Aula_2_e_3_Bacia_Hidrogrfica_Completo

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Bacia Hidrográfica 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
DISCIPLINA: IT 517 - HIDROLOGIA E GESTÃO DE 
RECURSOS HÍDRICOS 
 
 
Prof. PhD Henrique Vieira 
 
 
 Introdução; 
 Ciclo Hidrológico; 
 Bacia Hidrográfica; 
 Precipitação; 
 Infiltração; 
 Evaporação e Transpiração; 
 Escoamento Superficial; 
 Vazões de Projeto; e, 
 Fluviometria. 
Programa da Disciplina 
 Conceito de Bacia Hidrográfica; 
 Características físicas da Bacia Hidrográfica; 
 - Área; 
 - Forma; 
 - Sistema de Drenagem; e, 
 - Relevo. 
Tópicos da Aula 
 Área de formação natural, drenada por um curso d’água e seus afluentes, a 
montante de uma seção transversal considerada, para onde converge toda a água 
da área considerada (CRUCIANI, 1976). 
Bacia Hidrográfica – Conceito 
 É a área a montante de um dado ponto ou seção, tal que a água nela 
precipitada, que não for evapotranspirada, passa obrigatoriamente por essa seção, 
considerando um balanço hídrico anual (Duarte et al., 2012). 
 Bacia Hidrográfica 
Definição da Bacia: 
Curso d’água 
Seção transversal de 
referência (exutório) 
Informação 
topográficas 
Resposta Hidrológica de uma bacia: 
Transformar uma entrada de volume 
concentrada no tempo (precipitação) em 
uma saída de água (escoamento) de forma 
mais distribuída no tempo. 
CARVALHO & SILVA (2006). 
Balanço Hídrico 
P = E + Q ± ΔS + Consumo 
Características Físicas de uma BH 
É a área da projeção da bacia, em um plano horizontal, geralmente 
expressa em Km² ou ha. 
Procedimentos 
de medida: 
• Quadrícolas; 
• Planímetro; e, 
• Programas CAD e SIG. 
1a) Área da bacia 
 Planímetro: 
10 
1.000
Escala
 x dígitos) (4 Leitura )(m Área
2
2 x






Delimitação da área da BH 
Identificar espigões. 
Delimitação da área da BH 
Traçar linha do divisor de águas. 
Delimitação da área da BH 
Traçar linha do divisor de águas. 
Delimitação da área da BH 
Refinar traçado da delimitação da 
área. 
Características Físicas de uma BH 
Apresentam forma variada, dependendo da estrutura geológica do terreno e 
do clima da região. Este formato influenciará o escoamento global na bacia. 
2a) Forma da bacia 
 Coeficiente de Compacidade (Kc): 
 
A
P
 . 0,28 Kc 
WILSON (1969). 
Considerações importantes: 
a) kc entre 1 e 1,25 – BH com alta 
propensão à cheias. 
b) 1,25 – 1,5 - Tendência mediana. 
c) > 1,5 menor propensão à enchente. 
DUARTE et al., (2006). 
Características Físicas de uma BH 
 Fator de forma quando fornecido n larguras da BH e IC: 
 Fator de forma (Kf) : 
2L
A
 Kf 
Lmédia
kf 
Laxial

DUARTE et al., (2006). 
a) 1 – 0,75: Sujeito à enchentes. 
b) 0,75 – 0,50: Tendência mediana. 
c) < 0,50: menor tendência. 
2
kf 
( )
BHA
Lax

