AULA 03 hidrologia

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Bacia Hidrográfica
Engenharia Civil 
Unidade Caruaru - 2018.1
Professora: Tafnes da Silva Andrade
MKT-MDL-02
Versão 00
Objetivos da Aula
• Conhecer o conceito de bacia hidrográfica
• Aprender a traçar o divisor topográfico de uma bacia 
hidrográfica
• Aprender a traçar o perfil longitudinal de um rio.
• Conhecer as caraterísticas fisiográficas de uma bacia e seu 
relacionamento com as vazões da bacia.
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Definição
• Bacia hidrográfica é uma área que atua como um receptor de
água e sedimentos, formando uma espécie de reservatório
natural, delimitado por seus divisores topográficos. A água e
sedimentos aí concentrados são drenados por um ou mais cursos
de água (rio principal e seus afluentes), que seguem para um
ponto de saída comum chamado exutório.
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Bacia Hidrográfica
MKT-MDL-02
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É a área para a qual em
virtude do relevo e da
geografia, a água da chuva
escoa formando um rio
principal e seus afluentes.
Os divisores de água
(formação do relevo)
separam a rede de
drenagem de uma bacia da
outra.
F
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: 
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7
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8
5
4
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0
2
0
1
3
6
Bacia Hidrográfica
• Divisor de águas –
delimita, fisicamente, a
bacia.
• Vertentes – são os
caminhos seguidos pelo
escoamento de água.
• Rede hidrográfica – é o
conjunto de rios.
• Seção de controle – local
por onde toda a água que é
captada e armazenada é
drenada.
• Rede de drenagem – é
composta por todos os
corpos de água da bacia e
canais de escoamento que
a formam
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Bacia hidrográfica x Ciclo hidrológico
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Além de armazenar a água, a bacia é capaz de “organizar”
naturalmente um fluxo hídrico de acordo com seu volume de água
Tipos de cursos de água
• Perene – é um curso de água que sempre está correndo,
mesmo nas secas. Nele, o lençol freático mantém uma
alimentação contínua para que o volume de água nunca
baixe.
• Intermitente – são cursos de água que, geralmente,
escoam durante as estações chuvosas e secam nas
estiagens, o lençol freático também contribui para o fluxo
de água.
• Efêmeros – são os cursos de água que só existem durante a
precipitação e somente transportam o escoamento
superficial. A água presente no subsolo nunca chega a fazer
parte dele.
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Classificação das Bacias 
hidrográficas
• Bacias Principais – são as que abrigam rios de grande porte 
e que geram grande impacto ambiental
• Bacias secundárias ou terciárias – são as que abrigam rios 
de pequeno porte.
Regiões hidrográficas: Conceito e 
divisões no Brasil
• Uma região hidrográfica
é um espaço geográfico
no qual uma ou mais
bacias escorrem para
um corpo de água único
(como um grande rio ou
oceano)
• O Brasil está dividido em
12 regiões hidrográficas
Bacias hidrográficas
• Do ponto de vista da hidrologia, as bacias hidrográficas não 
são consideradas pequenas ou grandes apenas por sua 
superfície.
• A questão da escala a ser utilizada depende do problema a 
ser solucionado.
• O tamanho ideal de bacia hidrográfica é aquele que 
incorpora toda a problemática de interesse.
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Limites de uma bacia 
hidrográfica
• É necessário uma planta
planialtimétrica, onde será traçada
uma linha imaginária, para separar
uma bacia hidrográfica dos recursos
de água vizinhos.
• O divisor não corta nenhum curso de
água, exceto no exutório.
• Os pontos mais altos da bacia fazem
parte desse divisor de água (podem
existir pontos internos mais altos).
• A água escoa na direção da maior
declividade, o escoamento é ortogonal
às curvas de nível.
• Ao cortar curvas de nível, ele deve ser
traçado da forma mais perpendicular
possível.
