltrao do solo.

O uso do solo para plantio anual, aps o desmatamento, depende muito do preparo do soloe dos cuidados com o escoamento gerado. Atualmente, as prticas geralmente recomendadas paraplantio so:

- Conservacionista: utiliza o terraceamento, que acompanha as curvas de nvel, paradirecionar o escoamento e evitar a eroso e o dano s culturas. Este tipo de plantio tende acriar melhores condies de infiltrao, nas chuvas de baixa ou mdia intensidade, masquando ocorre o rompimento dos terraos nas cheias maiores, a gua pode provocarravinamento na direo de maior declividade do escoamento.

- Plantio direto: este tipo de plantio no revolve a terra e, realizado diretamente sobre oque restou do plantio anterior. A tendncia de que praticamente toda a gua se infiltre, e

o escoamento ocorre predominantemente na camada sub-superficial por comprimentos atchegar ao sistema de drenagem natural. Este tipo de plantio poder gerar problemas emreas com grande declividade, pois o escoamento sub-superficial, ao brotar na superfcie,pode gerar eroso regressiva. Em declividades mais suaves a eroso reduzida, j que oescoamento superficial mnimo.

b.1.2) Mtodo de desmatamento:

A forma como o desmatamento realizado influencia as condies de escoamento futuroda bacia. O desmatamento manual o procedimento mais dispendioso, mas provoca o menorimpacto. Lal (1981) apud TUCCI (2002b) mostrou que o aumento do escoamento superficial,utilizando desmatamento manual, uso de tratores de arraste e tratores com lmina para arado so,respectivamente, 1%, 6,5% e 12% da precipitao. O efeito da compactao do solo limita-se aprofundidade de cerca de 20 cm (Dias e Nortcliff, 1985 apud TUCCI, 2002b).

b.2) Urbanizao

Segundo TUCCI (2002b), medida que a cidade se urbaniza ocorrem, em geral osseguintes impactos:- aumento das vazes mdias de cheia (em at 7 vezes), devido ao aumento da capacidade de

escoamento atravs de condutos e canais e impermeabilizao das superfcies;- aumento da produo de sedimentos devido a desproteo das superfcies e a produo de

resduos slidos;- deteriorao da qualidade da gua superficial e subterrnea, devido lavagem das ruas, ao

transporte de material slido, s ligaes clandestinas de esgoto cloacal e pluvial, e acontaminao direta de aqferos;

- pela forma desorganizada como a infra-estrutura urbana implantada, como: a) pontes etaludes de estradas que obstruem o escoamento; b) reduo de seo do escoamento comaterros; c) deposio e obstruo de rios, canais e condutos, com lixos e sedimentos; d)projeto e execuo inadequados de obras de drenagem.

A seguir so apresentados os principais impactos da urbanizao sobre o escoamentopluvial na bacia urbana, segundo TUCCI (2002b):


16/124



b.2.1) Impacto do desenvolvimento urbano no ciclo hidrolgico:

O desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal provocando vrios efeitos quealteram os componentes do ciclo hidrolgico natural, conforme pode ser observado na figura 2.8.Com a urbanizao, a cobertura da bacia em grande parte impermeabilizada com edificaes e

pavimentos e so introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando as seguintesalteraes:- reduo da infiltrao no solo;- o volume que deixa de infiltrar fica na superfcie, aumentando o escoamento superficial.

Alm disso, como foram construdos condutos pluviais para o escoamento superficial,tornado-o mais rpido, ocorre reduo do tempo de deslocamento. Desta forma as vazesmximas tambm aumentam por isso, antecipando seus picos no tempo;

- com a reduo da infiltrao, o aqfero tende a diminuir o nvel do lenol fretico por faltade alimentao (principalmente quando a rea urbana muito extensa), reduzindo oescoamento subterrneo. As redes de abastecimento, pluvial e cloacal possuem vazamentosque podem alimentar o aqfero, tendo efeito inverso do mencionado;

- devido a substituio da cobertura natural ocorre uma reduo da evapotranspirao, j que asuperfcie urbana no retm gua como a cobertura vegetal e no permite a evapotranspiraodas folhagens e do solo.

Figura 2.8Caractersticas do balano hdrico numa bacia urbana.Fonte: TUCCI (2002b).

b.2.2) Impacto sobre o ecossistema hdrico:

Alguns dos principais impactos ambientais produzidos pela urbanizao so destacados a seguir:

- Aumento da temperatura: as superfcies impermeveis absorvem parte da energia solaraumentando a temperatura ambiente produzindo ilhas de calor na parte central dos centrosurbanos, onde predomina concreto e o asfalto. O aumento da absoro de radiao solar porparte da superfcie aumenta a emisso da radiao trmica de volta para o ambiente, gerando


17/124



calor. O aumento de temperatura tambm cria condies de movimento de ar ascendente quepode redundar em aumento de precipitao. Silveira (1997) apud TUCCI (2002b) mostra quea parte central de Porto Alegre apresenta maior ndice pluviomtrico que a sua periferia,atribuindo essa tendncia urbanizao.

- Aumento de sedimentos e material slido: durante o desenvolvimento urbano o aumento

dos sedimentos produzidos pela bacia hidrogrfica significativa, devido s construes,limpeza de terrenos para novos loteamentos, construes de ruas, avenidas e rodovias, entreoutras causas. As principais conseqncias ambientais da produo de sedimentos so:

a) assoreamento das sees da drenagem, com reduo da capacidade de escoamento decondutos, rios e lagos urbanos;

b) transporte de poluente agregado ao sedimento, que contamina as guas pluviais. A medida emque a bacia urbanizada e a densificao consolidada, a produo de sedimentos pode reduzir,mas outro problema aparece, que a produo de lixo, que obstrui a drenagem e cria condiesambientais ainda piores. A qualidade da gua do pluvial no melhor do que a do efluente de um

tratamento secundrio de um esgoto cloacal. A quantidade de material suspenso na drenagempluvial superior a encontrada no esgoto cloacal in natura. Esse volume mais significativo noincio das enchentes. A qualidade da gua da rede pluvial depende de vrios fatores: da limpezaurbana e sua freqncia, da intensidade da precipitao e sua distribuio temporal e espacial, dapoca do ano e do tipo de uso da rea urbana. Os principais indicadores da qualidade da gua soos parmetros que caracterizam a poluio orgnica e a quantidade de metais.

