Ciclo_hidrilogico_e_Bacia_hidrografica

Prévia do material em texto

Universidade Federal Rural do rio de Janeiro 
Instituto de Tecnologia 
Departamento de engenharia 
Hidrologia – IT – 113 
Ciclo Hidrológico 
 
 Definição: “Fenômeno global de circulação fechada da 
água entre a superfície terrestre e a atmosfera, 
impulsionado fundamentalmente pela energia solar, 
associada a gravidade e a rotação da Terra”. 
 
 O tempo médio na atmosfera da água evaporada é de dez 
dias; 
 
 36% de toda a energia solar que chega a terra e utilizada 
para a evaporação da água na terra e do mar; 
 
 As vazões nos rios são o resultado positivo do fluxo sobre a 
superfície terrestre, o que gera uma precipitação maior do 
que a evapotranspiração (conjunto evaporação do solo e 
transpiração das plantas); 
 
 Nos oceanos ocorre maior evaporação do que 
precipitação, por isso o fluxo e negativo; 
Resumo do ciclo hidrológico: 
 
a) circulação da água, do oceano, através da 
atmosfera, para o continente, retorno, após 
a detenção em vários pontos, para o 
oceano, através de escoamentos 
superficiais ou subterrâneos e, em parte 
pela própria atmosfera; e 
 
b) curtos-circuitos que excluem segmentos 
diversos do ciclo completo, como por 
exemplo a movimentação da água do solo e 
da superfície terrestre para a atmosfera, sem 
passar pelo oceano. 
 
Equação Hidrológica 
 
I - O = ΔS 
 
I = (entradas) incluindo todo o escoamento superficial por 
meio de canais e sobre a superfície do solo, o 
escoamento subterrâneo, ou seja, a entrada de água 
através dos limites subterrâneos do volume de controle, 
devido ao movimento lateral da água do subsolo, e a 
precipitação sobre a superfície do solo; 
 
O = saídas de água do volume de controle, devido ao 
escoamento superficial, ao escoamento subterrâneo, à 
evaporação e à transpiração das plantas; e 
 
ΔS = variação no armazenamento nas várias formas de 
retenção, no volume de controle. 
Ciclo Hidrológico 
 
Apesar da simplificação, o ciclo hidrológico é um 
meio conveniente de apresentar os fenômenos 
hidrológicos, servindo também para dar ênfase às 
quatro fases básicas de interesse do engenheiro, 
que são: 
 
 Precipitação; 
 Evaporação e transpiração; 
 Escoamento superficial; 
 Escoamento subterrâneo. 
 
Embora possa parecer um mecanismo contínuo, o 
ciclo é feito de um modo bastante aleatório, 
variando tanto no espaço como no tempo. 
 
Ciclo Hidrológico 
 
Em determinadas ocasiões, a natureza parece 
trabalhar em excesso, quando provoca chuvas 
torrenciais que ultrapassam a capacidade dos 
cursos d’água provocando inundações. 
 
Em outras ocasiões parece que todo o mecanismo 
do ciclo parou completamente e com ele a 
precipitação e o escoamento superficial. 
 
E são precisamente estes extremos de enchente e 
de seca que mais interessam aos engenheiros, 
pois muitos dos projetos de Engenharia Hidráulica 
são realizados com a finalidade de proteção 
contra estes mesmos extremos. 
 
Universidade Federal Rural do rio de Janeiro 
Instituto de Tecnologia 
Departamento de engenharia 
Hidrologia – IT – 113 
Bacia Hidrográfica 
 
1 Introdução 
 
2 Bacia hidrográfica 
1 Definição e conceitos 
2 Caracterização de bacias hidrográficas 
 
3 Comportamento hidrológico da bacia 
hidrográfica 
1 Enxurrada máxima: método racional 
1 Introdução 
 
 1.1 O uso e a degradação dos recursos 
naturais, solo, água, flora e fauna. 
 
 1.2 Situação dos trabalhos de manejo e 
conservação do solo e água no Brasil. 
Objetivos 
• Manejo adequado de recursos naturais, solo e 
água. 
• Reduzir a erosão, conservar e manter a qualidade 
da água para múltiplo uso. 
• Racionalizar o uso dos recursos materiais, 
financeiros e pessoal. 
• Incrementar a produção agro-silvo-pastoril. 
2.1 Definição e conceitos 
 
É uma área fisiográfica drenada 
por um curso ou cursos de água, 
conectados, que convergem 
direta ou indiretamente para um 
leito ou espelho de água. 
 
