Aula31aPARTEBaciasHidrogrficasMorfologiaFluvialHSD 20170825184159

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BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Morfologia Fluvial – 1ª parte 
Engenharia Civil: Hidrologia e Sistemas de Drenagem 
2 semestre/ 2017 
Prof. Márcia Maria Guimarães 
e-mail: marcia.guimaraes@prof.una.br 
BACIA HIDROGRÁFICA 
Conjunto de canais de escoamento interligados. 
A quantidade de água que atinge os cursos fluviais 
depende: 
• Tamanho da bacia 
• Precipitação 
• Regime de fluxo 
• Infiltração 
• Evapotranspiração 
Bacia Hidrográfica 
2 
Hidrologia e Sistemas de Drenagem, 2º/2017 
Profa. Márcia Maria Guimarães 
BACIA HIDROGRÁFICA 
A ideia de bacia hidrográfica está associada à: nascentes, 
divisores de águas e características dos cursos de água, 
principais e secundários, denominados afluentes e 
subafluentes. 
Bacia Hidrográfica 
3 
Afinal o que é Bacia Hidrográfica? 
 É uma área de grandes superfícies, formada por um 
conjunto de terras, por onde corre um rio principal e 
seus afluentes, incluindo: 
– cabeceiras ou nascentes 
– divisores de água 
– cursos d’ água principais 
– afluentes e 
– subafluentes 
 
BACIA DO ITABAPOANA 
Espírito Santo 
Hidrologia e Sistemas de Drenagem, 2º/2017 
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FORMAÇÃO DA BACIA 
 Geralmente a água escoa dos pontos mais altos 
para os mais baixos e a formação da bacia acontece 
pelo desgaste que a água realiza no relevo de 
determinada área, podendo resultar em diversas 
formas: 
– Vales 
– Depressões nas montanhas 
– Planícies mais ou menos largas 
– Maior ou menor quantidade de nascentes (tipo de 
rocha) 
5 
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Os vales podem ser classificados: 
6 
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Depressões nas Montanhas 
 
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Planícies mais ou menos largas 
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Maior ou menor quantidade de nascentes 
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Exemplo de uma bacia hidrográfica 
delimitada sobre um mapa 
10 
 
A Lei Federal 9.433 de 8 de 
janeiro de 1997 (Brasil, 1997) 
definiu a bacia como a unidade 
territorial de gestão dos 
recursos hídricos 
Bacia Hidrográfica 
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Exutório 
Área onde ha convergência 
das águas que caem sobre ela 
para um mesmo ponto de saída 
(exutório) através de canais 
que formam a sua rede de 
drenagem. 
Suas características governam 
os processos de formação do 
escoamento! 
Bacia Hidrográfica 
Nascente principal 
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Bacia Hidrográfica 
13 
14 
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CONTORNO OU DIVISOR DE ÁGUA DA 
BACIA HIDROGRÁFICA 
O contorno ou divisor de uma bacia hidrográfica é definido pela linha de 
cumeada (pontos de cota máxima entre bacias), que faz a divisão das 
precipitações que caem em bacias vizinhas 
tipos de divisores de água 
divisor topográfico, condicionado pela topografia, que fixa 
a área da qual provém o deflúvio superficial direto (runoff) da 
bacia 
 
divisor freático, determinado pela estrutura geológica, que 
estabelece os limites dos reservatórios de água subterrânea, 
de onde é derivado o escoamento de base da bacia 
 
Traçado de linhas de cumiada e de talvegues 
linhas de cumiada: divisor de águas 
talvegue: linha que se encontra no 
meio da parte mais profunda de um rio 
17 
Delimitação de Bacias em Cartas Topográficas 
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A A 
Divisor Freático 
Divisor de Águas Topográfico 
Rocha impermeável 
Aquífero 
Delimitação de Bacias em Cartas Topográficas 
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19 
Bacias em 
Belo Horizonte 
Características Morfométricas 
das Bacias Hidrográficas 
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 CARACTERIZAÇÃO DA BACIA 
HIDROGRÁFICA 
21 
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 CARACTERIZAÇÃO DA BACIA 
HIDROGRÁFICA 
 
 Área de drenagem da 
bacia hidrográfica 
 
 Características de forma 
da bacia hidrográfica 
 
 Sistema de drenagem 
 
 Características físicas da 
bacia hidrográfica 
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ÁREA DE DRENAGEM 
As áreas de grandes bacias são normalmente medidas em quilômetros 
quadrados (1 km2 = 106 m2 ), bacia menores costumam ser medidas em 
hectares (1 ha = 104 m 2 e 1 km2 = 100 ha) 
 