 Índice de conformação: 
a) Quanto mais próximo de 1, maior a 
propensão à enchentes. 
Características Físicas de uma BH 
A rede de drenagem de uma bacia era classificada, qualitativamente, 
conforme se ilustra abaixo: 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Tipos de cursos d’água; 
 Padrões de Drenagem: 
DUARTE et al., (2006). 
Características Físicas de uma BH 
 Padrões de Drenagem: 
• Dendrítica: É aquele em que a rede de drenagem se assemelha aos 
ramos de uma árvore. Isso ocorre quando os ângulos que os afluentes 
formam com o rio principal são agudos. É típica em regiões onde 
predomina rochas de resistência uniforme; 
• Treliça: Quando esses ângulos são maiores, tendendo ao ângulo reto, 
o padrão é dito do tipo treliça. Esse tipo é encontrado em regiões de 
rochas sedimentares estratificada; 
• Retangular: Caracteriza-se por possuir ângulos, entre os afluentes e o 
principal, praticamente retos. Deve-se a ocorrência de falhas nas 
juntas rochosas; 
• Paralelo (também chamado de calda equina ou rabo de cavalo) é típico 
de áreas com declividade forte em uma dada direção, de forma que os 
afluentes e o principal têm praticamente a mesma direção. 
• Radial: Quando o relevo é formado por uma grande elevação central, 
como um vulcão. 
• Anelar: é típico de regiões muito planas, nas quais o rio principal 
forma meandros que quase se fecham. 
Características Físicas de uma BH 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Padrões de Drenagem: 
Características Físicas de uma BH 
É a técnica que consiste em dar número aos cursos d’água, objetivando 
separar os mesmos em ordens de grandeza semelhantes. Existem vários 
critérios utilizados, sendo os mais importantes: os critérios de Strahler 
(1952) e o de Shreve (1967). 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Hierarquia Fluvial: 
Características Físicas de uma BH 
Também conhecida como Lei no Número de Canais foi proposta por 
Horton (1932). Trata-se da relação entre o número de canais de uma 
dada ordem (n) e o número de canais de uma ordem superior (n+1). 
Desse modo, em uma bacia determinada de ordem n, ter-se-á n-1 valores 
de Rb (conforme tabela abaixo). O valor médio dos Rbs individuais da 
bacia representa a sua Razão de Bifurcação média. 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Razão de Bifurcação (Rb): 
N° de Canais Ordem Rb 
32 1 ------ 
10 2 3,2 
3 3 3,3 
1 4 3,0 
Rb médio 3,2 
LIMA (2008). 
Características Físicas de uma BH 
Horton verificou que o número de canais diminui com o aumento da 
ordem dos canais de forma regular, ou seja, existe uma relação 
geométrica simples entre o número (NW) e a ordem dos canais (W) 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Razão de Bifurcação (Rb): 
LIMA (2008). 
Características Físicas de uma BH 
É a razão entre o somatório do comprimento dos rios da bacia por sua área. 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Densidade de Drenagem: 
)(Km bacia da Área
(Km) rios dos oCompriment
 )Km / (Km Dd
2
2 
CARVALHO & SILVA (2006). Curvímetro 
Características Físicas de uma BH 
Esse parâmetro indica a distância média (l) que a água teria que escoar 
sobre os terrenos da bacia (em linha reta) do ponto de queda até o curso 
d’água mais próximo. 
3a) Sistemas de Drenagem 
 Extensão média do escoamento superficial ( Cm ): 
A L x 4 CmBH  
  

1 1 1
x
4 4
BH
A
Cm Cm x
L Dd
Comp. dos rios 
A bacia de estudo é transformada em um retângulo de mesma área, cujo 
comprimento é igual ao somatório do comprimento dos cursos d’água. 
Características Físicas de uma BH 
Quanto maior a declividade de uma bacia, maior 
a velocidade com que a água escoa sobre o 
terreno e na rede de drenagem, menor o tempo de 
concentração e maior o pico de descarga 
superficial. 
 
É uma característica importante da bacia, pois 
permite que se adote um coeficiente de 
escoamento superficial adequado. 
 
Existem vários métodos para calcular essa 
declividade média, serão abordados os dois 
principais: 
4a) Características do relevo da bacia 
 Declividade média da bacia 
Características Físicas de uma BH 
 Declividade média da bacia 
Consiste em: 
 
- Digitalizar as curvas de nível e pontos cotados em um programa SIG; 
- Elaborar o Modelo Numérico do Terreno (MNT); 
- Com o MNT calcula-se a declividade de cada pixel (menor unidade de representação 
da bacia em formato raster); e, 
- Por fim, calcula-se a média das declividades de todos os pixels da bacia. 
Método do cálculo utilizando SIG 
Características Físicas de uma BH 
 Declividade média da bacia 
Consiste em: 
 
- Quadricular a bacia a cada cerca de 2 cm, marcar os nós que ficaram dentro da bacia;- Traçar segmentos de reta que representem a menor distância entre 2 curvas de nível; e, 
- Achar a declividade dos segmentos de reta. 
Método das quadrículas associadas a um vetor 
Quando o número de nós é 
muito elevado, Vilella e Mattos 
(1973) sugerem que se tire a 
média ponderada do ponto 
central de intervalos de classe, 
tendo como fator de ponderação 
o número de ocorrências em 
cada intervalo. 
DUARTE et al., (2006). 
Características Físicas de uma BH 
 Altitude média da bacia 
Existem 4 métodos para a determinação da altitude de uma bacia: 
(1) Método do cálculo da altitude média do MNT 
em programa SIG; 
(2) Método da área sob a curva hipsométrica; 
(3) Método das áreas entre as curvas de nível; e, 
(4) Método das quadrícolas. 
 