A bacia hidrográfica é separada de 
outra por uma linha divisória, 
chamada DIVISOR DE ÁGUAS. 
Cada chuva que cai a partir 
desse ponto se dirige ao curso 
de água principal. 
 
CLASSIFICAÇÃO 
• Microbacias; Minibacias; 
• Sub-bacias; Pequenas bacias 
DIVISOR DE ÁGUAS 
BACIA HIDROGRÁFICA 
BACIA HIDROGRÁFICA 
DIVISORES: SUPERFICIAL E FREÁTICO 
CLASSIFICAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA 
• a) Perenes: 
 
• b) Intermitentes: 
 
• c) Efêmeros: 
 
 
2.2 Caracterização de bacias hidrográficas 
 
Estudo das potencialidades e limitações da 
Bacia hidrográfica. 
 
Síntese dos aspectos dominantes da bacia. 
 
Comparação entre diferentes bacias. 
 
Transferência de dados entre regiões 
fisiograficamente semelhantes. 
 
Possibilita a elaboração do 
PLANEJAMENTO GLOBAL DA bh e PLANEJAMENTO 
CONSERVACIONISTA 
2.2 Caracterização de bacias hidrográficas 
 
 Caracterização sócio-econômica: Produtor, 
propriedade, uso atual da terra, benfeitorias, 
associativismo, práticas de manejo, produção 
animal e vegetal problemas de utilização da 
terra, estrutura fundiária. 
 
 Caracterização fisiográfica: localização e 
descrição da área, Levantamento de solos, 
caracterização climática, cobertura vegetal, 
caracterização hidrológica, forma relevo, rede 
de drenagem, declividade. 
3 Caracterização fisiográfica 
 
 Localização e caracterização da área: 
 Município, coordenadas, altitude, sistema viário. 
 
 Levantamento de solos: 
 Características químicas, físicas, mineralógicas, morfológicas, 
distribuição e classificação dos solos existentes na BH. 
 
 Caracterização climática: 
 Pluviosidade (quantidade, intensidade, duração e frequência), 
temperatura, insolação, umidade relativa, evaporação, 
evapotranspiração, balanço hídrico, erosividade das chuvas. 
 
 Cobertura vegetal: 
 Principais espécies nativas 
4. Características físicas 
- Área; 
- Precipitação pluviométrica; 
 - Intensidade máxima; pluviogramas; médias; 
- Rede de drenagem; 
- Densidade de drenagem; 
- Tempo de concentração; 
- Enxurrada máxima: 
 - método racional 
- Declividade média 
Rede de drenagem 
Ordenamento 
 A densidade de drenagem (km/km²) (Dd) é calculada pela 
divisão do Comprimento total de todos os segmentos (L) pela 
área da bacia em quilómetros (A) (Dd=L/A. Pode variar de 0,5 
km/km² (bacias mal drenadas devido a elevada 
permeabilidade ou precipitação escassa) a 3,5 km/km² 
(bacias excepcionalmente bem drenadas ocorrendo em áreas 
com elevada precipitação ou muito impermeáveis). 
 
 Densidade hidrográfica, na hidrografia, é uma medida que 
relaciona o número de rios e outros cursos d’água e o 
tamanho da bacia hidrográfica. É igual à quantidade de canais 
de ordem 1 dividido pela área da bacia hidrográfica em km². É 
utilizado para calcular o Coeficiente de torrencialidade. 
 
 O coeficiente de torrencialidade permite saber se uma bacia 
hidrográfica tem tendência para a ocorrência de inundações ou 
não através da multiplicação da densidade hidrográfica pela 
densidade de drenagem (Ct = Dh.Dd). 
 
 A probabilidade da ocorrência de inundações é tanto mais 
elevada quanto maior for o valor, tendo grande importância em 
pequenas bacias porque o tempo de torrencialidade é mais 
reduzido. 
 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA 
• Área de drenagem 
• Forma da bacia 
• Sistema de drenagem 
ÁREA DE DRENAGEM 
• É a área plana (projeção horizontal) inclusa 
entre os seus divisores topográficos. 
• A área de uma bacia é o elemento básico 
para o cálculo das outras características 
físicas. 
• É normalmente obtida por planimetriaou por 
pesagem do papel em balança de precisão. 
São muito usados os mapas do IBGE (escala 
1:50.000). 
• A área da bacia do Rio Paraíba do Sul é de 
55.500 km2. 
FORMA DA BACIA 
• É uma das características da bacia mais 
difíceis de serem expressas em termos 
quantitativos. 
• Ela tem efeito sobre o comportamento 
hidrológico da bacia, como por exemplo, 
no tempo de concentração (Tc). 
• Tc é definido como sendo o tempo, a partir 
do início da precipitação, necessário para 
que toda a bacia contribua com a vazão 
na seção de controle. 
FORMA DA BACIA 
• a) coeficiente de compacidade (Kc): é a relação entre o 
perímetro da bacia e o perímetro de um círculo de 
mesma área que a bacia. 
 
