02 - HIDROLOGIA - BACIA HIDROGRÁFICA

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HIDROLOGIA APLICADA
Aula 02
Bacia Hidrográfica
Professora Raquel Hellu
raquel.hellu@hotmail.com
Capítulo I - Introdução
A expressão bacia hidrográfica é usada para denotar a área de captação natural da água de precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, que é chamado de exutório. A bacia é constituída por um conjunto de superfícies vertentes – terreno sobre o qual escoa a água precipitada – e de uma rede de drenagem formada por cursos d’água que confluem até resultar um leito único no exutório.
Conceitos Fundamentais
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. Entretanto, esse 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) ou infiltrados profundamente. Tais volumes de água representam parcela da entrada no sistema que é “perdida” para a atmosfera ou para camadas profundas do subsolo.
Bacias Hidrográficas
Normalmente, os limites da bacia são estabelecidos analisando a topografia do terreno (relevo), através das curvas de nível. Seja utilizando mapas impressos ou arquivos eletrônicos, a bacia hidrográfica é delimitada identificando as áreas de maior cota, que constituem os chamados divisores topográficos da bacia. Como o escoamento se dá pela ação da gravidade, e a bacia é definida como o conjunto de áreas que contribuem para um ponto, é fácil perceber que as regiões de terreno mais elevado estabelecem uma divisão entre a parte do terreno cujo escoamento segue até o rio em questão e a parte cujo escoamento segue para outro rio de outra bacia.
Delimitação de Bacias
Delimitação de Bacias
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Delimitação de Bacias
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Classificação Horton-Strahler:
	
