Aula 02 e 03 - Características das Bacias Hidrográficas

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Aula 02 e 03 – Bacias hidrográficas 
Profª MSc. Larisse Maria de Oliveira Machado 
Engenharia Civil 
Hidrologia 
 
Cotia, 11 de agosto de 2017 
1. INTRODUÇÃO 
Bacia Hidrográfica 
 
 é uma unidade fisiográfica, limitada por divisores topográficos, 
tal que recolhe a precipitação, age como um reservatório de 
água e sedimentos, é drenada por um curso d’água ou um 
sistema conectado de cursos d’água, e toda vazão efluente é 
descarregada em uma seção fluvial única, denominada seção 
exutória ou exutório. 
 
 Com a Lei 9.433/97 a Bacia Hidrográfica passou a ser 
considerada a unidade de gestão estratégica para os recursos 
hídricos. O Brasil foi dividido em várias 12 bacias, a seguir: 
 
1. INTRODUÇÃO 
São Paulo 
 O estado de São Paulo foi dividido em 21 unidades de 
gerenciamento de recursos hídricos – UGRHI’S – com a finalidade 
de se controlar melhor as atividades e gestão do recurso no estado. 
 
 O Departamento de Águas e Energia Elétrica – DAEE – é o 
responsável pela gestão de recursos hídricos na esfera estadual e a 
Agência Nacional de Águas – ANA – na esfera federal. 
 
 A cidade de Cotia encontra-se na UGRHI 6 sendo gerida pelo 
Comitê de Bacias Hidrográficas do Alto Tietê – CBH-AT. 
 
1. INTRODUÇÃO 
Alto 
Tietê 
Sub-Região Cotia - 
Guarapiranga 
 A bacia hidrográfica pode ser considerada como um sistema físico, cuja 
entrada é o volume de água precipitado e cuja saída é o volume de água 
escoado pelo exutório. 
 
 É um sistema aberto, já que nem toda a precipitação (entrada de água) se 
torna escoamento no exutório (saída) ou fica armazenada na própria bacia 
 
 Há perdas intermediárias, relativas aos volumes 
 evaporados, 
 transpirados (pela vegetação), 
 infiltrados infiltração sub-superficial e profunda e 
 os diversos usos da água pela população residente na bacia. 
1. INTRODUÇÃO 
 Área da bacia hidrográfica 
 A área fundamental para definir a potencialidade hídrica de 
uma bacia e pode ser estimada a partir da delimitação dos divisores 
da bacia em um mapa topográfico. 
 
 A área da bacia multiplicada pela lâmina precipitada ao longo de um 
intervalo de tempo define o volume de água recebido ao longo 
deste intervalo de tempo. 
 
 Pode ser obtida por planimetria, geoprocessamento, ferramentas 
digitais (Autocad/Idrisi). E também os mapas do IBGE (escala 
1:50.000). 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Divisor de águas topográfico 
 intercepta a rede de 
drenagem em apenas um 
ponto, que corresponde ao 
exutório da bacia 
 
 contornam a Bacia 
Hidrográfica e consistem 
na linha de separação que 
divide as precipitações que 
caem em bacias vizinhas e 
que encaminha o 
escoamento superficial 
resultante para um ou 
outro sistema fluvial 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Para o traçado do divisor de águas (D.A) 
de uma bacia hidrográfica, 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 afastado 
quando estiver entre duas curvas de 
mesmo nível; 
 O D.A deve cortar as curvas de nível o 
mais perpendicular possível. 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Divisor de águas freático 
 determinado, geralmente, pela estrutura geológica do terreno, estabelece os 
limites dos reservatórios de água subterrânea, de onde se pode determinar 
o deflúvio básico da bacia. 
 
 é a quantidade de água que chega aos leitos fluviais (álveos), depois de ter 
escoado superficialmente. 
 
Corte transversal 
através de 3 bacias 
adjacentes 
hipotéticas 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 O comprimento da drenagem principal é uma característica 
fundamental da bacia hidrográfica porque está relacionado ao tempo 
de viagem da água ao longo de todo o sistema. 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Tempo de 
concentração é o 
tempo que uma gota 
de chuva que atinge a 
região mais remota da 
bacia leva para atingir 
o exutório. 
 
 Declividade média da bacia e do curso d’água principal também 
afetam diretamente o tempo de viagem da água ao longo do sistema. 
O tempo de concentração de uma bacia diminui com o aumento da 
declividade. 
 
 é a relação entre a diferença de cotas (cota máxima menos a cota 
mínima) e o comprimento do mesmo. Em geral, recomenda-se usar o 
método da média ponderada, dividindo o rio em vários sub-trechos e 
ponderar as declividades parciais com os comprimentos de cada trecho. 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Tempo de concentração (tc): calcular o comprimento dos percusos 
(L1 entre P1 e P2 e L2 entre P2 e o exutório) e estimar as velocidades 
da água correspondente (V1 e V2). Posteriormente se calcular o tempo 
de viagem T1 e T2 sendo que o tc total, seria T1+T2. 
 
