Aula 3 - Bacias Hidrográficas

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Bacias Hidrográficas
Profa.: Mirella Gonçalves
Bacia Hidrográfica
▪ Uma região em que a chuva ocorrida em qualquer
ponto drena para a mesma seção transversal do curso-
d’água.
▪ Área de captação natural das precipitações, que faz
convergir os escoamentos para um único ponto de
saída: o exutório.
▪ Para definir uma bacia:
• Curso d’água
• Seção transversal de referência (exutório)
• Informações de topografia.
Definição
• Bacia Hidrográfica: área definida topograficamente, drenada por
um curso d’água ou um sistema conectado de cursos d’água, de
modo que toda a vazão efluente seja descarregada através de uma
saída simples.
Bacias Hidrográficas - Brasil
Lei 9.433 (1997) estabelece 
como um dos princípios a 
definição da bacia hidrográfica 
como unidade territorial para 
implementação da PNRH. 
Bacias Hidrográficas - ES
Fonte: IEMA (2014)
 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 no
exutório.
▪ Diferenciar áreas que contribuem para um ponto
Definição de Bacia Hidrográfica
▪ Identificar para onde escoa a água sobre o relevo
usando como base as curvas de nível.
Definição de Bacia Hidrográfica
• A água escoa na direção da 
maior declividade.
• Assim, as linhas de 
escoamento são ortogonais 
às curvas de nível.
adaptado do original de Francisco Olivera, Ph.D., P.E.
Texas A&M University
Department of Civil Engineering
Fontes de dados de topografia
Seção de 
referência, 
ou exutório
Divisor não corta drenagem
exceto no exutório.
Divisor passa pela região mais
elevada da bacia, mas não
necessariamente pelos pontos
mais altos.
Delimitação da bacia 
hidrográfica:
-A linha passa pelas 
elevações
periféricas
-Sempre ortogonal às 
curvas de nível
- Cruza apenas uma vez o 
curso
d’água (no exutório)
Exemplo delimitação de bacia:
Bacia Hidrográfica
Bacia Hidrográfica
• A bacia do rio dos Sinos é uma sub-bacia da bacia do
rio Guaíba. A bacia do rio Paranhanha é uma sub-bacia
da bacia do rio dos Sinos.
• Bacias hidrográficas são compostas por sub-bacias
hidrográficas. Cada sub-bacia é uma bacia hidrográfica
que pode ser subdividida em sub-bacias, etc.
Bacia Hidrográfica
Sub - bacia
➢ divisor superficial x divisor subterrâneo
Divisor:
Bacia Hidrográfica
• O principal interesse em estudar a bacia
hidrográfica é de que suas características
constituem um sistema natural de
transformação de chuva em vazão.
Dados Físicos
• Consideram-se dados fisiográficos de uma bacia todos aqueles que
podem ser extraídos de mapas, fotografias aéreas e imagens de satélite.
Sendo basicamente os fatores que influenciam no escoamento
superficial como:
➢ Uso do solo;
➢ Tipo de solo;
➢ Área da bacia;
➢ Forma da bacia;
➢ Sistema de drenagem (Densidade de drenagem, Extensão média do
escoamento superficial, Sinuosidade da bacia);
➢ Relevo da bacia (Declividade média da bacia e Altitude média).
Dados Físicos - Uso do Solo
• Um dos fatores mais importantes e que afetam o escoamento da
água é o uso do solo.
Exerce influência direta no escoamento superficial.
Dados Físicos - Tipo do Solo
• O escoamento superficial é largamente influenciado pelo tipo
predominante de solo, devido à capacidade de infiltração dos
diferentes solos.
