cap ii - bacia hidrografica
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8/18/2019 Cap II - Bacia Hidrografica
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Hidrologia
Capítulo IIBacia Hidrográfica
Sandra Pombo
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 2
Agenda Bacia hidrográfica – Definição
Linha de separação
Análise morfométrica de bacias
hidrográficas
Análise Linear
Análise Superficial
Análise Volumétrica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 3
Bacia hidrográfica
As regiões podem ser delimitadaspor
Limites políticos
Limites topográficos
Limites arbitrariamente fixados
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 4
Bacia hidrográfica
Das regiões limitadas,destacam-se pela importânciaprática para os hidrologistas
Bacias hidrográficas
Bacias de drenagem
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 5
Bacia hidrográfica - Definição
A bacia hidrográfica é uma área definida
topograficamente, drenada por um curso de
água ou por um conjunto de cursos de água
interligados, tal que todos os caudais
efluentes sejam descarregados através deuma única saída ( secção de definição da
bacia hidrográfica)
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 6
Bacia hidrográfica Aplicação do balanço de água
O balanço neste sistema érepresentado pela equação:
I - Input por unidade de tempoO - Output por unidade de tempodS/dt - Variação do armazenamento
dentro do sistema por unidadede tempo
dt
dSOI =−
I - Precipitação
O – Caudal Efluente
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 10
Linha de separação No interior de uma bacia podem existir picos
isolados com cota superior aos pontos docontorno da bacia
Os terrenos de uma bacia hidrográfica sãodelimitados por dois tipos de linhas deseparação Topográfica ou superficial
Freática ou subterrânea
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 11
Linha de separação A linha de separação freática é
determinada pela estrutura geológicados terrenos
As áreas demarcadas pelas linhas de
separação freática e topográfica nãocoincidem na maior parte das situações
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 12
Linha de separação Para efeitos práticos costuma
considerar-se que a área da bacia dedrenagem é determinada pela linha deseparação topográfica, uma vez que alinha de separação freática não é fixa,mudando de posição com as flutuaçõesao longo do ano do lençol freático
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Linha de separaçãoLimite do escoamento
superficial
Nível impermeável
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 14
Agenda Bacia hidrográfica – Definição
Linha de separação
Análise morfométrica de bacias
hidrográficas
Análise Linear
Análise Superficial
Análise Volumétrica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 15
Análise morfométrica debacias hidrográficas A descrição quantitativa de uma bacia
hidrográfica exige diferentes tipos decaracterização Das linhas de água
Geralmente definida como caracterização linear
Das áreas das bacias de drenagem Definida por caracterização superficial
Do relevo ou volume da bacia Definida por caracterização volumétrica
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 16
Agenda Bacia hidrográfica – Definição
Linha de separação
Análise morfométrica de bacias
hidrográficas
Análise Linear
Análise Superficial
Análise Volumétrica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 17
Análise linear das bacias hidrográficasLinhas de água
As linhas de água constituem o lugar
geométrico dos escoamentos
canalizados que ocorrem nas bacias
hidrográficas, designando-se o seuconjunto por rede hidrográfica ou
rede de drenagem
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 18
Análise linear das bacia hidrográficaLinhas de água A origem das linhas de água resulta da progressiva acção
concentrada da água que provoca erosões localizadas ao ponto
de vir a constituir um leito de escoamento
As linhas de água, de acordo com a sua importância, podem ser
designadas por
Linhas de água principais
Linhas de água secundárias
Linhas de água terciárias
Estas últimas serão afluentes ou sub-afluentes das primeiras
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Hierarquização fluvial
A classificação de determinado curso de
água (ou da área drenada que lhe está
associada) no conjunto total da bacia
hidrográfica em que se encontra,
designa-se por hierarquização fluvial
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 23
Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952) Cursos de água
1ª Ordem Menores cursos de água sem afluentes
2ª Ordem Surgem da confluência de dois de 1ª ordem e
só recebem afluentes de 1ª ordem 3ª Ordem
Surgem da confluência de dois de 2ª ordem esó recebem afluentes de ordem inferior e assimsucessivamente
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 24
Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952) Cursos de água
1ª Ordem Menores cursos de água sem afluentes
2ª Ordem Surgem da confluência de dois de 1ª ordem e
só recebem afluentes de 1ª ordem
3ª Ordem Surgem da confluência de dois de 2ª ordem e
só recebem afluentes de ordem inferior e assimsucessivamente
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Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952)
1
1 1
1
1
1
1 1
1
1ª Ordem
3ª Ordem
2ª Ordem
4ª Ordem
1
1
2 2
3
2
1
1
1
3
2
2
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 26
Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952)
A classificação de Strahler é simples;
Após se ter procedido à hierarquizaçãodas linhas de água, pode efectuar-se acorrelação com a bacia de drenagem
correspondente.