- Contaminao de aqferos:A principais condies de contaminao dos aqferos urbanosso devido ao seguinte:

a) aterro sanitrios contaminam as guas subterrneas pelo processo natural de precipitao einfiltrao. Deve-se evitar que sejam construdos aterros sanitrios em reas de recarga, edeve-se escolher as reas com baixa permeabilidade.

b) grande parte das cidades brasileiras utilizam fossas spticas como destino final do esgoto.Esse conjunto tende a contaminar a parte superior do aqfero, podendo comprometer oabastecimento de gua quando existe comunicao entre diferentes camadas dos aqferosatravs de percolao e de perfurao inadequada dos poos artesianos;

c) a rede de condutos pluviais pode contaminar o solo atravs de vazamentos ou porentupimento de trechos da rede, que ocasionam rompimento da canalizao.

2.2 Balano hdrico/equao fundamental

As transformaes do ciclo hidrolgico ocorridas dentro de regies de interesse pr-estabelecidas podem ser contabilizadas atravs da equao do balano hdrico, tambmdenominada balano de massa, ou equao fundamental, que pode ser expressa na forma:

V Qe Qs

sendo:


18/124



V = variao de armazenamento hdricoQe = afluncia hdrica;Qs = efluncia hdrica

As componentes do ciclo hidrolgico a serem representadas na equao de balanohdrico dependem dos limites estabelecidos, da mesma forma que as grandezas representativas de

tais componentes devem ser empregadas em unidades compatveis, sejam elas volumtricas, dedescarga, ou lminas.Considerando-se o balano hdrico das guas superficiais e subterrneas, tem-se:

V P (E T G Q)

sendo:V = variao do armazenamento;P = precipitao;E = evaporao;T = evapotranspirao;

G= fluxo subterrneo da bacia;Q= escoamento superficial

Levando-se em conta somente as guas superficiais:

V P (E T I Q)

Sendo:I = infiltrao.

Assumindo-se ainda V =0, a equao acima reduz-se a:

Q P L

onde:

L = perdas (E+T+I)

A equao acima constitui a base de muitos mtodos prticos de avaliao do escoamentosuperficial.

3 - BACIA HIDROGRFICA

a rea geogrfica na qual toda gua de chuva precipitada escoa pela superfcie do solo eatinge a seo considerada.Sinnimo: bacia de contribuio, bacia de drenagem.

Tambm pode ser definida uma rea delimitada topograficamente, drenada por um cursodgua ou um sistema conectado de cursos dgua, tal que toda vazo efluente seja descarregadapor uma simples sada.


19/124



A bacia hidrogrfica compe-se basicamente de um conjunto de vertentes e de uma rede dedrenagem formada por cursos dgua que confluem at resultar um leito nico no exutrio.

Sub-bacia Hidrogrfica: mesmo conceito de BH, acrescido do enfoque de que o desge se ddiretamente em outro rio.

-reas de drenagem entre 20.000 e 300.000 ha

-Limite inferior (20.000 ha): rea mxima que uma equipe de campo pode e devetrabalhar em um manejo integrado ou em um gerenciamento (Dado vlido para o Sul doPasexperincias de campo)

-Sub-bacias maiores que 300.000 ha, para efeito de planejamento integrado, devem serdivididas em duas ou quantas partes forem necessrias.

Microbacia Hidrogrfica:mesmo conceito de BH, acrescido do enfoque de que o desge se dtambm em outro rio, porm a dimenso superficial da microbacia menor que 20.000 ha.

A rea da microbacia depende do objetivo do trabalho que se pretende realizar (no existeconsenso sobre qual o tamanho ideal)

Figura 3.1Esquema de uma bacia hidrogrfica.

Figura 3.2Bacia hidrogrfica de um rio.

A

A


20/124



- Uma B.H. necessariamente definida por um divisor de guas que a separa das baciasadjacentes.

Figura 3.3Corte transversal de uma bacia hidrogrfica (Corte AA).

- Todos os problemas prticos de hidrologia se referem a uma determinada bacia hidrogrfica.- comum tambm se estudar apenas uma parte de um curso dgua. Nestes casos, a B.H. a ser

considerada a que se situa montante (para cima) do ponto considerado e pode ser chamadode rea de contribuio do ponto.

Figura 3.4B.H. do Rio Parate a montante da seo L ou rea de contribuio na seo L.

3.1 Delimitao de uma B.H.

necessrio dispor de uma planta plani-altimtrica para se delimitar corretamente umabacia hidrogrfica. Procura-se traar uma linha divisora de guas que separa a bacia hidrogrficaconsiderada das vizinhas.

Ao se traar o divisor de gua (D.A) deve-se considerar:

- O D.A. no corta nenhum curso dgua;

- Os pontos mais altos (pontos cotados) geralmente fazem parte do D.A;

- O D.A deve passar igualmente afastados quando estiver entre duas curvas de mesmo nvel;

- O D.A deve cortar as curvas de nvel o mais perpendicular possvel.


21/124



Figura 3.5Esquema do traado de um divisor de gua

A Figura 3.6 mostra uma planta com o divisor de uma bacia hidrogrfica.

Figura 3.6Planta topogrfica com o divisor de uma bacia hidrogrfica

3.2 Caractersticas fisiogrficas de uma Bacia Hidrogrfica

Dados fisiogrficos de uma BH so todos aqueles dados que podem ser extrados de mapas,fotografias areas e imagens de satlites. Basicamente so reas, comprimentos, declividades,usos e coberturas do solo, medidos diretamente ou expressos por ndices. Esse dados so degrande importncia em locais onde faltam dados ou em regies onde no seja possvel ainstalao de estaes hidromtricas.


22/124



3.2.1 Uso do solo

Um dos fatores fisiogrficos mais importantes que afetam o escoamento o uso do soloou controle da terra. Suponhamos que uma rea seja constituda por floresta cujo solo cobertopor folhas e galhos, que durante as maiores precipitaes evitam que o escoamento superficialatinja o curso d'gua num curto intervalo de tempo, evitando assim uma enchente. Se esta rea for

deflorestada e seu solo compactado ou impermeabilizado, aquela chuva que antes se infiltrava nosolo, pode provocar enchentes nunca vistas. Entretanto, esse fator no tem influncia sensvel nasmaiores enchentes catastrficas.

