HIDROLOGIA AULA 02 5 semestre - Engenharia Civil Profª Priscila Pini prof priscilafeitep edu br

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HIDROLOGIA – AULA 02
Profª. Priscila Pini prof.priscila@feitep.edu.br
5° semestre - Engenharia Civil
1. Bacia hidrográfica
DEFINIÇÃO
É a área de captação natural dos fluxos de água originados a partir da precipitação, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída: EXUTÓRIO.
Transforma uma entrada concentrada no tempo (precipitação) em uma saída relativamente distribuída no tempo (escoamento).
DELIMITAÇÃO
Definição de um curso de água principal
Seção de referência ao longo do curso (exutório)
Relevo da região
1. Bacia hidrográfica
1. Bacia hidrográfica
1. Bacia hidrográfica
1. Bacia hidrográfica
1. Bacia hidrográfica
1. Bacia hidrográfica
2. Delimitação de uma bacia hidrográfica
Divisor de águas superficiais
Linha imaginária sobre o relevo que divide o escoamento das águas de chuva.
Divisor corta o curso d’água apenas em um ponto: EXUTÓRIO
O divisor intercepta as curvas de nível em um ângulo aproximadamente reto, seguindo as linhas de crista das elevações.
Obs. A água que infiltra no solo pode seguir um escoamento que depende das rochas do subsolo, mas em geral considera-se que o divisor subterrâneo coincide com o superficial.
2. Delimitação de uma bacia hidrográfica
Divisor de águas superficiais
2. Delimitação de uma bacia hidrográfica
Identificação do divisor de águas superficiais
2. Delimitação de uma bacia hidrográfica
Identificação do divisor de águas superficiais
2. Delimitação de uma bacia hidrográfica
Exercício 1 em sala: Delimitar a bacia utilizando o exutório como seção de referência
2. Delimitação de uma bacia hidrográfica
Exercício 1 em sala: Delimitar a bacia utilizando o exutório como seção de referência
3. Principais características de uma B.H.
Área de drenagem (Ad): Área de captação da chuva
Área da bacia x lâmina precipitada = volume precipitado Medidores: Planímetro, CAD, SIG
Amplitude altimétrica
Ponto mais alto – ponto mais baixo BH = Aa
Influência:
Energia potencial da água
Velocidade do escoamento
Taxas de erosão
3. Principais características de uma B.H.
3.3 Perfil longitudinal do rio principal
Gráfico “altitude x distância”
3. Principais características de uma B.H.
3.4 Declividade média (S)
S =
𝐴𝑙𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑖𝑛í𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚 – 𝐴𝑙𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑢𝑡ó𝑟𝑖𝑜
𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑑𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎
1700 − 0
𝑆 =
𝑆𝐶𝑆 =
700 − 570
S (Curso superior)
1700 − 1250
700 − 0
𝑆 = 2,43 𝑚/𝑚
𝑆𝐶𝑆 = 3,46 𝑚/𝑚
3. Principais características de uma B.H.
Exercício 2 em sala: Calcular a declividade média do rio principal.
Comprimento: 400 m
694 − 660
𝑆 =
400
𝑆 = 0,085 m/m
3. Principais características de uma B.H.
3.5 Forma da bacia
Formato mais alongado x Formato circular Escoamento chega
praticamente ao mesmo tempo no exutório
Resposta mais lenta às chuvas
3. Principais características de uma B.H.
3.6 Densidade de drenagem (Dd)
Soma dos comprimentos de todos os cursos d’água da bacia ( efêmeros e intermitentes) / Área da bacia
 𝐿
𝐷𝑑 =
𝐴𝑑
L: comprimento de cada um dos trechos [km]
Ad: área de drenagem da bacia [km²] Dd: densidade de drenagem [km−1]
Dd é uma função das características do solo e das rochas:
