Delimitação e Análise de Bacia Hidrográfica

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FACULDADE PARAISO DO CEARÁ
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
LUIS EDUARDO VIDAL E SOUZA
MARCELO ZIDANE
WALYNGTHOM WATYLA DE OLIVEIRA GONDIM SANTOS
DELIMITAÇÃO E ANÁLISE MORFOMÉTRICA DE BACIA DO ARAJARA
Juazeiro do Norte – CE
2019
LUIS EDUARDO VIDAL E SOUZA
MARCELO ZIDANE
WALYNGTHOM WATYLA DE OLIVEIRA GONDIM SANTOS
DELIMITAÇÃO E ANÁLISE MORFOMÉTRICA DE BACIA DO ARAJARA
Atividade de desenvolvimento da disciplina de Introdução a Engenharia Civil, do curso de Engenharia Civil turno noite, na Faculdade Paraíso do Ceará, sob a orientação do Sávio Fontenele.
Juazeiro do Norte – CE
2019
1- INTRODUÇÃO 
As bacias hidrográficas possuem uma organização por ordem de volume, do menor para o maior, das partes mais altas para as partes mais baixas, formando um rio principal que por fim, despeja suas águas no mar. Bacia Hidrográfica pode ser definida como uma área definida topograficamente, drenada por um curso d´água ou por um sistema conectado de cursos d’água, tal que toda a vazão efluente seja descarregada para um único exutório.
A delimitação de bacias hidrográficas é feita numa carta topográfica, considerando as linhas de cumeada, também conhecidas como divisores de água. Essas linhas são definidas pelas curvas de nível, nascentes e afluentes do rio principal. Essa linha então divide as precipitações que caem e que, por escoamento superficial, contribuem para a vazão que passa na seção de controle. Durante a delimitação da bacia hidrográfica, também se deve verificar se o divisor de água: não corta algum curso d’água; se passa igualmente afastados entre duas curvas de mesmo nível; se corta as curvas de nível o mais perpendicular possível. É importante também o conhecimento de que os pontos mais altos geralmente fazem parte do divisor de água.
A análise morfométrica é responsável pelo estudo de aspectos descritivos da bacia hidrográfica como padrões de drenagem, escoamento dos cursos de água em relação à inclinação das camadas geológicas, hierarquia fluvial, análise linear e análise areal da bacia hidrográfica. Esses estudos são importantes, pois com esses aspectos pode-se conhecer o comportamento da bacia hidrográfica em certas situações. No relatório foram estudadas a forma da bacia, a rede de drenagem e o relevo.
O fator de forma é um índice indicativo da tendência para enchentes de uma bacia. Uma bacia com um fator de forma baixo é menos sujeita a enchentes que outra de mesmo tamanho, porém com maior fator de forma. Isso se deve ao fato de que 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, diferentemente de uma bacia circular, na qual a concentração de todo o deflúvio da bacia se dá num só ponto.
O Ciclo Hidrológico pode ser visto como um sistema hidrológico fechado, já que a quantidade de água disponível para a terra é finita. Entretanto, os subsistemas abertos que compõe são fartos, e estes são normalmente os tipos analisados pela hidrologia. Dentre as regiões de importância prática para a hidrologia destacam-se as Bacias Hidrográficas ou Bacias de Drenagem. 
GRANALL-PÉREZ(2004) disse que Bacias Hidrográficas ou Bacias de Drenagem são constituídas pelo conjunto de superfícies que, através de canais e tributários, drenam a água da chuva, sedimentos e substâncias dissolvidas para um canal principal cuja vazão ou deflúvio converge numa foz do canal principal num outro rio, lago ou mar. - delimitada pelos divisores de água e seus tamanhos podem variar desde dezenas de m² até milhões de km². 
2- OBJETIVO GERAL
A prática dessa atividade teve como objetivo principal delimitar e caracterizar uma bacia hidrográfica.
2.1- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aprofundar o estudo nos temas designados a essa atividade;
Analise morfométrica estabelecendo seus parâmetros e sua caracterização;
Cálculo de área e perímetro;
Delimitação da bacia designada;
Definir a Bacia;
Recolher as informações e coloca-las no software Arcgiz.
3- RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Na análise areal das bacias hidrográficas estão englobados vários índices nos quais intervêm medições planimétricas, além de medições lineares. Podemos incluir os seguintes índices: 
Área da bacia (A): é toda área drenada pelo conjunto do sistema fluvial, projetada em plano horizontal; 
Comprimento da bacia (L): várias são as definições a propósito do comprimento da bacia, acarretando diversidade no valor do dado a ser obtido; 
Relação entre o comprimento do rio principal e a área da bacia: permite que o comprimento geométrico do curso d’água possa ser calculado por (Christofoletti, 1969): L =1,5xA onde L é o comprimento do rio principal, em km, e A é a área da bacia em km2;
Forma da bacia: é a relação existente entre a área da bacia e a área do circulo de mesmo perímetro (Miller, 1953): Ic = A/Ac.
3.1- PARÂMETROS MORFOMÉTRICOS 
Os dados utilizados no cálculo dos parâmetros morfométricos da microbacia hidrográfica, como a delimitação dos divisores de águas, os perímetros, as áreas de drenagem e o comprimento total dos cursos d’água. 
 Figura 1- Delimitação da Bacia Hidrográfica
Foram necessários para caracterização morfométrica desta bacia, saber dos seus descritores, tais eles como: área, perímetro. 
3.2- ÁREA ESTUDADA
A Bacia Sedimentar do Araripe localiza-se ao sul do estado do Ceará e parte dos estados de Pernambuco e Piauí, constituindo-se no divisor de águas das bacias hidrográficas dos rios Jaguaribe (CE) ao norte, São Francisco (PE) ao sul e Parnaíba (PI) a oeste. A área de estudo ocupa uma área aproximada de 4.500 km2 (Figura 1), sendo delimitada pelas coordenadas geográficas de 38o30’ a 39o 28’ de longitude oeste de Greenwich e de 7o 05’ a 7o40’ de latitude sul, englobando os municípios cearenses de Abaiara, Barbalha, Brejo Santo, Crato, Juazeiro do Norte, Mauriti, Milagres, Missão Velha e Porteiras. A área fica a uma distância aproximada de 550 km das cidades de Fortaleza e Recife. 
L E G E N D A
 	LIMITE DA BACIA SEDIMENTAR
 	LIMITE DA CHAPADA EMBASAMENTO CRISTALINO
 	 LIMITE INTERESTADUAL CIDADES
ÁREA DO PROJETO
50 km
0 km
ESCALA
8o 00’
38o 30’
39o 00’
39o 30’
40o 00’
40o 30’
8o 00’
41o 00’
O
C
B U
M
A
N
SÃO JOSÉ DO BELMONTE
OURICURI
E R
P
BODOCÓ
CEDRO
TRINDADE
GRANITO
IPUBÍ
ARARIPINA
7o 30’
BREJO SANTO
JARDIM PORTEIRAS
EXU
SIMÕES
 
7o 30’
MILAGRES
MAURITI
 	MISSÃO
VELHA
BARBALHA
JUAZEIRO CRATO DO NORTE
SANTANA DO CARIRI
SALITRE
ARARIPE
C	E	A	R	Á
38o 30’
7o 00’
39o 00’
39o 30’
40o 00’
40o 30’
FRONTEIRAS CAMPOS SALES
41o 00’
7o 00’
	
Figura 2. Localização da Bacia Sedimentar do Araripe e da área do Projeto
A hidrografia é caracterizada pela ausência de rede de drenagem na parte superior da chapada, pelo setor torrencial nas vertentes da chapada até as planícies, com contribuições em forma de fontes pontuais ou difusas e, pela zona de espraiamento (aluviões) depois das vertentes, onde são depositadas as cargas das torrentes (DNPM, 1996).
3.3- ÍNDICES DE MEDIÇÕES PLANIMÉTRICAS E LINEARES
- Coeficiente de compacidade (Kc): O Coeficiente de compacidade (Kc) que é a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual a da bacia, foi calculado a partir da equação:
Kc é o coeficiente de compacidade, 
P é o perímetro em km e A é a área da bacia em km². 