As florestas tm ao regularizadora nas vazes dos cursos d'gua, mas no aumentam ovalor mdio das vazes. Em climas secos, a vegetao pode at mesmo diminu-lo em virtude doaumento da evapotranspirao.

3.2.2 Tipo do solo

Em qualquer bacia, as caractersticas do escoamento superficial so largamente

influenciadas pelo tipo predominante de solo, devido capacidade de infiltrao dos diferentessolos, que por sua vez resultado do tamanho dos gros do solo, sua agregao, forma e arranjodas partculas. Solos que contm material coloidal contraem-se e incham-se com as mudanas deumidade, afetando a capacidade de infiltrao. A porosidade afeta tanto a infiltrao quanto acapacidade de armazenamento e varia bastante para solos diferentes. Algumas rochas tm 1% deporosidade, enquanto solos orgnicos chegam a ter de 80 a 90%. A porosidade no depende dotamanho das partculas do solo, mas sim do arranjo, variedade, forma e grau de compactao.

Outras propriedades dos diferentes tipos de solo, como o coeficiente de permeabilidade, ode armazenamento e o de transmissibilidade sero estudados no captulo de guas subterrneas,onde se ver a importncia do tipo de solo na capacidade de produo de um poo.

Em certos terrenos. entretanto, o estudo tem de ser aprofundado por um gelogo ou

hidrlogo para investigar a localizao de lenis aqferos, o escoamento subterrneo e a origemdas fontes.

3.2.3 rea de drenagem

a rea plana (projeo horizontal) inclusa entre seus divisores topogrficos. A rea oelemento bsico para o clculo das outras caractersticas fsicas. A rea de uma B.H. geralmenteexpressa em km2. Dado fundamental para definir a potencialidade hdrica da BH (seu valormultiplicado pela lmina precipitada define o volume de gua recebido pela bacia). Na prtica,determina-se a rea de drenagem com o uso de um aparelho denominado planmetro, ou por meiode clculos matemticos de mapas arquivados eletronicamente atravs do SIG, porm, pode-se

obter a rea com uma boa preciso, utilizando-se o mtodo dos quadradinhos.Cabe relembrar aqui a utilizao de escalas. Por exemplo, se estivesse trabalhando com um mapana escala 1: 100.000:

1 cm no mapa equivale a 100.000 cm ou 1.000 m ou 1,0 km, na medida real.

1 cm2equivale a 1,0 x 1,0 =1,0 km2.

Supondo que a escala do mapa fosse 1:50.000

1 cm no mapa equivale a 50.000 cm = 500 m = 0,5 km real.


23/124



1 cm2= 0,5 x 0,5 = 0,25 km2.

3.2.4 Forma da Bacia

A forma da bacia influencia o escoamento superficial e, conseqentemente, o hidrogramaresultante de uma determinada chuva.

Dois ndices so mais usados para caracterizar a bacia: ndices de compacidade e conformao.

1. ndice de Compacidade ou Coeficiente de Compacidade(kc) a relao entre o permetroda bacia e a circunferncia de um crculo de rea igual da bacia.

A

P28,0KC (3.1)

onde:Ppermetro da bacia;

Area da bacia.

Caso no existam fatores que interfiram, os menores valores de kcindicam maior potencialidadede produo de picos de enchentes elevados. Deve-se considerar que:

- kcadimensional- Quanto maior o kcmais irregular a bacia- kc= 1 bacia circular (terico)-Microbacias com Kc prximo de 1 devem ter maior proteo em cobertura florestal e

conservao de solos

-Como exemplo tpico no Brasil, pelo baixo valor de Kc, pode-se citar a Sub-baciahidrogrfica do Rio Itaja-Au, em Santa Catarina (local de gravssimas enchentes).

2. ndice de Conformao (Fator de forma) a relao entre a rea da bacia e o quadrado deseu comprimento axial medido ao longo do curso dgua desde a desembocadura at a

cabeceira mais distante do divisor de gua.

2c L

AI (3.2)

onde:Area da bacia;

Lcomprimento axial.

Deve-se considerar que:

- Quanto menor o Icbacia menos sujeita a enchentes;

- Microbacias de formas retangulares so menos susceptveis a enchentes que ascirculares, ovais ou quadradas.(Fig 3.1)


24/124



Figura 3.1Exemplos de bacias arredondadas e alongadas

3. Fator de formaKf (ou ndice de Gravelius)

Expressa a relao entre a largura mdia da bacia e o seu comprimento axial.Assim, tem-se:

(3.3)

Em que, largura mdia e Lax, o comprimento axial da bacia. A forma de obteno destendice est representada na Figura 3.2. Um polgono construdo contornando a bacia e a partirdas dimenses das larguras ao longo do polgono, calculada uma mdia dos valores.

(3.4)

O fator de forma pode assumir os seguintes valores:1,000,75.: sujeito a enchentes0,750,50.: tendncia mediana

< 0,50.: menor tendncia a enchentes


25/124



Figura 3.2. Representao grfica do clculo do fator de Gravelius

3.2.5 Tempo de concentrao

Tempo que leva a gua para percorrer a distncia entre o ponto mais remoto da rea e oponto de desgue. Essas equaes sero detalhadas no item referente escoamento superficial.

3.2.6 Rede de drenagem (Rd)

o conjunto de todos os cursos dgua de uma bacia hidrogrfica, sendo expressa em km.

n

1i

id lR (3.5)

onde: licomprimento dos cursos dgua.

3.2.7 Densidade de drenagem (Dd)

A densidade de drenagem indica eficincia da drenagem na bacia. Ela definida como arelao entre o comprimento total dos cursos dgua e a rea de drenagem e expressa emkm/km2. A bacia tem a maior eficincia de drenagem quanto maior for essa relao.

A

RDd d (3.6)

Segundo VILLELA e MATOS (1985) uma densidade de drenagem na ordem de 0,5km/km a bacia ser considerada pobre em drenagem e Dd 3,5 km/km a bacia serexcepcionalmente bem drenada.