 
Área da bacia 
hidrográfica, A, é a 
área plana 
(projetada sobre o 
plano horizontal) 
limitada pelos 
divisores 
topográficos da 
bacia 
 
 
23 
24 
ÁREA DE DRENAGEM 
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COMPRIMENTO 
É o comprimento linear dos cursos de água: L (km) 
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PERÍMETRO 
É o comprimento linear do contorno da bacia: P (km) 
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A densidade de drenagem, Dd, é a relação entre 
o comprimento total dos cursos de água (Lt) e a 
área total da bacia hidrográfica (A) 
 
Reflete a influência das características: 
• topografia 
• litologia 
• pedologia 
• cobertura vegetal 
DENSIDADE DE DRENAGEM 
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DENSIDADE DE DRENAGEM 
 
A
tL
d
D 
A = área de drenagem da bacia [ km2 ] 
Dd = densidade de drenagem da bacia [ m/km
2 ] 
Lt = comprimento total dos cursos de água [ m ] 
0,5 < Dd < 3,5 ( km/km
2 ) 
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DENSIDADE DE DRENAGEM 
A
tL
d
D 
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a velocidade de escoamento de um rio depende da 
declividade dos canais fluviais 
quanto maior a declividade, maior será a velocidade de 
escoamento, menor o tempo de concentração e mais 
pronunciados e estreitos serão os hidrogramas das 
enchentes (maior as possibilidades 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 DO ÁLVEO OU DO CURSO DE ÁGUA 
PRINCIPAL 
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DECLIVIDADE DO ÁLVEO 
 
 total)to(comprimen
foz) cota - nascente (cota
L
hS 
L = comprimento axial da bacia, ou, comprimento 
 total do curso de água principal [ km ] 
S = declividade média [ m/km ] 
∆h = diferença entre cotas da nascente à foz [ m ] 
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Comprimento (km) 
Declividade S 
Altitude (m) 
Declividade do ÁLVEO ou do curso de água 
principal 
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tempo 
Q 
Bacia montanhosa 
Bacia plana 
Efeito da Declividadeno 
Hidrograma de Cheia da Bacia 
P 
tempo 
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Tempo necessário para que a água precipitada 
no ponto mais distante da bacia escoe até o 
ponto de controle, exutório ou local de 
medição. 
 Relação com: 
 Comprimento da bacia (área da bacia) 
 Forma da bacia 
 Declividade da bacia 
 Alterações antrópicas 
 Vazão 
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 
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Tempo de viagem = 2 min 
Tempo de viagem = 15 min 
Tempo de Escoamento 
tc = tempo de concentração [horas] 
L = comprimento do rio principal [ km ] 
h = diferença de altitude da nascente à foz [ m ] 
 Fórmula de Kirpich : 
385,0
2
.39,0














h
L
tc
36 
Fórmulas Empíricas para Calcular o 
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 
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tc = tempo de concentração [minutos] 
L = comprimento do rio principal [ km ] 
h = diferença de altitude da nascente à foz [ m ] 
 Fórmula de Kirpich : 
3850
h
3
L
t 57c
,
.












37 
Fórmulas Empíricas para Calcular o 
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 
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Consiste em traçar trajetórias perpendiculares as curvas de 
nível de diferentes pontos dos divisores até a seção de controle 
f = fator de escoamento em função do tipo de superfície (tabela a seguir); e 
I = declividade das trajetórias, em %. 
tc = tempo de concentração, em s; e 
tp = tempo de percurso, em s 
L = comprimento do trajetória do escoamento, em m; e 
v = velocidade de escoamento, em m.s-1. 
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 
Método Gráfico 
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tc em minutos 
L em km 
h em m 
• Kirpich 
0,385
3
Δh
L
57tc 






