RESUMO-HIDROLOGIA

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CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA
Promove a descrição quantitativa de sistemas hídricos, além de permitir correlacionar propriedades geomorfológicas e respostas hidrológicas, possibilitando uma comparação. Essa caracterização possui uma importância e aplicações diversa, podendo ser aplicada para o gerenciamento da bacia, previsão do comportamento hidrológico, identificar alterações ambientais, gerar bases para manejo, priorizar áreas de intervenção e auxiliar no processo de gestão.
Uma bacia pode ser delimitada através de desníveis do terreno que orientam os cursos da água no sentido do mais alto para o mais baixo. Os divisores de água podem ser topográficos (altura mais elevada) ou divisor freático (une os pontos mais elevados do aquífero).
Podemos delimitar a partir de uma carta topográfica ou modelo digital de elevação (MDE) ou geoprocessamento; Mais importante: MDE que é uma representação digital de uma seção da superfície
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BH
É importante conhecer as características para podermos comparar bacias, transferir dados entre bacias vizinhas e projeção do comportamento.
Forma da bacia
Densidade de drenagem
Uso e tipo de solo: o tipo de solo pode influenciar diretamente na velocidade do escoamento e também na infiltração, áreas urbanas tendem a ter pouca infiltração e grande velocidade de escoamento, enquanto áreas de florestas tem maior interceptação por conta das folhas e galhos e retardam o escoamento.
Parâmetros e Índices Morfométricos: 
Bacias hidrográficas podem ser desmembradas e ter diferentes classificações diferenciadas pela extensão, rede de drenagem e local de desague. Sub-bacias chegam até 10° ordem, enquanto microbacias são de no máximo 3° ordem.
Área de drenagem: refere-se a área plana inclusa entre os divisores topográficos > a vazão depende deste parâmetro. Pode ser calculada por planímetro, geoprocessamento, polígonos, etc
Perímetro da bacia: comprimento total dos cursos d’água
Forma da bacia: é importante pela influência que exerce no tempo de transformação da chuva em escoamento. Alguns índices são utilizados para quantificar a influência da forma no modo de resposta de uma BH por decorrência de chuva
- índice de compacidade: relaciona os perímetros da BH e de um círculo de área igual da bacia. Quanto maior o resultado da fórmula do índice, maior é semelhança de um circulo e quanto maior, menor a propensão a enchentes.
- Fator de forma: expressa a largura média da bacia e o seu comprimento axial, que é dado da saída da bacia até seu ponto mais remoto. Quanto maior o número, maior a propensão a enchentes.
- índice de conformação: relaciona a área da bacia e um quadrado de lado igual ao comprimento axial da bacia. Quanto mais próximo de 1, maior propensão a enchentes.
- índice de circularidade: Relaciona a área da bacia e o perímetro ao quadrado.
Rede de drenagem: o sistema de drenagem sempre possui o rio principal e seus tributários. O padrão do sistema de drenagem irá depender de características geológicas do local, tipo do solo, topografia, clima, etc. Quando mais ramificado for a rede, mais acidentado deve ser o relevo. Elas podem ser classificadas em algumas formas diferentes, como a radial, paralela e mais algumas outras.
Para obtermos uma densidade de drenagem, podemos dividir o comprimento total dos cursos d’água pela área total da bacia, maior densidade irá significar uma bacia mais acidentada.
A densidade da rede de drenagem pode ser representada também pela relação de número de cursos d’água divido pela a área da bacia. Podemos usar o método de Strahler ou Horton (Horton resulta em menos canais).
Tempo de concentração: o tempo necessário para que toda a área da bacia contribua para o escoamento superficial num determinado ponto de controle
Declividade média do curso d’água principal: influencia diretamente na velocidade do escoamento da água na calha da bacia e no tempo de concentração
Sinuosidade do curso d’água: pode ser determinada a partir da relação entre o comprimento do canal principal e o comprimento do seu talvegue em linha reta. Quando maior o valor, maior a sinuosidade.
COMO HIERARQUIZAR UMA REDE DE DRENAGEM DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA
Podemos utilizar o método de Horton e o Strahler. Sendo que o primeiro, sempre resultará em menos número de curso d’água se comparado ao de Strahler, entretanto, não se alterará a ordem do rio principal.
Para o segundo método, que iremos utilizar caso apareça em prova, sempre começar pelos rios que não possuem tributário e são nascentes do rio principal, estes serão cursos de primeira ordem. Os cursos d’água de segunda ordem serão a junção de dois cursos de 1° ordem, o de 3° ordem seria a junção de 2 de segunda ordem e assim por diante. 
Seguir este exemplo abaixo>
Ao final, podemos obter a densidade da rede de drenagem citada mais acima que é o número de cursos d’água dividido pela área total da bacia. Com isso, podemos obter uma classificação de densidade hidrográfica de bacias, sendo <3 baixa e >15 muito alta.
CHUVAS E VAZÕES CRÍTICAS
O conhecimento de diversas informações de chuva, como duração da precipitação, magnitude das chuvas, enchentes, frequências são extremamente importantes para projetos de construção de obras hidráulicas. Principalmente, chuva máxima esperada.