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Limites de uma bacia 
hidrográfica
Delimitação de bacias 
hidrográficas
Utilizando plantas planialtimétricas Utilizando imagens de satélite
Delimitação de bacias 
hidrográficas
Utilizando modelo digital de terreno (DEM – digital elevation model)
Exercício 
como fazer...
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Possibilidade de enchentes e 
capacidade de drenagem
• A área, a forma, a topografia, a geologia, o solo e a
cobertura vegetal são algumas das características que
formam a morfologia de uma bacia hidrográfica, definem
suas características e seus comportamentos.
• Alguns cálculos quantitativos ajudam a entender tanto a
morfologia quanto fatores importantes , como o coeficiente
de capacidade, o fator de forma e a densidade de bacias
hidrográficas.
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Características Físicas 
• Importância
• Comparação entre bacias hidrográficas
• Transferência de dados entre bacias vizinhas
• Projeção do comportamento da bacia no futuro
• Fórmulas empíricas (regionalização)
• Algumas Características Físicas
• Amplitude altimétrica
• Perfil longitudinal do rio principal
• Comprimento da drenagem principal
• Declividade da drenagem principal
• Forma da Bacia
• Uso e tipo de solo
• Densidade de drenagem
• Área da Bacia
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Amplitude altimétrica
• É definida como a diferença entre o ponto mais alto e o
ponto mais baixo da bacia.
• Tem relação com a energia potencial máxima que a água
pode ter na superfície da bacia
• Está relaciona com a velocidade do escoamento e com a
taxa de erosão
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Perfil longitudinal do rio principal
• É obtido elaborando um gráfico da altitude pela distância
ao longo do curso de água principal da bacia.
• A distância pode ser medida desde a foz, seguindo para
montante, ou desde a cabeceira, seguindo para jusante.
• O perfil longitudinal descreve a forma como a altitude varia
ao longo da distância.
Comprimento da drenagem 
principal
• Pode ser definido como como o mais longo caminho que a água
pode percorrer dentro de uma bacia hidrográfica.
• Está relacionado com o tempo que a água leva pra escoar ao
longo do rio, esse tempo depende da velocidade da água e da
distância a ser percorrida.
• O comprimento da drenagem principal é calculado somando os
comprimentos dos trechos de rios desde o ponto mais distante do
exutório onde é possível identificar o início da rede de drenagem
superficial.
Coeficiente de capacidade (usado 
em bacias com formato circular)
• Compara o perímetro da bacia com a circunferência de um
círculo de mesma área.
• Quanto menor seu valor, mais a bacia se assemelha a um
círculo e, portanto há mais possibilidades de ocorrerem
enchentes.
Kc= coeficiente de capacidade
P= perímetro da bacia
A= área da bacia
Quando o resultado for maior que 1,50, a bacia não estará sujeita a
grandes enchentes.
Kc ≥ 1, quanto mais irregular a bacia, maior o Kc e menor a
tendência a enchentes
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𝐾𝑐 = 0,28
𝑃
𝐴
Coeficiente de capacidade (usado 
em bacias com formato circular)
• Como o círculo é a figura
geométrica plana que comporta
uma dada área com o menor
perímetro, este índice nunca será
menor que 1 (um).
• Bacias que se aproximam
geometricamente de um círculo
convergem o escoamento
superficial ao mesmo tempo para
o rio principal.
• Caso não existam outros fatores
que interfiram, os menores
valores de kc indicam maior
potencialidade de produção de
picos de enchentes.
Exemplo: Calcular o índice de
compacidade de uma bacia com 100
km2 de área e perímetro de 54 km.
Kc= 1,512
Fator de forma (usado em bacias 
com formato alongado)
• É a divisão da largura média e o comprimento axial
(distância entre os pontos mais distantes) de uma bacia
hidrográfica.
• Também permite entender se a área está sujeita ou não a
enchentes.
Kf= fator de forma
B= larguramédia da bacia
L= comprimento axial
Quanto mais próximo de 1 for o resultado , maiores os riscos de
enchentes.
