apostila de hidrologia (profa. ticiana studart) - capítulo 2: definições

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ap pí í t a C C t u ul l o o 2 2 Bacia Hidrográfica 1. GENERALIDADES O ciclo hidrológico, se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrológico fechado, uma vez que a quantidade total da água existente em nosso planeta é constante. Entretanto, é comum o estudo, pelos hidrólogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrográfica destaca-se como região de efetiva importância prática devido a simplicidade de que oferece na aplicação do balanço hídrico. 2. DEFINIÇÃO Segundo Viessman, Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrográfica é uma área definida topograficamente, drenada por um curso d’ água ou um sistema conectado de cursos d’ água, dispondo de uma simples saída para que toda vazão efluente seja descarregada. 3. DIVISORES O primeiro passo a ser seguido na caracterização de uma bacia é, exatamente, a delimitação de seu contorno, ou seja, a linha de separação que divide as precipitações em bacias vizinhas, encaminhando o escoamento superficial para um ou outro sistema fluvial. São 3 os divisores de uma bacia: Geológico Freático Topográfico Dadas as dificuldades de se efetivar o traçado limitante com base nas formações rochosas (os estratos não seguem um comportamento sistemático e a água precipitada pode escoar antes de infiltrar) e no nível freático (devido as alterações ao longo das estações do ano), o que se faz na prática é limitar a bacia a partir de curvas de nível, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da divisão topográfica.

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    22 Bacia Hidrogrfica

    1. GENERALIDADES

    O ciclo hidrolgico,

    fechado, uma vez que a q

    comum o estudo, pelos h

    de efetiva importncia pr

    2. DEFINIO

    Segundo Viessman

    topograficamente, drenad

    de uma simples sada para

    3. DIVISORES

    O primeiro passo a

    seu contorno, ou seja,

    encaminhando o escoame

    So 3 os divisores d

    Geolgico

    Fretico

    Topogrfico

    Dadas as dificuldad

    estratos no seguem um

    e no nvel fretico (devido

    bacia a partir de curvas

    diviso topogrfica.

    se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrolgico

    uantidade total da gua existente em nosso planeta constante. Entretanto,

    idrlogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrogrfica destaca-se como regio

    tica devido a simplicidade de que oferece na aplicao do balano hdrico.

    , Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrogrfica uma rea definida

    a por um curso d gua ou um sistema conectado de cursos d gua, dispondo

    que toda vazo efluente seja descarregada.

    ser seguido na caracterizao de uma bacia , exatamente, a delimitao de

    a linha de separao que divide as precipitaes em bacias vizinhas,

    nto superficial para um ou outro sistema fluvial.

    e uma bacia:

    es de se efetivar o traado limitante com base nas formaes rochosas (os

    comportamento sistemtico e a gua precipitada pode escoar antes de infiltrar)

    as alteraes ao longo das estaes do ano), o que se faz na prtica limitar a

    de nvel, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da

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    17

    Cap. 2 Bacia Hidrogrfica

    1. GENERALIDADES

    O ciclo hidrolgico, se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrolgico fechado, uma vez que a quantidade total da gua existente em nosso planeta constante. Entretanto, comum o estudo, pelos hidrlogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrogrfica destaca-se como regio de efetiva importncia prtica devido a simplicidade de que oferece na aplicao do balano hdrico.

    2. DEFINIO

    Segundo Viessman, Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrogrfica uma rea definida topograficamente, drenada por um curso d gua ou um sistema conectado de cursos d gua, dispondo de uma simples sada para que toda vazo efluente seja descarregada.

    3. DIVISORES

    O primeiro passo a ser seguido na caracterizao de uma bacia , exatamente, a delimitao de seu contorno, ou seja, a linha de separao que divide as precipitaes em bacias vizinhas, encaminhando o escoamento superficial para um ou outro sistema fluvial.

    So 3 os divisores de uma bacia:

    Geolgico

    Fretico

    Topogrfico

    Dadas as dificuldades de se efetivar o traado limitante com base nas formaes rochosas (os estratos no seguem um comportamento sistemtico e a gua precipitada pode escoar antes de infiltrar) e no nvel fretico (devido as alteraes ao longo das estaes do ano), o que se faz na prtica limitar a bacia a partir de curvas de nvel, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da diviso topogrfica.

    Figura 2.1 Corte transversal de uma bacia (Fonte: VILLELA, 1975)

    4. CARACTERSTICAS FSICAS DE UMA BACIA HIDROGRFICA

    As caractersticas fsicas de uma bacia compem importante grupo de fatores que influem no escoamento superficial. A seguir, faremos, de forma sucinta, uma abordagem de efeitos relacionados a cada um deles, tendo como exemplo os dados da Bacia do Riacho do Faustino, localizada no municpio do Crato, Cear.

