aula de hidrologia 03

Capítulo 2

Bacia Hidrográfica (parte 01)

Bacia Hidrográfica Definição de bacia hidrográfica

É uma área drenada por um curso d’água ou por uma série de cursos d’água tal que toda a vazão efluente seja descarregada através de uma só saída, na porção mais baixa do seu contorno

É a área geográfica sobre a qual as águas precipitadas, que escoam sobre a superfície afluem à seção considerada

Superficial - definida pelo relevo superficial

Subterrânea - definida pelo relevo subterrâneo

Sinônimos: Bacia de captação, bacia coletora, bacia de drenagem, bacia de contribuição, bacia hidrológica

É considerado

o palco do ciclo hidrológico!

Bacia Hidrográfica

É considerado


Bacia Hidrográfica Conceitos associados

Classificação dos cursos d’água

Perenes

Contém água durante todo o tempo

O lençol subterrâneo mantém o fornecimento de água para o rio

Capibaribe



Intermitentes

Escoam durante as estações das chuvas e secam na estiagem

Transportam o escoamento superficial e subterrâneo

Rio Santana de

Alagoas



Efêmeros

Escoam apenas durante ou imediatamente após as chuvas

Transportam somente o escoamento superficial

Inundações relâmpagos –

horas a semanas

Bacia Hidrográfica

TIPOS DE CARGA

Bacia Hidrográfica

CLASSIFICAÇÃO DE CANAIS FLUVIAIS

• Rede de canais interconectados

separados por barras cascalhosas ou arenosas

• Carga de fundo

• Alto suprimento sedimentar

RIOS ENTRELAÇADOS

RIOS ENTRELAÇADOS

• Predomínio de barras de meio de canal arenosas ou cascalhosas

Rio Bramaputra Rio Denali (Alasca)

RIOS ENTRELAÇADOS

•Alta variabilidade da descarga

RIOS MEANDRANTES

• Canais de alta sinuosidade

• Carga mista

• Predomínio de barras em pontal

• Bancos relativamente estáveis

• Rede de canais interconectados separados por amplas regiões

de planície de inundação

• Carga em suspensão

• Canais de baixa a moderada sinuosidade

•Planície de inundação vegetadas e com depósitos finos coesos

RIOS ANASTOMOSADOS

RIOS ANASTOMOSADOS

Rio Paraguassu - Bahia

Rio Zambezi - Moçambique

Bacia Hidrográfica

É considerado


Corte transversal de uma Bacia

Hidrográfica


Divisor de água Linha de separação entre bacias hidrográficas

Divisor topográfico Linha que fixa a área da qual provém o escoamento superficial

Divisor freático Linha limite entre os reservatórios subterrâneos da bacia

Canal permanente Calha ou caixa por onde o rio escoa

Rio principal Maior rio da bacia a partir de uma determinada seção até sua nascente

Divisores Freáticos

Divisores de Água


Comprimento do rio “L”

Comprimento ao longo do curso que passa pelo ponto médio entre as margens

Área de drenagem “A”

Área plana (projeção) situada entre entre os divisores de água

Perímetro “P”

Comprimento total do divisor de água

Cota de um ponto do rio “Cota”

Dada pela altura, ou elevação, a partir do nível médio dos mares até o ponto onde se quer determinar sua cota


Tempo de concentração “tconcentração”

Tempo, a partir do início da precipitação, necessário para que toda a bacia esteja contribuindo para a seção em estudo

Dx, Dt


Ordem dos cursos

Mostra o grau de ramificação do rio

Dois canais de ordem “n” dão origem a um de ordem “n+1”

Rio de ordem 1

Representa um rio aproximado de um passo de largura por um palmo de profundidade

Rio de ordem 2

Representa um rio aproximado de dois passos de largura com água na altura da canela

Rio de ordem 3

Representa um rio aproximado de cinco passos de largura com água na altura do joelho

Bacia Hidrográfica - Características da drenagem

O curso do rio define seu tipo de drenagem:

Endorreica: O rio corre para dentro do continente.

Exorréica: O rio corre para fora do continente.

Arréica: O rio não possui uma direção certa, simplesmente desaparece por evaporação ou por infiltração. (Existem rios que desaparecem no meio do deserto)

Criptorréica: Caracterizada por rios subterrâneos, como em áreas calcárias (grutas).