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𝐾𝑓 =
𝐵
𝐿
Ex. Calcule o fator de forma da 
seguinte bacia
• Kf= 0,515
Densidade de drenagem
• Indica quão eficiente em drenar água é a bacia.
Dd= densidade de drenagem
A= largura média da bacia
LTOTAL= comprimento total dos
cursos de água da bacia.
• Bacias com drenagem pobre têm um resultado médio de 0,5
km/km2
• Bacias muito bem drenadas alcançam resultados acima de 3,5
km/km2.
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𝐷𝑑= 
𝐿𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐴
Densidade de drenagem
• Quanto mais eficiente o sistema de drenagem, ou seja, quanto
maior a densidade de drenagem da bacia, mais rapidamente a
água do escoamento superficial originada da chuva chegará à
saída.
• Ex. Calcular a densidade de drenagem da bacia abaixo:
• Dd= 0,0812
Uso do Solo
• Influencia na infiltração e velocidade do escoamento
• Áreas de florestas:
• Maior interceptação, folhas e galhos retardam o escoamento,
raízes profundas e maior consumo de água das plantas
• Agricultura
• Redução da quantidade de matéria orgânica no solo, porosidade
diminui, infiltração diminui, raízes mais superficiais e menor
consumo de água das plantas
• Áreas urbanas:
• Impermeabilização, pouca infiltração e grande velocidade do
escoamento → grandes picos de cheias
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Tipo do Solo
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Área da Bacia 
• Medida por planímetro (mecanicamente)
• Calculada pelas coordenadas do polígono, (equação de
Gauss)
• Aproximação por composição de figuras geométricas
• Calculada a partir de imagens digitalizadas em softwares
como AutoCAD, ArcGIS, Spring, Idrisi, Grass, Erdas, Qgis,
etc
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Versão 00
A área da bacia multiplicada pela lâmina precipitada ao longo 
de um intervalo de tempo define o volume de água recebido ao 
longo desse intervalo de tempo.
Planímetro 
Área – Integral de Green -
Coordenadas do Polígono
Softwares GIS
Área da bacia
• O coeficiente de capacidade (Kc) e o coeficiente de forma (Kf) são
os primeiros passos para entender o formato da bacia,
juntamente com a área da bacia, normalmente apresentada em
Km2.
• O tamanho da bacia não determina sua classificação, pois duas
bacias de mesmo tamanho podem ter comportamentos
hidrológicos completamente diferentes uma da outra.
• A principal influência do tamanho da bacia está nas vazões que
ela é capaz de produzir.
Área da bacia
• Efeitos sobre as vazões 
máximas
• Imagine duas bacias iguais com
apenas suas áreas diferentes,
sendo atingidas pela mesma
quantidade chuva no mesmo
intervalo de tempo.
• Efeitos sobre as vazões
mínimas.
• Sem escoamento superficial, a
vazão de um curso de água é
alimentada por águas
subterrâneas.
Relevo de uma bacia
• Curva hipsométrica – representação gráfica do relevo da bacia,
que mostra a elevação dos vários terrenos do espaço em relação
ao nível do mar.
Relevo de uma bacia
• Declividade da drenagem principal– determina a velocidade de
escoamento. A relação entre declividade e velocidade de
escoamento afeta o tempo que a água de chuva leva para se
concentrar nos leitos fluviais que constituem a rede de drenagem
das bacias.
• Fatores que dependem da declividade:
• Picos de enchente
• Infiltração
• Suscetibilidade para erosão dos solos
Relevo de uma bacia
• Cálculo da Declividade da drenagem principal através da média
harmônica
𝐼𝑒𝑞 =
𝐿
σ𝑖=1
𝑛 𝐿𝑖
𝐼𝑖
2
Ieq= declividade equivalente (m/ m ou m/ km).