Porosidade;
Dados Físicos - Tipo do Solo
✓ Solos arenosos = menos escoamento superficial;
✓ Solos argilosos = mais escoamento superficial; 
✓ Solos rasos = mais escoamento superficial;
✓ Solos profundos = menos escoamento superficial
Algumas convenções importantes 
em hidrologia:
Características da Bacia Hidrográfica:
• Área de drenagem
• Comprimento da bacia
• Comprimento do rio principal e do talvegue
• Declividade média
• Perfil longitudinal
• Fator de forma
• Coeficiente de compacidade
• Densidade de drenagem
• Densidade de canais
• Ordenamento de canais 
• Cobertura vegetal e uso do solo
• Característica mais importante da bacia
• Reflete o volume total de água que pode ser 
gerado potencialmente na bacia
• Bacia impermeável e chuva constante:
• Q = P . A 
• Se A = 60 km2 (60 milhões de m2)
• e P = 10 mm/hora (2,7 . 10-6 m/s)
• Q = 166 m3/s
Área da Bacia Hidrográfica
• Uma vez definidos os contornos (divisor), a área pode ser
calculada por uma integral numérica (SIG) ou por métodos manuais
(planímetro, contagem, pesagem).
Área da Bacia Hidrográfica
• Dados:
Em escala 1:50.000
1cm² no mapa = 0,25km² real
▪ Comprimento da bacia
▪ Comprimento do rio 
principal
Comprimento da Bacia Hidrográfica
• Os comprimentos da bacia e do
rio principal são importantes para
a estimativa do tempo que a
água leva para percorrer a bacia.
• Lt (comprimento do talvegue é a medida em 
LINHA RETA entre os pontos inicial e final do 
curso d’ água principal). 
Sinuosidade do curso d’água (Sin)
• É a relação entre o comprimento do rio
principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt).
• Fator controlador da velocidade do
escoamento.
Para a Bacia do Riacho do Faustino:
valores de sinuosidade bem próximos a 1, indicam que o canal tende a 
ser retilíneo.
valores maiores que 2 indicam canais tortuosos. 
Valores entre 1 e 2 apontam para formas transicionais, regulares e 
irregulares.
Índice de sinuosidade
• Is= (L-Lt).100
L
Onde: 
L = Comprimento do canal principal
Lt = Comprimento do talvegue
Is= (10500-8450).100
10500
Is = 19,53%
• Tem relação com a velocidade com a qual ocorre o
escoamento.
• Diferença de altitude entre o início e o fim da
drenagem dividida pelo comprimento da drenagem.
Declividade da Bacia Hidrográfica
Ponto mais alto: 
300 m
Ponto mais baixo: 
20 m 
Comprimento drenagem = 7 km
Declividade = 0,04 m/m ou 40 m por km
Perfil típico:
alto médio baixo
Distância ao longo do rio principal
A
lt
it
u
d
e
 d
o
 l
e
it
o
Valores típicos:
Baixa declividade: alguns cm por km
Alta declividade: alguns m por km
Perfil Longitudinal
Formas da bacia
influencia no escoamento superficial. Existem vários índices
utilizados para relacionar a forma das bacias, procurando
relacioná-los com formas geométricas conhecidas:
• Fator de forma (Kf)
- Kf é o fator de forma;
- L é o comprimento da bacia; ou comprimento do rio 
principal (varia de autor).
• Índice de Compacidade (Kc)
- Kc é o coeficiente de compacidade;
- P é o perímetro da bacia; e
- A é a área da bacia.
2LAKf =
▪ I alto: cheias mais rápidas
▪ I baixo: cheias mais lentas
2LAKf =
L
Índice de conformação 
ou fator de forma:
▪ Relação entre o perímetro
da bacia e o perímetro que a
bacia teria se fosse circular.
mede mais ou menos a mesma
coisa que o fator de forma
Índice de compacidade
Coeficiente de compacidade
Quanto mais próximo da unidade for este
coeficiente, mais a bacia se assemelha a um
círculo. Assim, pode-se interpretá-lo da seguinte
forma:
• 1,00 – 1,25 = bacia com alta propensão a grandes
enchentes
• 1,25 – 1,50 = bacia com tendência mediana a grandes
enchentes
• > 1,50 = bacia com menor propensão a grandes enchentes
Fator de forma
O fator de forma pode assumir os seguintes
valores:
• 1,00 – 0,75.: sujeito a enchentes
• 0,75 – 0,50.: tendência mediana
• < 0,50.: menor tendência a enchentes
Tempo de Concentração (tc) 
• É o tempo gasto para que toda a bacia
contribua para o escoamento superficial na
seção considerada.
