Bacia Hidrográfica

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 22 Bacia Hidrográfica
 
 
1. GENERALIDADES 
O ciclo hidrológico, se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrológico 
fechado, uma vez que a quantidade total da água existente em nosso planeta é constante. Entretanto, é 
comum o estudo, pelos hidrólogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrográfica destaca-se como região 
de efetiva importância prática devido a simplicidade de que oferece na aplicação do balanço hídrico. 
2. DEFINIÇÃO 
Segundo Viessman, Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrográfica é uma área definida 
topograficamente, drenada por um curso d’ água ou um sistema conectado de cursos d’ água, dispondo 
de uma simples saída para que toda vazão efluente seja descarregada. 
 
3. DIVISORES 
O primeiro passo a ser seguido na caracterização de uma bacia é, exatamente, a delimitação de 
seu contorno, ou seja, a linha de separação que divide as precipitações em bacias vizinhas, 
encaminhando o escoamento superficial para um ou outro sistema fluvial. 
São 3 os divisores de uma bacia: 
„ Geológico 
„ Freático 
„ Topográfico 
Dadas as dificuldades de se efetivar o traçado limitante com base nas formações rochosas (os 
estratos não seguem um comportamento sistemático e a água precipitada pode escoar antes de infiltrar) 
 
 
e no nível freático (devido as alterações ao longo das estações do ano), o que se faz na prática é limitar a
bacia a partir de curvas de nível, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da
divisão topográfica. 
 
 
Karine�
Bacia Hidrográfica_2002.doc�
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: VILLELA, 1975) 
 
 
4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA 
As características físicas de uma bacia compõem importante grupo de fatores que influem no 
escoamento superficial. A seguir, faremos, de forma sucinta, uma abordagem de efeitos relacionados a 
cada um deles, tendo como exemplo os dados da Bacia do Riacho do Faustino, localizada no município do 
Crato, Ceará. 
 
4.1. ÁREA DE DRENAGEM 
A área de uma bacia é a área plana inclusa entre seus divisores topográficos. É obtida com a 
utilização de um planímetro. 
A bacia do Riacho do Faustino tem uma área de 26,4 Km2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.2 – Bacia hidrográfica do Riacho do Faustino (Crato-Ceará) 
 
4.2. FORMA DA BACIA 
Após ter seu contorno definido, a bacia hidrográfica apresenta um formato. É evidente que este 
formato tem uma influência sobre o escoamento global; este efeito pode ser melhor demonstrado através 
da apresentação de 3 bacias de formatos diferentes, porém de mesma área e sujeitas a uma precipitação 
de mesma intensidade. Dividindo-as em segmentos concêntricos, dentro dos quais todos os pontos se 
encontram a uma mesma distância do ponto de controle, a bacia de formato A levará 10 unidades de 
tempo (digamos horas) para que todos os pontos da bacia tenham contribuído para a descarga (tempo de 
concentração). A bacia de formato B precisará de 5 horas e a C, de 8,5 horas. Assim a água será 
fornecida ao rio principal mais rapidamente na bacia B, depois em C e A, nesta ordem. 
 
 
 
 
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4 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 – O efeito da forma da bacia hidrográfica (Fonte: WILSON, 1969) 
 
Exprimir satisfatoriamente a forma de uma bacia hidrográfica por meio de índice numérico não é 
tarefa fácil. Apesar disto Gravelius propôs dois índices: 
4.2.1. COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC) 
É a relação entre os perímetros da bacia e de um círculo de área igual a da bacia: 
r 2
P
Kc π= com π=∴
=π
A
r 
Ar 2
 
Substituindo, temos: 
ππ
=
A
 2
P
Kc 
A 
P
 0,28 Kc = 
onde P e A são, respectivamente, o perímetro (medido com o curvímetro e expresso em Km) e a área da 
bacia (medida com o planímetro, expressa em Km2). Um coeficiente mínimo igual a 1 corresponderia à 
bacia circular; portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o Kc menos propensa à enchente é a 
bacia. 
4.2.2. FATOR DE FORMA (Kf) 
É a r ação entre a largura média da bacia (L ) e o comprimento axial do curso d’ água (L). O 
compriment
 