 
 
 
 
 Pode se traçar, a partir da interpolação, isolinhas de tempo de 
deslocamento ou isócronas, que representam linhas de mesmo tempo de 
deslocamento da bacia hidrográfica. 
 A maneira mais adequada de dterminação tc é a partir de dados de 
precipitação e vazão 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Tipo e uso do solo 
 
 Os tipos de solos e a geologia vão determinar em grande parte a 
quantidade de água precipitada que vai infiltrar no solo e a quantidade 
que vai escoar superficialmente. 
 
 O uso do solo pode alterar as características naturais, modificando as 
quantidades de água que infiltram, que escoam e que evaporam, 
alterando o comportamento hidrológico de uma bacia. 
 
 A vegetação tem um efeito muito grande sobre a formação do 
escoamento superficial e sobre a evapotranspiração. 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Tipo e uso do solo 
 Influência na infiltração e na velocidade do escoamento: 
 Solo arenoso: menor escoamento superficial, maior infiltração 
 Solo argiloso: maior escoamento, menor infiltração 
 
 Áreas de floresta: 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 
de escoamento grandes picos de cheias 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Forma da Bacia hidrográfica 
 Bacias que tenham a mesma área poderão ter respostas 
hidrológicas diferentes em função da sua forma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 coeficiente de compacidade (Kc): relação entre o perímetro P 
da bacia e o perímetro de uma bacia circular da mesma área A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Observa-se que quanto mais próximo de um círculo uma bacia se assemelhar, 
maior será a sua capacidade de proporcionar grandes cheias. 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 coeficiente de compacidade (Kc): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Isto ocorre porque há conversão do escoamento superficial, ao mesmo tempo, 
para um pequeno trecho do rio principal, havendo acúmulo do fluxo 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Fator deforma (Kf): relação entre a área da bacia (A) ou a 
largura média (L) e o comprimento axial (L) da mesma, medido 
ao longo do curso principal até a cabeceira mais distante da foz. 
 -- 
 
 ou 
 
 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Fator de forma (Kf): 
 
 Numa bacia estreita e longa, com fator de forma baixo, há menos 
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente 
toda sua extensão; 
 
 E também numa tal bacia, a contribuição dos tributários atinge o curso 
d’água principal em vários pontos ao longo do mesmo, afastando-se 
portanto, da condição ideal da bacia circular discutida no item anterior e, 
na qual a concentração de todo o deflúvio da bacia se dá num só ponto. 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Índice de conformação (Ic): relação entre a área da bacia (Abh) 
e um quadrado de lado igual ao comprimento axial (L) da bacia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Este índice também expressa a capacidade da bacia em gerar enchentes. 
Quanto mais próximo de 1, maior propensão a enchentes, pois a bacia fica 
cada vez mais próxima de um quadrado e com maior concentração do fluxo. 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Exemplo de aplicação 
 Calcular os fatores de forma para uma bacia cujo perímetro é 11,3 km, 
área de 800 há e comprimento axial de 4,5 km. Foram determinados 7 
valores de largura ao longo da bacia, iguais a 1,5 km, 2,6 km, 3,5 km, 4,5 
km, 4,3 km, 2,8 km e 1,1 km. 
 a) Coeficiente de Compacidade 
 
 
 
 b) Fator de forma e Índice de Conformação 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Exemplo de aplicação 
 
 Conclui-se que: 
 
 Com base no fator de forma, a bacia terá tendência mediana a enchentes. 
Com base no coeficiente de compacidade, a bacia apresentará alta 
tendência a grandes enchentes. 
 
 Como o primeiro expressa uma tendência a enchentes (não diz respeito à 
grandeza desta enchente) e o segundo expressa a dimensão da cheia, os 
índices são complementares. 
 
 Assim, esta bacia apresentará tendência mediana a enchentes e se estas 
ocorrerem, poderão ser de grande vulto. 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Sistema de drenagem 
 
 A rede de drenagem é constituída pelo rio principal e seus afluentes 
 
 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 
 
 O padrão de drenagem de uma bacia depende da estrutura 
geológica do local, tipo de solo, topografia e clima 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Sistema de drenagem 
 Costumamos dividir o sistema de drenagem em três tipos de rios, 
de acordo com a constância no escoamento da água: 
 
 Rios Perenes: Que contém água durante o ano todo, o lençol 
subterrâneo mantém a alimentação. 
 Rio Intermitentes: Em geral escoa durante a chuva e seca na 
estiagem. 
 Riosa Efêmeros: Existem, apenas, durante ou imediatamente após os 
períodos de precipitação e só transportam escoamento superficial 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Percurso de um rio: 
 Jusante e montante são lugares referenciais de um rio pela visão de um 
observador. 
 Jusante é o fluxo normal da água, de um ponto mais alto para um ponto 
mais baixo. Montante é a direção de um ponto mais baixo para o mais alto. 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 
 É uma classificação que reflete o grau de ramificação ou bifurcação 
dentro de uma bacia 
 
 Utilizando um mapa da bacia detalhado contendo todos os canais, 
os rios são classificados segundo o sistema de Horton (1945) e 
Strahler (1957). 
 