A4,54tc 
• Ventura  para regiões planas 
A em km2 
• Ventura  para regiões em declives 
I
A
4,54tc 
A em km2 
I em m/km 
• Passini  para regiões planas 
IA345,6tc 
Outras fórmulas empíricas para calcular 
Tempo de concentração 
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Qual a melhor fórmula? 
Os valores de tc obtidos pelas equações 
empíricas diferem entre si. A equação mais 
utilizada tem sido a de Kirpich e o motivo se 
evidencia pelo fato de que normalmente ela 
fornece valores menores para tc, o que resulta 
numa intensidade de chuva maior, por 
consequência, uma maior vazão de cheia. 
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Mesma área, tempo de concentração diferente 
Q 
P 
tempo 
bacia com alto tempo de concentração 
bacia com baixo tempo de concentração 
Efeito do Tempo de Concentração 
no Hidrograma de Cheia da Bacia 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
FORMA DA BACIA 
Lee & Salle (1970) apresentam um método para determinar a forma da bacia de 
drenagem, que consiste em traçar uma figura geométrica (círculo, retângulo, 
triângulo, etc), independentemente da escala, cobrindo-a da melhor maneira 
possível. 
43 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
44 
Coeficiente de compacidade 
A
P
k
c
28,0
A = área de drenagem da bacia [ km2 ] 
kc = índice de compacidade 
P = perímetro da bacia [ km ] 
Informa sobre a susceptibilidade da ocorrência de inundações 
nas partes baixas da bacia. 
Relação entre o perímetro da bacia e o perímetro do círculo 
de igual área: 
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Quanto mais próximo da unidade (Kc=1), mais a bacia se 
assemelha a um círculo, podendo ser resumido assim: 
 Kc < 1,00 => bacia não sujeita a grandes cheias 
1,00 < Kc < 1,25 => bacia com alta propensão a grandes cheias 
1,25 <Kc < 1,50 => bacia com tendência mediana à formação 
 de grandes cheias 
 Kc > 1,50 => bacia não sujeita a grandes cheias 
 
Quanto mais semelhante a um círculo for 
uma bacia, maior será a sua capacidade de 
proporcionar grandes cheias 
 
Coeficiente de compacidade 
45 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
tempo 
Q 
Bacia circular 
Bacia alongada 
Kc  1 
Kc < 1 
P 
tempo 
Efeito do Coeficiente de Compacidade 
no Hidrograma de Cheias 
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Exemplo: 
A bacia do rio do Carmo, que banha os municípios 
de Ouro Preto e Mariana, tem 2280 km2 de área de 
drenagem e seu perímetro mede 319 km de 
extensão. Calcule o coeficiente de compacidade. 
A bacia apresenta tendência a enchentes? 
 
 resposta Kc =1,87 
Coeficiente de compacidade 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
48 
 
 
 
FATOR DE FORMA “ Kf ” 
 largura média da bacia hidrográfica (km) 
 Kf = 
 comprimento axial da bacia hidrográfica (km) 
 
 
Como se determina: 
 
 1-O comprimento axial da bacia hidrográfica, é determinada, medindo 
 axialmente do exutório até o ponto mais alto do talvegue. 
 
 2-A largura média é determinada, medindo-se graficamente, várias 
 linhas ortogonais à linha do exutório até ao ponto mais alto do talvegue. 
 
 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
25/08/2017 Prof. Hiroshi Paulo Yoshizane 49 
FATOR DE FORMA 
Comprimento axial 
Exutório 
 L1 + L2 + L3 + L4 
 L = 
 4 
Largura 
média 
Comprimento Axial : do exutório até o início do talvegue principal 
 _ 
 L (km) 
 Kf = 
 L.axial (km) 
 
50 
Fator de forma 
O fator de forma pode assumir os valores: 
 
Kf < 0,50 não sujeito a enchentes 
0,50 → 0,75 tendência mediana 
0,75 → 1,00 sujeito a enchentes 
Bacias alongadas apresentam pequenos 
valores do fator de forma e são menos 
susceptíveis às inundações 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
Exemplo: 
 
A bacia do rio do Carmo do exemplo anterior tem 
características de uma bacia alongada, com 132,3 km de 
comprimento axial e 17,2 km de largura média. Calcule o 
fator de forma. 
 
Resposta Kf = 0,13 
Fator de forma 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
tempo 
Q 
Bacia circular 
Bacia alongada 
P 
tempo 
Efeito do Fator de Forma no Hidrograma 
de Cheias 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
tempo 
Q 
Bacia URBANA 
Bacia RURAL 
P 
tempo 
Córrego Acaba Mundo (Sion) 
Foto: Márcia Guimarães,2004 
Foto: Márcia Guimarães,2005 
Córrego Riachão (norte MG) 
Efeito do Uso do Solo no Hidrograma de 
Cheias 
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Uma bacia hidrográfica evidencia a 
hierarquização dos rios, ou seja, a 
organização natural por ordem de 
menor volume para os mais 
caudalosos, que vai das partes 
mais altas para as mais baixas. 
 
