capÍtulo 3. bacia hidrogrÁfica

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  • Hidrologia Agosto/2006 CAPTULO 3. BACIA HIDROGRFICA

    3.1. Introduo

    O Ciclo Hidrolgico, como descrito anteriormente, tem um aspecto geral e

    pode ser visto como um sistema hidrolgico fechado, j que a quantidade de

    gua disponvel para a terra finita e indestrutvel. Entretanto, os subsistemas

    abertos so abundantes, e estes so normalmente os tipos analisados pelos

    hidrologistas.

    Dentre as regies de importncia prtica para os hidrologistas destacam-

    se as Bacias Hidrogrficas (BH) ou Bacias de Drenagem, por causa da

    simplicidade que oferecem na aplicao do balano de gua, os quais podem

    ser desenvolvidos para avaliar as componentes do ciclo hidrolgico para uma

    regio hidrologicamente determinada, conforme Figura 6.

    Bacia Hidrogrfica , portanto, uma rea definida topograficamente,

    drenada por um curso dgua ou por um sistema conectado de cursos dgua, tal

    que toda a vazo efluente seja descarregada por uma simples sada.

    CRUCIANI, 1976 define microbacia hidrogrfica como sendo a rea de

    formao natural, drenada por um curso dgua e seus afluentes, a montante de

    uma seo transversal considerada, para onde converge toda a gua da rea

    considerada. A rea da microbacia depende do objetivo do trabalho que se

    pretende realizar (no existe consenso sobre qual o tamanho ideal).

    PEREIRA (1981) sugere:

    a) para verificao do efeito de diferentes prticas agrcolas nas perdas de solo,

    gua e nutrientes rea no deve exceder a 50 ha.

    b) estudo do balano hdrico e o efeito do uso do solo na vazo reas de at

    10.000 ha.

    c) estudos que requerem apenas a medio de volume e distribuio da vazo

    bacias representativas com reas de 10 a 50 mil ha.

    Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva

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  • Hidrologia Agosto/2006

    Figura 6 Esquema de bacias hidrogrficas.

    A resposta hidrolgica de uma bacia hidrogrfica transformar uma

    entrada de volume concentrada no tempo (precipitao) em uma sada de gua

    (escoamento) de forma mais distribuda no tempo (Figura 7).

    Figura 7 Resposta hidrolgica de uma bacia hidrogrfica.

    Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva

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  • Hidrologia Agosto/2006 3.2. Divisores

    Divisores de gua: divisor superficial (topogrfico) e o divisor fretico

    (subterrneo).

    Conforme a Figura 8, o divisor subterrneo mais difcil de ser localizado

    e varia com o tempo. medida que o lenol fretico (LF) sobe, ele tende ao

    divisor superficial. O subterrneo s utilizado em estudos mais complexos de

    hidrologia subterrnea e estabelece, portanto, os limites dos reservatrios de

    gua subterrnea de onde derivado o deflvio bsico da bacia. Na prtica,

    assume-se por facilidade que o superficial tambm o subterrneo.

    Figura 8 - Corte transversal de bacias hidrogrficas.

    A Figura 9 apresenta um exemplo de delimitao de uma bacia

    hidrogrfica utilizando o divisor topogrfico. Nesta Figura est individualizada a

    bacia do crrego da Serrinha. Note que o divisor de guas (linha tracejada)

    acompanha os pontos com maior altitude (curvas de nvel de maior valor).

    Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva

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  • Hidrologia Agosto/2006

    Figura 9 Delimitao de uma bacia hidrogrfica (linha tracejada).

    3.3. Classificao dos cursos dgua

    De grande importncia no estudo das BH o conhecimento do sistema de

    drenagem, ou seja, que tipo de curso dgua est drenando a regio. Uma

    maneira utilizada para classificar os cursos dgua a de tomar como base a

    constncia do escoamento com o que se determinam trs tipos:

    a) Perenes: contm gua durante todo o tempo. O lenol fretico mantm uma

    alimentao contnua e no desce nunca abaixo do leito do curso dgua,

    mesmo durante as secas mais severas.

    b) Intermitentes: em geral, escoam durante as estaes de chuvas e secam nas

    de estiagem. Durante as estaes chuvosas, transportam todos os tipos de

    deflvio, pois o lenol dgua subterrneo conserva-se acima do leito fluvial e

    alimentando o curso dgua, o que no ocorre na poca de estiagem, quando

    o lenol fretico se encontra em um nvel inferior ao do leito.

    Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva

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  • Hidrologia Agosto/2006 c) Efmeros: existem apenas durante ou imediatamente aps os perodos de

    precipitao e s transportam escoamento superficial. A superfcie fretica se

    encontra sempre a um nvel inferior ao do leito fluvial, no havendo a

    possibilidade de escoamento de deflvio subterrneo.

    3.4. Caractersticas fsicas de uma bacia hidrogrfica

    Estas caractersticas so importantes para se transferir dados de uma

    bacia monitorada para uma outra qualitativamente semelhante onde faltam

    dados ou no possvel a instalao de postos hidromtricos (fluviomtricos e

    pluviomtricos).

    um estudo particularmente importante nas cincias ambientais, pois no

    Brasil, a densidade de postos fluviomtricos baixa e a maioria deles

    encontram-se nos grandes cursos dgua, devido a prioridade do governo para a

    gerao de energia hidroeltrica.

    Brasil: 1 posto/ 4000 km2; USA: 1 posto/ 1000 km2; Israel: 1 posto/ 200 km2.

    3.4.1. rea de drenagem

    a rea plana (projeo horizontal) inclusa entre os seus divisores

    topogrficos. A rea de uma bacia o elemento bsico para o clculo das outras

    caractersticas fsicas. normalmente obtida por planimetria ou por pesagem do

    papel em balana de preciso. So muito usados os mapas do IBGE (escala

    1:50.000). A rea da bacia do Rio Paraba do Sul de 55.500 km2.

    3.4.2. Forma da bacia

    uma das caractersticas da bacia mais difceis de serem expressas em

    termos quantitativos. Ela tem efeito sobre o comportamento hidrolgico da bacia,

    como por exemplo, no tempo de concentrao (Tc). Tc definido como sendo o tempo, a partir do incio da precipitao, necessrio para que toda a bacia

    contribua com a vazo na seo de controle.

    Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva

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  • Hidrologia Agosto/2006 Existem vrios ndices utilizados para se determinar a forma das bacias,

    procurando relacion-las com formas geomtricas conhecidas:

    a) coeficiente de compacidade (Kc): a relao entre o permetro da bacia

    e o permetro de um crculo de mesma rea que a bacia.

    AP28,0Kc ;

    PPKc

    C

    BH ==

    O Kc sempre um valor > 1 (se fosse 1 a bacia seria um crculo perfeito).

    Quanto menor o Kc (mais prximo da unidade), mais circular a bacia, menor o

    Tc e maior a tendncia de haver picos de enchente.

    b) fator de forma (Kf): a razo entre a largura mdia da bacia (L ) e o

    comprimento do eixo da bacia (L) (da foz ao ponto mais longnquo da rea)

    2LAKf ;

    LAL ;

    LLKf ===

    Quanto menor o Kf, mais comprida a bacia e portanto, menos sujeita a

    picos de enchente, pois o Tc maior e, alm disso, fica difcil uma mesma chuva

    intensa abranger toda a bacia.

    3.4.3. Sistema de drenagem

    O sistema de drenagem de uma bacia constitudo pelo rio principal e

    seus tributrios; o estudo das ramificaes e do desenvolvimento do sistema

    importante, pois ele indica a maior ou menor velocidade com que a gua deixa a

    bacia hidrogrfica. O padro de drenagem de uma bacia depende da estrutura

    geolgica do local, tipo de solo, topografia e clima. Esse padro tambm

    influencia no comportamento hidrolgico da bacia.

    Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva

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  • Hidrologia Agosto/2006 a) Ordem dos cursos dgua e razo de bifurcao (Rb):

    De acordo com a Figura 10, adota-se o seguinte procedimento:

    1) os cursos primrios recebem o numero 1;

    2) a unio de 2 de mesma ordem d origem a um curso de ordem superior; e

    3) a unio de 2 de ordem diferente faz com que prevalea a ordem do maior.

    Quanto maior Rb mdia, maior o grau de ramificao da rede de

    drenagem de uma bacia e maior a tendncia para o pico de cheia.

    Figura 10 Ordem dos cursos dgua.

    b) densidade de drenagem (Dd): uma boa indicao do grau de

    desenvolvimento de um sistema de drenagem. Expressa a relao entre o

    comprimento total dos cursos dgua (sejam eles efmeros, intermitentes ou

    perenes) de uma bacia e a sua rea total.

    AL Dd =

    Para avaliar Dd, deve-se marcar em fotografias areas, toda a rede de

    drenagem, inclusive os cursos efmeros, e depois medi-los com o curvmetro.

    Duas tcnicas executando uma mesma avaliao podem e