 Quanto maior a razão de bifurcação (Rb) média, maior o grau de 
ramificação da rede de drenagem de uma bacia e maior a tendência 
para o pico de cheia. 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Horton 
 
 Os canais de primeira ordem são aqueles que não possuem 
tributários; 
 Os canais de segunda ordem têm apenas afluentes de primeira ordem; 
 Os canais de terceira ordem recebem afluência de canais de segunda 
ordem, podendo também receber diretamente canais de primeira 
ordem; 
 Os canais de quarta ordem recebem afluência de canais de terceira 
ordem e também de ordem anterior, e assim sucessivamente 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Horton 
 
 Sucessivamente, um canal de ordem u pode ter tributários de ordem u-1 
até 1. 
 O rio principal é consignado pela mesma ordem desde a nascente até 
seu exutório 
 Isto implica atribuir a maior ordem ao rio principal, valendo esta designação 
em todo o seu comprimento, 
 A ordem do rio principal mostra a extensão da ramificação na bacia 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Horton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Strahler 
 
 É evitada a subjetividade de classificação das nascentes. 
 Todos os canais sem tributários são de primeira ordem, mesmo que 
sejam nascentes dos rios principais e afluentes; 
 Os canais de segunda ordem são os que se originam da confluência de 
dois canais de primeira ordem, podendo ter afluentes também de 
primeira ordem; 
 Os canais de terceira ordem originam se da confluência de dois canais 
de segunda ordem, podendo receber afluentes de segunda e primeira 
ordens; 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Strahler 
 
 Sucessivamente, um canal de ordem u é formado pela união de dois 
canais de ordem u-1, podendo receber afluência de canais com qualquer 
ordem inferior. 
 
 O rio principal e afluentes não mantêm o número de ordem na 
totalidade de suas extensões, como acontece no sistema de Horton 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Strahler 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Ordem dos cursos d’água 
 Classificação de Horton e Strahler - Exercício 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Densidade de drenagem 
 Indica o grau de desenvolvimento de um sistema de drenagem 
 
 É definido pela relação entre o comprimento total dos cursos 
d’água da bacia (L) e sua área A: 
 
 
 Dd reflete o tipo de clima, cobertura e permeabilidade do solo e 
rocha 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Exemplo 
 A área da bacia é 115Km2, a extensão total dos cursos d’água é 
29,0Km. A densidade de drenagem é, portanto: 
 
 
 
 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Sinuosidade do curso d’água principal 
 Representa a relação entre o comprimento do rio principal (Lc) e 
a distância entre a nascente e a foz (dc), medida em linha reta. 
 
 
 
2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DASBACIAS HIDROGRÁFICAS 
Esse termo dá uma idéia da quantidade 
de curvatura do rio ou meandros 
Rio Amazonas 
 O relevo de uma bacia tem grande influência sobre 
os fatores metereológicos e hidrológicos, pois a 
velocidade do escoamento superficial é determinada 
pela declividade do terreno, enquanto que a 
temperatura, a precipitação, a evaporação etc, são 
afetadas pela altitude 
 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Declividade 
 
 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 conseqüência, 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. 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Declividade da bacia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Dm bacia =  (nº ocorrências x Declividade média) 
  nº de ocorrências 
 
Declividade da bacia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Declividade da bacia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Declividade do curso d’água principal ou alvéolo 
 
 A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade 
dos canais fluviais 
 Quanto maior a declividade, maior será a velocidade de 
escoamento e bem mais pronunciados e estreitos serão os 
hidrogramas das enchentes 
 
 A declividade é determinada pela relação entre a diferença total 
de elevação do leito (cotas) e a distância horizontal entre eles 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Declividade do curso d’água principal ou alvéolo 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Curva hipsométrica 
 
 É 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 
porcentagem da área de drenagem que existe acima ou abaixo das 
elevações 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Curva hipsométrica 
 
 
 
 
 
 
 
 Curva hipsométrica, na qual 38% da área da bacia está situada em 
cotas superiores a 50 m 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
Altitude média, mínima, máxima, mediana e curva hipsométrica 
 
 
 
 
 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
ei – elevação média 
entre duas curvas de 
nível consecutivas 
 
Ai – área entre as 
curvas de nível 
 
A – área da bacia 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 Altitude máxima é igual a cota máxima a montante. 
 Altitude mínima é a cota mínima a jusante. 
 Para o cálculo da altitude média dividimos a somatória do 
produto do ponto médio pela área (total da coluna6) pela 
somatória das áreas (total da coluna3) 
 Para a determinação da altura média basta subtrair da altitude 
média a altitude mínima. 
 A altitude mediana é igual ao valor da cota para uma área 
referente a 50% da área total da bacia hidrográfica (interpolação 
na tabela) 
 
Curva hipsométrica 
 
2.1 CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DAS 
BACIAS HIDROGRÁFICAS