Uma forma mais simples de representar a Dd calcular a densidade de confluncias (Dc)

A

NCDc (3.7)

em que NC = nmero de confluncias ou bifurcaes apresentadas pela rede de drenagem


26/124



3.2.8 Nmero de ordem

A classificao dos rios quanto ordem reflete o grau de ramificao ou bifurcao dentrode uma bacia. Os cursos dgua maiores possuem seus tributrios que por sua vez possuem outros

at que chegue aos minsculos cursos dgua da extremidade. Geralmente, quanto maior onmero de bifurcao maior sero os cursos dgua; dessa forma, pode-se classificar os cursosdgua de acordo com o nmero de bifurcaes. Numa bacia hidrogrfica, calcula-se o nmero deordem da seguinte forma: comea-se a numerar todos os cursos dgua, a partir da nascente, demontante para jusante, colocando ordem 1 nos trechos antes de qualquer confluncia. Adota-se aseguinte sistemtica: quando ocorrer uma unio de dois afluentes de ordens iguais, soma-se 1 aorio resultante e caso os cursos forem de nmeros diferentes, d-se o nmero maior ao trechoseguinte.

Figura 3.6Ordenamento de uma Bacia Hidrogrfica. Mtodo de Strahler

3.2.9 Sinuosidade do Curso dgua principal (S)

Representa a relao entre o comprimento do canal principal (L) e o comprimento de seutalvegue (Lt), medido em linha reta. Observa-se que este fator adimensional e quanto maior seuvalor maior a sinuosidade do curso d gua, sendo que esta tende a aumentar da cabeceira para afoz do rio. A Figura 3.7 representa um curso dgua principal e seu talvegue.

tL

L

S (3.8)


27/124



Figura 3.7 Representao do curso dgua e seu talvegue.

3.2.10 Declividade da bacia

A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se

d o escoamento superficial afetando, portanto, o tempo que leva a gua da chuva paraconcentrar-se nos leito dos fluviais que constituem a rede de drenagem das bacias.A magnitude dos picos de enchente e a maior ou menor oportunidade de infiltrao e

susceptibilidade para eroso dependem da rapidez com que ocorre o escoamento sobre osterrenos da bacia.

Dentre os mtodos que podem ser usados na obteno dos valores representativos dadeclividade dos terrenos de uma bacia, o mais completo o das quadrculas associadas a umvetor. Esse mtodo consiste em determinar a distribuio percentual das declividades dos terrenospor meio de uma amostragem estatstica de declividades normais s curvas de nvel em umgrande nmero de pontos na bacia. Esses pontos devem ser locados num mapa topogrfico dabacia por meio de um quadriculado que se traa sobre o mesmo.

Bacia: Ribeiro Lobo - S.P.Mapa: IBGE (escala - 1: 50.000)rea de drenagem:177,25 km2

1 2 3 4 5 6Declividade

(m/m)N de

ocorrncias% do total % acumulada Decl. mdia col. 2

*col. 5

0,0000 - 0,0049 249 69,55 100,00 0,00245 0,6100

0,0050 - 0,0099 69 19,27 30,45 0,00745 0,51410,0100 - 0,0149 13 3,63 11,18 0,01245 0,16180,0150 - 0,0199 7 1,96 7,55 0,01745 0,12220,0200 - 0,0249 0 0,00 5,59 0,02245 0,00000,0250 - 0,0299 15 4,19 5,59 0,02745 0,41180,0300 - 0,0349 0 0,00 1,40 0,03245 0,00000,0350 - 0,0399 0 0,00 1,40 0,03745 0,00000,0400 - 0,0449 0 0,00 1,40 0,04245 0,00000,0450 - 0,0499 5 1,40 1,40 0,04745 0,2373

TOTAL 358 100,00 - - 2,0572

DECLIVIDADE MDIA = 3580572,2 = 0,00575 m/m


28/124



Figura 3.8 - Curva da declividade mdia da bacia

3.2.11 Declividade do lveo (leito principal)

A gua da precipitao concentra-se nos leitos fluviais depois de se escoar superficial esubterraneamente pelos terrenos da bacia e conduzida em direo desembocadura.

A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais. Assim,

quanto maior a declividade , maior ser a velocidade de escoamento e bem mais pronunciados eestreitos sero os hidrogramas das enchentes


29/124



Determinao da declividade equivalente (ou mdia):

I. Pelo quociente entre a diferena de suas cotas e sua extenso horizontal:

3.8Perfil longitudinal de uma bacia hidrogrfica

L

HIeq

(3.9)

onde: Hdiferena entre as cotas do ponto mais distante e da seo considerada;

Lcomprimento do talvegue principal.

II. Pelo mtodo de compensao de rea:

Traa-se no grfico do perfil longitudinal, uma linha reta, tal que, a rea compreendida entreela e o eixo das abscissas (extenso horizontal) seja igual compreendida entre a curva do perfile a abscissa.

A1= A2

3.9Declividade mdia

L

A2H

2

LHA TRTR

2

TReq

TReqeq

L

A2I

LL

A2I

L

HI

Como a rea do tringulo retngulo igual rea abaixo do perfil longitudinal dotalvegue, pode-se escrever a equao deIeqda seguinte forma:

2eq L

perfildoabaixorea2I

(3.10)


30/124



III -Pela mdia harmnica (mais utilizada)

A declividade equivalente determinada pela seguinte frmula:

2

1

n

i i

i

eq

I

L

LI (3.10)

onde L a extenso horizontal do perfil, que dividido em n trechos, sendo Li e Ii,respectivamente, a extenso horizontal e a declividade mdia em cada trecho.

Exerccio-exemplo 3.1:

Desenhar o perfil longitudinal do talvegue principal da bacia abaixo e determinar adeclividade equivalente, utilizando o mtodo de compensao de rea eda mdia harmnica.Determinar tambm o tempo de concentrao para duas declividades.