Bacia Hidrográfica

Parâmetros Morfométricos

Bacia Hidrográfica

Bacia Hidrográfica

Parâmetros Morfométricos

Características da Drenagem

Bacia Hidrográfica Características da drenagem

Relação de bifurcação

Estabelece a razão entre o número de ordens consecutivas

Rb = Nn /Nn+1

Onde: Rb = Relação de bifurcação

Nn = Número de segmentos de uma determinada ordem Nn+1 = Número de segmentos de uma ordem superior


Relação de bifurcação

Fonte: Machado, G.;Souza, J. Análise Morfométrica da Bacia Hidrográfica do Rio Chôco – Ibati - PR

Bacia Hidrográfica

Bacia Hidrográfica Relação média de bifurcação, índices mais elevados correspondem a substratos rochosos com menor infiltração de água pluvial e maior escoamento superficial, por outro lado, índices menores correspondem aos substratos de maior permeabilidade e de menor escoamento superficial, a variação normal fica entre 3,0 e 5,0.

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Comprimento médio dos canais

É a média aritmética entre os comprimentos de todos os rios da bacia “SL” e o número total de rios “SNn”.

Lmc= SL

SNn

Lmc= 48

3

Lmc= 16km ou

16000m

Pode ser feito esse cálculo também separadamente para cada ordem de canal.

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Relação entre comprimentos médios de ordens

diferentes

Rlm = Lmc n

Lmc n-1

Relação do

comprimento médio

dos canais de uma

ordem

Comprimento médio de um curso de

ordem n

Comprimento médio de segmentos

subsequentes à ordem n

Rlm = 30km 9km

Rlm = 3,33 km


Gradiente dos canais

Relação entre a diferença de cotas da nascente até a foz e o comprimento do rio principal “L”

Indica a declividade do canal

Pode ser expressa em percentual “%”

Sinuosidade

Relação entre o comprimento do curso principal “L” e comprimento do talvegue “Lt”, dado pela linha reta entre a nascente e a seção de estudo

G = (hnascente-hfoz)/L

Lt Is = 100 (L – Lt)/Lt

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Gradiente dos canais

G = (Anascente-Afoz)

L

Gradiente dos canais Diferença entre a cota

da nascente com a cota

da foz

Comprimento do rio principal

G = 13,3%

G = (400-0)

30

A sua finalidade é indicar a declividade dos cursos

d'água e reflete o potencial de energia no canal fluvial

(Horton, 1945)

G = (400m -0) 30000m

1000 OU

* **


G = 13,3 %

Cota Distancia acumulada

300 0

250 5000

200 15000

100 25000

0 30000

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Declividade Discriminação

0 – 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


O gradiente de canal influi nos processos de aporte/deposição de sedimentos e na natureza dos sedimentos (seixos, areia, silte e argila) transportados e ou depositados.

Fonte: Parâmetros básicos de bacias hidrográficas – EMATER -

MG


*

**

Fonte: Lana, C. E et al.; Análise morfométrica da bacia do Rio do tanque, MG – Brasil. Link: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672001000200008

Fonte: Barros, L.L; Steinke, V. A.; Análise morfométrica automatizada para bacia do Rio Maranhão. Link:http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:irZPpPEaU_kJ:marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr%4080/2008/11.17.17.11.47/doc/4655-4661.pdf+&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672001000200008



http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:irZPpPEaU_kJ:marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2008/11.17.17.11.47/doc/4655-4661.pdf+&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br














Bacia Hidrográfica Características da drenagem Índice de Sinuosidade

Is = 100 (L – Lt)

Lt

Sinuosidade Curso Principal -

Comprimento do

talvegue

Comprimento do talvegue

Is = 15,38%

Is = 100 (30-26)

26

Esse termo dá uma ideia da “quantidade” de curvatura do rio e este índice é um fator controlador da velocidade de escoamento superficial.

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Sinuosidade

Is = 15,38%

Mansikkaniemi (1970) estabeleceu cinco classes de sinuosidade: I = muito reto ( <20%); II= reto (20,0 - 29,9%); III = divagante (30,0 – 39,9%); IV = sinuoso (40,0 – 49,9%) e V = muito sinuoso ( 50,0%).

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Densidade de drenagem

Consiste na relação entre o comprimento total dos canais e a área da bacia hidrográfica, sendo este índice considerado importante, pois reflete a influência da geologia, topografia, vegetação e solos de uma bacia hidrográfica e está relacionado, com o tempo gasto para o escoamento superficial da bacia (Horton 1945). Quanto maior a densidade de drenagem maior a capacidade da bacia de fazer escoamentos rápidos no exutório (na foz ou ponto mais baixo.

