HIDROLOGIA WEB1 DAYANE ANDRADE

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Hidrologia
WEBCONFERÊNCIA I
Professora Dayana Freitas
Unidade I
•Introdução a Hidrologia;
•O Ciclo Hidrológico;
•Bacia Hidrográfica: Definições, Divisores e 
Parâmetros Físicos;
•Delimitação de Bacias.
Introdução a Hidrologia
É a ciência que trata do estudo da água na 
Natureza.
• Ocorrência, circulação e
distribuição;
• Propriedades físicas e
químicas;
• Relação com o meio ambiente;
• Relação com as formas vivas.
Subdivisões da Hidrologia 
Hidrometeorologia – água na atmosfera
Limnologia – lagos e reservatórios
Potamologia ou Fluviologia – rios
Glaciologia ou Criologia – neve e gelo
Hidrogeologia – águas subterrâneas
Aplicações da Hidrologia nas Engenharias 
•Otimização dos usos e Suporte na Gestão dos 
Recursos Hídricos;
•Abastecimento de água doméstico e industrial;
•Energia hidrelétrica; 
•Irrigação;
•Dimensionamento de obras hidráulicas;
•Proteção contra inundações;
•Controle da poluição Ambiental; 
•Preservação dos recursos hídricos.
O Ciclo Hidrológico
• Conceito central da Hidrologia
Fenômeno global de circulação da
água entre a superfície terrestre e
a atmosfera, impulsionado
fundamentalmente pela energia
solar, associada à gravidade e à
rotação da Terra.
• Movimento permanente da água, resultante dos fenômenos de:
• Evaporação,
• Evapotranspiração,
• Condensação,
• Precipitação,
• Intercptação,
• Infiltração,
• Escoamento superficial,
• Escoamento subterrâneo, etc.,
Fases do Ciclo Hidrológico
Tudo movido às custas da energia 
solar.
Ciclo Hidrológico
Evaporação
• Processo físico pelo qual a água passa do seu estado
líquido para o estado de vapor
•Dois fatores fundamentais: 
• água e temperatura
• Evaporação direta 
- Evaporação da retenção superficial
- Evaporação das superfícies líquidas 
- Evaporação do solo
• - Transpiração da Vegetação
Evapotranspiração
Evapotranspiração
• Relação solo-água-planta
• Vegetais >> absorvem água pelas raízes para seu
crescimento e eliminam na atmosfera sob a forma
de vapor.
Evapotranspiração = E + T
Condensação
• Vapor de água ascende → ar úmido se
resfria provocando a condensação do
vapor e a formação de minúsculas gotas
de água;
• Sais e partículas higroscópicas presentes na atmosfera:
Formam as nuvens;
• Acontece quando o vapor d’água se eleva e passa por
zonas mais frias, formando as nuvens.
Precipitação
Processo pelo qual a água condensada na atmosfera atinge a
superfície terrestre:
- na forma líquida (chuva);
- na forma sólida (granizo, neve).
• Coalescência (Aglutinação das partículas – formando gotas
maiores).
Interceptação 
•Importante para o ciclo 
hidrológico
•Facilita a infiltração;
•Atenua os riscos de 
enchentes.
Infiltração 
•Penetração da água nas camadas de solo
próximas à superfície do terreno,
•Movendo-se para baixo, através de vazios, sob
a ação da gravidade,
•Até atingir o lençol subterrâneo (água no solo).
•É a passagem de água da superfície para o
interior do solo.
Escoamento Superficial
•Ocorre o escoamento superficial
Quando a precipitação: 
– Interceptada pela vegetação;
– Taxa de infiltração foi excedida;
- Já preencheu as pequenas depressões do solo.
Escoamento Subterrâneo
• Alimenta os cursos d’água
• Reservas subterrâneas de água
• Abastecimento público através de poços
Definição de uma Bacia Hidrográfica
Área definida
topograficamente, drenada
por um curso d’água ou um
sistema conectado de
cursos d’água tal que toda
vazão efluente seja
descarregada através de
uma simples saída. Foz ou Exutório
Bacia Hidrográfica
• Principal interesse em estudar a BHs;
Constituem um sistema natural de transformação 
de chuva em vazão. 
Partes de uma Bacia Hidrográfica
Sub-Bacias Hidrográficas
• Bacias hidrográficas são
compostas por sub-bacias
hidrográficas.
• Sub-bacias são áreas de
drenagem dos tributários do curso
d’água principal.
Bacia Hidrográfica dividida 
em 5 sub-bacias
Divisores de uma Bacia Hidrográfica
1) Topográfico ou superficial;
2) Freático ou subterrâneo.
• Divisor topográfico, condicionado pela topografia, fixa a área
da qual provém o deflúvio superficial da bacia.
• Divisor de águas freático é, em geral, determinado pela
estrutura geológica dos terrenos, e influenciado também pela
topografia.
• Divisor freático estabelece os limites dos reservatórios de água
subterrânea de onde é derivado o deflúvio básico da bacia.
Divisores de uma Bacia Hidrográfica
Parâmetros Físicos
•Área de drenagem
•Rede de Drenagem
•Densidade de Drenagem 
•Sinuosidade 
•Declividade 
•Relevo 
•Ordem dos Cursos d’água
•Forma 
Área de drenagem
- Área plana (projeção
horizontal) inclusa entre
seus divisores topográficos.
- Reflete o volume total de água que pode ser
gerado potencialmente na bacia;
- Potencialidade hídrica da bacia.
•Reflete o volume total de água que pode ser 
gerado potencialmente na bacia.
Área de drenagem
V = volume captado
h = altura da precipitação
A = área de drenagem
V = h x A
Exercício
•Considere uma bacia impermeável e chuva constante, com uma
área de drenagem de 60 km2 e altura da precipitação de 10
mm/hora. Calcule o volume captado para essa Bacia
Hidrográfica.
V = volume captado
h = altura da precipitação
A = área de drenagem
V = h x A
•Dados:
•A = 60 km2 → 60 x 106 m2
•h = 10 mm/hora m/s 
1 km2 = 106 m2
Exercício
Volume captado ou Vazão no Exutório = 162 m3/s
V = h x A V = 60 x 106 X 2,7 x 10-6
h = 2,7 x 106 m/s 
Rede de Drenagem
•Conjunto de todos os cursos d´água de uma
bacia hidrográfica, sendo expressa em km.