    4.1. REA DE DRENAGEM

    A rea de uma bacia a rea plana inclusa entre seus divisores topogrficos. obtida com a utilizao de um planmetro.

    A bacia do Riacho do Faustino tem uma rea de 26,4 Km2.

    Figura 2.2 Bacia hidrogrfica do Riacho do Faustino (Crato-Cear)

    4.2. FORMA DA BACIA

    Aps ter seu contorno definido, a bacia hidrogrfica apresenta um formato. evidente que este formato tem uma influncia sobre o escoamento global; este efeito pode ser melhor demonstrado atravs da apresentao de 3 bacias de formatos diferentes, porm de mesma rea e sujeitas a uma precipitao de mesma intensidade. Dividindo-as em segmentos concntricos, dentro dos quais todos os pontos se encontram a uma mesma distncia do ponto de controle, a bacia de formato A levar 10 unidades de tempo (digamos horas) para que todos os pontos da bacia tenham contribudo para a descarga (tempo de concentrao). A bacia de formato B precisar de 5 horas e a C, de 8,5 horas. Assim a gua ser fornecida ao rio principal mais rapidamente na bacia B, depois em C e A, nesta ordem.

    Figura 2.3 O efeito da forma da bacia hidrogrfica (Fonte: WILSON, 1969)

    Exprimir satisfatoriamente a forma de uma bacia hidrogrfica por meio de ndice numrico no tarefa fcil. Apesar disto Gravelius props dois ndices:

    4.2.1. COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC)

    a relao entre os permetros da bacia e de um crculo de rea igual a da bacia:

    com

    Substituindo, temos:

    onde P e A so, respectivamente, o permetro (medido com o curvmetro e expresso em Km) e a rea da bacia (medida com o planmetro, expressa em Km2). Um coeficiente mnimo igual a 1 corresponderia bacia circular; portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o Kc menos propensa enchente a bacia.

    4.2.2. FATOR DE FORMA (Kf)

    a relao entre a largura mdia da bacia (

    ) e o comprimento axial do curso d gua (L). O comprimento L medido seguindo-se o curso d gua mais longo desde a cabeceira mais distante da bacia at a desembocadura. A largura mdia obtida pela diviso da rea da bacia pelo comprimento da bacia.

    mas

    ento,

    Este ndice tambm indica a maior ou menor tendncia para enchentes de uma bacia. Uma bacia com Kf baixo, ou seja, com o L grande, ter menor propenso a enchentes que outra com mesma rea, mas Kf maior. Isto se deve a fato de que, numa bacia estreita e longa (Kf baixo), haver menor possibilidade de ocorrncia de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extenso.

    A bacia do Riacho do Faustino apresenta os seguintes dados:

    A = 26,4 km2 = 26.413.000 m2

    L = 10.500 m

    P = 25.900 m

    Assim,

    4.3. SISTEMA DE DRENAGEM

    O sistema de drenagem de uma bacia constitudo pelo rio principal e seus efluentes; o padro de seu sistema de drenagem tem um efeito marcante na taxa do runoff. Uma bacia bem drenada tem menor tempo de concentrao, ou seja, o escoamento superficial concentra-se mais rapidamente e os picos de enchente so altos.

    As caractersticas de uma rede de drenagem podem ser razoavelmente descritos pela ordem dos cursos d gua, densidade de drenagem, extenso mdia do escoamento superficial e sinuosidade do curso d gua.

    4.3.1. ORDEM DOS CURSOS D GUA

    A ordem dos rios uma classificao que reflete o grau de ramificao dentro de uma bacia. O critrio descrito a seguir foi introduzido por Horton e modificado por Strahler:

    Designam-se todos os afluentes que no se ramificam (podendo desembocar no rio principal ou em seus ramos) como sendo de primeira ordem. Os cursos d gua que somente recebem afluentes que no se subdividem so de segunda ordem. Os de terceira ordem so formados pela reunio de dois cursos d gua de segunda ordem, e assim por diante.

    Figura 2.4 Ordem dos cursos d gua na bacia do Riacho do Faustino.

    A ordem do rio principal mostra a extenso da ramificao da bacia.

    4.3.2. DENSIDADE DE DRENAGEM

    A densidade de drenagem expressa pelo comprimento total de todos os cursos d gua de uma bacia (sejam eles efmeros, intermitentes ou perenes) e sua rea total.

    Para a Bacia do Riacho do Faustino:

    4.3.3. EXTENSO MDIA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL (

    )

    Este parmetro indica a distncia mdia que a gua de chuva teria que escoar sobre os terrenos da bacia (EM LINHA RETA) do ponto onde ocorreu sua queda at o curso d gua mais prximo. Ele d uma idia da distncia mdia do escoamento superficial.

