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Hidrologia Física Bacia Hidrográfica Prof. Benedito C. Silva IRN / UNIFEI.

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1 Hidrologia Física Bacia Hidrográfica Prof. Benedito C. Silva IRN / UNIFEI

2 Bacia Hidrográfica Uma região em que a chuva ocorrida em qualquer ponto drena para a mesma seção transversal do curso-dágua Área de captação natural das precipitações, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída: o exutório Para definir uma bacia: Curso dágua Seção transversal de referência (exutório) Informações de topografia

3 Definição de bacia Diferenciar áreas que contribuem para um ponto

4 Fontes de dados de topografia

5 Seção de referência, ou exutório

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10 Divisor não corta drenagem exceto no exutório. Divisor passa pela região mais elevada da bacia, mas não necessariamente pelos pontos mais altos.

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13 Bacias hidrográficas são compostas por sub-bacias hidrograficas. Cada sub-bacia é uma bacia hidrográfica que pode ser subdividida em sub- bacias, etc. A bacia do rib. José Pereira é uma sub-bacia do rio Sapucaí, que por sua vez é uma sub-bacia do rio Grande, que...

14 Sub - bacia

15 Sub4 Sub3Sub2Sub1 represa saída vários níveis de subdivisão da bacia saída Discretização em Sub-bacias

16 Divisor de águas

17 Características da bacia hidrográfica Área de drenagem Comprimento Declividade Curva hipsométrica Forma Cobertura vegetal e uso do solo ……

18 Área da bacia hidrográfica Característica mais importante da bacia Reflete o volume total de água que pode ser gerado potencialmente na bacia

19 Uma vez definidos os contornos (divisor), a área pode ser calculada por uma integral numérica (SIG) ou por métodos manuais (planímetro, contagem, pesagem). Área da Bacia Hidrográfica

20 Comprimento Comprimento da bacia Comprimento do rio principal

21 Comprimento Os comprimentos da bacia e do rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer a bacia.

22 Ordenamento dos canais Trata-se de uma hierarquização dos canais fluviais Cada linha de drenagem pode ser categorizada de acordo com sua posição (ordem ou magnitude) dentro da bacia A ordenação pode ser utilizada para descrever a linha de drenagem e dividir a rede de drenagem em partes que podem ser quantificadas e comparadas

23 Ordenamento dos canais Strahler linhas de 2ª ordem são formadas pela junção de 2 linhas de 1ª ordem, as linhas de 3ª ordem são formadas pela junção de 2 linhas de 2ª ordem e assim sucessivamente as linhas de 3ª ordem, por exemplo, podem também receber um canal de 1ª ordem como fazer a ordenação? linhas de drenagem que não possuem nenhum tributário são designadas como linhas de 1ª ordem A ordem ou magnitude das demais linhas de drenagem depende do método utilizado Horton, Strahler e Shreve

24 Strahler (1945) Ordenamento dos canais

25 Shreve magnitudes somadas todas as vezes que há a junção de duas linhas de drenagem exemplo quando 2 linhas de 2ª ordem se unem, o trecho a jusante recebe a designação de 4ª ordem Algumas ordens podem não existir. Ordenamento dos canais Horton canais de 2ª ordem têm apenas afluentes de 1ª ordem. Canais de 3ª ordem têm afluência de canais de 2ª ordem, podendo também receber diretamente canais de 1ª ordem canais de ordem u pode ter tributários de ordem u-1 até 1. Isto implica atribuir a maior ordem ao rio principal, valendo esta designação em todo o seu comprimento, do exutório à nascente

26 Shreve Ordenamento dos canais

27 Horton Ordenamento dos canais 1 1 como decidir qual é o rio principal numa confluência? Partindo da jusante da confluência, estender a linha do curso dágua para montante, para além da bifurcação, seguindo a mesma direção. O canal confluente que apresentar maior ângulo é o de ordem menor Ambos com mesmo ângulo rio de menor extensão é o de ordem mais baixa

28 Horton Ordenamento dos canais

29 Declividade Diferença de altitude entre o início e o fim da drenagem dividida pelo comprimento da drenagem. Tem relação com a velocidade com a qual ocorre o escoamento.