- É uma classificação que reflete o grau de ramificação ou bifurcação dentro de uma bacia hidrográfica;
 Nesta classificação atribui-se um número de ordem a cada curso de água.
 A ordem do rio principal mostra a extensão da ramificação na bacia.
Delimitação de Bacias
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Divisores de água
Delimitação de Bacias
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Divisores de água
Delimitação de Bacias
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Delimitação de Bacias
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Delimitação de Bacias
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Delimitação de Bacias
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HIDROLOGIA
Prof. Me. Murillo Batista
Delimitação de Bacias
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Delimitação de Bacias
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Delimitação de Bacias
Tocantins-Araguaia
Delimitação de Bacias
Jataí situa-se na Serra do Caiapó, que faz divisa entre as bacias do Araguaia e do Parnaíba. Sua rede hidrográfica pertence à bacia do Paraná, sendo constituída de afluentes da margem direita do Parnaíba, tendo destaque o Rio Claro e o Rio Doce (afluente)
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Delimitação de Bacias
Mapa na pasta hidrologia
Região onde Jataí se encontra
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Também é importante ter em mente o conceito de “bacias dentro de bacias”, o qual é ilustrado pela figura abaixo. Tendo o ponto A como base, a área contribuinte, ou seja, sua bacia hidrográfica é a indicada em tal figura. Entretanto, essa bacia está inserida na bacia do ponto B que, por sua vez, está contida na bacia do ponto C. Assim, conforme a escala em que se trabalhe e, principalmente, o interesse do estudo a ser realizado, serão tomadas as bacias “maiores” ou as sub-bacias e microbacias.
Delimitação de Bacias
A rigor, existem três tipos de divisores de bacias: divisor topográfico, baseado no relevo; divisor geológico, em função das características geológicas; e divisor freático, estabelecido de acordo com a posição do lençol freático. 
Delimitação de Bacias
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Classificação das Bacias Hidrográficas, quanto:
 Abastecimento;
 Regime de formação;
 Relevo;
 Forma;
 Drenagem;
 Foz.
Classificação das Bacias
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Classificação quanto ao Abastecimento:
 Perenes:
 Possuem água o tempo todo;
 Os rios recebem água dos reservatórios subterrâneos;
 Intermitentes:
 Escoam nas chuvas, mas secam nas estiagens;
 Apresentam escoamento superficial e subterrâneo;
 Efêmeros:
 Escoam durante as chuvas;
 Somente escoamento superficial;
Classificação das Bacias
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Classificação quanto ao Regime de Formação:
 Pluvial:
 Rios formados à partir das precipitações (chuvas);
 Nival:
 Rios formados pelo derretimento de geleiras;
 Misto:
 Rios formados pelo regime pluvial e nival simultaneamente;
Classificação das Bacias
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Classificação quanto ao Relevo:
 Bacia de Planalto:
 Rios de bacias de planalto são utilizados para gerar energia;
 Bacia Paraná: Abastece o reservatório da Usina de Itaipú;
 Bacia de Planície:
 Rios de bacias de planície são utilizados para navegação;
 No Brasil destacam-se duas:
 Planície Amazônica: Bacia Amazônica;
 Planície do Pantanal: Bacia do Paraguai.
Classificação das Bacias
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Classificação quanto a Forma:
 Circular:
 Elíptica:
 Radial ou ramificada:
Classificação das Bacias
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Classificação quanto a Forma:
 Circular: toda água escoada tende a alcançar a saída (exutório) da bacia ao mesmo tempo.
Classificação das Bacias
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Classificação quanto a Forma:
 Elíptica: tem escoamento distribuído ao longo do tempo. Causa enchente menor.
Classificação das Bacias
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Classificação quanto a Forma:
 Radial ou Ramificada: Conjunto de sub-bacias. Nas cheias crescem. Estacionam ou diminuem à medida que se fizer sentir as contribuições das sub-bacias.
Classificação das Bacias
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Classificação quanto a Drenagem:
 Endorréica:
 Quando o rio corre para dentro do continente;
 Acaba em uma depressão podendo originar lagos;
 Exorréica:
 Quando o rio corre para fora do continente;
 Todas as bacias brasileiras;
 Arrréica:
 O rio não possui uma direção certa;
 Desaparece por evaporação ou por infiltração;
Criptorrréica:
 Caracterizada por rios subterrâneos (grutas);
Classificação das Bacias
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Classificação quanto a Foz:
 Estuária:
 Deságua em um único
 braço, simples;
 Delta:
 Deságua em vários
 braços, ramificada;
 Misto:
 Ocorre das duas
 formas anteriores.
Foz em delta
Classificação das Bacias
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A caracterização física da bacia hidrográfica, em termos de relevo, rede de drenagem, forma e área de drenagem, constitui o que se denomina de fisiografia. Para essa caracterização são utilizados mapas, fotografias aéreas, imagens de satélite (sensoriamento remoto) e levantamentos topográficos. 
Características Físicas das Bacias
A área da bacia (A) corresponde a sua área de drenagem, cujo valor corresponde à área plana entre os divisores topográficos projetada verticalmente. O conhecimento da área da bacia permite estimar qual o volume precipitado de água, para uma certa lâmina de precipitação, pela expressão:
Volume precipitado = lâmina precipitada x área da bacia
Características Físicas das Bacias
A forma da bacia, obviamente, é função da delimitação da área da bacia e tem influência no tempo transcorrido entre a ocorrência da precipitação e o escoamento no exutório. Em bacias de formato mais arredondado esse tempo tende a ser menor do que em bacias mais compridas.
t2 < t1 < t3
Características Físicas das Bacias
Existem vários índices utilizados para se determinar a forma das bacias, procurando relacioná-las com formas geométricas conhecidas:
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Fator de forma: é definido pela relação entre a largura média da bacia e o comprimento axial do curso d’água principal (Lc).
A largura média é calculada pela expressão:
e, portanto, o fator de forma é determinado por:
Esse coeficiente dá uma ideia da tendência da bacia a cheias e, a princípio, comparando-se duas bacias, aquela de maior fator de forma estaria mais propensa a cheias do que a outra.
Características Físicas das Bacias
Quanto menor o Kf,mais comprida é a bacia e portanto, menos sujeita a picos de enchente, pois o Tc é maior e, além disso, fica difícil uma mesma chuva intensa abranger toda a bacia.
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Coeficiente de Compacidade (Kc) - Esse coeficiente é definido como a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de mesma área da bacia. Assim, considerando uma bacia de área A e um círculo também de área A, tem-se que:
Logo:
Pela sua definição, se Kc = 1 a forma da bacia é um círculo, sendo mais “irregular” quanto maior o valor desse coeficiente, o que implica em uma menor tendência a cheias (picos de enchente).
Características Físicas das Bacias
Kc é sempre > 1.
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REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
A rede de drenagem é constituída pelo rio principal e seus afluentes. O rio principal é identificado a partir do exutório da bacia, “subindo o rio”, ou seja, percorrendo o sentido inverso do fluxo da água, até percorrer a maior distância (maior curso d’água do exutório até a cabeceira da bacia). Quatro indicadores são utilizados, geralmente, para descrever a rede de drenagem de uma bacia: ordem dos cursos d’água, densidade de drenagem, extensão média do escoamento superficial e sinuosidade do curso d’água principal.
Características Físicas das Bacias
Ordem dos cursos d’água: esse parâmetro dá uma ideia do grau de ramificação da rede de drenagem, sendo a regra mais usual de classificar cada curso d’água a que considera que todos os cursos d’água que não recebem afluência de outros são de ordem 1; dois cursos de ordem n formam um curso d’água de ordem n + 1; dois de ordens diferentes formam um de ordem igual àquele formador de maior ordem. 
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
Extensão média do escoamento superficial (lm): representa a distância média que a água teria que percorrer, em linha reta, do ponto onde atingiu o solo até a rede de drenagem. Para sua determinação, considera-se um retângulo de área igual à da bacia e com o maior lado igual à soma do comprimento total dos cursos d’água.
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
Curso d´água principal
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Extensão média do escoamento superficial
Interpretando o retângulo acima como sendo a bacia, é fácil perceber que a distância média que a água precipitada percorre até alcançar a rede de drenagem é um quarto do seu lado menor. No caso do retângulo, a rede de drenagem se limita ao curso d’água central, cujo comprimento é equivalente ao comprimento total dos cursos d’água da bacia original.
Como o retângulo da Figura tem área igual à da bacia, tem-se que:
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
REDE OU SISTEMA DE DRENAGEM
Características Físicas das Bacias
RELEVO DA BACIA
Características Físicas das Bacias
RELEVO DA BACIA
Características Físicas das Bacias
Wanderlúbio irá explicar o método das quadrículas
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Curva hipsométrica: representação gráfica do relevo médio da bacia, indicando para cada cota do terreno a porcentagem da área da bacia situada acima ou abaixo dessa cota. 
Exemplo de uma curva hipsométrica, segundo a qual, por exemplo, 38% da área da bacia está em cotas superiores à 50 m.
RELEVO DA BACIA
Características Físicas das Bacias
Tempo de viagem da gota de água da chuva que atinge a região mais remota da bacia até o momento em que atinge o exutório.
Tempo de concentração (TC)
Tempo de concentração (TC)
	Tempo de Concentração relativo a uma seção de um curso de água é o intervalo de tempo contado a partir do início da precipitação para que toda a bacia hidrográfica correspondente passe a contribuir na seção de estudo.
	