L= extensão horizontal do perfil (dividido em n trechos)
Li e Ii= extensão horizontal e declividade média em cada trecho, respectivamente
Declividade da drenagem 
principal
• A declividade média da bacia e do curso d’água principal
também são características que afetam diretamente o
tempo de viagem da água ao longo da bacia hidrográfica.
𝑆 =
𝑍100 − 𝑍0
𝐿
𝑆85−100 =
𝑍85 − 𝑍10
0.75 𝐿
Onde Z é a altitude na cota 100%, 85%, 10% e 0% da altitude relativa à bacia;
L é o comprimento total da drenagem principal
Tempo de concentração
• É o período de tempo necessário para que toda água que chega 
até a bacia se dirija à determinada seção avaliada.
• Esse tempo depende tanto da distância total que a água tem de 
percorrer, como da velocidade com que a água escoa.
• Esse tempo é maior em bacias grandes e menos nas bacias 
pequenas
• Pode ser medido por traçadores radioativos ou químicos e por 
equações empíricas
• A escolha da equação que deve ser usada pode ser feita
comparando as características da bacia em estudo com as
características das bacias consideradas no desenvolvimento da
equação.
Tempo de concentração
• Equação de Kirpich (Uma das equações mais utilizadas)
tc= tempo de concentração em min
Δh= diferença de altitude em metros (m)
ao longo do curso d’água principal
L= comprimento do curso de água em Km
• Foi desenvolvida utilizando dados de bacias pequenas (menores
do que 0,5 km2). Não deveria ser usada em bacias maiores que 50
km.
• No entanto vários estudos mostraram que a equação de Kirpich
pode ser utilizada em bacias rurais de médio a grande porte até
12.000 km2, com erros relativamente pequenos.
𝑡𝑐 = 57
𝐿2
∆ℎ
0,385
Tempo de concentração
• Equação do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA
tc= tempo de concentração em min
S= é a declividade do curso d’água principal
L= comprimento do curso de água em Km
• Foi desenvolvida utilizando dados de 25 bacias rurais dos EUA,
todas com menos de 12.000 km2 de área de drenagem e
comprimento do rio principal menor que 257 km.
𝑡𝑐 = 11,46
𝐿0,76
𝑆0,19
Tempo de concentração
• Equação de Watt e Chow
tc= tempo de concentração em min
S= é a declividade do curso d’água principal
L= comprimento do curso de água em Km
• Foi desenvolvida com base em dados de bacias de até 5840 km2
𝑡𝑐 = 7,68
𝐿
𝑆0,5
0,79
Tempo de concentração
• Equação de Carter
tc= tempo de concentração em min
S= é a declividade do curso d’água principal
L= comprimento do curso de água em Km
• Foi desenvolvida para estimar o tempo de concentração em
bacias urbanas. Foram usadas bacias com menos de 21 km2
𝑡𝑐 = 5,96
𝐿0,6
𝑆0,3
Tempo de concentração
• Equação de Dooge
tc= tempo de concentração em min
A= é a área da bacia em km2
S= é a declividade do curso d’água principal
• Foi estimada com base em dados de 10 bacias rurais na Irlanda,
com áreas na faixa de 140 a 930 km2
𝑡𝑐 = 21,88
𝐴0,41
𝑆0,17
Importância da bacia para um 
ecossistema
• Crescimento populacional x Disponibilidade hídrica
• A vazão de um rio, volume de água transportada por ele, é 
sempre variável.
• A criação de reservatórios, principalmente de água doce, buscam 
aproveitar com máxima eficiência os recursos hídricos oferecidos
• Criam reserva de água para tempos de seca
• Serve como contenção de cheias
• Lei 9.433/1997 – Instituiu a Política Nacional de Recursos 
Hídricos
• Define a bacia hidrográfica como a unidade de planejamento dos 
recursos hídricos no Brasil
• Considera as múltiplas possibilidade de uso da água
• Considera a água como um bem finito, vulnerável e valioso
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