Esse coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia independente do seu tamanho, assim quanto mais irregular ela for, maior será o coeficiente de compacidade, ou seja, quanto mais próxima da unidade, mais circular será a bacia e será mais sujeita a enchentes (Villela & Mattos, 1975).
- Índice de circularidade (Ic): O Índice de Circularidadeé outro parâmetro utilizado. Ele tende para a unidade à medida que a bacia se aproxima da forma circular e diminui à medida que a forma torna-se alongada. Ele foi calculado pela equação: 
Ic é o índice de circularidade, 
A é a área em km² e P é o perímetro em km (Tonello, 2005)
- Fator de forma (Kf): É a relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia (da foz ao ponto mais longínquo do espigão). Ele foi calculado a partir da equação:
Kf=A/lx²
Kf é o fator de forma, 
A é a área da bacia em km² e Lx é o comprimento axial da bacia em km. 
Uma bacia com fator de forma baixo indica que a mesma é menos sujeita a enchentes que outra, de mesmo tamanho, porém com fator de forma maior (Villela & Mattos, 1975).
3.4 - REDE DE DRENAGEM
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus tributários; 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 hidrográfica.
3.4.1- ORDEM DOS CURSOS D’ÁGUA E RAZÃO DE BIFURCAÇÃO (RB):
De acordo com a Figura 3, adota-se o seguinte procedimento:
Figura 3 - Ordem dos cursos d’água
os cursos primários recebem o numero 1;
a união de 2 de mesma ordem dá origem a um curso de ordem superior; e
a união de 2 de ordem diferente faz com que prevaleça a ordem do maior.
Isso quer dizer que, quanto maior Rb média, maior o grau de ramificação da rede de drenagem de uma bacia e maior a tendência para o pico de cheia.
3.4.2 - DENSIDADE DE DRENAGEM (DD).
Expressa a relação entre o comprimento total dos cursos d’água (sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes) de uma bacia e a sua área total.
𝐿𝑡
𝐷𝑑 = 𝐴
Para avaliar Dd, deve-se marcar em fotografias aéreas, toda a rede de drenagem, inclusive os cursos efêmeros, e depois medi-los com o curvímetro.
Bacias com drenagem pobre  Dd  0,5 km/km2 ;
Bacias com drenagem regular  0,5 Dd1,5 km/km2;
Bacias com drenagem boa  1,5  Dd  2,5 km/km2;
Bacias com drenagem muito boa  2,5  Dd  3,5 km/km2 ;
Bacias excepcionalmente bem drenadas  Dd  3,5 km/km². 
3.5 - DA PRECIPITAÇÃO
A metodologia utilizada por nós da equipe, foi balancear uma análise dos postos pluviométricos que circulam a bacia que foram feitos com base nos parâmetros referente a precipitação. Os valores de precipitação foram obtidos pela FUNCEME (Fundação Cearense de Meteorologia) referentes aos postos pluviométricos de 1974 á 2017. 
Valor dessa precipitação pode ser calculado sobre a seguinte fórmula: 
A precipitação média é calculada pela média ponderada entre a precipitação Pi de cada estação e o peso a ela atribuído Ai, que é a área de influência de Pi.
3.5.1- SINUOSIDADE DO CURSO D’ÁGUA PRINCIPAL (S)
É a relação entre o comprimento do curso d’água principal e o comprimento do seu talvegue (Lt), medido em linha reta. Expressada na seguinte fórmula: 
L = comprimento do canal principal, km;
Lt = comprimento do talvegue, km.
Quanto maior S, maior a sinuosidade do curso d’água e menor será a declividade do terreno (bacia).
3.6 - 	CARACTERÍSTICAS DO RELEVO DA BACIA
Influência os fatores hidrológicos e meteorológicos, pois, a velocidade do escoamento Superficial é determinada pela declividade do terreno, enquanto que a temperatura, a precipitação e evaporação são funções da altitude da bacia.