el
o “L” é medido seguindo-se o curso d’ água mais longo desde a cabeceira mais distante da 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
5 
bacia até a desembocadura. A largura média é obtida pela divisão da área da bacia pelo comprimento da 
bacia. 
,
L
L
Kf = mas L
A
L = 
então, 
2f L
A
K = 
Este índice também indica a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia. Uma bacia 
com Kf baixo, ou seja, com o L grande, terá menor propensão a enchentes que outra com mesma área, 
mas Kf maior. Isto se deve a fato de que, numa bacia estreita e longa (Kf baixo), haver menor 
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extensão. 
A bacia do Riacho do Faustino apresenta os seguintes dados: 
A = 26,4 km2 = 26.413.000 m2 
L = 10.500 m 
P = 25.900 m 
Assim, 
41,1
26.413.000
25.900
 28,0
A
P
 28,0Kc === 
41,1Kc = 
24,0
)500.10(
000.413.26
L
A
K
22f
=== 
24,0Kf = 
4.3. SISTEMA DE DRENAGEM 
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus efluentes; o padrão de 
seu sistema de drenagem tem um efeito marcante na taxa do “runoff”. Uma bacia bem drenada tem 
menor tempo de concentração, ou seja, o escoamento superficial concentra-se mais rapidamente e os 
picos de enchente são altos. 
 
 
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6 
As características de uma rede de drenagem podem ser razoavelmente descritos pela ordem dos 
cursos d’ água, densidade de drenagem, extensão média do escoamento superficial e sinuosidade do 
curso d’ água. 
4.3.1. ORDEM DOS CURSOS D’ ÁGUA 
A ordem dos rios é uma classificação que reflete o grau de ramificação dentro de uma bacia. O 
critério descrito a seguir foi introduzido por Horton e modificado por Strahler: 
 “Designam-se todos os afluentes que não se ramificam (podendo desembocar no rio principal ou 
em seus ramos) como sendo de primeira ordem. Os cursos d’ água que somente recebem afluentes que 
não se subdividem são de segunda ordem. Os de terceira ordem são formados pela reunião de dois 
cursos d’ água de segunda ordem, e assim por diante.” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 – Ordem dos cursos d’ água na bacia do Riacho do Faustino. 
 
A ordem do rio principal mostra a extensão da ramificação da bacia. 
 4.3.2. DENSIDADE DE DRENAGEM 
A densidade de drenagem é expressa pelo comprimento total de todos os cursos d’ água de uma 
bacia (sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes) e sua área total. 
A
D 1d
∑= l 
 
 
 
 
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7 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
2
d
1
m/m 001511,0
000.413.26
900.39
D
m 900.39
==∴
=∑ l
 
4.3.3. EXTENSÃO MÉDIA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL ( l ) 
Este parâmetro indica a distância média que a água de chuva teria que escoar sobre os terrenos da 
bacia (EM LINHA RETA) do ponto onde ocorreu sua queda até o curso d’ água mais próximo. Ele dá uma 
idéia da distância média do escoamento superficial. 
A bacia em estudo é transformada em retângulo de mesma área, onde o lado maior é a soma dos 
comprimentos dos rios da bacia (L = ∑ il ). 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 – Extensão média do escoamentosuperficial (Fonte: VILLELA, 1975) 
 
4. x L = A assim, l = l
L 4
A
 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
m
x
 5,165
39.900 4
000.413.26 ==l 
l = 0,165 km 
 4.3.4. SINUOSIDADE DO CURSO D’ ÁGUA (SIN) 
É a relação entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt) 
Sin = 
tL
L
 
 
 
 
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 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.6 – Comprimento do rio principal (L) e comprimento do talveque (Lt) 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
L = 10.500 m 
Lt = 8.540 m 
Sin = 23,1
540.8
500.10 = 
Sin = 1,23 
 
Obs.: Lt (comprimento do talvegue é a medida em LINHA RETA entre os pontos inicial e final do 
curso d’ água principal). 
4.4. RELEVO DA BACIA 
 
 4.4.1. DECLIVIDADE MÉDIA DA BACIA 
 
A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se dá o 
escoamento superficial (VILLELA, 1975). Quanto mais íngreme for o terreno, mais rápido será o 
escoamento superficial, o tempo de concentração será menor e os picos de enchentes maiores. 
A declividade da bacia pode ser determinada através do Método das Quadrículas. Este método 
consiste em lançar sobre o mapa topográfico da bacia, um papel transparente sobre o qual está traçada 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
9 
uma malha quadriculada, com os pontos de interseção assinalados. A cada um desses pontos associa-se 
um vetor perpendicular à curva de nível mais próxima (orientado no sentido do escoamento). As 
declividades em cada vértice são obtidas, medindo-se na planta, as menores distâncias entre curvas de 
níveis subsequentes; a declividade é o quociente entre a diferença da cota e a distância medida em planta 
entre as curvas de nível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.7 – Método das quadrículas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 – Declivid
 
 
ade média da bacia do Riacho do Faustino. 
 