    A bacia em estudo transformada em retngulo de mesma rea, onde o lado maior a soma dos comprimentos dos rios da bacia (L =

    ).

    Figura 2.5 Extenso mdia do escoamento superficial (Fonte: VILLELA, 1975)

    4.

    x L = A assim,

    =

    Para a Bacia do Riacho do Faustino:

    = 0,165 km

    4.3.4. SINUOSIDADE DO CURSO D GUA (SIN)

    a relao entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt)

    Sin =

    Figura 2.6 Comprimento do rio principal (L) e comprimento do talveque (Lt)

    Para a Bacia do Riacho do Faustino:

    L = 10.500 m

    Lt = 8.540 m

    Sin =

    Sin = 1,23

    Obs.: Lt (comprimento do talvegue a medida em LINHA RETA entre os pontos inicial e final do curso d gua principal).

    4.4. RELEVO DA BACIA

    4.4.1. DECLIVIDADE MDIA DA BACIA

    A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se d o escoamento superficial (VILLELA, 1975). Quanto mais ngreme for o terreno, mais rpido ser o escoamento superficial, o tempo de concentrao ser menor e os picos de enchentes maiores.

    A declividade da bacia pode ser determinada atravs do Mtodo das Quadrculas. Este mtodo consiste em lanar sobre o mapa topogrfico da bacia, um papel transparente sobre o qual est traada uma malha quadriculada, com os pontos de interseo assinalados. A cada um desses pontos associa-se um vetor perpendicular curva de nvel mais prxima (orientado no sentido do escoamento). As declividades em cada vrtice so obtidas, medindo-se na planta, as menores distncias entre curvas de nveis subsequentes; a declividade o quociente entre a diferena da cota e a distncia medida em planta entre as curvas de nvel.

    Figura 2.7 Mtodo das quadrculas

    Figura 2.8 Declividade mdia da bacia do Riacho do Faustino.

    Aps a determinao da declividade dos vetores, constroi-se uma tabela de distribuio de freqncias, tomando-se uma amplitude para as classes.

    Tabela 2.1 Declividade mdia da bacia do Riacho do Faustino

    CLASSES

    Fi

    fi (%)

    fi acum (%)

    Ponto Mdio da Classe

    2 X 5

    0,0000 I( 0,0500

    16

    29,63

    100,00

    0,0250

    0,400

    0,0500 I( 0,1000

    12

    22,22

    70,37

    0,0750

    0,900

    0,1000 I( 0,1500

    13

    24,07

    48,15

    0,1250

    1,625

    0,1500 I( 0,2000

    4

    7,42

    24,08

    0,1750

    0,700

    0,2000 I( 0,2500

    0

    0,00

    16,66

    0,2250

    0,000

    0,2500 I( 0,3000

    7

    12,96

    3,70

    0,2750

    1,925

    0,3000 I( 0,3500

    0

    0,00

    3,70

    0,3250

    0,000

    0,3500 I( 0,4000

    0

    0,00

    3,70

    0,3750

    0,000

    0,4000 I( 0,4500

    0

    0,00

    3,70

    0,4250

    0,000

    0,4500 I( 0,5000

    0

    0,00

    3,70

    0,4750

    0,000

    0,5000 I( 0,5500

    0

    0,00

    3,70

    0,5250

    0,000

    0,5500 I( 0,6000

    2

    3,70

    3,70

    0,5750

    1,150

    ( 54

    6,700

    Declividade mdia da bacia =

    A distribuio de freqncias pode ainda ser plotada no grfico declividade x freqncia acumulada (curva de distribuio de declividade). Diferentes bacias podem ser plotadas num mesmo grfico para fins de comparao; curvas mais ngremas indicam um escoamento mais rpido.

    Figura 2.9 Declividade de duas bacias (Fonte: WILSON, 1969)

    4.4.2. ORIENTAO DA BACIA

    A orientao da bacia importante no que diz respeito a ventos prevalecentes e ao padro de deslocamento de tempestades. O mtodo da quadrculas tambm utilizado, pela determinao do ngulo ( formado pelo vetor conforme diagrama abaixo:

    Figura 2.10 Base para medio dos ngulos.

    A amplitude das classes consideradas no agrupamento de vetores foi de 22,5o . Feita a distribuio de freqncia, lanamo-la no diagrama Rosa dos Ventos.