• O tempo de concentração pode ser estimadopor vários métodos, os quais resultam em
valores bem distintos. Dentre eles, destacam-
se: Método Gráfico, Equação de Kirpich ,
Equação de Ventura, etc.
• Equação de Kirpich
:)
'
(57 385,0
3
onde
H
L
tc =
L = extensão do curso d´água em km.
H = Desnível entre a cabeceira do rio até o
local da obra “ponto” em metros ( m ).
Obs.: SEGUIR SEMPRE AS UNIDADES
São Francisco
Outras: 
Tietê; 
Paranapanema;
Tocantins.
Exemplos: Alongadas
Taquari Antas - RS
Rio Itajaí - SC
Exemplos: Circular
Exemplos
• Fator de forma
Bacia ribeirão do Lobo
L=20,1 km A= 177,25 km²
Kf = 177,25 / (20,1)² Kf = 0,439
Bacia não sujeita a enchentes.
2LAKf =
• Coeficiente de compacidade
Bacia ribeirão do Lobo
P = 70 km A= 177,25 km²
Kc = 0,28 x 70/13,32 Kc = 1,47
Bacia não sujeita a enchentes.
Fator de forma
Coeficiente de compacidade
• Coeficiente de compacidade
Bacia A
P = 25 km A= 20 km²
Kc = 0,28 x 25/4,47 Kc = 1,57
Bacia não sujeita a enchentes.
• Coeficiente de compacidade
Bacia B
P = 15 km A= 20 km²
Kc = 0,28 x 15/4,47 Kc = 0,94
Bacia sujeita a enchentes.
DAS ALTERNATIVAS ABAIXO, INDIQUE OS FATORES
QUE CONTRIBUEM PARA QUE UMA BACIA APRESENTE
UMA MAIOR TENDÊNCIA A PICOS DE ENCHENTES:
a) Menor área, menor coeficiente de compacidade (Kc), 
maior fator de forma (Kf), menor tempo de concentração 
(Tc), menor densidade de drenagem (Dd); 
b) Maior área, maior coeficiente de compacidade (Kf), menor 
fator de forma (Kf), menor tempo de concentração (Tc), 
maior densidade de drenagem (Dd); 
c) Menor área, menor coeficiente de compacidade (Kf), 
menor fator de forma (Kf), menor tempo de concentração 
(Tc), maior densidade de drenagem (Dd); 
Então...
• 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, ou seja, com o
L menor. Isto se deve ao fato de que, numa
bacia estreita e longa (Kf baixo), haverá menor
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas
cobrindo simultaneamente toda a sua
extensão.
Densidade de drenagem ou de canais
• fornece uma indicação da eficiência da drenagem da bacia.
Quanto maior esta relação, mais eficiência de drenagem
tem a bacia. Apesar da pouca informação existente a
respeito deste índice, pode-se afirmar que varia de 0,5
km/km², para bacias com drenagem pobre, a 3,5 ou mais,
para bacias excepcionalmente bem drenadas.
Em que:
LTotal – comprimento total dos cursos d’água de uma bacia.
A – Área da bacia
Classificação dos Cursos d’água
• Método de Horton
Esta metodologia pode ser resumida da seguinte
forma:
- Cursos d’água de 1ª Ordem: são aqueles que não
possuem tributários;
- Cursos d’água de 2ª Ordem: formados pela união de 2
ou mais cursos de 1ª ordem;
- Cursos d’água de 3ª Ordem: formados pela união de 2
ou mais cursos de 2ª ordem, podendo receber cursos
d’água de 1ª ordem.
‘
Método de Strahler
- Cursos d’água de 1ª Ordem: são todos os canais sem
tributários, mesmo que corresponda à nascente dos
cursos d’água principais;
- Cursos d’água de 2ª Ordem: são formados pela união
de 2 ou mais cursos de 1ª ordem, podendo ter
afluentes de 1a;
- Cursos d’água de 3ª Ordem: são formados pela união
de 2 ou mais cursos de 2ª ordem, podendo receber
cursos d’água de 2ª e 1ª ordens.