Dd = SL

A

Relação entre a soma total dos comprimentos “SL” e a área de drenagem “A”

Bacias com drenagem pobre → Dd < 0,5 km/km2 Bacias com drenagem regular → 0,5 ≤ Dd < 1,5 km/km2 Bacias com drenagem boa → 1,5 ≤ Dd < 2,5 km/km2 Bacias com drenagem muito boa → 2,5 ≤ Dd < 3,5 km/km2 Bacias excepcionalmente bem drenadas → Dd ≥ 3,5 km/km2

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Densidade de drenagem

Dd = SL

A

Densidade de

drenagem

soma total dos

comprimentos

Área de drenagem

Dd = 0,68Km/Km²

Dd = 48

70

Km

Km²

Baixa (regular) drenagem devido a solos muito permeáveis

ou escassez de chuvas.

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Extensão do percurso superficial

A extensão do percurso superficial (Eps) é considerada como a distância média que um fluxo hídrico percorre até chegar ao leito do rio. Este valor é obtido pelo valor médio da densidade de drenagem

Eps = 0,5

Dd

Eps = 0,5

0,68

Eps = 0,735Km ou 735m

Indicando que a água percorre um grande trajeto até chegar no leito do rio, não ocasionando picos de cheias.

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Densidade de rios

É a relação entre o número de canais “SNn” e a área da bacia “A”. Este se diferencia da densidade de drenagem pelo fato de relacionar o número de nascentes (canais), e não comprimento de rios.

Dr = Nn=1

A

Dr = 0,0428 canais/km²

Dr = 3 canais

70Km²

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Coeficiente de manutenção

Fornece a área mínima necessária para a manutenção de um metro de canal de escoamento em m². Cm= 1

Dd

Cm = 1

0,68

Cm = 1,47 x1000

Cm = 1470,58m²

x1000

x1000

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Índice de compacidade - Kc

É a relação entre o perímetro da bacia (P em m) e a circunferência de um círculo de área (A em m²) igual à da bacia, é adimensional.

Quanto mais próximo de 1,00 maior tendência a enchentes:

1,00 – 1,25 : bacia com alta propensão a grandes enchentes;

1,25 – 1,50 : bacia com tendência mediana a grandes enchentes;

> 1,50 : bacia não sujeita a grandes enchentes.

Kc = 0,28 P/A1/2


Quanto mais próximo de um círculo uma bacia se assemelhar, maior será a sua capacidade de proporcionar grandes cheias.

Arredondada


Índice de compacidade

É a relação entre o perímetro da bacia (P em m ou Km) e a circunferência de um círculo de área (A em m² ou Km²) igual à da bacia, é adimensional.

P

𝑨

Kc = 1,2

P = 19Km - 19000m

A =20Km² - 20000000m²

1,00 – 1,25 : bacia com alta propensão a grandes enchentes

Kc = 0,28

Kc = 0,28 19

𝟐𝟎

19

4,47 Kc = 0,28


As bacias com o formato retangular ou triangular são menos susceptíveis a enchentes que as circulares, ovais ou quadradas, que têm maiores possibilidades de chuvas intensas ocorrerem simultaneamente em toda a sua extensão, concentrando grande volume de água no tributário principal (Rocha 1997).

Elíptica


Índice de compacidade

É a relação entre o perímetro da bacia (P em m ou Km) e a circunferência de um círculo de área (A em m² ou Km²) igual à da bacia, é adimensional.

30

𝟐𝟎

Kc = 1,9

P = 30Km - 30000m

A =20Km² - 20000000m²

> 1,50 : bacia não sujeita a grandes enchentes

Kc = 0,28 30

𝟐𝟎

30

4,47 Kc = 0,28


Ramificada


Fator Forma É a relação entre a área da bacia (A) e o quadrado de seu comprimento axial (L) medido ao longo do curso d´água desde a desembocadura até a cabeceira mais distante do divisor de água.

Kf = A

L² Quanto maior o valor do resultado, maior a tendência a

enchentes

1,00 – 0,75 : sujeito a enchentes;

0,75 – 0,50 : tendência mediana;

< 0,50 : não sujeito a enchentes.

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Fator forma

Este índice também indica a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia é adimensional.

Kf = A

L²

Kf = 0,2

A =20Km²

L = 10Km

Kf = 20

(10)²

Kf = 20

100

Não sujeita a enchentes

< 0,50 : não sujeito a enchentes

Bacia Hidrográfica Características da drenagem Fator forma

Este índice também indica a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia é adimensional.

Kf = A

L²

Kf = 0,8

A =20Km²

L = 5Km

Kf = 20

(5)²

Kf = 20

25

Sujeita a enchentes 1,00 – 0,75 : sujeito a enchentes

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