n
i
id lR
1
Onde: 
li – comprimento dos cursos d´água.
•Na bacia hidrográfica do rio A o somatório dos
comprimentos dos cursos de água é igual a
47.240,0 m.



n
i
id lR
1
Onde: 
li – comprimento dos cursos d´água.
Rd = 47,24 km
Exercício
Densidade de Drenagem
•Relação entre o comprimento total dos cursos 
d´água e a área de drenagem 
•Expressa em km/ km2.
A
Rd
Dd 
Quanto maior for 
essa relação
maior eficiência de 
drenagem da bacia
Onde: 
L = comprimento total dos cursos d´água
A = área de drenagem 
•A bacia hidrográfica do rio A possui uma área de
21,4 km2 e o somatório dos comprimentos dos
cursos de água da bacia é igual a 47,24 Km. Diante
dessas informações determine a densidade de
drenagem da bacia hidrográfica.
Onde: 
L = comprimento total dos cursos d´água
A = área de drenagem 
A
Rd
Dd 
Exercício
Dados:
A = 21,4 km2
Rd = 47,24 km
Dd = 2,2 km/km
2 
A
Rd
Dd 
Exercício
- Dd em torno de 0,5 km/km²: bacias com drenagem pobre.
- Dd entre 0,5 e 3,5 km/km²: bacias com drenagem regular/boa
- Dd maiores que 3,5 km/km²: bacias excepcionalmente bem
drenadas
𝐷𝑑 =
47,24
21,4
= 𝟐, 𝟐 𝒌𝒎/𝒌𝒎𝟐
Bacia Hidrográfica com 
drenagem regular/boa.
Sinuosidade
•Relação entre o comprimento do canal principal (L) e
o comprimento de seu talvegue (Lt). Adimensional
Representação do curso d’água e seu talvegue.
Fator controlador da 
velocidade do 
escoamentoLt
L
Sin 
Comprimento do talvegue - medido em LINHA RETA entre os pontos inicial e 
final do curso d’ água principal
•A bacia do B possui um curso d’água principal com o
comprimento igual a 22.200 m e o talvegue de 20.000 m.
Calcule a Sinuosidade do curso d’agua acima.
Lt
L
Sin 
Sin = 1,0 
Significa que o curso 
d’água tem traçado 
retilíneo
Exercício
•Dados:
•L = 22.200 m
•Lt = 20.000 m.
Lt
L
S 
S = 1,1
Quase não existe sinuosidade 
na Bacia do rio B
Exercício
Traçado retilíneo
L
H
S