Classificação do Escoamento
O escoamento é efêmero quando o nível do lençol freático
sempre fica abaixo da calha do rio;
O escoamento só acontece após a precipitação e só há
contribuição do escoamento superficial.
Exemplos: os rios de regiões bastante secas, com solo sem
capacidade de armazenamento.
P Qs
Qss
Lençol
Efêmero
Classificação do Escoamento
O escoamento é intermitente ocorre logo após as chuvas,
porém nível do lençol freático pode variar (subindo ou
descendo) podendo contribuir para o escoamento total na
seção do rio.
Exemplos: os rios do Nordeste em geral.
Intermitente P Qs
Lençol
Qss
Qb 1) chuvoso
2) estiagem
Classificação do Escoamento
O escoamento é dito perene quando o nível do lençol
freático fica sempre acima do leito do rio, mesmo durante o
período de estiagem (2).
Exemplos: os grandes rios como Amazonas, Nilo, Danúbio,
Reno, Maioria dos Rios do Espirito Santo, etc.
Perene P Qs
Lençol
QssQb 1) chuvoso
2) estiagem
Meandro
Grandes rios têm a forma sinuosa que caracterizam sua idade
(velhos). As causas desta forma são complexas, envolvendo
transferência de energia da água (entre potencial e cinética),
visto que os rios tendem a distribuir sua energia igualmente ao
longo do canal enquanto caminha para o oceano. A água resiste
a uma mudança de direção e então força incessantemente
qualquer margem em curva; eventualmente isto forma o padrão
de meandros.
▪ Maior profundidade de raízes = água consumida pela
evapotranspiração pode ser retirada de maiores
profundidades do solo.
▪ Florestas: maior interceptação; maior profundidade
de raízes.
▪ Maior interceptação = escoamento demora mais a
ocorrer.
Cobertura Vegetal
▪ Substituição de florestas por 
lavoura/pastagens
▪ Urbanização: telhados, ruas, passeios, 
estacionamentos e até pátios de casas
▪ Modificação dos caminhos da água
• Aumento da velocidade do escoamento (leito 
natural rugoso x leito artificial com revestimento 
liso)
• Encurtamento das distâncias até a rede de 
drenagem (exemplo: telhado com calha)
Uso do solo
▪ Agricultura = compactação do solo
• Redução da quantidade de matéria orgânica no
solo
• Porosidade diminui
• Capacidade de infiltração diminui
• Raízes mais superficiais: Consumo de água das
plantas diminui
Uso do solo
▪ Solos arenosos = menos escoamento superficial
▪ Solos argilosos = mais escoamento superficial 
▪ Solos rasos = mais escoamento superficial
▪ Solos profundos = menos escoamento superficial
Tipos de solos
Forma da rede de Drenagem
Extraído do livro Para Conhecer a Terra (Press et al. XXXX)
Forma da rede de Drenagem
Extraído do livro Para Conhecer a Terra (Press et al. XXXX)
Forma da rede de Drenagem
Extraído do livro Para Conhecer a Terra (Press et al. XXXX)
Forma da rede de Drenagem
Extraído do livro Para Conhecer a Terra (Press et al. XXXX)
Em relação às características fisiográficas de bacias hidrográficas, é
INCORRETO afirmar que:
a) A declividade média da bacia tem relação importante com processos
hidrológicos, como infiltração e escoamento superficial.
b) O índice de compacidade representa a ordem de cada canal na bacia.
c) A erosão e a pedologia local têm relação direta com a densidade de
drenagem de uma bacia.
d) O fator de forma pode explicar a tendência de inundação de uma bacia.
e) Fatores de forma próximos a unidade indicam tendência da bacia à
inundação.
1) Suponha que, planimetrando-se as áreas compreendidas igual a 658 Km2 e
perímetro igual a 142,50 Km, em um mapa na escala 1:50.000, calcule:
a) Coeficiente de compacidade
b) Fator de forma
c) Densidade de drenagem