Bacia Hidrográfica

Prévia do material em texto

BACIA HIDROGRÁFICA) 
Miriam Rita Moro Mine 
BACIA HIDROGRÁFICA 
 
 
 Unidade fundamental de gerenciamento dos 
recursos hídricos 
 
BACIA HIDROGRÁFICA 
 
Bacia Hidrográfica de um rio em uma dada seção é 
igual a superfície limitada por um contorno, dentro do 
qual toda água precipitada quando não é evaporada ou 
retida, escoa para aquela seção. 
 
Constitui um sistema extremamente complexo. 
 
 
Bacia hidrográfica 
Bacia Hidrográfica 
Sistema complexo que importa chuva e exporta vazão e 
evaporação 
 
 
Q BACIA P 
E 
SISTEMA HIDROLÓGICO 
 Região do espaço limitada por uma fronteira (contorno, divisor de 
águas) que recebe água +…. (entrada) , modifica suas 
características e fornece uma saída. 
 
 
 OPERADOR 
 Ω 
 
ENTRADA SAÍDA 
I (t) Q (t) 
CONCEITO DE SISTEMA 
 
 
 Sistema = conjunto de “partes” inter-relacionadas 
 = partes que interagem. 
 
 
 Em hidrologia ”partes” = processos hidrológicos. 
Bacia Hidrográfica do rio Iguaçu em FA 
Modelo 
É uma representação do comportamento do sistema; 
Os modelos matemáticos, também chamados de digitais, são os 
que representam a natureza do sistema, através de equações 
matemáticas; 
Estes modelos são mais versáteis, porque pode-se facilmente 
modificar a sua lógica, obtendo-se resultados de diferentes 
situações de um mesmo sistema ou de diferentes sistemas, além 
da grande velocidade de resposta; 
 A desvantagem deste tipo de modelo está na discretização de 
processos contínuos e na dificuldade na apresentação 
matemática de alguns processos físicos; 
 Em determinadas áreas de estudo, ainda não existem funções 
matemáticas que representem convincentemente certos 
fenômenos físicos. 
Exemplo de Modelo em Hidrologia 
S= k.Q 
dS/dt = I - Q k dQ/dt + Q = I 
 
ou (1 +kD)Q= I (D= d/dt) 
 
ou Q=(1+kD)-1. I 
 
BACIAS HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS 
 Consulte o “site” abaixo para mais 
informações sobre bacias hidrográficas 
brasileiras. 
 
(http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea
=104): 
 A bacia hidrográfica superficial e subterrânea 
• Os limites do sistema de drenagem superficial e subterrâneo 
não necessariamente coincidem no plano. 
 
• A descarga subterrânea pode entrar e sair do volume de 
controle, independente do que ocorre da bacia superficial, 
dependendo da geologia da região. 
 
• Bacia de drenagem superficial (“Catchment” ) – é uma área 
dentro de uma curva fechada projetada num plano horizontal, tal 
que todo escoamento superficial produzido pela precipitação 
que cai nesta área, passa por um ponto limite chamado 
exutória. 
 
 
Características físicas da bacia hidrográfica 
 
As características físicas primárias da bacia de drenagem são: 
 
 Área; 
 Configuração; 
 Elevação; 
 Declividade; 
 Orientação; 
 Tipo de solo; 
 Sistema de drenagem ou canal. 
Características físicas da bacia hidrográfica 
Efeitos óbvios no escoamento. 
 
Por exemplo, o tipo de solo controla: 
 
 Infiltração; 
 Armazenamento superficial; 
 Água no solo e armazenamento subterrâneo; 
 Ligado com o tipo de solo e uso do solo está a cobertura 
vegetal. 
 
Bacias hidrográficas pequenas e grandes 
 Os efeitos combinados de todos os fatores físicos permitem a 
classificação das bacias hidrográficas como hidrologicamente 
pequenas ou grandes. 
 
 O tamanho da área sozinha não é um fator decisivo. Duas bacias 
hidrográficas de mesmo tamanho podem comportar-se 
totalmente diferentes. 
 
Bacias hidrologicamente grandes 
 Predominância dos efeitos de armazenamento em cursos 
d’água e lagos,etc. 
 