    Tabela 2.2 Orientao da bacia do Riacho do Faustino

    Classes de ngulos

    fi

    fr(%)

    0o 22,5o

    1

    1,85

    22,5o 45o

    3

    5,56

    45o 67,5o

    2

    3,70

    67,5o 90o

    5

    9,26

    90o 112,5o

    3

    5,56

    112,5o 135o

    3

    5,56

    135o 157,5o

    2

    3,70

    157,5o 180o

    2

    3,70

    180o 202,5o

    2

    3,70

    202,5o 225o

    5

    9,26

    225o 247,5o

    10

    18,50

    247,5o 270o

    5

    9,26

    270o 292,5o

    4

    7,41

    292,5o 315o

    5

    9,26

    315o 337,5o

    2

    3,70

    337,5o 360o

    0

    0,00

    54

    247,50o 270o 292,50o

    225o 315o

    202,50o 337,50o

    180o

    0o

    20o

    157,50o 22,50o

    135o 45o

    112,50o 67,50o

    90o

    Figura 2.11 Rosa dos ventos (a partir da tabela 2.1).

    4.4.3. CURVA HIPSOMTRICA

    Representa o estudo da variao da elevao dos vrios terrenos da bacia com referncia ao nvel do mar. Esta curva traada lanando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da rea de drenagem com cota superior; para isto deve-se fazer a leitura planimtrica parceladamente. Os dados foram dispostos em quadro de distribuio de freqncia.

    Tabela 2.3 Distribuio de freqncia (bacia do Riacho do Faustino).

    Cotas (m)

    Ponto Mdio (m)

    rea

    (Km2)

    rea Acumulada (km2)

    %

    %

    Acumulada

    2 x 3

    680 640

    660

    0,0466

    0,466

    0,17

    0,17

    30,76

    640 600

    620

    0,1866

    0,2332

    0,71

    0,88

    115,69

    600 560

    580

    0,3533

    1,5865

    5,12

    6,00

    784,91

    560 520

    540

    2,6600

    4,2465

    10,07

    16,07

    1.436,40

    520 480

    500

    5,3666

    9,6131

    20,32

    36,39

    2.683,30

    480 440

    460

    6,5333

    16,1464

    24,74

    61,13

    3.005,32

    440 400

    420

    7,0933

    23,2397

    26,86

    87,99

    2.979,19

    400 360

    380

    2,800

    26,0397

    10,60

    98,59

    1.064,00

    360 320

    340

    0,3733

    26,4130

    1,41

    100,00

    126,92

    26,4130

    12.226,49

    Figura 2.12 Curva hipsomtrica

    4.4.4. ELEVAO MDIA DA BACIA

    A elevao mdia da bacia obtida atravs do produto do ponto mdio entre duas curvas de nvel e a rea compreendida entre elas, (coluna 7 da Tabela 2.3), dividido pela rea total.

    4.4.5. RETNGULO EQUIVALENTE

    Consiste de um retngulo de mesma rea e mesmo permetro que a bacia, onde se dispem curvas de nvel paralelas ao menor lado, de tal forma que mantenha sua hipsometria natural. O retngulo equivalente permite interferncias semelhantes s da curva hipsomtrica.

    Seja:

    P = permetro da bacia

    A = rea da bacia

    L = lado maior do retngulo equivalente

    = lado menor do retngulo equivalente

    Kc = coeficiente de compacidade da bacia

    A = L x

    P = 2

    Dado Kc, utiliza-se o baco ao lado e determina-se o valor de

    Figura 2. 13 baco

    (Fonte: VILLELA, 1975)

    Para a Bacia do Riacho do Faustino, tem-se:

    Com A = 26,4 Km3 ( L = 10,4 Km.

    Mas,

    Figura 2.14 Retngulo equivalente

    Para determinar a distncia entre as curvas de nvel no retngulo equivalente, usou-se os clculos da Tabela 2.3. dividida por 2,5.

    Tabela 2.4 Clculo da distncia entre curvas de nvel

    Cotas (m)

    Frao de rea Acumulada

    Comprimentos Acumulados (Km)

    680 640

    0,17

    0,0184

    640 600

    0,88

    0,0918

    620 560

    6,00

    0,6249

    580 520

    16,07

    1,6725

    540 480

    36,39

    3,7862

    500 440

    61,13

    6,3594

    460 400

    87,99

    9,1531

    420 360

    98,59

    10,2559

    380 320

    100,00

    10,4030

    4.4.6. DECLIVIDADE DO LVEO

    A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais; quanto maior a declividade, maior ser a velocidade de escoamento.

    A declividade do lveo pode ser obtido de trs maneiras, cada uma com diferente grau de representatividade.

    S1 : linha com declividade obtida tomando a diferena total de elevao do leito pela extenso horizontal do curso d gua.

    S2 : linha com declividade obtida por compensao de reas, de forma que a rea entre ela e a abscissa seja igual compreendida entre a curva do perfil e a abscissa.

    S3 : linha obtida a partir da considerao do tempo de percurso; a mdia harmnica ponderada da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilneos, tomando-se como peso a extenso de cada trecho.