Com auxlio de um curvmetro (aparelho que mede o comprimento de linhas), mediu-se, a partirdo exutrio (ponto L), para montante, as distncias dele at os pontos onde o curso dguacorta as curvas de nvel. Com os dados obtidos, construiu-se a seguinte tabela:

Ponto Dist. de L (m) Cota (m)

LABCDEF

0,012.40030.20041.00063.70074.00083.200

372 (*)400450500550600

621 (*)(*)estimado


31/124



a) Perfil longitudinal

b) Clculo da declividade equivalente pelo mtodo de compensao de rea

2mA 600.1732

400.12281

2mA 400.943800.172

28782

2mA 400.112.1800.10

2

781283

2mA 100.473.3700.222

1281784

2mA 900.090.2300.102

1782285

2mA 200.194.2200.92

2282496

350

400

450

500

550

600

650

0 20000 40000 60000 80000 100000

Cota(m)

Comprimento (m)


32/124



Atot= 173.600 + 943.400 + 1.112.400 + 3.473.100 + 2.090.900 + 2.194.200 = 9.987.600 m2

m/m0029,0200.83

600.987.92222

L

AI toteq ou 2,9 m/km

c) Clculo da declividade equivalente pelo mtodo da mdia harmnica.

m/m0023,0400.12

28

0400.12

3724001

I

m/m0028,0800.17

50

400.12200.30

4004502

I

m/m0046,0800.10

50

200.30000.41

4505003

I

m/m0022,0700.22

50

000.41700.63

5005504

I

m/m0049,0300.10

50

700.63000.74

5506005

I

m/m0023,0200.9

21

000.74200.83

6006216

I

m/m0028,0I

0023,0

200.9

0049,0

300.10

0022,0

700.22

0046,0

800.10

0028,0

800.17

0023,0

400.12200.83

I

L

LI

eq

22

n

1i i

i

eq


33/124



EXERCCIO PROPOSTO 3.1

A partir de um mapa plani-altimtrico, foram levantadas as cotas em alguns pontos do cursoprincipal de um crrego e as respectivas distncias. Os valores obtidos esto apresentados natabela abaixo. Com base nestes dados, determinar:a) declividade equivalente, utilizando o mtodo da mdia harmnica;b) tempo de concentrao (tc) da bacia.

Seo Cota (m) Distnciaacumulada (m)12345

700705715735780

030070011001400

3.2.12 Curva Hipsomtrica

a representao grfica do relevo mdio de uma bacia. Representa o estudo da variao

da elevao dos vrios terrenos da bacia com referncia ao nvel mdio do mar.A variao da altitude e a elevao mdia de uma bacia so, tambm, importantes pelainfluncia que exercem sobre a precipitao, sobre as perdas de gua por evaporao etranspirao e, conseqentemente, sobre o deflvio mdio. Grandes variaes da altitude numabacia acarretam diferenas significativas na temperatura mdia, a qual, por sua vez, causavariaes na evapotranspirao. Mais significativas, porm, so as possveis variaes deprecipitao anual com a elevao. A elevao mdia determinada por meio de um retngulo derea equivalente limitada pela curva hipsomtrica e os eixos coordenados; a altura do retngulo a elevao mdia. Outro mtodo o de utilizar a Equao 3.8

350

400

450

500

550

600

650

0 20000 40000 60000 80000 100000

Cota(m)

Comprimento (m)

Perfil longitudinal

Compens. rea

Mdia harmnica


34/124



A

AeE

i (3.8)

em que:E = elevao mdia;Ai = rea entre as curvas de nvel;e = elevao mdia entre duas curvas de nvel; e

A = rea total

Representao grfica do relevo mdio da bacia

Bacia: Ribeiro Lobo - S.P. Mapa: IBGE (escala - 1: 50.000)rea de drenagem:177,25 km2

1 2 3 4 5 6Cotas

(m)

Ponto mdio

(m) (e)

rea

(km

2

)

rea acumul.

(km

2

)

% acumul. col. 2

*col. 3940 - 920 930 1,92 1,92 1,08 1.785,6920 - 900 910 2,90 4,82 2,72 2.639,0900 - 880 890 3,68 8,50 4,80 3.275,2880 - 860 870 4,07 12,57 7,09 3.540,9860 - 840 850 4,60 17,17 9,68 3.910,0840 - 820 830 2,92 20,09 11,33 2.423,6820 - 800 810 19,85 39,94 22,53 16.078,5800 - 780 790 23,75 63,69 35,93 18.762,5780 - 760 770 30,27 93,96 53,01 23.307,9760 - 740 750 32,09 126,05 71,11 24.067,5

740 - 720 730 27,86 153,91 86,83 20.337,8720 - 700 710 15,45 169,36 95,55 10.969,5700 - 680 690 7,89 177,25 100,00 5.444,1TOTAL 177,25 136.542,1

ALTITUDE MDIA =25,177

1,542.136= 770 m


35/124



Figura 3.8Elevao mdia da bacia

4. PRECIPITAO

4.1 Conceito

Precipitao a gua proveniente do vapor dgua da atmosfera, que chega a superfcie

terrestre, sob a forma de: chuva, granizo, neve, orvalho, etc.

Para as condies climticas do Brasil, a chuva a mais significativa em termos de volume.

4.2 Formao das chuvas

A umidade atmosfrica o elemento bsico para a formao das precipitaes.

A formao da precipitao segue o seguinte processo: o ar mido das camadas baixas daatmosfera aquecido por conduo, torna-se mais leve que o ar das vizinhanas e sofre umaascenso adiabtica. Essa ascenso do ar provoca um resfriamento que pode faz-lo atingir o seuponto de saturao. A partir desse nvel, h condensao do vapor dgua em forma deminsculas gotas que so mantidas em suspenso, como nuvens ou nevoeiros. Essas gotas nopossuem ainda massa suficiente para vencer a resistncia do ar, sendo, portanto, mantidas em

suspenso, at que, por um processo de crescimento, ela atinja tamanho suficiente para precipitar.4.3 Tipos de chuva

As chuvas so classificadas de acordo com as condies em que ocorre a ascenso da massade ar.

4.3.1 Chuvas frontais- Provocadas por frentes;


36/124



- No Brasil predominam as frentes frias provindas do sul;

- de fcil previso ( s acompanhar o avano da frente);

- de longa durao, intensidade baixa ou moderada, podendo causar abaixamento datemperatura;

- Interessam em projetos de obras hidreltricas, controle de cheias regionais e navegao.