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10 
Após a determinação da declividade dos vetores, constroi-se uma tabela de distribuição de 
freqüências, tomando-se uma amplitude para as classes. 
 
Tabela 2.1 – Declividade média da bacia do Riacho do Faustino 
 
 
CLASSES 
 
Fi
 
fi (%) 
 
fi acum (%) 
 
Ponto Médio da Classe 
 
2 X 5 
0,0000 I⎯ 0,0500 16 29,63 100,00 0,0250 0,400 
0,0500 I⎯ 0,1000 12 22,22 70,37 0,0750 0,900 
0,1000 I⎯ 0,1500 13 24,07 48,15 0,1250 1,625 
0,1500 I⎯ 0,2000 4 7,42 24,08 0,1750 0,700 
0,2000 I⎯ 0,2500 0 0,00 16,66 0,2250 0,000 
0,2500 I⎯ 0,3000 7 12,96 3,70 0,2750 1,925 
0,3000 I⎯ 0,3500 0 0,00 3,70 0,3250 0,000 
0,3500 I⎯ 0,4000 0 0,00 3,70 0,3750 0,000 
0,4000 I⎯ 0,4500 0 0,00 3,70 0,4250 0,000 
0,4500 I⎯ 0,5000 0 0,00 3,70 0,4750 0,000 
0,5000 I⎯ 0,5500 0 0,00 3,70 0,5250 0,000 
0,5500 I⎯ 0,6000 2 3,70 3,70 0,5750 1,150 
Σ 54 6,700 
Declividade média da bacia = 12,41% ou m/m 1241,0
54
700,6 ≅ 
A distribuição de freqüências pode ainda ser plotada no gráfico declividade x freqüência acumulada 
(curva de distribuição de declividade). Diferentes bacias podem ser plotadas num mesmo gráfico para fins 
de comparação; curvas mais íngremas indicam um escoamento mais rápido. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.9 – Declividade de duas bacias (Fonte: WILSON, 1969) 
 
 
 
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11 
 4.4.2. ORIENTAÇÃO DA BACIA 
 
A orientação da bacia é importante no que diz respeito a ventos prevalecentes e ao padrão de 
deslocamento de tempestades. O método da quadrículas também é utilizado, pela determinação do 
ângulo “θ” formado pelo vetor conforme diagrama abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.10 – Base para medição dos ângulos. 
 
A amplitude das classes consideradas no agrupamento de vetores foi de 22,5o . Feita a distribuição 
de freqüência, lançamo-la no diagrama Rosa dos Ventos. 
Tabela 2.2 – Orientação da bacia do Riacho do Faustino 
Classes de Ângulos fi fr(%) 
 0o 22,5o 1 1,85 
22,5o 45o 3 5,56 
 45o 67,5o 2 3,70 
67,5o 90o 5 9,26 
 90o 112,5o 3 5,56 
112,5o 135o 3 5,56 
 135o 157,5o 2 3,70 
157,5o 180o 2 3,70 
 180o 202,5o 2 3,70 
202 o 225o 5 9,26 
 2
24
2
29
3
33
 
 
,5
25o 247,5o 10 18,50 
7,5o 270o 5 9,26 
70o 292,5o 4 7,41 
2,5o 315o 5 9,26 
15o 337,5o 2 3,70 
7,5o 360o 0 0,00 
 54 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
12 
 
 
 247,50o 270o 292,50o 
 
 225o 315o 
 
 
 202,50o 337,50o 
 
 
 
 180o 
 0o 
 20o
 
 157,50o 22,50o 
 
 
 135o 45o 
 
 112,50o 67,50o 
 
 90o 
 
Figura 2.11 – Rosa dos ventos (a partir da tabela 2.1). 
 
 4.4.3. CURVA HIPSOMÉTRICA 
 
Representa o estudo da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao nível 
do mar. Esta curva é traçada lançando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da área de 
drenagem com cota superior; para isto deve-se fazer a leitura planimétrica parceladamente. Os dados 
foram dispostos em quadro de distribuição de freqüência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
13 
Tabela 2.3 – Distribuição de freqüência (bacia do Riacho do Faustino). 
Cotas (m) Ponto Médio 
(m) 
Área 
(Km2) 
Área Acumulada 
(km2) 
% % 
Acumulada 
2 x 3 
680 640 660 0,0466 0,466 0,17 0,17 30,76 
640 600 620 0,1866 0,2332 0,71 0,88 115,69 
600 560 580 0,3533 1,5865 5,12 6,00 784,91 
560 520 540 2,6600 4,2465 10,07 16,07 1.436,40 
520 480 500 5,3666 9,6131 20,32 36,39 2.683,30 
480 440 460 6,5333 16,1464 24,74 61,13 3.005,32 
440 400 420 7,0933 23,2397 26,86 87,99 2.979,19 
400 360 380 2,800 26,0397 10,60 98,59 1.064,00 
360 320 340 0,3733 26,4130 1,41 100,00 126,92 
 26,4130 12.226,49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.12 – Curva hipsométrica 
 