	Esse tempo corresponde à duração da trajetória da partícula de água que demore mais tempo para atingir a seção analisada.
A equação de Kirpich pode ser utilizada para a estimativa do tempo de concentração de pequenas bacias:
Tempo de concentração (TC)
Balanço entre entradas e saídas de água em uma bacia hidrográfica. A principal entrada de água de uma bacia é a precipitação. A saída de água da bacia pode ocorrer por evapotranspiração e por escoamento. Estas variáveis podem ser medidas com diferentes graus de precisão.
Balanço Hídrico
O balanço hídrico de uma bacia exige que seja satisfeita a equação:
ou, num intervalo de tempo finito:
ΔV – variação do volume de água armazenado na bacia (m³)
Δt – intervalo de tempo considerado (s)
P – precipitação (m³.s-1)
E – evaporação (m³.s-1)
Q – escoamento (m³.s-1)
Balanço Hídrico
Em intervalos de tempo longos, como um ano ou mais, a variação de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias, e a equação pode ser reescrita em unidades de mm/ano, o que é feito dividindo os volumes pela área da bacia.
P – precipitação (mm.ano-1)
E – evapotranspiração (mm.ano-1)
Q – escoamento (mm.ano-1)
Balanço Hídrico
As unidades de mm são mais usuais para a precipitação e para a evapotranspiração. Uma lâmina de 1 mm de chuva corresponde a um litro de água distribuído sobre uma área de 1 m2.
O percentual da chuva que se transforma em escoamento é chamado coeficiente de escoamento de longo prazo (C) e é dado por:
O coeficiente de escoamento tem, teoricamente, valores entre 0 e 1. Na prática os valores vão de 0,05 a 0,5 para a maioria das bacias.
Balanço Hídrico
Q escoamento
P precipitação
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Dados de balanço hídrico para as grandes bacias brasileiras (Agência Nacional da Água - ANA). 
valores em mm correspondem às laminas médias precipitadas, escoadas e evaporadas ao longo de um ano
Coef. de escoamento
Balanço Hídrico
o que significa que cerca de 28% da chuva é transformada em vazão, enquanto 72% retorna à atmosfera pelo processo de evapotranspiração
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Curiosidade: A tabela mostra que a evapotranspiração tende a ser maior nas bacias mais próximas do Equador. Observa-se também que a disponibilidade de água (vazão em mm por ano) é menor na bacia do rio São Francisco e na bacia Atlântico Leste (1) que inclui as regiões mais secas da região Nordeste do Brasil.
Balanço Hídrico
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	Vazão (Q) é o volume de água escoado na unidade de tempo em uma determinada seção do curso de água, expressa em m³/s ou L/s. Tem-se:
	- Vazões Normais: Escoamento no curso de água de forma ordinário;
	- Vazões de Inundação: Escoamento que ultrapassa um valor limite, excedendo a capacidade normal das seções de escoamento dos cursos de água.
Vazão
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	Frequência de uma vazão Q em uma seção de um curso de água é o número de ocorrências da mesma em um dado intervalo de tempo.
	
	Nas aplicações práticas da Hidrologia, a Frequência é, em geral, expressa em termos de período de retorno ou período de ocorrência (T), com o significado de que, na seção considerada, ocorrerão valores iguais ou superiores ao valor Q apenas uma vez a cada T anos.
Frequência
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	Coeficiente de Deflúvio é a relação entre a quantidade total de água escoada pela seção e a quantidade total de água precipitada na bacia hidrográfica.
	
	Esse coeficiente pode referir-se a uma dada precipitação ou a todas as precipitações que ocorreram em um determinado intervalo de tempo.
Coeficiente de Deflúvio
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	É a altura atingida pela água na seção em relação a uma determinada referência. Pode ser um valor instantâneo ou a média em um determinado intervalo de tempo (dia, mês ou ano).
Nível de Água
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Fim! 
Professora Raquel Hellu
raquel.hellu@hotmail.com
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