Características Físicas de uma BH 
 Altitude média da bacia 
 
m 770 
Km 25,177
mx Km 136.542,1
 média Altitude
 
 totalárea
média cota x subárea
 média Altitude
2
2



Curva hipsométrica. 
CARVALHO & SILVA (2006). 
CARVALHO & SILVA (2006). 
Declividade do Talvegue da bacia 
 Declividade baseada nos extremos 
(S1) ou Declividade média simples 
(Is) 
DUARTE et al. (2012). 
rio do ocompriment
foz cota - nascente cota
 S1ou Is 
 Declividade ponderada (S2) ou 
Declividade média do triangulo de 
área equivalente (I∆) 
DUARTE Et al. (2012). 
2L
Aperfil . 2
 I 
Declividade do Talvegue da bacia 
 Declividade equivalente constante (S3) 
ou Declividade média harmônica 
equivalente (Ieq) 
NEGRI (2012). 
 Declividade 15 - 85 (S4) 
2
L
Ieq ou S3 
L1 L2 Ln
 ... 
1 2D D Dn
 
 
  
   
  

0,15L - 0,85L
0,15L a referente cota - 0,85L a referente cota
 S4 
em que, L = comprimento do curso d’ água. 
Obs.: Lembre-se que este é um método gráfico! 
/ arg 20 / 500Dn distvertcurvas l uradacurva 
Declividade do Talvegue da bacia 
CARVALHO & SILVA 
(2006). 
Perfil longitudinal de um curso d’ água e as linhas de declividade 
determinadas pelos diferentes métodos. 
Declividade do Talvegue da bacia 
 Declividade baseada nos extremos 
(S1) ou Declividade média simples (Is) 
Linha S1 
CARVALHO & SILVA (2006). 
rio do ocompriment
foz cota - nascente cota
 Sou Is 1 
Declividade do Talvegue da bacia 
CARVALHO & SILVA (2006). 
Linha S2 
 Declividade ponderada (S2) ou Declividade média 
do triângulo de área equivalente (I∆) 
2L
Aperfil . 2
 I 
22 
Declividade do Talvegue da bacia 
CARVALHO & SILVA (2006). 
Linha S3 
 Declividade equivalente constante (S3) 
 ou Declividade média harmônica equivalente 
(Ieq) 
2
L
Ieq ou S3 
L1 L2 Ln
 ... 
D1 D2 Dn
 
 
  
   
  

22 
/ arg 20 / 500Dn distvertcurvas l uradacurva 
Declividade do Talvegue da bacia 
 Declividade 15 - 85 (S4) 
CARVALHO & SILVA (2006). 
18,7 3,3 
Linha S4 
Declividade do Talvegue da bacia 
 Declividade 15 - 85 (S4) 
CARVALHO & SILVA (2006). 
18,7 3,3 
Linha S4 
665 
790 
Declividade do Talvegue da bacia 
Qualquer alteração no uso do solo fazem com que os fluxos envolvidos no ciclo 
hidrológicos se alterem. Num exemplo de retirada da floresta pode ocorrer: 
4a) Cobertura vegetal da bacia 
 Efeito do desmatamento na precipitação: 
Desmatamento 
Aumento do albedo 
Maior flutuação de 
temperatura 
Redução da evaporação 
Redução da infiltração de 
água no solo 
No passado: 
Acreditava-se que a evaporação de 
áreas continentais constituía a fonte 
principal de umidade para 
“alimentar” a precipitação em uma 
dada área (DUARTE et al, 2012); 
Atualmente: 
Sabe-se que a precipitação local 
depende principalmente dos 
movimentos de massas de ar globais, 
o efeito da alteração da cobertura é 
mínimo (WMO, 1994) 
Não existe nenhuma evidência de que plantando ou retirando uma floresta se 
afete a precipitação (McCulloch e Robinsosn, 1993). 
Declividade do Talvegue da bacia 
4a) Cobertura vegetal da bacia 
 Efeito do desmatamento na alteração das vazões: 
Vazão mínima (Qmín): deverá diminuir com o desmatamento (considerando 
redução da infiltração); 
Vazão máxima (Qmáx): deverá aumentar com o desmatamento (considerando 
redução da infiltração e interceptação foliar, além do maior escoamento 
superficial). 
Efeito da mata ciliar (APP): 
Médias e grandes bacias: se dá mais do ponto de vista ecológico e de 
manutenção da qualidade da água do que do ponto de vista quantitativo; 
Pequenas bacias: pode contribuir para o aumento da vazão mínima; 
EXERCÍCIOS 
“Se o dinheiro for a sua esperança de independência, você jamais a 
terá. A única segurança verdadeira consiste numa reserva de 
sabedoria, de experiência e de competência.” 
 
Henry Ford