Tal procedimento visa facilitar os 
estudos: 
 morfométricos, 
 linear, 
 espacial; e 
 hipsométrico das bacias. 
 
HIERARQUIZAÇÃODOS RIOS 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
HIERARQUIA FLUVIAL 
 
 
Consiste no processo de se 
estabelecer a classificação de 
um determinado curso de água 
no conjunto total da bacia 
hidrográfica (Horton 1945). 
 Canais de 1ª ordem => não possuem tributários 
 Canais de 2ª ordem => somente recebem 
tributários de 1ª ordem 
 Canais de 3ª ordem => podem receber um ou 
mais tributários de 2ª ordem, mas também 
podem receber afluentes de 1ª ordem 
 Canais de 4ª ordem => recebem tributários de 
3ª ordem e, também os de ordem inferior 
55 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
EXEMPLO 
Dê a ordem do rio principal 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
O córrego do Marivan, está localizado a nordeste da cidade de 
Araraquara com 1,37 km de extensão, integra à sub-bacia do 
ribeirão das Cruzes, com uma microbacia de aproximadamente 
2,1 km2, perímetro de 5,37 km e rede drenagem com 1,43 km 
Com base nos dados acima calcule: 
 
1. Coeficiente de compacidade. 
2. Coeficiente de forma. 
3. Calcule a densidade de drenagem 
4. A microbacia em questão é suscetível a enchentes? Justifique 
sua resposta. 
5. A bacia é bem drenada? Justifique. 
EXERCÍCIO 
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Profa. Márcia Maria Guimarães 
Relevo e Ambiente Fluvial 
 Os rios representam, um dos mais importantes agentes 
geológicos que desempenham papel de grande relevância 
na modelagem do relevo, no condicionamento ambiental e 
na própria vida do ser humano 
59 
Relevo e Ambiente Fluvial 
Hidrologia e Sistemas de Drenagem, 2º/2017 
Profa. Márcia Maria Guimarães 
A ideia da “modelagem” do relevo pela ação fluvial foi 
desenvolvida pelos pesquisadores do século XVIII, mas 
algumas leis fundamentais foram estabelecidas somente no 
século seguinte. 
Rio Colorado 
60 
Relevo e Ambiente Fluvial 
Hidrologia e Sistemas de Drenagem, 2º/2017 
Profa. Márcia Maria Guimarães 
• Sorby, 1859 se preocupou com o 
estudo das formas de leito, enquanto 
 
• Powell, 1876 estabeleceu o conceito de 
nível de base de erosão fluvial 
• A partir do conceito de nível de base de 
erosão fluvial, foi formulado a idéia do 
ciclo de erosão 
61 
Relevo e Ambiente Fluvial 
Hidrologia e Sistemas de Drenagem, 2º/2017 
Profa. Márcia Maria Guimarães 
• O conceito de ciclo de erosão foi 
sistematizado por Davis (1899), que propôs 
os estádios sucessivos de evolução 
denominados: 
 
• Juventude; 
• Maturidade e 
• Senilidade. 
62 
Relevo e Ambiente Fluvial 
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• É caracterizada por vales em 
“V”, 
• alta velocidade das águas, 
• grande declividade da bacia e 
dos leitos dos rios, 
• fluxo torrencial, 
• carga sedimentar pouco 
volumosa, mas muito grossa, 
• encontrado na cabeceira, 
• caracterizado pela 
predominância da erosão. 
JUVENTUDE 
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MATURIDADE 
• É atingida com a diminuição do gradiente e com vales mais 
largos. 
• É encontrado na porção intermediária do vale fluvial, com 
equilíbrio aproximado entre a erosão e sedimentação 
64 
SENILIDADE 
• Corresponde a amplos 
vales, 
• baixa velocidade das 
águas, 
• baixa declividade da bacia 
e dos leitos dos rios, 
• Carga sedimentar muito 
volumosa e muito fina 
(areias finas) 
• extensas planícies de 
inundação, 
• ocorre na desembocadura, 
• há predominância da 
sedimentação e depósito 
de sedimentos finos. 
Perfil Longitudinal 
• Perfil longitudinal ao longo de um vale fluvial, das 
nascentes na região montanhosa até o seu 
deságue em lago ou oceano 
 
• Em cada trecho o rio exibe estádios diferentes de 
maturidade, originando depósitos sedimentares 
com propriedades peculiares 
66 
Hidrologia e Sistemas de Drenagem, 2º/2017 
Profa. Márcia Maria Guimarães 
67 
Juventude Maturidade Senilidade 
Relevo e Ambiente Fluvial