    Tabela 2.5 Clculo da declividade do lveo.

    Cota

    Distncia (m)

    Distncia Acumulada

    (na horizontal)

    (km)

    Declividade

    por segmento

    Dist. Real

    (na linha inclinada)

    (km)

    Colunas

    6 / 5

    354,67

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    360

    840

    0,84

    0,00635

    0,07969

    0,84006

    10,5416

    400

    6.300

    7,14

    0,00635

    0,07969

    6,30013

    79,0579

    440

    2.100

    9,24

    0,01905

    0,13802

    2,10038

    15,2179

    464

    1.260

    10,5

    0,01905

    0,13802

    1,26025

    9,1309

    10,50082

    113,9483

    ___ perfil longitudinal do curso d gua principal

    Figura 2.15 Declividade do lveo

    EMBED PBrush

    EMBED PBrush

    Bacia Hidrogrfica

    Captulo

    2

    Hidrologia Aplicada

    EMBED PBrush

    EMBED PBrush

    10

    _1041184173.unknown

    _1043607860.unknown

    _1083573303.unknown

    _1083573333.unknown

    _1088926957.unknown

    _1083573341.unknown

    _1043608212.unknown

    _1044125809.unknown

    _1044126103.unknown

    _1043610531.unknown

    _1043607972.unknown

    _1041365256.unknown

    _1043606680.unknown

    _1043606725.unknown

    _1043606563.unknown

    _1041357473.unknown

    _1041359743.unknown

    _1041357194.unknown

    _1041179902.unknown

    _1041180406.unknown

    _1041183712.unknown

    _1041183767.unknown

    _1041183986.unknown

    _1041180498.unknown

    _1041180317.unknown

    _1041180364.unknown

    _1041179921.unknown

    _1041165008.unknown

    _1041179833.unknown

    _1041179881.unknown

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    _1041164739.unknown

    KarineBacia Hidrogrfica_2002.doc

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 2

    Figura 2.1 Corte transversal de uma bacia (Fonte: VILLELA, 1975)

    4. CARACTERSTICAS FSICAS DE UMA BACIA HIDROGRFICA

    As caractersticas fsicas de uma bacia compem importante grupo de fatores que influem no

    escoamento superficial. A seguir, faremos, de forma sucinta, uma abordagem de efeitos relacionados a

    cada um deles, tendo como exemplo os dados da Bacia do Riacho do Faustino, localizada no municpio do

    Crato, Cear.

    4.1. REA DE DRENAGEM

    A rea de uma bacia a rea plana inclusa entre seus divisores topogrficos. obtida com a

    utilizao de um planmetro.

    A bacia do Riacho do Faustino tem uma rea de 26,4 Km2.

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 3

    Figura 2.2 Bacia hidrogrfica do Riacho do Faustino (Crato-Cear)

    4.2. FORMA DA BACIA

    Aps ter seu contorno definido, a bacia hidrogrfica apresenta um formato. evidente que este

    formato tem uma influncia sobre o escoamento global; este efeito pode ser melhor demonstrado atravs

    da apresentao de 3 bacias de formatos diferentes, porm de mesma rea e sujeitas a uma precipitao

    de mesma intensidade. Dividindo-as em segmentos concntricos, dentro dos quais todos os pontos se

    encontram a uma mesma distncia do ponto de controle, a bacia de formato A levar 10 unidades de

    tempo (digamos horas) para que todos os pontos da bacia tenham contribudo para a descarga (tempo de

    concentrao). A bacia de formato B precisar de 5 horas e a C, de 8,5 horas. Assim a gua ser

    fornecida ao rio principal mais rapidamente na bacia B, depois em C e A, nesta ordem.

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 4

    Exprim

    tarefa fcil.

    4.2.1.

    a re

    Kc =

    Subst

    =Kc

    onde P e A

    bacia (medi

    bacia circula

    bacia.

    4.2.2.

    a r

    compriment

    Figura 2.3 O efeito da forma da bacia hidrogrfica (Fonte: WILSON, 1969)

    ir satisfatoriamente a forma de uma bacia hidrogrfica por meio de ndice numrico no

    Apesar disto Gravelius props dois ndices:

    COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC)

    lao entre os permetros da bacia e de um crculo de rea igual a da bacia:

    r 2P

    com

    =

    =

    Ar

    Ar 2

    ituindo, temos:

    A 2

    P

    A P

    0,28 Kc =

    so, respectivamente, o permetro (medido com o curvmetro e expresso em Km) e a rea da

    da com o planmetro, expressa em Km2). Um coeficiente mnimo igual a 1 corresponderia

    r; portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o Kc menos propensa enchente a

    FATOR DE FORMA (Kf)

    elao entre a largura mdia da bacia (L ) e o comprimento axial do curso d gua (L). O

    o L medido seguindo-se o curso d gua mais longo desde a cabeceira mais distante da

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 5

    bacia at a desembocadura. A largura mdia obtida pela diviso da rea da bacia pelo comprimento da

    bacia.