Podemos dizer que a chuva crítica é a chuva de projeto e a vazão crítica é a vazão de projeto > cheia de projeto. Essas são utilizadas para as grandezas de chuva e vazão quando estas se relacionam com o dimensionamento de estruturas hidráulicas associadas a bacias.
Chuva crítica: é um evento crítico de chuva construído artificialmente com base em características estatísticas de chuva natural e com base em parâmetros de resposta da bacia.
Levamos em conta o período de retorno (Tr) da chuva de projeto – é o tempo médio (em anos) em que esse evento é superado ou igualado pelo menos uma vez - e o tempo da chuva (Tc) do evento (min). Essa chuva será adotada na determinação de uma vazão de projeto.
Devemos determinar o TR a partir de dimensionamentos dos prejuízos causados por eventos críticos como enchentes. É levado em consideração, por exemplo, a vida útil da obra, tipo de estrutura, reparação e ampliação, perigo de perda de vida, etc.
O TR é muito um conceito de probabilidade de eventos de chuvas críticas (1/p, sendo p a probabilidade de exceder) e é calculado usando uma base histórica.
Elas podem ser definidas a partir de equações e curvas IDF (intensidade-duração-frequência), fórmula de Gumbel e Log-Normal.
CURVAS IDFs
Esse é método que mais se destaca para calcular a chuva de projeto, que pode dimensionar diversas estruturas hidráulicas. Para determinar cada curva e equação precisamos conhecer a chuva local e ter uma boa base de dados. Essas curvas irão relacionar a intensidade, duração e frequência da chuva na bacia. Lembrando que a curva é particular de cada localidade. 
A equação mais utilizada é essa equação <, contendo diversos parâmetros necessários, como o tempo de retorno, tempo de duração do evento, e outras variáveis que são obtidas a partir da observação básica.
O tempo de duração deve ser longo o suficiente para que toda a bacia contribua com o escoamento superficial (precipitação efetiva -> parcela da precipitação total que gera escoamento superficial).
Ela é construída a partir de uma série longa de dados, depois, selecionando as máximas chuvas de uma duração escolhida, ajuste da distribuição de frequência e repetindo para diferentes durações de chuva.
Temos uma dificuldade relacionada com este cálculo, visto que temos poucas informações disponível de chuva e só tem chuva diária com série de tempo maior a 10 anos. 
Nesse caso, podemos recorrer ao cálculo das precipitações máximas utilizando a fórmula de Gumbel que irá permitir determinar a chuva máxima diária de projeto.
Métodos de Estimativas de Vazões Máximas ou de Projeto
A vazão de projeto é vinculada a segurança de uma obra hidráulica e está associada à probabilidade da ocorrência de um evento de cheia/chuva de projeto em um ano.
Pode ser estimada a partir demétodos estatísticos, com base em séries fluviométricas, ou em métodos empíricos usando dados de chuvas diárias. É difícil estimar a vazão para bacias pequenas por falta de dados, por isso muitas vezes é utilizado o método de estimativa de vazões a partir das características do local.
Para identificar qual metodologia mais adequada a ser aplicada, devemos considerar a série histórica e o tamanho da área de drenagem. 
Considerando o tamanho: Para o Método Racional, ele pode ser utilizado para áreas menores que 2,5km². Usado quando temos muitos dados de chuva e poucos de vazão e possui certas condições para o uso, como chuva de intensidade constante e distribuição uniforme e mais outras.
Para o Método Racional Modificado, 50 ha <= áreas <= 100ha. E para o método de Ven Te Chow, é usado para áreas maiores que 100 ha.
Considerando a extensão da série histórica, se superior a 3 anos: podemos usar o método do centro tecnológico de hidráulica (3anos a 10 anos), método gradex (10 a 25 anos) ou método log-pearson tipo III ( >25 anos).
Se for inferior a 3 anos, pode utilizar métodos sintéticos como método racional, I-PAI-WU ou Hidrograma unitário, por exemplo.
Conceitualmente o Hidrograma Unitário (HU) é o hidrograma do escoamento superficial direto, onde a área sob esta curva corresponde a um volumem unitário de escoamento causado por uma chuva efetiva com intensidade unitária
Chuva Efetiva > Chuva efetiva é a parcela da chuva que gera o escoamento superficial.
Enchentes
Enchente é o fenômeno de ocorrência de vazões grandes (máximas) originadas por chuvas extremas que provocam inundações. O nível de água é a altura atingida pela água na seção em estudo, em relação a uma determinada referência.
A cheia ou enchente é a elevação normal do nível d’água no período de chuvas, dentro do próprio leito.
Inundação estende-se a elevação não usual deste nível provocando transbordamento. Alagamento é o acúmulo das águas pluviais nas ruas devido a insuficiência da rede coletora.
Elas ocorrem por ocupação das várzeas, impermeabilização das áreas contribuintes, retificação, canalização e tamponamento dos rios urbanos, redes de drenagem subdimensionadas ou entupidas, etc.
