CAPÍTULO 3. BACIA HIDROGRÁFICA

Download CAPÍTULO 3. BACIA HIDROGRÁFICA

Post on 31-Dec-2016

215 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>Hidrologia Agosto/2006 CAPTULO 3. BACIA HIDROGRFICA </p><p>3.1. Introduo </p><p> O Ciclo Hidrolgico, como descrito anteriormente, tem um aspecto geral e </p><p>pode ser visto como um sistema hidrolgico fechado, j que a quantidade de </p><p>gua disponvel para a terra finita e indestrutvel. Entretanto, os subsistemas </p><p>abertos so abundantes, e estes so normalmente os tipos analisados pelos </p><p>hidrologistas. </p><p> Dentre as regies de importncia prtica para os hidrologistas destacam-</p><p>se as Bacias Hidrogrficas (BH) ou Bacias de Drenagem, por causa da </p><p>simplicidade que oferecem na aplicao do balano de gua, os quais podem </p><p>ser desenvolvidos para avaliar as componentes do ciclo hidrolgico para uma </p><p>regio hidrologicamente determinada, conforme Figura 6. </p><p>Bacia Hidrogrfica , portanto, uma rea definida topograficamente, </p><p>drenada por um curso dgua ou por um sistema conectado de cursos dgua, tal </p><p>que toda a vazo efluente seja descarregada por uma simples sada. </p><p>CRUCIANI, 1976 define microbacia hidrogrfica como sendo a rea de </p><p>formao natural, drenada por um curso dgua e seus afluentes, a montante de </p><p>uma seo transversal considerada, para onde converge toda a gua da rea </p><p>considerada. A rea da microbacia depende do objetivo do trabalho que se </p><p>pretende realizar (no existe consenso sobre qual o tamanho ideal). </p><p>PEREIRA (1981) sugere: </p><p>a) para verificao do efeito de diferentes prticas agrcolas nas perdas de solo, </p><p>gua e nutrientes rea no deve exceder a 50 ha. </p><p>b) estudo do balano hdrico e o efeito do uso do solo na vazo reas de at </p><p>10.000 ha. </p><p>c) estudos que requerem apenas a medio de volume e distribuio da vazo </p><p> bacias representativas com reas de 10 a 50 mil ha. </p><p> Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p> 15</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 </p><p>Figura 6 Esquema de bacias hidrogrficas. </p><p>A resposta hidrolgica de uma bacia hidrogrfica transformar uma </p><p>entrada de volume concentrada no tempo (precipitao) em uma sada de gua </p><p>(escoamento) de forma mais distribuda no tempo (Figura 7). </p><p>Figura 7 Resposta hidrolgica de uma bacia hidrogrfica. </p><p> Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p> 16</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 3.2. Divisores </p><p> Divisores de gua: divisor superficial (topogrfico) e o divisor fretico </p><p>(subterrneo). </p><p>Conforme a Figura 8, o divisor subterrneo mais difcil de ser localizado </p><p>e varia com o tempo. medida que o lenol fretico (LF) sobe, ele tende ao </p><p>divisor superficial. O subterrneo s utilizado em estudos mais complexos de </p><p>hidrologia subterrnea e estabelece, portanto, os limites dos reservatrios de </p><p>gua subterrnea de onde derivado o deflvio bsico da bacia. Na prtica, </p><p>assume-se por facilidade que o superficial tambm o subterrneo. </p><p>Figura 8 - Corte transversal de bacias hidrogrficas. </p><p> A Figura 9 apresenta um exemplo de delimitao de uma bacia </p><p>hidrogrfica utilizando o divisor topogrfico. Nesta Figura est individualizada a </p><p>bacia do crrego da Serrinha. Note que o divisor de guas (linha tracejada) </p><p>acompanha os pontos com maior altitude (curvas de nvel de maior valor). </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>17</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 </p><p> Figura 9 Delimitao de uma bacia hidrogrfica (linha tracejada). </p><p>3.3. Classificao dos cursos dgua </p><p> De grande importncia no estudo das BH o conhecimento do sistema de </p><p>drenagem, ou seja, que tipo de curso dgua est drenando a regio. Uma </p><p>maneira utilizada para classificar os cursos dgua a de tomar como base a </p><p>constncia do escoamento com o que se determinam trs tipos: </p><p>a) Perenes: contm gua durante todo o tempo. O lenol fretico mantm uma </p><p>alimentao contnua e no desce nunca abaixo do leito do curso dgua, </p><p>mesmo durante as secas mais severas. </p><p>b) Intermitentes: em geral, escoam durante as estaes de chuvas e secam nas </p><p>de estiagem. Durante as estaes chuvosas, transportam todos os tipos de </p><p>deflvio, pois o lenol dgua subterrneo conserva-se acima do leito fluvial e </p><p>alimentando o curso dgua, o que no ocorre na poca de estiagem, quando </p><p>o lenol fretico se encontra em um nvel inferior ao do leito. </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>18</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 c) Efmeros: existem apenas durante ou imediatamente aps os perodos de </p><p>precipitao e s transportam escoamento superficial. A superfcie fretica se </p><p>encontra sempre a um nvel inferior ao do leito fluvial, no havendo a </p><p>possibilidade de escoamento de deflvio subterrneo. </p><p>3.4. Caractersticas fsicas de uma bacia hidrogrfica </p><p> Estas caractersticas so importantes para se transferir dados de uma </p><p>bacia monitorada para uma outra qualitativamente semelhante onde faltam </p><p>dados ou no possvel a instalao de postos hidromtricos (fluviomtricos e </p><p>pluviomtricos). </p><p> um estudo particularmente importante nas cincias ambientais, pois no </p><p>Brasil, a densidade de postos fluviomtricos baixa e a maioria deles </p><p>encontram-se nos grandes cursos dgua, devido a prioridade do governo para a </p><p>gerao de energia hidroeltrica. </p><p>Brasil: 1 posto/ 4000 km2; USA: 1 posto/ 1000 km2; Israel: 1 posto/ 200 km2. </p><p>3.4.1. rea de drenagem </p><p> a rea plana (projeo horizontal) inclusa entre os seus divisores </p><p>topogrficos. A rea de uma bacia o elemento bsico para o clculo das outras </p><p>caractersticas fsicas. normalmente obtida por planimetria ou por pesagem do </p><p>papel em balana de preciso. So muito usados os mapas do IBGE (escala </p><p>1:50.000). A rea da bacia do Rio Paraba do Sul de 55.500 km2. </p><p> 3.4.2. Forma da bacia </p><p> uma das caractersticas da bacia mais difceis de serem expressas em </p><p>termos quantitativos. Ela tem efeito sobre o comportamento hidrolgico da bacia, </p><p>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 </p><p>contribua com a vazo na seo de controle. </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>19</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 Existem vrios ndices utilizados para se determinar a forma das bacias, </p><p>procurando relacion-las com formas geomtricas conhecidas: </p><p> a) coeficiente de compacidade (Kc): a relao entre o permetro da bacia </p><p>e o permetro de um crculo de mesma rea que a bacia. </p><p> AP28,0Kc ;</p><p>PPKc</p><p>C</p><p>BH == </p><p> O Kc sempre um valor &gt; 1 (se fosse 1 a bacia seria um crculo perfeito). </p><p>Quanto menor o Kc (mais prximo da unidade), mais circular a bacia, menor o </p><p>Tc e maior a tendncia de haver picos de enchente. </p><p> b) fator de forma (Kf): a razo entre a largura mdia da bacia (L ) e o </p><p>comprimento do eixo da bacia (L) (da foz ao ponto mais longnquo da rea) </p><p> 2LAKf ;</p><p>LAL ;</p><p>LLKf === </p><p> Quanto menor o Kf, mais comprida a bacia e portanto, menos sujeita a </p><p>picos de enchente, pois o Tc maior e, alm disso, fica difcil uma mesma chuva </p><p>intensa abranger toda