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 27
Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952) A área drenada por uma linha de água de 1ª
ordem é designada bacia de 1ª ordem
A área drenada por uma linha de água de 2ªordem é designada bacia de 2ª ordem, eassim sucessivamente
Toda a área drenada, directa ouindirectamente, para uma linha de água, éconsiderada como fazendo parte da bacia dedrenagem dessa linha de água
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 28
Relações MorfométricasRelação de bifurcação média
n - Número máximo de ordem da baciaN1 - Número de linhas de água de 1ª ordem
(segundo hierarquização de Strahler)
Horton conclui que, em bacias de drenagemque não sejam muito influenciadas porfactores geológicos, esta razão varia, emgeral, entre 3 e 5
1-n1b
NR =
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 29
Relações MorfométricasRelação de bifurcação média O valor mínimo da relação de bifurcação é 2
Bacia B
Bacia A
Caudal porunidadede área
Tempo
Bacia BR b = 2,15
Bacia ARb = 13
Esta relação defineuma medida dealongamento da
bacia
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 30
Densidade hídrica É a razão existente entre o número de cursos
de água e a área da bacia hidrográfica
N - Número total de linhas de água de 1ª ordem(Strahler)
A - Área da bacia hidrográfica
A
ND
h =
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 31
Agenda Bacia hidrográfica – Definição
Linha de separação
Análise morfométrica de bacias
hidrográficas
Análise Linear
Análise Superficial
Análise Volumétrica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 32
Área da bacia
Corresponde à área drenada pelo sistemafluvial, projectada em plano horizontal
É normalmente determinada por planimetriaem mapas com escalas razoavelmente
grandes (1/100 000, 1/50 000, 1/25 000) Expressa em km2 ou ha
1ha = 10.000 m2
1km2 = 106 m2
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 33
Perímetro da bacia
Define o comprimento da linha de
separação topográfica que delimita a
bacia
É expresso em km
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 34
Comprimento da bacia
Pode ser avaliado de modosdiferentes, obtendo-se resultadosdiferentes A – Distância medida em linha recta
entre a secção de definição da baciae o ponto do perímetro de cotamais elevada
B – Maior distância que é possívelmedir entre a secção de definiçãoda bacia e um ponto do perímetro
B
A
Ponto de cota mais alta
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 35
Forma da baciaCoeficiente de compacidade ou índice deGravelius
Define a relação entre o perímetro, P,da bacia e o perímetro de um círculo,Pc, de igual área à da bacia
c
cP
Pk =
π
π A
R R A =⇔= 2.com
A
PK c .28,0=
RPc ..2π =Substituindo
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 36
Forma da bacia
Coeficiente de compacidade ou índice deGravelius
K c é adimensional
Quanto mais irregular for a bacia tantomaior será o K c
K c ≥ 1
Quanto mais próximo for da unidademais arredondada é a forma da bacia( K c = 1 => Bacia circular )
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Factor de Forma
Define a relação entre a largura médiae o comprimento axial da bacia
A – Área da baciaL – Comprimento do curso de água mais longo
2 L
AK f =
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 38
Factor de Forma Bacia arredondada
K f elevado – Bacia arredondada
Cheias mais gravosas e repentinas
Bacia alongada
K f baixo – Bacia alongada (estreita e longa ) Tem menos probabilidade de ocorrência de chuvas
intensas cobrindo simultâneamente toda a área dabacia. A contribuição dos afluentes atinge o cursode água principal em diferentes secções
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 39
Densidade de drenagem
Correlaciona o comprimento total doscursos de água com a área da baciahidrográfica
Lt – Comprimento total das linhas de água (km) A – Área da bacia hidrográfica (km2)
A
L D T
d = ( km/km
2 )
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 40
Densidade de drenagem
A Dd varia directamente com aextensão do escoamento superficial efornece, portanto, uma indicação daeficiência da drenagem natural da bacia
Isto é, dá a indicação do comprimentode linhas de água existentes por km2 debacia hidrográfica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 41
Densidade de drenagem
Bacias mal drenadas
Dd ≤ 0,5 km/km2
Bacias excepcionalmente bem
drenadas
Dd ≥ 3,5 km/km2
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 42
Densidade de drenagem
Bacias com maior Dd estão mais
sujeitas a cheias do que bacias
com menor Dd
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 43
Densidade de drenagem
Baixa Dd Média Dd Alta Dd
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 44
Coeficiente de manutenção
Fornece o valor da área mínimanecessária para a manutenção de umaunidade de comprimento de canal deescoamento
d
m D
C 1= ( km2 /km )
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 45
Padrões de drenagemDentrítica – assemelha-se a uma árvore (do gregodendros - árvore). Desenvolve-se em rochas deresistência uniforme.