Figura 4.1- Chuvas frontais

4.3.2 Chuvas orogrficas

- So provocadas por grandes barreiras de montanhas (ex.: Serra do Mar);

- As chuvas so localizadas e intermitentes;

- Possuem intensidade bastante elevada;

- Geralmente so acompanhadas de neblina.

Figura 4.2Chuvas orogrficas

4.3.3 Chuvas convectivas (chuvas de vero)

- Resultantes de conveces trmicas, que um fenmeno provocado pelo forte aquecimentode camadas prximas superfcie terrestre, resultando numa rpida subida do ar aquecido. A


37/124



brusca ascenso promove um forte resfriamento das massas de ar que se condensam quaseque instantaneamente.

- Ocorrem em dias quentes, geralmente no fim da tarde ou comeo da noite;

- Podem iniciar com granizo;

- Podem ser acompanhada de descargas eltricas e de rajadas de vento;

- Interessam s obras em pequenas bacias, como para clculo de bueiros, galerias de guaspluviais, etc.

Figura 4.3Chuvas convectivas

4.4 Medidas de precipitao

- Quantifica-se a chuva pela altura de gua cada e acumulada sobre uma superfcie plana.

- A quantidade da chuva avaliada por meio de aparelhos chamados pluvimetros epluvigrafos.

- Grandezas caractersticas das medidas pluviomtricas:

Altura pluviomtrica: mediadas realizadas nos pluvimetros e expressas em mm. Significado:lmina dgua que se formaria sobre o solo como resultado de uma certa chuva, caso nohouvesse escoamento, infiltrao ou evaporao da gua precipitada. A leitura dospluvimetros feita normalmente uma vez por dia s 7 horas da manh.

Durao: perodo de tempo contado desde o incio at o fim da precipitao, expressogeralmente em horas ou minutos.

Intensidade da precipitao: a relao entre a altura pluviomtrica e a durao da chuvaexpressa em mm/h ou mm/min. Uma chuva de 1mm/min corresponde a uma vazo de 1litro/min afluindo a uma rea de 1 m2.

4.4.1 Pluvimetros

O pluvimetro consiste em um cilindro receptor de gua com medidas padronizadas, comum receptor adaptado ao topo. A base do receptor formada por um funil com uma tela


38/124



obturando sua abertura menor. No fim do perodo considerado, a gua coletada no corpo dopluvimetro despejada, atravs de uma torneira, para uma proveta graduada, na qual se fazleitura. Essa leitura representa, em mm, a chuva ocorrida nas ltimas 24 horas.

Figura 4.4Esquema de um pluvimetro e sua instalao

4.4.2 Pluvigrafos

Os pluvigrafos possuem uma superfcie receptora padro de 200 cm 2. O modelo maisutilizado no Brasil o de sifo. Existe um sifo conectado ao recipiente que verte toda a gua

armazenado quando o volume retido equivale 10 cm de chuva.Os registros dos pluvigrafos so indispensveis para o estudo de chuvas de curta durao, que necessrio para os projetos de galerias pluviais.

Existem vrios tipos de pluvigrafos, porm somente trs tm sido mais utilizados.

Pluvigrafo de caambas basculantes: consiste em uma caamba dividida em doiscompartimentos, arranjados de tal maneira que, quando um deles se enche, a caamba bascula,esvaziando-o e deixando outro em posio de enchimento. A caamba conectada eletricamentea um registrador, sendo que uma basculada equivale a 0,25 mm de chuva.


39/124



Figura 4.5 - Pluvigrafo de caambas basculantes

Pluvigrafo de peso: Neste instrumento, o receptor repousa sobre uma escala de pesagem queaciona a pena e esta traa um grfico de precipitao sob a forma de um diagrama (altura deprecipitao acumulada x tempo).

Figura 4.6 - Pluvigrafo de peso

Pluvigrafo de flutuador: Este aparelho muito semelhante ao pluvigrafo de peso. Nele a pena acionada por um flutuador situado na superfcie da gua contida no receptor. O grfico deprecipitao semelhante ao do pluvigrafo descrito anteriormente.


40/124



Figura 4.7 - Pluvigrafo de flutuador

4.4.3 Organizao de redes

Rede bsica recolhe permanentemente os elementos necessrios ao conhecimento do regimepluviomtrico de um Pas (ou Estado);

Redes regionaisfornece informaes para estudos especficos de uma regio.

Densidade da rede admitido no Brasil que uma mdia de um posto por 400 a 500 km2sejasuficiente.

Franaum posto a cada 200 km2

;Inglaterraum posto a cada 50 km2;

Estados Unidosum posto a cada 310 km2;

No Estado de So Paulo, o DAEE/ CTH opera uma rede bsica com cerca de 1000 pluvimetrose 130 pluvigrafos, com uma densidade de aproximadamente um posto a cada 250 km 2.

4.4.4 Pluviogramas

Os grficos produzidos pelos pluvigrafos de peso e de flutuador so chamados de

pluviogramas.Os pluviogramas so grficos nos quais a abscissa corresponde s horas do dia e a ordenadacorresponde altura de precipitao acumulada at aquele instante.


41/124



Figura 4.8 - Pluviograma

4.4.5 Ietogramas

Os ietogramas so grficos de barras, nos quais a abscissa representa a escala de tempo e aordenada a altura de precipitao. A leitura de um ietograma feita da seguinte forma: a altura de

precipitao corresponde a cada barra a precipitao total que ocorreu durante aquele intervalode tempo.

4.5 Manipulao e processamento dos dados pluviomtricos

Os postos pluviomtricos so identificados pelo prefixo e nome e seus dados soanalisados e arquivados individualmente.

Figura 4.9Ietograma.

Os dados lidos nos pluvimetros so lanados diariamente pelo observador na folhinhaprpria, que remete-a no fim de cada ms para a entidade encarregada.

Antes do processamento dos dados observados nos postos, so feitas algumas anlises deconsistncia dos dados:

a) Deteco de erros grosseiros

Como os dados so lidos pelos observadores, podem haver alguns erros grosseiros dotipo:

observaes marcadas em dias que no existem (ex.: 31 de abril);


42/124



quantidades absurdas (ex.: 500 mm em um dia);

erro de transcrio (ex.: 0,36 mm em vez de 3,6 mm).