 A resposta da bacia hidrográfica para a chuva é mais lenta, há 
um grande efeito compensador. 
 
 Não é sensível à variação da intensidade da chuva e ao uso do 
solo. 
 
 
Bacias hidrologicamente pequenas: 
 
• São controladas pelo “overland-flow”; 
• Uso do solo; 
• Declividade, etc. 
• Têm uma forte influência na grandeza da descarga de pico. 
 
 Efeitos do armazenamento são pequenos e a bacia hidrográfica 
é muito sensível à chuva, isto é, responde rapidamente. 
 
 
Características físicas da bacia hidrográfica 
 A descrição das características de uma bacia de drenagem não é 
facilmente formulada. O estudo da interação do clima e geologia forma 
uma parte de uma ciência própria, GEOMORFOLOGIA. 
 
 A estrutura física dos padrões de escoamento superficial é visível, e há 
certas semelhanças com árvores, etc, que resultam de condições 
geológicas e climáticas similares. 
 
 Estas semelhanças tornam possível introduzir certas classificações e 
algumas formalidades na descrição das bacias hidrográficas 
superficiais. 
 
 Características físicas da bacia hidrográfica 
 Para o escoamento superficial, o aspecto mais 
importante é o sistema da rede de canais (rios). 
 O escoamento superficial é produzido pela 
precipitação na bacia hidrográfica e é descarregado, 
junto com solutos e sedimentos, pela exutória da bacia 
hidrográfica. 
 Em detalhe , as condições variam com o tempo por 
causa das variações na superfície da terra, por 
exemplo, variações sazonais da vegetação, da 
umidade do solo,etc. 
Configuração dos rios 
 
 Os padrões de drenagem de uma bacia hidrográfica em dado 
clima e geologia são caracterizados pela rede de canais. 
 
 Geomorfologistas têm dado nomes a este padrões de rios , e a 
figura a seguir ilustra algumas dessas classificações. 
Padrões de drenagem reconhecíveis em 
fotografias aéreas 
Rede de canais idealizada 
Classificação dos rios 
Strahler (1952) definiu as ordens do rio como segue: 
 
• Os menores canais constituem os segmentos de 1ª 
ordem. 
• O segmento de 2ª ordem é formado pela junção de dois 
de 1ª ordem, etc... 
• O sistema de canais é uma árvore com a vazão na 
estação de saída formando a raiz. 
 
Bacia hidrográfica no plano 
Semelhança geométrica 
 A relação entre a área e o comprimento é 
constante 
Raio de elongação (Schumm) 
 Relação entre o diâmetro de um círculo com a 
mesma área da bacia e o comprimento da bacia. 
 
Estrutura da rede de canais 
Lei das áreas dos rios 
 
Lei dos comprimentos dos rios 
 
Lei dos números de rios 
 
Densidade de drenagem 
Estrutura da rede de canais 
Estudar este assunto no livro: 
 
 EAGLESON P. S. Dynamic hydrology , McGraw-
Hill Book Company, New York, USA, 1970. 
Relevo da bacia hidrográfica 
Lei das declividades dos rios 
 
Relação entre a declividade do vale lateral e do 
canal 
 
Análise hipsométrica 
Índices morfológicos do 
comportamento hidrológico 
Geometria do canal do rio 
 
Densidade de drenagem 
 
Declividade média da bacia 
Corte transversal de uma bacia 
A bacia hidrográfica do escoamento subterrâneo pode ser diferente. 
Divisores: Topográfico e Freático 
 