 4.4.4. ELEVAÇÃO MÉDIA DA BACIA 
 
A elevação média da bacia é obtida através do produto do ponto médio entre duas curvas de nível 
e a área compreendida entre elas, (coluna 7 da Tabela 2.3), dividido pela área total. 
A
P
E m∑= iA x 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
14 
9,462
413,26
49,226.12 ==E 
mE 9,462= 
 
 4.4.5. RETÂNGULO EQUIVALENTE 
Consiste de um retângulo de mesma área e mesmo perímetro que a bacia, onde se dispõem curvas 
de nível paralelas ao menor lado, de tal forma que mantenha sua hipsometria natural. Oretângulo 
equivalente permite interferências semelhantes às da curva hipsométrica. 
Seja: 
P = perímetro da bacia 
A = área da bacia 
L = lado maior do retângulo 
l = lado menor do retângulo 
 Kc = coeficiente de compacida
 
A = L x l
P = 2 ( )L +l
Dado Kc, utiliza-se o ábaco ao
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2. 13
 
equivalente 
equivalente 
de da bacia 
 lado e determina-se o valor de 
A
L
 
 – Ábaco 
cK x A
L
 (Fonte: VILLELA, 1975) 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
15 
 
Para a Bacia do Riacho do Faustino, tem-se: 
02,2
A
L
41.1Kc =→= 
Com A = 26,4 Km3 → L = 10,4 Km. 
Mas, 
( )
Km 9,25P
L
2
P
L 2P
=
−=
+=
l
l
 
 Km 5,2=l
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.14 – Retângulo equivalente 
 
Para determinar a distância entre as curvas de nível no retângulo equivalente, usou-se os cálculos 
da Tabela 2.3. dividida por 2,5. 
 
 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
16 
 Tabela 2.4 – Cálculo da distância entre curvas de nível 
Cotas (m) Fração de Área 
Acumulada 
Comprimentos 
Acumulados (Km) 
680 640 0,17 0,0184 
640 600 0,88 0,0918 
620 560 6,00 0,6249 
580 520 16,07 1,6725 
540 480 36,39 3,7862 
500 440 61,13 6,3594 
460 400 87,99 9,1531 
420 360 98,59 10,2559 
380 320 100,00 10,4030 
 
 4.4.6. DECLIVIDADE DO ÁLVEO 
A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais; quanto maior a 
declividade, maior será a velocidade de escoamento. 
A declividade do álveo pode ser obtido de três maneiras, cada uma com diferente grau de 
representatividade. 
S1 : linha com declividade obtida tomando a diferença total de elevação do leito pela extensão 
horizontal do curso d’ água. 
S2 : linha com declividade obtida por compensação de áreas, de forma que a área entre ela e a 
abscissa seja igual à compreendida entre a curva do perfil e a abscissa. 
S3 : linha obtida a partir da consideração do tempo de percurso; é a média harmônica ponderada 
da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a 
extensão de cada trecho. 
 
 Tabela 2.5 – Cálculo da declividade do álveo. 
 
Cota 
 
Distância 
(m) 
 
Distância Acumulada 
 (na horizontal) 
 (km) 
 
Declividade 
 por segmento 
 
d 
 
Dist. Real 
(na linha inclinada) 
(km) 
 
Colunas 
6 / 5 
354,67 - - - - - - 
360 840 0,84 0,00635 0,07969 0,84006 10,5416 
400 6.300 7,14 0,00635 0,07969 6,30013 79,0579 
440 2.100 9,24 0,01905 0,13802 2,10038 15,2179 
464 1.260 10,5 0,01905 0,13802 1,26025 9,1309 
 10,50082 113,9483 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
17 
m/m 0,0085 00849,0
9483,113
50082,10
D
L
L
S
m/m 08,0
500.10
21,80
500.10
hS
m/m 0104,0
500.10
67,354464S
2
i
i
i
3
2
1
≅=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
⎟⎟
⎟⎟
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜⎜
⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
===
=−=
∑
∑
 
 
 
 ___ perfil longitudinal do curso d’ água principal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.15 – Declividade do álveo