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�PAGE � �PAGE �3-10� Bacia Hidrográfica BACIA HIDROGRÁFICA (B.H.) É a área geográfica na qual toda água de chuva precipitada escoa pela superfície do solo e atinge a seção considerada. Sinônimo: bacia de contribuição, bacia de drenagem. Figura 3.1 – Esquema de uma bacia hidrográfica. Figura 3.2 – Bacia hidrográfica do Rio do Jacaré. Uma B.H. é necessariamente definida por um divisor de águas que a separa das bacias adjacentes. Figura 3.3 – Corte transversal de uma bacia hidrográfica. Todos os problemas práticos de hidrologia se referem a uma determinada bacia hidrográfica. É comum também se estudar apenas uma parte de um curso d´água. Nestes casos, a B.H. a ser considerada é a que se situa à montante (para cima) do ponto considerado. Figura 3.4 – B.H. do Rio Parateí a montante da seco L. 3.1 Delimitação de uma B.H. É necessário dispor de uma planta plani-altimétrica para se delimitar corretamente uma bacia hidrográfica. Procura-se traçar uma linha divisora de águas que separa a bacia hidrográfica considerada das vizinhas. Ao se traçar o divisor de água (D.A) deve-se considerar: O D.A. não corta nenhum curso d´água; Os pontos mais altos (“pontos cotados) geralmente fazem parte do D.A; O D.A deve passar igualmente afastados quando estiver entre duas curvas de mesmo nível; O D.A deve cortar as curvas de nível o mais perpendicular possível. Figura 3.5 A figura da página seguinte mostra uma planta com o divisor de uma bacia hidrográfica. Figura 3.6 3.2 Características de uma Bacia Hidográfica Área de drenagem É a área plana (projeção horizontal) inclusa entre seus divisores topográficos. A área é o elemento básico para o cálculo das outras características físicas. A área de uma B.H. é geralmente expressa em km2. Na prática, determina-se a área de drenagem com o uso de um aparelho denominado planímetro, porém pode-se obter a área com uma boa precisão, utilizando-se o “método dos quadradinhos”. Cabe relembrar aqui a utilização de escalas. Por exemplo, se estivesse trabalhando com um mapa na escala 1: 100.000: 1 cm no mapa equivale a 100.000 cm ou 1.000 m ou 1,0 km, na medida real. 1 cm2 equivale a 1,0 x 1,0 =1,0 km2. Supondo que a escala do mapa fosse 1:50.000: 1 cm no mapa equivale a 50.000 cm = 500 m = 0,5 km real. 1 cm2 = 0,5 x 0,5 = 0,25 km2. Forma da Bacia A forma da bacia influencia o escoamento superficial e, conseqüentemente, o hidrograma resultante de uma determinada chuva. Dois índices são mais usados para caracterizar a bacia: índices de compacidade e conformação. Índice de Compacidade (kc) – é a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia. (3.1) onde: P – perímetro da bacia; A – área da bacia. Caso não existam fatores que interfiram, os menores valores de kc indicam maior potencialidade de produção de picos de enchentes elevados. Índice de Conformação (Fator de forma) – é a relação entre a área da bacia e o quadrado de seu comprimento axial medido ao longo do curso d´água desde a desembocadura até a cabeceira mais distante do divisor de água. (3.2) onde: A – área da bacia; L – comprimento axial. Rede de drenagem (Rd) É o conjunto de todos os cursos d´água de uma bacia hidrográfica, sendo expressa em km. (3.3) onde: li – comprimento dos cursos d´água. Densidade de drenagem (Dd) A densidade de drenagem indica eficiência da drenagem na bacia. Ela é definida como a relação entre o comprimento total dos cursos d´água e a área de drenagem e é expressa em km/ km2. A bacia tem a maior eficiência de drenagem quanto maior for essa relação (3.4) Número de ordem A classificação dos rios quanto à ordem reflete o grau de ramificação ou bifurcação dentro de uma bacia. Os cursos d´água maiores possuem seus tributários que por sua vez possuem outros até que chegue aos minúsculos cursos d´água da extremidade. Geralmente, quanto maior o número de bifurcação maior serão os cursos d´água; dessa forma, pode-se classificar os cursos d´água de acordo com o número de bifurcações. Numa bacia hidrográfica, calcula-se o número de ordem da seguinte forma: começa-se a numerar todos os cursos d´água, a partir da nascente, de montante para jusante, colocando ordem 1 nos trechos antes de qualquer confluência. Adota-se