Fonte: Villela & Mattos, 
1975 
33 
Principais Variáveis 
• Área de drenagem 
Bacia km² 
Rio Barigüi 269 
Rio Atuba 126 
Rio Belém 90 
• Comprimento do rio principal; 
• Declividade média do rio principal; 
• Densidade de drenagem. 
• Desnível. 
Finte: Kit de sensibilização 
sobre rio Kunene - África 
Delimitação de bacias 
34 
Manual 
Cartas topográficas 
TIN 
Triangulated Irregular 
Network 
MNT - Modelo 
Numéricodo Terreno 
Automática 
• Gráfica ou 
• por Geoprocessamento 
Curvas de nível 
Fonte: Profª Maria Cecília Bonato Brandalize – PUC-PR 
Escala Equidistância 
1:25.000 10,0m 
1:50.000 25,0m 
1:100.000 50,0m 
1:200.000 100,0m 
Escala Equidistância 
1:500 0,5m 
1:1.000 1,0m 
1:2.000 2,0m 
1:10.000 10,0m 
Escala Equidistância 
1:250.000 100,0m 
1:500.000 200,0m 
1:1.000.000 200,0m 
1:10.000.000 500,0m 
Divisor de águas 
Divisor de águas: linha 
formada pelo encontro de 
duas vertentes opostas 
(pelos cumes) e segundo a 
qual as águas se dividem 
para uma e outra destas 
vertentes. Figura de 
DOMINGUES (1979). 
Fonte: Profª Maria Cecília Bonato Brandalize – PUC-PR 
Talvegue 
Talvegue: linha de 
encontro de duas 
vertentes opostas (pela 
base) e segundo a qual 
as águas tendem a se 
acumular formando os 
rios ou cursos d’água. 
Figura de DOMINGUES 
(1979). 
Fonte: Profª Maria Cecília Bonato Brandalize – PUC-PR 
Escoamento em rios 
MNT – Modelo Numérico do Terreno 
720 
700 
680 
740 
680 700 720 740 
720 720 
adaptado do original de Francisco Olivera, Ph.D., P.E. 
Texas A&M University 
Department of Civil Engineering 
 
MNT derivado de mapa por interpolação 
No lugar de mapas: 
Delimitação automática de bacias 
40 
MN
T 
Bacia 
Distância Acúmulos 
Aspecto 
1 
2 4 8 
16 
32 64 128 
Código de 
direção de fluxo 
Comprimento do rio principal 
Define-se o rio principal de uma bacia 
hidrográfica como aquele que drena a maior 
área no interior da bacia. 
 
A medição do comprimento do rio pode ser 
por: 
- curvímetro ou 
- por geoprocessamento; 
 
Curvímetro: Mede o comprimento de linhas retas e curvas. 
Acúmulos 
Área de drenagem 
• Mapas em papel, escala razoavelmente 
grandes (1:50.000) 
Área plana (projeção horizontal) inclusa 
entre seus divisores topográficos. 
Determinação: 
1. Planimetria 
Área da Bacia hidrográfica 
Determinação: 
2. Softwares de geoprocessamento 
• Modelos numéricos do terreno (resolução 
espacial) 
30m ~ 90m 
Aspecto 
Forma da bacia 
Importante devido tempo de concentração. 
Tempo de concentração: Tempo que leva a água do ponto 
mais distante para atingir a saída. Tempo que toda a bacia 
passa a contribuir na seção de estudo. 
Wilson, 1969, 
apud Studart, 
2006 
Forma da bacia 
Geralmente: 
Grandes rios  forma 
de pera ou leque 
Pequenos rios  
variam muito, 
dependendo da 
estrutura geológica do 
terreno 
Densidade de drenagem (Dd) 
Identificação do grau de desenvolvimento de um sistema de 
drenagem 
Relação entre 
comprimento total 
dos cursos de 
água 
(efêmeros, intermitentes e 
perenes) da BH 
Área 
0,5 km/km2 3,5 km/km2 Dd 
Drenagem pobre 
Excepcionalmente 
bem drenada 
Características do relevo 
Fatores meteorológicos 
Fatores hidrológicos 
T, EV, P, etc 
Velocidade de escoamento 
(declividade do terreno) 
Velocidade: 
Influênciam: 
Ciclo 
hidrológico 
A declividade controla em boa parte a 
velocidade do escoamento superficial 
(tempo que leva a água da chuva para 
concentrar-se nos leitos dos rios que 
constituem a rede de drenagem) 
Elevação mediana da bacia 
Representação gráfica do relevo médio da BH 
Mostra o percentual de área que existe acima ou abaixo das 
altitudes. 
Determinação: 
• Planimetria das áreas 
entre curvas de níveis 
• Quadrícula 
• Geoprocessamento 
Curva hipsométrica 
50% 
Altitude mediana 
Altitude máxima 
Altitude mínima 
100% 
Bacias Hidrográficas do Paraná 
16 bacias