Fatores agravantes: canalização dos córregos sem a devida análise do impacto a jusante.
O controle de enchente é um conjunto de medidas que visa reduzir os impactos ou a neutralização das consequências da interferência antrópica que tende em geral a agravar as enchentes ou inundações. Podemos ter medidas estruturais, como obras hidráulicas, como reservatórios ou bacias de detenção, retificação e canalização, diques, etc. Ou não estruturais, como o zoneamento urbano e das áreas de inundação, sistemas de alerta, etc
As medidas de proteção e controle de enchentes baseiam-se em geral no equilíbrio entre o custo das medidas mitigadoras e a redução dos prejuízos causados pelas enchentes.
Projetos de drenagem urbana: adota pisos permeáveis, canais abertos com margens arborizadas, reservatórios de retenção e detenção para não transferir impactos à jusante, recuperar corpos hídricos, reduzir o nível da água, etc.
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES E CONTROLE DE ESTIAGEM
A solução encontrada para reduzir a variabilidade temporal da vazão é a regularização através da utilização de um ou mais reservatórios. > Objetivo de acumular parte das águas disponíveis nos períodos chuvosos para compensar possíveis déficits
Aproveitamento a fio d’água é aquele que não depende das águas armazenadas para o atendimento da demanda, pelo fato da disponibilidade hídrica ser superior à demanda
Quando a vazão de atendimento à demanda é superior à disponibilidade, existe a necessidade da reservação de águas de épocas mais chuvosas para o consumo durante épocas de estiagem. A regularização das vazões naturais é um procedimento que visa a melhor utilização dos recursos hídricos superficiais.
Temos algumas necessidades para o reservatório:
Se Qnec (vazão necessária para suprir a demanda) < Qmin (vazão mínima do reservatório), está ok! Conseguimos utilizar normalmente esse manancial, visto que a vazão mínima esperada irá suprir a demanda.
Se Qmin < Qnec < Q, temos que ter um reservatório. Ou seja, se a vazão de demanda é maior que o mínimo esperada, mas é menor que a vazão média, então temos que ter um reservatório. 
Caso a Qnec > Q, devemos buscar outro manancial, considerando que a vazão média não irá suprir a demanda.
IMPORTANTE: 
O que é a chuva efetiva e como ela se relaciona com o número de curva (CN)?
A chuva efetiva é a parcela da precipitação total que contribui para o escoamento superficial, ou seja, o deslocamento da água na superfície do solo. Podemos considerar que o número de curva está intrinsicamente relacionado com a chuva efetiva. Para determinarmos a chuva efetiva de uma região, precisamos levar em consideração a chuva acumulada da região em mm, e a retenção potencial em mm da área, sendo este segundo determinado a partir do número de curva (CN) que é um fator determinado a partir de diversas questões, como o tipo de solo, condições de uso e ocupação do solo, umidade antecedente do solo. Por exemplo, o tipo do solo irá afetar diretamente na capacidade de escoamento superficial, áreas urbanas possuem uma infiltração baixa por conta da ocupação e alta escoamento superficial, já áreas verdes possuem alta interceptação pelas folhas e árvores, retardando o escoamento.
O que é uma IDF e para o que serve?
A curva IDF é um dos métodos mais utilizados para realizar o cálculo da chuva de projeto (chuva crítica) em um dimensionamento de obras hidráulicas, como bueiros, bacias de retenção, etc, ou seja, podemos dimensionar obras de micro e macro drenagem. É importante conhecer a chuva crítica, que é um evento crítico de chuva construído a partir das fórmulas, seja as IDF, Gumbel ou LogNormal, e relacionar com a resposta da bacia para estes eventos que permitirão o dimensionamento mais adequado, além de estar muito ligado a vazão de projeto (vazão crítica ou cheia de projeto) também, que reflete diretamente na segurança de uma obra hidráulica.
Ela relaciona a intensidade da chuva (i), duração do evento (TC) e a frequência da ocorrência (TR). A fórmula mais utilizada em curvas IDF é a seguinte:
i = K * TR^a / (b+Td)^c, sendo que K, a, b e c são coeficientes que serão determinados a partir de observações básicas da bacia.
Adentrando na fórmula, o Td será igual a duração da chuva de projeto (TC) e ele deve ser longo o suficiente para que toda bacia contribua para o escoamento superficial. O TR busca entender o tempo de recorrência para que uma chuva crítica se supere ou iguale pelo menos uma vez, além de considerar a vida útil da obra, tipo de estrutura, reparação e ampliação, perigo de perda de vida, etc, adequando-se ao dimensionamento desejado.
Qual a diferença entre o método racional e log-pearson?
Utiliza-se o método racional quando possuímos muitos dados de chuva e poucos dados de vazão e o método de log-pearson tipo III quando possuímos dados de vazão para se aplicar a log. Além de que o segundo exige uma quantidade maior de dados (mais de 25 anos) e o racional menos de 3 anos para sua utilização.