No caso de pluvigrafos, para verificar se no houve defeito na sifonagem, acumula-se aquantidade precipitada em 24 horas e compara-se com a altura lida no pluvimetro que fica aolado destes.

b) Preenchimento de falhas

Pode haver dias sem observao ou mesmo intervalo de tempo maiores, por impedimentodo observador ou o por estar o aparelho danificado.

Nestes casos, os dados falhos, so preenchidos com os dados de 3 postos vizinhos,localizados o mais prximo possvel, da seguinte forma:

C

C

xB

B

xA

A

xx P

N

NP

N

NP

N

NP

3

1 (4.1)

ondePx o valor de chuva que se deseja determinar;

Nx a precipitao mdia anual do postox;

NA, NBeNCso, respectivamente, as precipitaes mdias anuais do postos vizinhosA, B eC;

PA, PB e PC so, respectivamente, as precipitaes observadas no instante que o posto xfalhou.

c) Verificao da homogeneidade dos dados

Mudanas na locao ou exposio de um pluvimetro podem causar um efeitosignificativo na quantidade de precipitao que ele mede, conduzindo a dados inconsistentes(dados de natureza diferente dentro do mesmo registro).

A verificao da homogeneidade dos dados feita atravs da anlise de dupla-massa. Estemtodo compara os valores acumulados anuais (ou sazonais) da estao X com os valores daestao de referncia, que usualmente a mdia de diversos postos vizinhos.

A figura abaixo mostra um exemplo de aplicao desse mtodo, no qual a curva obtidaapresenta uma mudana na declividade, o que significa que houve uma anormalidade.


43/124



Figura 4.10verificao da homogeneidade dos dados.

A correo dos dados inconsistentes podem ser feitas da seguinte forma:

00

PM

MP a

a

(4.2)

ondePaso os valores corrigidos;

P0so dados a serem corrigidos;

Ma o coeficiente angular da reta no perodo mais recente;

M0 o coeficiente angular da reta no perodo anterior sua inclinao.

4.6 Variao geogrfica e temporal das precipitaesA precipitao varia geogrfica, temporal e sazonalmente. O conhecimento da

distribuio e variao da precipitao, tanto no tempo como no espao, imprescindvel paraestudos hidrolgicos.

4.6.1 Variao geogrficaEm geral, a precipitao mxima no Equador e decresce com a latitude. Entretanto,

existem outros fatores que afetam mais efetivamente a distribuio geogrfica da precipitao doque a distncia ao Equador.


44/124



4.6.2 Variao temporal

Embora os registros de precipitaes possam sugerir uma tendncia de aumentar oudiminuir, existe na realidade uma tendncia de voltar mdia. Isso significa que os perodosmidos, mesmo que irregularmente, so sempre contrabalanados por perodos secos.

Em virtude das variaes estacionais, define-se o Ano hidrolgico, que dividido em duasestaes, o semestre mido e semestre seco.

A tabela 4.1 a seguir ilustra, com dados da bacia do rio Guarapiranga, a definio dos semestresmido e seco.

Tabela 4.1Precipitaes mensaisBacia do Guarapiranga.

Ms Pmed (mm) Pmed/Ptot.anual (%)

1 241,3 15,452 215,1 13,773 175,7 11,25

4 105,0 6,725 79,7 5,106 63,2 4,047 47,7 3,058 53,9 3,459 91,8 5,8810 138,1 8,8411 144,8 9,2712 206,0 13,18

Define-se como semestre mido os meses de outubro a maro e semestre seco os meses abril asetembro (Figura 4.10).

Figura 4.10Precipitaes mensaisBacia do Guarapiranga (1929-1985).


45/124



4.7 Precipitaes mdias sobre uma bacia hidrogrfica

Para calcular a precipitao mdia de uma superfcie qualquer, necessrio utilizar asobservaes dos postos dentro dessa superfcie e nas suas vizinhanas.

Existem trs mtodos para o clculo da chuva mdia: mtodo da Mdia Aritmtica,

mtodo de Thiessen e mtodo das Isoietas.

4.7.1 Mtodo da Mdia Aritmtica

Consiste simplesmente em se somarem as precipitaes observadas nos postos que estodentro da bacia e dividir o resultado pelo nmero deles.

n

h

h

n

1i

i

(4.3)

onde h chuva mdia na bacia;hi a altura pluviomtrica registrada em cada posto;

n o nmero de postos na bacia hidrogrfica.

Este mtodo s recomendado para bacias menores que 5.000 km2, com postospluviomtricos uniformemente distribudos e a rea for plana ou de relevo suave. Em geral, estemtodo usado apenas para comparaes.

4.7.2 Mtodos dos Polgonos de ThiessenPolgonos de Thiessen so reas de domnio de um posto pluviomtrico. Considera -se

que no interior dessas reas a altura pluviomtrica a mesma do respectivo posto.

Os polgonos so traados da seguinte forma:

1. Dois postos adjacentes so ligados por um segmento de reta;

2. Traa-se a mediatriz deste segmento de reta. Esta mediatriz divide para um lado e para outro,as regies de domnio.

Figura 4.11Traado do polgono de Thiessen


46/124



3. Este procedimento realizado, inicialmente, para um posto qualquer (ex.: posto B), ligando-oaos adjacentes. Define-se, desta forma, o polgono daquele posto.

Figura 4.12 - Polgono de Thiessen

4. Repete-se o mesmo procedimento para todos os postos.

5. Desconsidera-se as reas dos polgonos que esto fora da bacia.

6. A precipitao mdia na bacia calculada pela expresso:

A

PA

P

n

1i

ii

(4.4)

onde h a precipitao mdia na bacia (mm);

hi a precipitao no posto i(mm);

Ai a rea do respectivo polgono, dentro da bacia (km2);

A a rea total da bacia.

4.7.3 Mtodo das Isoietas

Isoietas so linhas indicativas de mesma altura pluviomtrica. Podem ser consideradascomo curvas de nvel de chuva. O espaamento entre eles depende do tipo de estudo, podendoser de 5 em 5 mm, 10 em 10 mm, etc.

O traado das isoietas feito da mesma maneira que se procede em topografia para desenhar ascurvas de nvel, a partir das cotas de alguns pontos levantados.

