Bacia hidrográfica Área de captação natural dos fluxos de água, originados a partir da precipitação que faz convergir para um único ponto de saída, seu enxutório.

Características físicas de uma bacia Área de drenagem: superfície em projeção horizontal, delimitada pelo divisor de águas. Uma linha imaginaria, que passa pelos pontos de maior nível topográfico, e separa a bacia hidrográfica em estudo de outras bacias vizinhas.

Linhas divisórias Deve-se considerar que essa linha não e, em geral, o contorno real da bacia hidrográfica, já que a influencia da geologia pode fazer com que o consumo de aportes de águas subterrâneas e superficiais seja diferente. Em geral a área de uma bacia hidrográfica e estimada a partir da delimitação dos divisores da bacia em um mapa topográfico, de fundamental necessidade para definir a potencialidade hídrica de uma bacia, devido a sua captação de água da chuva.

Bacias hidrograficas brasileiras

A hidrologia na Engenharia De forma mais ampla, o engenheiro de responder a questões como: Qual a vazão máxima que se pode esperar num vertedor de barragem ou num bueiro de rodovia ou no sistema pluvial de uma cidade? Qual e o volume de água necessário para garantir o fornecimento para irrigação durante uma seca? Quais serão os efeitos dos reservatórios e diques de controle sobre as ondas de cheia de um rio ? Qual a possibilidade de abastecer a população com água subterrânea?

Características físicas de uma bacia hidrográfica Area de drenagem (A) : é a superficie em projeção horizontal, delimitada pelo divisor de aguas. O divisor de águas é uma linha imaginaria, que passa pelos pontos de maior nível topográfico, e separa a bacia em estudo de outras bacias vizinhas.

Comprimento do rio principal Define-se o rio principal de uma bacia hidrográfica como aquele que drena a maior área no interior da bacia. O comprimento da drenagem principal é uma característica fundamental da bacia hidrográfica porque está relacionado ao tempo de viagem da água ao longo de todo o sistema. O tempo de viagem da gota de água da chuva que atinge a região mais remota da bacia até o momento em que atinge o exutório é chamado de tempo de concentração da bacia.

Declividade da bacia hidrográfica e do rio A declividade média da bacia hidrográfica e do curso d’água principal também são características que afetam diretamente o tempo de viagem da água ao longo do sistema, além de ter relação com os processos de infiltração. A declividade do curso d’água pode ser determinada, por exemplo, através do cálculo da declividade média ou média ponderada. A declividade média é a relação entre a diferença de cotas (cota máxima menos a cota mínima) e o comprimento do mesmo. Em geral, recomenda-se usar o método da média ponderada, dividindo o rio em vários sub-trechos e ponderar as declividades parciais com os comprimentos de cada trecho. Definir a declividade da bacia é mais complicado, já que se trata de uma superfície curva com várias inclinações. Um dos métodos mais usados sub-divide a bacia em faixas de altitude e pondera a declividade individual de cada faixa com a área da mesma.

Tipo e uso do solo O tipo predominante de solo na bacia controla a infiltração generalizada e daí sua importância nas bacias naturais; a permeabilidade dos terrenos é um fator decisivo na taxa de infiltração permitida pelo solo e a constituição geológica será a responsável pela percolação das águas e sua circulação através do subsolo, para mais tarde vir a alimentar os rios durante as épocas de estiagem. Assim como o tipo de solo, o uso do solo tem grande influência nos processos que ocorrem na bacia hidrográfica. Pode-se citar, por exemplo, o caso das bacias hidrográficas submetidas a processos de urbanização, a superfície natural da bacia é substituída por superfícies quase impermeáveis, impedindo a penetração da água no solo. Isso acarreta a ocorrência de picos de cheia muito altos e volumes de escoamento superficial grandes, concentrados em tempos curtos, condições estas as mais críticas para o comportamento hidrológico da bacia.