Solo e rochas mais permeáveis (areia, arenito): Dd menor
Solos e rochas menos permeáveis ou rasos, rochas menos porosas: Dd maior
3. Principais características de uma B.H.
3.7 Ordem dos cursos de água
Robert Horton e Strahler propõem um critério para hierarquizar os cursos d’água
3. Principais características de uma B.H.
3.7 Ordem dos cursos de água
Robert Horton e Strahler propõem um critério para hierarquizar os cursos d’água
Um curso d’água a partir da nascente é de ordem 1
Quando dois cursos d’água de ordem 1 se encontram formam um curso de ordem 2
Quando dois cursos de ordem 2 se encontram, formam um de ordem 3
Quando um curso de ordem superior encontra um de ordem inferior, a ordem do superior se mantêm.
3. Principais características de uma B.H.
3.7 Ordem dos cursos de água
Obs. O ordenamento dos cursos é sensível à escala do mapa
Ex: Um mapa na escala 1:250.000 não apresenta os mesmos detalhes que um mapa na escala 1: 50.000 .
3. Principais características de uma B.H.
3.8 Tempo de concentração (tc)
O tempo de viagem da gota de água da chuva que atinge a região mais distante até chegar ao exutório
Depende da distância total percorrida e da velocidade da gota
tc é maior em bacias grandes e menor em bacias pequenas
tc é maior em bacias planas e menor em bacias montanhosas
Há diversas equações empíricas, obtidas de dados experimentais, baseadas nas características geomorfométricas das bacias para o cálculo do 𝑡𝑐.
As equações resultam em estimativas diferentes para uma mesma bacia → a escolha da equação deve ser feita comparando a BH em estudo com as BHs estudadas no desenvolvimento da equação.
3. Principais características de uma B.H.
𝑡𝑐	= 57 ∙
𝐿3
∆ℎ
0,385
3.8 Tempo de concentração (tc)
Equação de Kirpich
Uma das equações mais utilizadas
Desenvolvida a partir de dados experimentais de 7 bacias rurais pequenas nos EUA (menores do que 0,5 km²)
tc: tempo de concentração [min]
L: comprimento do curso d’água principal [km]
∆ℎ: diferença de altitude ao longo do rio principal [m]
Obs. Pode ser utilizada em bacias rurais de médio a grande porte de até 12.000 km² com erros relativamente pequenos.
3. Principais características de uma B.H.
𝐿0,76
𝑡𝑐	= 11,46 ∙ 𝑆0,19
3.8 Tempo de concentração (tc)
Equação do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA
Desenvolvida a partir de dados experimentais de 25 bacias rurais nos EUA : área menor do que 12.000 km² e comprimento do rio principal menor de 257 km
tc: tempo de concentração [min]
L: comprimento do curso d’água principal [km]
𝑆: declividade do curso d’água principal
Em uma avaliação esta equação teve os melhores resultados para bacias rurais.
3. Principais características de uma B.H.
3.8 Tempo de concentração (tc)
Equação de Watt e Chow
Desenvolvida a partir de dados experimentais de bacias de até 5.840 km²
tc: tempo de concentração [min]
L: comprimento do curso d’água principal [km]
𝑆: declividade do curso d’água principal
𝑡𝑐	= 7,68 ∙
𝐿
𝑆0,5
0,79
Exercício
1. Calcule o tempo de concentração para os dados da bacia X a seguir pelas três equações:
Comprimento talvegue rio principal: L = 400 metros
Desnível entre partes mais elevadas: H = 20 metros
Kirpich:
𝑡𝑐	= 57 ∙
𝐿3
∆ℎ
0,385
tc: tempo de concentração [min]
L: comprimento do rio principal [km]
𝐿0,76
𝑡𝑐	= 11,46 ∙ 𝑆0,19
R: 6,24 minutos
R: 10,09 minutos
Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA:
Watt e Chow: 𝑡𝑐 = 7,68 ∙
𝐿
𝑆0,5
0,79
∆h: desnível do rio principal [m] S: declividade do rio principal
R: 12,16 minutos