Treliça – caracterizada por ter rios principais, quecorrem paralelos, e por rios secundários (tambémparalelos entre si) que desaguam perpendicularmentenos primeiros. É típico em estruturas com falhas.
Rectangular – é uma modificação da anterior e éuma consequência da influência exercida pelasfalhas ou pelo sistema de juntas.
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 46
Padrões de drenagemParalela – Os cursos de água escoam, quaseparalelamente, uns aos outros. Zonas comdeclives acentuados.
Radial – cursos de água que se encontramdispostos, como raios de uma roda, em relação aum ponto central (ponto culminante). Típica decones de antigos vulcões.
Anelar – assemelha-se a anéis de aparência igualaos que surgem na secção de um tronco de umaárvore.
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 47
Percurso médio do escoamentosuperficial Representa a distância média que a água da
chuva terá de percorrer, em linha recta(teoricamente), desde o ponto de queda nabacia até ao curso de água mais próximo
A – Área da baciaLt – Comprimento total dos cursos de água
T
ps L A E .4
=
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 48
Percurso médio do escoamentosuperficial
d
pst
d D
E A
L DComo
.4
1=⇒=
LT
2Eps
2Eps
AEpsLinha deágua
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 49
Agenda Bacia hidrográfica – Definição
Linha de separação
Análise morfométrica de bacias
hidrográficas
Análise Linear
Análise Superficial
Análise Volumétrica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 50
Declives de um curso de água
Os perfis longitudinais dos leitos dos cursosde água mais importantes de uma baciahidrográfica influem fortemente nocomportamento da bacia, sobretudo emrelação às cheias
De facto, os declives dos leitos condicionamas velocidades de escoamento
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 51
Declives de um curso de água Para caracterizar o declive dos cursos
de água de uma bacia hidrográfica éfrequente considerar unicamente ocurso de água principal e determinar, apartir dele Declive médio, dm Declive equivalente, de Declive, d10:85
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 52
Declives de um curso de água Declive médio, dm
Só depende das altitudes extremas, traduz mal ainfluência do declive
Declive equivalente, de Declive da recta que forma com o eixo das
abcissas uma área igual à do perfil longitudinal
Declive, d10:85 É o declive médio entre secções às distâncias da
secção de referência iguais a 10% e 85% docomprimento total do curso de água principal
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 53
Declives de um curso de água
Desenvolvimento, L
A l t i t u d e dm = declive médio
de = declive equivalente
0,85L0,10L
d10:85 = declive 10:85
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 54
Curva hipsométrica
Representa a área, A, da bacia que fica
acima da cota Z, em referêncial ao nível
médio do mar, expressa em unidades
de área ou em percentagem da área
total
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 55
Curva hipsométrica
0 % 100%50 %
Área (km2)
A l t i t u d e ( m )
A1
A2
Altitude MedianaAltitude Média
Altitude Mínima = Z100
Altitude Máxima = Z0
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 56
Altitude média, Z
Z - Altitude média da baciaZi - Altitude média Ai - Área entre duas curvas de nível consecutivas A - Área total da bacia
A
A Z Z
ii∑=
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 57
Altura média, H
H - Altura média da baciaHi - Altura média
A
A H H
ii∑=
100100 Z Z H Z H Z −=∴+=
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 58
Curva hipsométrica
A representação em percentagem,
curva hipsométrica adimensional,
permite caracterizar melhor a repartição
hipsométrica e compará-la com as
curvas hipsométricas adimensionais e
típicas
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 59
Curva hipsométrica
A curva hipsométrica permite, ainda,
caracterizar a maior ou menor
juventude de uma bacia
Bacia jovem Bacia no estado de maturação
Bacia no estado de velhice
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 60
Curva hipsométricaBacia Jovem
Área
A l t i t u d e
(1)
Bacia jovem (1)
Predominam osfenómenos de erosão
Nos estado de juventude, as bacias dedrenagem apresentamuma grandepercentagem desuperfície topográficaque ainda não foitransformada emvertentes de vales
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 64
Coeficiente de massividade
H - Altura média da bacia (m) A - Área da bacia (km2)
A
H C
m =
Este índice apresenta valores mais elevadospara pequenas bacias de elevada alturamédia e mais baixos para grandes bacias depequeno desnível
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 65
Coeficiente orográfico
Relevo acentuado Co > 6 m2 /km2
Relevo pouco acentuado Co ≤ 6 m2 /km2
A
H C H C
mo
2
. ==
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 66
Índice de declive de Roche É o índice de declive médio para toda a
bacia, entre a cota mais elevada, Z0, e acota mais baixa Z100
e
p L
Z Z I 1000
−=
Le – Comprimento do rectângulo equivalente da bacia
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Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 70
Redehidrográfica
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 71
HierarquiaFluvial
Strahler
Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 72
Curso de
águaPrincipal
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