Forma da bacia hidrográfica Duas bacias hidrográficas que tenham a mesma área poderão ter respostas hidrológicas completamente diferentes em função de sua forma, já que esta condicionará o tempo de concentração. Entre os parâmetros utilizados para medir a forma de uma bacia hidrográfica encontram-se os índices de Greavelius ou coeficiente de compacidade (Kc) e o fator de forma (Kf). O Índice de compacidade ou de Gravelius é a relação entre o perímetro P da bacia hidrográfica e o perímetro de uma bacia circular da mesma área A. Este índice compara, portanto, a bacia com um círculo da mesma área; uma bacia compacta apresenta um índice de compacidade baixo (próximo de um).

Características do relevo Além da determinação das declividades médias da bacia hidrográfica e do curso d’água, podem ser obtidas outras informações sobre o relevo da bacia hidrográfica, como por exemplo, a curva hipsométrica, uma representação gráfica do relevo de uma bacia hidrográfica. É uma curva que indica a porcentagem da área da bacia hidrográfica que existe acima de uma determinada cota, pode dar algumas informações sobre a fisiografia da bacia hidrográfica. Por exemplo, uma curva hipsométrica com concavidade para cima indica uma bacia com vales extensos, e o contrário, indica uma bacia com vales profundos. A curva hipsométrica torna-se interessante à medida que a maior parte dos fatores hidrometeorológicos (precipitação, temperatura, ventos, etc.) apresenta variação com a altitude.

Exemplo de curva hipsometrica

Índices de drenagem A rede de drenagem da bacia hidrográfica joga papel importante na geração de cheias. Em uma bacia eficientemente drenada, o escoamento concentra-se rapidamente na saída, causando vazões de pico elevadas e baixos valores de vazões mínimas. Um dos índices utilizados é a densidade de drenagem (DD), definida como o comprimento total (L) dos canais que formam a rede de drenagem, por unidade de área (A) da bacia da bacia hidrográfica. Outro índice utilizado é o de ordenamento dos canais da rede de drenagem da bacia hidrográfica. Destacam-se o sistema de Horton (1945) e Strahler (1957). No sistema de Horton os canais de primeira ordem são aqueles que não possuem tributários; os canais de segunda ordem têm apenas afluentes de primeira ordem; os canais de terceira ordem recebem afluência de canais de segunda ordem, podendo também receber diretamente canais de primeira ordem; sucessivamente, um canal 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, desde o exutório da bacia até sua nascente.

Tempo de concentração Conceitualmente, o tempo de concentração é o tempo que uma gota de chuva, que atinge a região mais remota da bacia hidrográfica, leva para atingir o exutório. Para entender o tempo de concentração, considere o ponto P1 da bacia hidrográfica. Se nesse ponto precipitar uma gota de água, e houver condições para geração de escoamento, essa gota d’água escoará por regiões de maior declividade até atingir o curso d’água principal (P2). Quando a água atinge o rio principal, o escoamento passa a se desenvolver em um canal, até o exutório da bacia hidrográfica. O procedimento para o cálculo do tempo de concentração, é calcular o comprimento dos percursos (L1 – entre P1 e P2 e L2 – entre P2 e o exutório) e estimar as velocidades da água correspondente (V1 e V2). Posteriormente se calcula o tempo de viagem T1 e T2, sendo que o tempo de concentração total da bacia hidrográfica, nesse caso, seria T1+T2. Pode-se traçar, a partir de interpolação, para toda a bacia hidrográfica, isolinhas de tempo de deslocamento ou isócronas. As isócronas representam linhas de mesmo tempo de deslocamento na bacia hidrográfica. Por exemplo, na Figura 3. 10 ao observar a isócrona de 3h, tem-se uma estimativa do tempo de viagem de uma gota de água que atinge essa região.

Concentração de águas Esquema das isócronas em uma bacia hidrográfica Tempo de concentração em uma bacia hidrográfica