Descreve-se a seguir o procedimento de traado das isoietas:

1. Definir qual o espaamento desejado entre as isoietas.

2. Liga-se por uma semi-reta, dois postos adjacentes, colocando suas respectivas alturaspluviomtricas.3. Interpola-se linearmente determinando os pontos onde vo passar as curvas de nvel, dentro do

intervalo das duas alturas pluviomtricas.


47/124



Figura 4.13 - Mtodo das Isoietas

4. Procede-se dessa forma com todos os postos pluviomtricos adjacentes.

5. Ligam-se os pontos de mesma altura pluviomtrica, determinando cada isoieta.

6. A precipitao mdia obtida pela Equao 4.5

(4.5)

Em que

hi = valor da isoieta de ordem i (mm);

hi+1= valor da isoieta de ordem i+1 (mm); e

Ai = rea entre duas isoietas sucessivas.

Exerccio-exemplo 4.1:Clculo de precipitao mdia pelo mtodo de Thiessen.

A figura abaixo mostra a bacia hidrogrfica do Ribeiro Vermelho e 10 postos pluviomtricos,instalados no seu interior e nas reas adjacentes. Os totais anuais de chuva dos referidos postosesto apresentados na tabela abaixo:

Posto pluviomtrico Precipitao anual(mm)

P1P2

P3P4P5P6P7P8P9P10

703,2809,0

847,2905,4731,1650,4693,4652,4931,2871,4

A

2h

n

1ii

1ii

Ahh


48/124



Com base nestes dados, pede-se:

a) traar o polgono de Thiessen;b) Indicar o procedimento de clculo para determinar a chuva mdia na bacia.

Soluo:

a) Traado dos polgonos de Thiessen


49/124



c) Estimativa da precipitao mdia na bacia

Postopluviomtrico

Precipitaoanual (mm) (1)

rea do polgonodentro da B.H. (2)

Coluna 1 xcoluna 2

P1P2

P3P4P5P6P7P8P9P10

703,2809,0

847,2905,4731,1650,4693,4652,4931,2871,4

A1A2

A3A4A5A6A7A8

A9 = 0A10

A1 x 703,2A2 x 809,0

A3 x 847,2A4 x 905,4A5 x 731,1A6 x 650,4A7 x 693,4A8 x 652,4

0A10 x871,4

Totais A= rea da BH Ai.Pi

A

PA

P

n

i

ii 1

Para completar o clculo, necessrio determinar as reas AieA.

Exerccio-exemplo 4.2:

Clculo da chuva mdia pelo mtodo das isoietas.

Dada a bacia do Rio das Pedras e a altura pluviomtrica de 6 postos localizados no seuinterior e rea circunvizinhas, pede-se:

a) traar as isoietas, espaadas de 100 mm;

b) indicar o clculo da precipitao mdia na bacia.


50/124



Soluo:

a) isoietas de 100 em 100 mm

c) indicao para o clculo da chuva mdia.

Pialtura pluviomtrica mdia entre duas isoietas ou uma isoieta e divisor de gua (mm);

Airea da bacia entre duas isoietas consecutivas (km2);


51/124



A = Airea total da bacia (km2).

reas parciais(km) (1)

Altura pluviomtricamdia (mm) (2)

Coluna 1 x coluna 2

A1A2

A3A4A5A6

(1610+1700) : 2 = 1655(1700+1800) : 2 = 1750

(1800+1900) : 2 = 1850(1900+2000) : 2 = 1950(2000+2100) : 2 = 2150(2100+2110) : 2 = 2105

A1 x 1655A2 x 1750

A3 x 1850A4 x 1950A5 x 2150A6 x 2105

A = Ai Ai Pi

A

PA

P

n

i

ii 1

Para completar o clculo, necessrio determinar as reas AieA.

4.8 Chuvas intensas

- Conjunto de chuvas originadas de uma mesma perturbao meteorolgica, cuja intensidadeultrapassa um certo valor (chuva mnima).

- A durao das chuvas varia desde alguns minutos at algumas dezenas de horas.

- A rea atingida pode variar desde alguns km2at milhares de km2.

- Conhecimento das precipitaes intensas de curta durao de grande interesse nosprojetos de obras hidrulicas, tais como: dimensionamento de galerias de guas pluviais, detelhados e calhas, condutos de drenagem, onde o coeficiente de escoamento superficial bastante elevado.

- O conhecimento da freqncia de ocorrncia das chuvas de alta intensidade tambm deimportncia fundamental para estimativa de vazes extremas para cursos dgua semmedidores de vazo.

4.8.1 Mtodos para Estimativa da Freqncia de Totais Precipitados

Embora no seja possvel prever-se as precipitaes mximas anuais que ocorrero numfuturo distante, pode-se afirmar que as freqncias de ocorrncia no passado sero vlidas paradescrever as probabilidades de ocorrncia no futuro.

Diferenciao entre probabilidade e freqncia

Probabilidade: refere-se a eventos no conhecidos Freqncia: refere-se a eventos observados


52/124



Mtodo CALIFRNIA

Aplicvel somente para sries infinitas (tericas). F varia de 0 a 100%.

n

mF (4.5)

em que:F = freqncia com que um evento de ordem m foi igualado ou superado;m = ordem do evento (nmero de vezes que uma precipitao da mesma altura

ocorreu ou foi ultrapassada em n anos); en = nmero de anos de observao.

F

1T ou

P

1T (4.6)

em que:T = perodo de retorno, em anos.P = probabilidade de que a precipitao seja igualada ou superada dentro de um ano.

Mtodo de KIMBAL

Vlido para sries finitas (amostra limitada da populao).

1n

mF

Para T < n, o valor de F fornece uma boa idia do valor real da probabilidade. Para T > n, a repartio de freqncias deve ser ajustada a uma lei probabilstica tericapara permitir o clculo mais correto da probabilidade.

EXEMPLO:

Considere a srie de precipitaes mximas anuais (mm) representada a seguir:ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9196_ 103,4 88,9 91,4 132,2 76,4 91,2197_ 123,5 82,3 100,3 112,1 94,5 97,8 108,0 78,1 99,1 105,0

198_ 73,2 120,4 89,4 82,5 108,6 83,4 76,0 67,4 107,5 94,30199_ 79,0 94,3 87,5 107,4

Qual o perodo de retorno correspondente

apostila hidrologia 2014

Documents