 
• b) fator de forma (Kf): é a razão entre a largura média da 
bacia (L’) e o comprimento do eixo da bacia (L) (da foz 
ao ponto mais longínquo da área). 
Pc
BHP
Kc
)(
 A
P
Kc  28,0
L
L
Kf
'

L
A
L ' 2L
A
Kf 
SISTEMA DE DRENAGEM 
• O sistema de drenagem de uma bacia é 
constituído pelo rio principal e seus 
tributários; o estudo das ramificações e do 
desenvolvimento do sistema é importante, 
pois ele indica a maior ou menor velocidade 
com que a água deixa a bacia hidrográfica. 
• O padrão de drenagem de uma bacia 
depende da estrutura geológica do local, tipo 
de solo, topografia e clima. Esse padrão 
também influencia no comportamento 
hidrológico da bacia. 
SISTEMA DE DRENAGEM 
• a) Ordem dos cursos d’água e razão de 
bifurcação (Rb): 
• Adota-se o seguinte procedimento: 
1) Os cursos primários recebem o numero 1; 
2) A união de 2 de mesma ordem dá origem a 
um curso de ordem superior; e 
3) A união de 2 de ordem diferente faz com 
que prevaleça a ordem do maior. 
SISTEMA DE DRENAGEM 
• b) densidade de drenagem (Dd): é uma 
boa indicação do grau de 
desenvolvimento de um sistema de 
drenagem. Expressa a relação entre o 
comprimento total dos cursos d’água 
(sejam eles efêmeros, intermitentes ou 
perenes) de uma bacia e a sua área total. 
SISTEMA DE DRENAGEM 
a) Ordem dos cursos d’água e razão de bifurcação (Rb): 
 Ordem 1 
 Ordem 2 
 
• b) densidade de drenagem (Dd): 
Expressa a relação entre o comprimento total dos cursos 
d’água (sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes) 
de uma bacia e a sua área total. 
A
l
Dd


CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DA BACIA 
• a) Declividade da bacia: 
• b) Curva hipsométrica: 
• c) Perfil longitudinal do curso d água: 
1°) Declividade baseada nos extremos (S1): 
2°) Declividade ponderada (S2): 
3°) Declividade equivalente constante: 
4°) Declividade 15 – 85 (S4): 
DECLIVIDADE DA BACIA 
• Quanto maior a declividade de um terreno, maior a 
velocidade de escoamento, menor Tc e maior as 
perspectivas de picos de enchentes. 
• A magnitude desses picos de enchente e a infiltração da 
água, trazendo como consequência, maior ou menor 
grau de erosão, dependem da declividade média da 
bacia (determina a maior ou menor velocidade do 
escoamento superficial), associada à cobertura vegetal, 
tipo de solo e tipo de uso da terra. 
DECLIVIDADE DA BACIA 
• Dentre os métodos utilizados na determinação, o mais 
completo denomina-se método das quadrículas 
associadas a um vetor e consiste em traçar 
quadrículas sobre o mapa da BH, cujo tamanho 
dependerá da escala do desenho e da precisão 
desejada; como exemplo, pode-se citar quadrículas de 
1km x 1km ou 2km x 2km etc. 
DECLIVIDADE DA BACIA 
)2(
)6(
Coluna
Coluna
dm


 mmdm /00575,0
358
0572,2

CURVA HIPSOMÉTRICA 
• É definida como sendo a representação gráfica do 
relevo médio de uma bacia. Representa o estudo da 
variação da elevação dos vários terrenos da bacia com 
referência ao nível médio do mar. Essa variação pode 
ser indicada por meio de um gráfico que mostra a 
percentagem da área de drenagem que existe acima ou 
abaixo das várias elevações. 
CURVA HIPSOMÉTRICA 
CURVA HIPSOMÉTRICA 
CURVA HIPSOMÉTRICA 
PERFIL LONGITUDINAL DO CURSO D’ÁGUA 
1°) Declividade baseada nos extremos (S1): 
2°) Declividade ponderada (S2): 
3°) Declividade equivalente constante (S3): 
4°) Declividade 15 – 85 (S4): 
PERFIL LONGITUDINAL DO CURSO D’ÁGUA 
PERFIL LONGITUDINAL DO CURSO D’ÁGUA