3.6.1- DECLIVIDADE DA BACIA:
É um parâmetro importante. Está diretamente associada ao tempo de duração do escoamento superficial e de concentração da precipitação nos leitos dos cursos d’água.
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, dependem da declividade média da bacia, associada à cobertura vegetal, tipo de solo e tipo de uso da terra.
3.7 - CARACTERÍSTICAS DA PLUVIOMETRIA DA ÁREA EM ESTUDO
Diante dos estudos realizados, tomando como exemplo a Bacia Sedimentar do Araripe e logo após com a obtenção dos dados e dos parâmetros dos estudos da nossa microbacia do Arajara, podemos concluir que, tem em uma das suas extremidades um formato estreito que se alarga ao decorrer da sua dimensão, estando também, propenso a enchentes e erosões. 
De modo geral, entre os elementos do clima, a pluviometria assume um papel importante para a caracterização climática de uma determinada área. Concordando com Silva (2012) para entender o clima é necessário caracterizar parâmetros como temperatura, pluviosidade, umidade, velocidade dos ventos, pressão atmosférica dentre outros. Neste subitem vai ser abordada a caracterização pluviométrica e a temperatura, pois a questão pluviométrica se torna essencial para a identificação das alturas pluviométricas.
Para a caracterização da pluviometria utilizaram-se os dados da estação Barbalha, que está localizada nas porções mais baixas da Chapada, a 450 metros de altitude, a umidade relativa do ar varia desde a menor média de 51% em outubro à média máxima de 80% em março (LIMA, 2014).
A variabilidade da distribuição dos totais médios de precipitação ao longo do ano é apresentada a partir dos dados mensais de precipitação, no período de 1974 a 2015, provenientes da estação Barbalha da Fundação de Meteorologia do Ceará (FUNCEME) e também monitorada pelo Instituto Nacional de Meteorologia. 
Para o conjunto de dados dos registros de 1974 a 2015, a precipitação pluvial total média anual foi de 1058,81 mm, com mínimo mensal em agosto (2,4 mm) e setembro (6,3 mm) e máximo mensal em março (251 mm) e fevereiro (196 mm). No que se refere às temperaturas médias mensais, o posto Barbalha registrou mínima de 23,8ºC em julho e a máxima de 26,8ºC em novembro, resultando numa média anual de 25ºC (figura 4).
Figura 4- Gráfico 01, média pluviométrica e média da temperatura
A distribuição média ao longo dos meses no período de 1974 a 2015 mostra que houve anos em que a média mensal de alguns meses superou média do período, e houve outros em que ela foi menor que a média do período, verifica-se na tabela 1.
(Continua)
	ANOS
	TOTAL
	JAN
	FEV
	MAR
	ABRIL
	MAIO
	1974
	1461
	236,7
	377,7
	337,8
	369,6
	22,1
	1975
	1234,7
	272,6
	181,1
	401,1
	166,5
	32,1
	1976
	681,4
	0
	0
	203,3
	130,7
	6,8
	1977
	929,8
	146,8
	170,4
	271,4
	212,5
	53,9
	1978
	1168
	186,9
	376
	183,9
	246,6
	174,6
	1979
	1389,6
	406,6
	156,3
	339,5
	270,1
	48,2
	1980
	919,8
	208,5
	209,9
	167,3
	18,5
	15,4
	1981
	571,3
	91,9
	48,7
	313,9
	61,2
	1,9
	1982
	564,2
	81,4
	44,6
	116,9
	154,1
	15,6
	1983
	752,8
	98,6
	376,3
	127,6
	43,8
	13,3
	1984
	1091,9
	99,9
	144,8
	125
	533,8
	26
	1985
	2147,5
	364,3
	395,4
	341,2
	435,6
	180,2
	1986
	1139,2
	183,2
	212,4
	279,2
	251,8
	38,3
	1987
	875,8
	100,8
	126,8
	344
	171,6
	19,5
	1988
	1321,2
	217,1
	238,7
	193,6
	355,6