    ,LL

    Kf = mas LA

    L =

    ento,

    2f LA

    K =

    Este ndice tambm indica a maior ou menor tendncia para enchentes de uma bacia. Uma bacia

    com Kf baixo, ou seja, com o L grande, ter menor propenso a enchentes que outra com mesma rea,

    mas Kf maior. Isto se deve a fato de que, numa bacia estreita e longa (Kf baixo), haver menor

    possibilidade de ocorrncia de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extenso.

    A bacia do Riacho do Faustino apresenta os seguintes dados:

    A = 26,4 km2 = 26.413.000 m2

    L = 10.500 m

    P = 25.900 m

    Assim,

    41,126.413.000

    25.900 28,0

    A

    P 28,0Kc ===

    41,1Kc =

    24,0)500.10(

    000.413.26LA

    K22f

    ===

    24,0Kf =

    4.3. SISTEMA DE DRENAGEM

    O sistema de drenagem de uma bacia constitudo pelo rio principal e seus efluentes; o padro de

    seu sistema de drenagem tem um efeito marcante na taxa do runoff. Uma bacia bem drenada tem

    menor tempo de concentrao, ou seja, o escoamento superficial concentra-se mais rapidamente e os

    picos de enchente so altos.

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 6

    As caractersticas de uma rede de drenagem podem ser razoavelmente descritos pela ordem dos

    cursos d gua, densidade de drenagem, extenso mdia do escoamento superficial e sinuosidade do

    curso d gua.

    4.3.1. ORDEM DOS CURSOS D GUA

    A ordem dos rios uma classificao que reflete o grau de ramificao dentro de uma bacia. O

    critrio descrito a seguir foi introduzido por Horton e modificado por Strahler:

    Designam-se todos os afluentes que no se ramificam (podendo desembocar no rio principal ou

    em seus ramos) como sendo de primeira ordem. Os cursos d gua que somente recebem afluentes que

    no se subdividem so de segunda ordem. Os de terceira ordem so formados pela reunio de dois

    cursos d gua de segunda ordem, e assim por diante.

    Figura 2.4 Ordem dos cursos d gua na bacia do Riacho do Faustino.

    A ordem do rio principal mostra a extenso da ramificao da bacia.

    4.3.2. DENSIDADE DE DRENAGEM

    A densidade de drenagem expressa pelo comprimento total de todos os cursos d gua de uma

    bacia (sejam eles efmeros, intermitentes ou perenes) e sua rea total.

    AD 1d

    = l

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 7

    Para a Bacia do Riacho do Faustino:

    2d

    1

    m/m 001511,0000.413.26

    900.39D

    m 900.39

    ==

    = l

    4.3.3. EXTENSO MDIA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL ( l )

    Este parmetro indica a distncia mdia que a gua de chuva teria que escoar sobre os terrenos da

    bacia (EM LINHA RETA) do ponto onde ocorreu sua queda at o curso d gua mais prximo. Ele d uma

    idia da distncia mdia do escoamento superficial.

    A bacia em estudo transformada em retngulo de mesma rea, onde o lado maior a soma dos

    comprimentos dos rios da bacia (L = il ).

    Figura 2.5 Extenso mdia do escoamento superficial (Fonte: VILLELA, 1975)

    4. x L = A assim, l = lL 4

    A

    Para a Bacia do Riacho do Faustino:

    mx

    5,16539.900 4

    000.413.26==l

    l = 0,165 km

    4.3.4. SINUOSIDADE DO CURSO D GUA (SIN)

    a relao entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt)

    Sin = tL

    L

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica

    8

    Figura 2.6 Comprimento do rio principal (L) e comprimento do talveque (Lt)

    Para a Bacia do Riacho do Faustino:

    L = 10.500 m

    Lt = 8.540 m

    Sin = 23,1540.8500.10

    =

    Sin = 1,23

    Obs.: Lt (comprimento do talvegue a medida em LINHA RETA entre os pontos inicial e final do

    curso d gua principal).

    4.4. RELEVO DA BACIA

    4.4.1. DECLIVIDADE MDIA DA BACIA

    A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se d o

    escoamento superficial (VILLELA, 1975). Quanto mais ngreme for o terreno, mais rpido ser o

    escoamento superficial, o tempo de concentrao ser menor e os picos de enchentes maiores.