30 Ponto mais alto: 300 m Ponto mais baixo: 20 m Comprimento drenagem = 7 km Declividade = 0,04 m/m ou 40 m por km

31 Declividade no rio Comprimento do rio principal (L): para cada bacia existe um rio principal. Define-se o rio principal de uma bacia hidrográfica como aquele que drena a maior área no interior da bacia. A medição do comprimento do rio pode ser realizada por curvímetro ou por geoprocessamento; Declividade média do rio (S m ) : Declividade equivalente do rio (S e ) :

32 Perfil longitudinal Perfil típico: altomédio baixo Distância ao longo do rio principal Altitude do leito Valores típicos: Baixa declividade: alguns cm por km Alta declividade: alguns m por km

33 Curva hipsométrica Descrição da relação entre área de contribuição e altitude. Altitude (m) Fração da área 0 0,25 0,5 0,75 1,0

34 Curva Hipsométrica

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36 Índice de conformação ou fator de forma L I = A / L 2 I alto: cheias mais rápidas I baixo: cheias mais lentas

37 Índice de compacidade Relação entre o perímetro da bacia e o perímetro que a bacia teria se fosse circular K = 0,28 P / A 0.5 mede mais ou menos a mesma coisa que o fator de forma

38 Exemplos Alongadas São Francisco Outras: Tietê, Paranapanema, Tocantins

39 Exemplos Circular Rio Itajaí SC

40 Tempo de viagem = 2 min Tempo de viagem = 15 min Tempo de escoamento

41 15 minutos Q P tempo Chuva de curta duração

42 Tempo necessário para que a água precipitada no ponto mais distante da bacia escoe até o ponto de controle, exutório ou local de medição. Relação com: Comprimento da bacia (área da bacia) Forma da bacia Declividade da bacia Alterações antrópicas Vazão (para simplificar não se considera) Tempo de concentração Como estimar? Relação com comprimento do rio Relação com a declividade

43 Fórmulas empíricas para tempo de concentração tc em minutos L em km h em m Kirpich Tempo de concentração Ventura para regiões planas A em km 2 Ventura para regiões em declives A em km 2 I em m/km Passini para regiões planas

44 Cobertura vegetal Florestas: maior interceptação; maior profundidade de raízes. Maior interceptação = escoamento demora mais a ocorrer Maior profundidade de raízes = água consumida pela evapotranspiração pode ser retirada de maiores profundidades do solo

45 Uso do solo Substituição de floresta por pastagem/lavoura Urbanização: telhados, ruas, passeios, estacionamentos e até pátios de casas Modificação dos caminhos da água Aumento da velocidade do escoamento (leito natural rugoso x leito artificial com revestimento liso) Encurtamento das distâncias até a rede de drenagem (exemplo: telhado com calha)

46 Uso do solo Agricultura = compactação do solo Redução da quantidade de matéria orgânica no solo Porosidade diminui Capacidade de infiltração diminui Raízes mais superficiais: Consumo de água das plantas diminui

47 Tipos de solos Solos arenosos = menos escoamento superficial Solos argilosos = mais escoamento superficial Solos rasos = mais escoamento superficial Solos profundos = menos escoamento superficial

48 Geologia Rochas do sub-solo afetam o comportamento da bacia hidrográfica Rochas porosas tem a propriedade de armazenar grandes quantidades de água (rochas sedimentares – arenito) Rochas magmáticas tem pouca porosidade e armazenam pouca água, exceto quando são muito fraturadas. Bacias com depósitos calcáreos tem grandes cavidades no sub-solo onde a água é armazenada.

49 Partes da Bacia Vertentes Escoamento superficial difuso Não há canais definidos Escoamento sub-superficial e subterrâneo Rede de drenagem Escoamento superficial Canais bem definidos

50 Rede de drenagem Densidade da rede de drenagem Controlada pela Geologia e pelo Clima Forma da rede de drenagem Controlada pela geologia

51 Forma da rede de Drenagem

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54 Bacias hidrográficas e SIG SIG são Sistemas de Informação Geográfica Equivalem a sistemas CAD para a hidrologia Além de CAD são bancos de dados e permitem análises dos dados

55 Representações do relevo no computador Isolinhas = curvas de nível Matriciais = modelos digitais de elevação (MDE) TIN = Triangular irregular network

56 Exemplo de MDE: SRTM

57 O que pode ser obtido do MDE Direção de escoamento Rios principais (rede de drenagem) Definição de bacias e sub-bacias Área das bacias Declividade das bacias Etc.

58 Rede de drenagem e sub-bacias


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