a seguinte sistemática: quando ocorrer uma união de dois afluentes de ordens iguais, soma-se 1 ao rio resultante e caso os cursos forem de números diferentes, dá-se o número maior ao trecho seguinte. Figura 3.6 Declividade do álveo A velocidade de um rio depende da declividade dos canais fluviais. Quanto maior a declividade, maior será a velocidade de escoamento; neste caso, os hidrogramas de enchente terão ascensão mais rápida e picos mais elevados. Determinação da declividade equivalente (ou média): Pelo quociente entre a diferença de suas cotas e sua extensão horizontal: (3.5) onde: (H – diferença entre as cotas do ponto mais distante e da seção considerada; L – comprimento do talvegue principal. Pelo método de “compensação de área”: traça-se no gráfico do perfil longitudinal, uma linha reta, tal que, a área compreendida entre ela e o eixo das abcissas (extensão horizontal) seja igual à compreendida entre a curva do perfil e a abcissa. A1 = A2 ( ( Como a área do triângulo retângulo é igual à área abaixo do perfil longitudinal do talvegue, pode-se escrever a equação de Ieq da seguinte forma: (3.6) Pela média harmônica (mais utilizada) A declividade equivalente é determinada pela seguinte fórmula: (3.7) onde L é a extensão horizontal do perfil, que é dividido em n trechos, sendo Li e Ii, respectivamente, a extensão horizontal e a declividade média em cada trecho. Tempo de concentração (tc) É o tempo necessário para que toda a água precipitada na bacia hidrográfica passe a contribuir na seção considerada. Fórmula para o cálculo de tc: Fórmula de Kirpich (3.8) onde: Ieq – declividade equivalente em m/km; L – comprimento do curso d´água em km. 2. Fórmula de Picking (3.9) onde: L – comprimento do talvegue em km; Ieq – declividade equivalente em m/m. Exercício-exemplo 3.1: Desenhar o perfil longitudinal do talvegue principal da bacia abaixo e determinar a declividade equivalente, utilizando o método de “compensação de área” e da média harmônica. Determinar também o tempo de concentração para duas declividades. Com auxílio de um curvímetro (aparelho que mede o comprimento de linhas), mediu-se, a partir do exutório (ponto L), para montante, as distâncias dele até os pontos onde o curso d´água “corta” as curvas de nível. Com os dados obtidos, construiu-se a seguinte tabela: Ponto Dist. de L (m) Cota (m) L A B C D E F 0,0 12.400 30.200 41.000 63.700 74.000 83.200 372 (*) 400 450 500 550 600 621 (*) (*) – estimado a) Perfil longitudinal Cálculo da declividade equivalente pelo método de “compensação de área” Atot = 173.600 + 943.400 + 1.112.400 + 3.473.100 +2.090.900 + 2.194.200 = 9.987.600 m2 ou 2,9 m/km Cálculo da declividade equivalente pelo método da média harmônica. EXERCÍCIOS PROPOSTOS A partir de um mapa plani-altimétrico, foram levantadas as cotas em alguns pontos do curso principal de um córrego e as respectivas distâncias. Os valores obtidos estão apresentados na tabela abaixo. Com base nestes dados, determinar: declividade equivalente, utilizando os métodos da “compensação de área” e da média harmônica; tempo de concentração (tc) da bacia. Seção Cota (m) Distância acumulada (m) 1 2 3 4 5 700 705 715 735 780 0 300 700 1100 1400 _1042204473.unknown _1043420572.unknown _1043421113.unknown _1043671159.unknown _1043671249.unknown _1043671786.unknown _1043674589.xls Gráfico1 372 372 372 400 613.28 604.96 450 500 550 600 621 Perfil longitudinal Compens. área Média harm6onica Comprimento (m) Cota (m) Plan1 0 372 12400 400 0 372 0 372 30200 450 83200 613.28 83200 604.96 41000 500 63700 550 74000 600 83200 621 Plan2 Plan3 _1043671759.unknown _1043671211.unknown _1043671075.unknown _1043671115.unknown _1043669420.unknown _1043420944.unknown _1043421062.unknown _1043420822.unknown _1042207994.unknown _1043418883.xls Gráf1 372 400 450 500 550 600 621 Comprimento (m) Cota (m) Plan1 0 372 12400 400 30200 450 41000 500 63700 550 74000 600 83200 621 Plan2 Plan3 _1043420459.unknown _1042208127.unknown _1042204825.unknown _1042205364.unknown _1042204558.unknown _1042196167.unknown _1042204253.unknown _1042204442.unknown _1042202738.unknown _1042195446.unknown _1042195648.unknown _1038657900.unknown
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