    A declividade da bacia pode ser determinada atravs do Mtodo das Quadrculas. Este mtodo

    consiste em lanar sobre o mapa topogrfico da bacia, um papel transparente sobre o qual est traada

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 9

    uma malha quadriculada, com os pontos de interseo assinalados. A cada um desses pontos associa-se

    um vetor perpendicular curva de nvel mais prxima (orientado no sentido do escoamento). As

    declividades em cada vrtice so obtidas, medindo-se na planta, as menores distncias entre curvas de

    nveis subsequentes; a declividade o quociente entre a diferena da cota e a distncia medida em planta

    entre as curvas de nvel.

    Figura 2.8 Declivid

    Figura 2.7 Mtodo das quadrculas

    ade mdia da bacia do Riacho do Faustino.

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 10

    Aps a determinao da declividade dos vetores, constroi-se uma tabela de distribuio de

    freqncias, tomando-se uma amplitude para as classes.

    Tabela 2.1 Declividade mdia da bacia do Riacho do Faustino

    CLASSES

    Fi

    fi (%)

    fi acum (%)

    Ponto Mdio da Classe

    2 X 5

    0,0000 I 0,0500 16 29,63 100,00 0,0250 0,400 0,0500 I 0,1000 12 22,22 70,37 0,0750 0,900 0,1000 I 0,1500 13 24,07 48,15 0,1250 1,625 0,1500 I 0,2000 4 7,42 24,08 0,1750 0,700 0,2000 I 0,2500 0 0,00 16,66 0,2250 0,000 0,2500 I 0,3000 7 12,96 3,70 0,2750 1,925 0,3000 I 0,3500 0 0,00 3,70 0,3250 0,000 0,3500 I 0,4000 0 0,00 3,70 0,3750 0,000 0,4000 I 0,4500 0 0,00 3,70 0,4250 0,000 0,4500 I 0,5000 0 0,00 3,70 0,4750 0,000 0,5000 I 0,5500 0 0,00 3,70 0,5250 0,000 0,5500 I 0,6000 2 3,70 3,70 0,5750 1,150

    54 6,700

    Declividade mdia da bacia = 12,41% ou m/m 1241,054700,6

    A distribuio de freqncias pode ainda ser plotada no grfico declividade x freqncia acumulada

    (curva de distribuio de declividade). Diferentes bacias podem ser plotadas num mesmo grfico para fins

    de comparao; curvas mais ngremas indicam um escoamento mais rpido.

    Figura 2.9 Declividade de duas bacias (Fonte: WILSON, 1969)

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 11

    4.4.2. ORIENTAO DA BACIA

    A orientao da bacia importante no que diz respeito a ventos prevalecentes e ao padro de

    deslocamento de tempestades. O mtodo da quadrculas tambm utilizado, pela determinao do

    ngulo formado pelo vetor conforme diagrama abaixo:

    Figura

    A amplitude das classes co

    de freqncia, lanamo-la no diag

    Tabe

    Clas

    22,

    4

    67,

    9

    112,

    13

    157,

    18

    202

    2

    24

    2

    29

    3

    33

    2.10 Base para medio dos ngulos.

    nsideradas no agrupamento de vetores foi de 22,5o . Feita a distribuio

    rama Rosa dos Ventos.

    la 2.2 Orientao da bacia do Riacho do Faustino

    ses de ngulos fi fr(%)

    0o 22,5o 1 1,85

    5o 45o 3 5,56

    5o 67,5o 2 3,70

    5o 90o 5 9,26

    0o 112,5o 3 5,56

    5o 135o 3 5,56

    5o 157,5o 2 3,70

    5o 180o 2 3,70

    0o 202,5o 2 3,70

    ,5o 225o 5 9,26

    25o 247,5o 10 18,50

    7,5o 270o 5 9,26

    70o 292,5o 4 7,41

    2,5o 315o 5 9,26

    15o 337,5o 2 3,70

    7,5o 360o 0 0,00

    54

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 12

    247,50o 270o 292,50o

    225o 315o

    202,50o 337,50o

    180o

    0o

    20o

    157,50o 22,50o

    135o 45o

    112,50o 67,50o

    90o

    Figura 2.11 Rosa dos ventos (a partir da tabela 2.1).

    4.4.3. CURVA HIPSOMTRICA

    Representa o estudo da variao da elevao dos vrios terrenos da bacia com referncia ao nvel

    do mar. Esta curva traada lanando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da rea de

    drenagem com cota superior; para isto deve-se fazer a leitura planimtrica parceladamente. Os dados

    foram dispostos em quadro de distribuio de freqncia.

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 13

    Tabela 2.3 Distribuio de freqncia (bacia do Riacho do Faustino).