	15,1
	1989
	1567,3
	307,1
	90,5
	361,8
	282,7
	101,9
	1990
	791,3
	65,1
	60,7
	121,6
	206,1
	169,1
	1991
	926
	145,3
	146,2
	354,7
	198,4
	45,3
	1992
	973
	187,9
	274,3
	290,9
	97,6
	3,4
	1993
	743,9
	90
	284,6
	117,2
	99
	25,4
	
	
	
	
	
	
	(conclusão)
	1994
	1063,3
	155,4
	163,4
	140,8
	266,7
	60,4
	1995
	1059,4
	159,1
	209,6
	326,3
	185,4
	96,1
	1996
	1528,6
	322,3
	307,1
	212,1
	224,2
	90
	1997
	855,8
	117,7
	161,8
	335,4
	72,6
	55,7
	1998
	784,7
	169,7
	179
	82,2
	156,8
	0
	1999
	1105
	314
	91
	337,1
	128
	102,3
	2000
	905,2
	121,6
	257,9
	78,5
	217,3
	48,9
	2001
	866,5
	70,5
	156,3
	266,6
	43,8
	40,1
	2002
	927,3
	368
	77,8
	166,7
	85,9
	27,3
	2003
	934,1
	258,4
	116,6
	286,7
	101,1
	71,3
	2004
	1423,1
	551,5
	454,8
	179,4
	81,6
	117,5
	2005
	969,7
	113,3
	124,7
	431,5
	47,5
	84
	2006
	951,9
	33,5
	245,1
	332,5
	197,4
	17,9
	2007
	1003,8
	51,5387,2
	107,7
	155,6
	53,5
	2008
	1384,5
	178
	293,5
	560,8
	148
	44,2
	2009
	1191
	80
	103
	157
	328,7
	265,5
	2010
	1059,9
	218,5
	103,9
	174,5
	247
	16,5
	2011
	1431,2
	340,8
	248,9
	247,5
	91,5
	115
	2012
	528
	45
	137
	178
	70,5
	5
	2013
	1238,1
	179
	123,3
	267,8
	127
	153,5
	2014
	1173,2
	76
	254,6
	467,9
	220,7
	52,7
	2015
	1036,7
	125,5
	136,5
	253,5
	201
	227,5
	MÉDIA
	1057
	179,52
	196,39
	251,96
	183,43
	65,54
Tabela 1- Média histórica dos meses da quadra chuvosa
4- CONCLUSÃO
Do caso exposto no decorrer desse trabalho podemos ver que, o objeto de pesquisa foi enfrentado a partir da apreensão da problemática das inundações tanto pela questão natural como pela questão social, onde as dinâmicas natural e social são importantes na construção do risco à inundação. De antemão podemos apontar também que devemos levar em consideração os novos empreendimentos que veem nos recursos hídricos, o principal meio de desenvolvimento.
Estes eventos pluviais podem provocar crescidas rápidas e de pouca duração, mas que, geralmente, apanham a população desprevenida. Também podem ocorrer inundações com crescida lenta e maior permanência, resultantes de chuvas prolongadas. A presença da chapada do Araripe também incrementa localmente a precipitação.
O presente trabalho enfrentou alguns desafios metodológicos como: a falta de dados meteorológicos e hidrológico para a área em estudo; o desajuste entre diferentes bases cartográficas utilizadas; e falta de informações sobre inundações em Barbalha. 
Outro dado importante reconhecido após os estudos foi a existente um crescimento anual na construção de poços, particularmente a partir de 1974, associado ao crescimento populacional, implantação de parques industriais e períodos de estiagem, quando se necessita de maior oferta de água, haja vista a ausência de chuvas;
Pra parte final do trabalho podemos notar que a quando se faz relação ao período máximo de precipitação dos dados entre os anos de 1974 a 2015 e após outras buscar aumentando esse número para o ano de 2017, pode-se notar que o maior nível de precipitação foi no ano de 2011 , assumindo o número de 140mm, e em seu mínimo no ano de 1993, quando atingiu a numeração de 59,86mm. Ainda seguindo essa linha de pensamento podemos notar que o mês de março e agosto são os mais tendiciosos a precipitação ao mínimo respectivamente. 
REFERÊNCIAL TEÓRICOS
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