a bacia. </p><p> 3.4.3. Sistema de drenagem </p><p> O sistema de drenagem de uma bacia constitudo pelo rio principal e </p><p>seus tributrios; o estudo das ramificaes e do desenvolvimento do sistema </p><p>importante, pois ele indica a maior ou menor velocidade com que a gua deixa a </p><p>bacia hidrogrfica. O padro de drenagem de uma bacia depende da estrutura </p><p>geolgica do local, tipo de solo, topografia e clima. Esse padro tambm </p><p>influencia no comportamento hidrolgico da bacia. </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>20</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 a) Ordem dos cursos dgua e razo de bifurcao (Rb): </p><p>De acordo com a Figura 10, adota-se o seguinte procedimento: </p><p>1) os cursos primrios recebem o numero 1; </p><p>2) a unio de 2 de mesma ordem d origem a um curso de ordem superior; e </p><p>3) a unio de 2 de ordem diferente faz com que prevalea a ordem do maior. </p><p>Quanto maior Rb mdia, maior o grau de ramificao da rede de </p><p>drenagem de uma bacia e maior a tendncia para o pico de cheia. </p><p> Figura 10 Ordem dos cursos dgua. </p><p> b) densidade de drenagem (Dd): uma boa indicao do grau de </p><p>desenvolvimento de um sistema de drenagem. Expressa a relao entre o </p><p>comprimento total dos cursos dgua (sejam eles efmeros, intermitentes ou </p><p>perenes) de uma bacia e a sua rea total. </p><p> AL Dd = </p><p>Para avaliar Dd, deve-se marcar em fotografias areas, toda a rede de </p><p>drenagem, inclusive os cursos efmeros, e depois medi-los com o curvmetro. </p><p>Duas tcnicas executando uma mesma avaliao podem encontrar valores um </p><p>pouco diferentes. Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p> 21</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 </p><p>Bacias com drenagem pobre Dd &lt; 0,5 km/km2 </p><p>Bacias com drenagem regular 0,5 Dd &lt; 1,5 km/km2 </p><p>Bacias com drenagem boa 1,5 Dd &lt; 2,5 km/km2 </p><p>Bacias com drenagem muito boa 2,5 Dd &lt; 3,5 km/km2 </p><p>Bacias excepcionalmente bem drenadas Dd 3,5 km/km2 </p><p> 3.4.4. Caractersticas do relevo da bacia </p><p> O relevo de uma bacia hidrogrfica tem grande influncia sobre os fatores </p><p>meteorolgicos e hidrolgicos, pois a velocidade do escoamento superficial </p><p>determinada pela declividade do terreno, enquanto que a temperatura, a </p><p>precipitao e a evaporao so funes da altitude da bacia. </p><p> a) declividade da bacia: quanto maior a declividade de um terreno, maior a </p><p>velocidade de escoamento, menor Tc e maior as perspectivas de picos de </p><p>enchentes. A magnitude desses picos de enchente e a infiltrao da gua, </p><p>trazendo como conseqncia, maior ou menor grau de eroso, dependem da </p><p>declividade mdia da bacia (determina a maior ou menor velocidade do </p><p>escoamento superficial), associada cobertura vegetal, tipo de solo e tipo de </p><p>uso da terra. </p><p> Dentre os mtodos utilizados na determinao, o mais completo </p><p>denomina-se mtodo das quadrculas associadas a um vetor e consiste em </p><p>traar quadrculas sobre o mapa da BH, cujo tamanho depender da escala do </p><p>desenho e da preciso desejada; como exemplo, pode-se citar quadrculas de </p><p>1km x 1km ou 2km x 2km etc. </p><p> Uma vez traadas as quadrculas, procedida uma amostragem </p><p>estatstica da declividade da rea, uma vez que sempre que um lado da </p><p>quadrcula interceptar uma curva de nvel, traado perpendicularmente esta </p><p>curva, um vetor (segmento de reta) com comprimento equivalente distncia </p><p>entre duas curvas de nvel consecutivas. Portanto, os comprimentos desses </p><p>vetores sero variveis, em funo da declividade do terreno. Feita a </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>22</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 determinao da declividade de cada um dos vetores traados, os dados so </p><p>agrupados, conforme dados da tabela seguinte. </p><p>BACIA: RIBEIRO LOBO - S.P. MAPA: IBGE (ESCALA - 1: 50.000) REA DE DRENAGEM: 177,25 km2 </p><p>1 2 3 4 5 6 </p><p>DECLIVIDADE (m/m) </p><p>N DE OCORRNCIAS</p><p>% DO TOTAL % ACUMULADA</p><p>DECLIV. MDIA </p><p>COL. 2 * </p><p>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 0,5141 0,0100 - 0,0149 13 3,63 11,18 0,01245 0,1618 0,0150 - 0,0199 7 1,96 7,55 0,01745 0,1222 0,0200 - 0,0249 0 0,00 5,59 0,02245 0,0000 0,0250 - 0,0299 15 4,19 5,59 0,02745 0,4118 0,0300 - 0,0349 0 0,00 1,40 0,03245 0,0000 0,0350 - 0,0399 0 0,00 1,40 0,03745 0,0000 0,0400 - 0,0449 0 0,00 1,40 0,04245 0,0000 0,0450 - 0,0499 5 1,40 1,40 0,04745 0,2373 </p><p>TOTAL 358 100,00 - - 2,0572 </p><p>Declividade mdia (dm): 2Coluna6Coluna</p><p>dm= </p><p> 2,0572 Declividade mdia (dm) = -------------- = 0,00575 m/m </p><p> 358 </p><p>A seguir apresentado um exemplo de curva de declividade de uma BH. </p><p>A Figura 11 representa a curva de distribuio da declividade em funo do </p><p>percentual de rea da BH. Essa curva traada em papel mono-log, com os </p><p>dados das colunas 1 e 4. </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>23</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 </p><p> Figura 11 - Curva de distribuio da declividade de uma bacia hidrogrfica. </p><p>b) curva hipsomtrica: definida como sendo a representao grfica do relevo </p><p>mdio de uma bacia. Representa o estudo da variao da elevao dos vrios </p><p>terrenos da bacia com referncia ao nvel mdio do mar. Essa variao pode ser </p><p>indicada por meio de um grfico que mostra a percentagem da rea de </p><p>drenagem que existe acima ou abaixo das vrias elevaes. Pode tambm ser </p><p>determinadas por meio das quadrculas associadas a um vetor ou </p><p>planimetrando-se as reas entre as curvas de nvel. </p><p> A seguir apresentado um exemplo de clculo da distribuio de altitude </p><p>referente mesma bacia do exemplo anterior. A Figura 12 apresenta a curva </p><p>hipsomtrica desta bacia. </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>24</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 </p><p>1 2 3 4 5 6 </p><p>COTAS (m) </p><p>PONTO MDIO </p><p>(m) </p><p>REA (km2) </p><p>REA ACUMUL. </p><p>(km2) % ACUMUL. </p><p>COL. 2 * </p><p>COL. 3 940 - 920 930 1,92 1,92 1,08 1.785,6 920 - 900 910 2,90 4,82 2,72 2.639,0 900 - 880 890 3,68 8,50 4,80 3.275,2 880 - 860 870 4,07 12,57 7,09 3.540,9 860 - 840 850 4,60 17,17 9,68 3.910,0 840 - 820 830 2,92 20,09 11,33 2.423,6 820 - 800 810 19,85 39,94 22,53 16.078,5 800 - 780 790 23,75 63,69 35,93 18.762,5 780 - 760 770 30,27 93,96 53,01 23.307,9 760 - 740 750 32,09 126,05 71,11 24.067,5 740 - 720 730 27,86 153,91 86,83 20.337,8 720 - 700 710 15,45 169,36 95,55 10.969,5 700 - 680 690 7,89 177,25 100,00 5.444,1 TOTAL 177,25 136.542,1 </p><p>Altitude mdia ( A ): A</p><p>)Ae(A ii= </p><p>Altitude mdia = </p><p>3 Coluna6 Coluna </p><p>Altitude mdia = m 770 25,177</p><p>1,542.=</p><p>136 </p><p> Figura 12 - Curva hipsomtrica de uma bacia hidrogrfica. </p><p>Prof. Daniel Fonseca de Carvalho e Prof. Leonardo Duarte Batista da Silva </p><p>25</p></li><li><p>Hidrologia Agosto/2006 c) Perfil longitudinal do curso d gua: pelo fato da velocidade de </p><p>escoamento de um rio depender da declividade dos canais fluviais, conhecer a </p><p>declividade de um curso dgua constitui um parmetro de importncia no </p><p>estudo de escoamento (quanto maior a declividade maior ser a velocidade). </p><p>Existem 4 procedimentos para se determinar...</p></li></ul>