    Cotas (m) Ponto Mdio (m)

    rea (Km2)

    rea Acumulada (km2)

    % % Acumulada

    2 x 3

    680 640 660 0,0466 0,466 0,17 0,17 30,76

    640 600 620 0,1866 0,2332 0,71 0,88 115,69

    600 560 580 0,3533 1,5865 5,12 6,00 784,91

    560 520 540 2,6600 4,2465 10,07 16,07 1.436,40

    520 480 500 5,3666 9,6131 20,32 36,39 2.683,30

    480 440 460 6,5333 16,1464 24,74 61,13 3.005,32

    440 400 420 7,0933 23,2397 26,86 87,99 2.979,19

    400 360 380 2,800 26,0397 10,60 98,59 1.064,00

    360 320 340 0,3733 26,4130 1,41 100,00 126,92

    26,4130 12.226,49

    Figura 2.12 Curva hipsomtrica

    4.4.4. ELEVAO MDIA DA BACIA

    A elevao mdia da bacia obtida atravs do produto do ponto mdio entre duas curvas de nvel

    e a rea compreendida entre elas, (coluna 7 da Tabela 2.3), dividido pela rea total.

    AP

    E m= iA x

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 14

    9,462413,26

    49,226.12==E

    mE 9,462=

    4.4.5. RETNGULO EQUIVALENTE

    Consiste de um retngulo de mesma rea e mesmo permetro que a bacia, onde se dispem curvas

    de nvel paralelas ao menor lado, de tal forma que mantenha sua hipsometria natural. O retngulo

    equivalente permite interferncias semelhantes s da curva hipsomtrica.

    Seja:

    P = permetro da bacia

    A = rea da bacia

    L = lado maior do retngulo equivalente

    l = lado menor do retngulo equivalente Kc = coeficiente de compacidade da bacia

    A = L x l

    P = 2 ( )L +l

    Dado Kc, utiliza-se o baco ao lado e determina-se o valor de AL

    Figura 2. 13

    baco cK x A

    L (Fonte: VILLELA, 1975)

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 15

    Para a Bacia do Riacho do Faustino, tem-se:

    02,2A

    L41.1Kc ==

    Com A = 26,4 Km3 L = 10,4 Km.

    Mas,

    ( )

    Km 9,25P

    L2P

    L 2P

    =

    =

    +=

    l

    l

    Km 5,2=l

    Figura 2.14 Retngulo equivalente

    Para determinar a distncia entre as curvas de nvel no retngulo equivalente, usou-se os clculos

    da Tabela 2.3. dividida por 2,5.

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 16

    Tabela 2.4 Clculo da distncia entre curvas de nvel

    Cotas (m) Frao de rea Acumulada

    Comprimentos Acumulados (Km)

    680 640 0,17 0,0184

    640 600 0,88 0,0918

    620 560 6,00 0,6249

    580 520 16,07 1,6725

    540 480 36,39 3,7862

    500 440 61,13 6,3594

    460 400 87,99 9,1531

    420 360 98,59 10,2559

    380 320 100,00 10,4030

    4.4.6. DECLIVIDADE DO LVEO

    A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais; quanto maior a

    declividade, maior ser a velocidade de escoamento.

    A declividade do lveo pode ser obtido de trs maneiras, cada uma com diferente grau de

    representatividade.

    S1 : linha com declividade obtida tomando a diferena total de elevao do leito pela extenso

    horizontal do curso d gua.

    S2 : linha com declividade obtida por compensao de reas, de forma que a rea entre ela e a

    abscissa seja igual compreendida entre a curva do perfil e a abscissa.

    S3 : linha obtida a partir da considerao do tempo de percurso; a mdia harmnica ponderada

    da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilneos, tomando-se como peso a

    extenso de cada trecho.

    Tabela 2.5 Clculo da declividade do lveo.

    Cota

    Distncia

    (m)

    Distncia Acumulada

    (na horizontal) (km)

    Declividade

    por segmento

    d

    Dist. Real

    (na linha inclinada) (km)

    Colunas

    6 / 5

    354,67 - - - - - -

    360 840 0,84 0,00635 0,07969 0,84006 10,5416

    400 6.300 7,14 0,00635 0,07969 6,30013 79,0579

    440 2.100 9,24 0,01905 0,13802 2,10038 15,2179

    464 1.260 10,5 0,01905 0,13802 1,26025 9,1309

    10,50082 113,9483

  • Cap. 2 Bacia Hidrogrfica 17

    m/m 0,0085 00849,09483,113

    50082,10

    DL

    LS

    m/m 08,0500.1021,80

    500.10hS

    m/m 0104,0500.10

    67,354464S

    2

    i

    i

    i3

    2

    1

    =

    =

    =

    ===

    =

    =

    ___ perfil longitudinal do curso d gua principal

    Figura 2.15 Declividade do lveo

    /ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown

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