1
S = declividade (m/m),
H = diferença de cota (m) (início/fim canal)
L = comprimento (início/fim canal)
Diferença de altitude entre o início e o fim da drenagem
dividida pelo comprimento da drenagem
S1 → Declividade da 
nascente até a foz 
Declividade Máxima
Declividade
Numa bacia hidrográfica o ponto de cota mais alto é de 300 m e
o ponto de cota mais baixa é de 20 m, com o comprimento de
drenagem de 7 km, calcule a declividade da bacia hidrográfica.
L
H
S

1S=declividade (m/m),
H= diferença de cota (m) (início/fim canal)
L= comprimento (início/fim canal)
Exercício
L
H
S

1
Dados:
ΔH = 280 m
L = 7 km
S1 = 0,04 m/m S1 = 40 m/km
Exercício
Relevo
Quanto mais acidentado o relevo da bacia teremos
uma relação positiva quanto a velocidade de
escoamento na rede de drenagem
•Horton propôs, e Strahler modificou um critério
para hierarquizar cursos d’água.
Ordem dos Cursos de Água
Reflete o grau de 
ramificação dos rios 
em uma bacia 
hidrográfica 
Ordem de Strahler
42
EXEMPLO DE 
DELIMITAÇÃO DE 
UMA Bacia 
Hidrográfica
Cartas 
Topográficas
43
Destaque da 
Rede de 
Drenagem
44
Localização de 
Pontos Altos e 
Cotados
45
Junção dos pontos 
altos
46
Resultado Final 
do Traçado do 
Divisor
47
Divisor de água não 
corta drenagem exceto 
no exutório 
EXEMPLO DE 
DELIMITAÇÃO DE UMA 
Bacia Hidrográfica por
Programas 
Computacionais
Unidade II
•Cálculo dos Coeficientes de Compacidade (Kc) e
Fator de Forma (Kf);
•Classificação dos Cursos D Água;
•Padrões de Drenagem e Distribuição da Energia
Fluvial;
•Precipitações Atmosféricas.
Forma das Bacias Hidrográficas
Avaliação qualitativa 
- Diferentes formas
Rio 
São Francisco
Rio Taquari das Antas
Tendências a Enchentes
Bacia 
Circular
Bacia 
Elipsoidal ou 
alongada
Bacia circular
Há a conversão do escoamento
superficial, ao mesmo tempo, para
um pequeno trecho do rio principal,
havendo acúmulo do fluxo;
Bacia elipsoidal ou alongada
O fluxo é mais distribuído ao longo
de todo o canal principal, produzindo
cheias de menor vulto.
Efeito da forma da bacia 
Maior tendência a 
enchentes
Menor tendência 
a enchentes
Forma das Bacias Hidrográficas
Avaliação quantitativa
– Índice de compacidade ou capacidade
coeficiente de compacidade (Kc)
– Índice de conformação ou fator de forma (Kf)
Coeficiente de Compacidade (Kc)
Relação entre o perímetro da bacia e a
circunferência de um círculo de área igual a da
bacia.
A
P
KC 28,0
P = Perímetro da bacia (Km)
A = Área da bacia (Km2)
Quanto mais próximo da unidade (Kc = 1,0) o valor de Kc a bacia apresenta um
formato circular e consequentemente maior tendência a enchentes.
Coeficiente de Compacidade (Kc)
Valores de Kc
Valores de Kc mais próximos da unidade (Kc = 1,0) a
bacia apresenta um formato circular e maior tendência a
enchentes.
Valores de Kc distantes da unidade (Kc > 1,0) a bacia
apresenta formato irregular (alongado) e menor
tendência a enchentes.
Fator de Forma (Kf)
•Relação entre a largura média e o comprimento 
axial da bacia 
2L
A
K f 
A = Área da bacia (Km2)
L = Comprimento axial da Bacia
Fator de Forma (Kf)
Quanto maior o valor de Kf a bacia apresenta um formato circular e maior tendência 
a enchentes.
Fator de Forma (Kf)
Valores de Kf
Maiores valores de Kf a bacia apresenta um formato
circular e maior tendência a enchentes.
Menores valores de Kf a bacia apresenta formato
irregular (alongado) e menor tendência a enchentes.
Exercício
Parâmetros Bacia A Bacia B
Área (A) [km2] 21,4 20,8
Perímetro (P) [m] 22.965,0 16.965,0 
Comprimento axial (L) [m] 9.860,0 5.060,0
De acordo com os dados acima, determine:
a) o coeficiente de compacidade da bacia (Kc) e o fator de forma
(Kf) das bacias hidrográficas
b) discuta os resultados em relação a uma maior ou menor
tendência para enchentes das baciashidrográficas
•Dados bacia hidrográfica do 
rio A
•A = 21,4 km2
•L = 9.860,0 m → 9,86 km
•P = 22.965,0 m → 22,96 km
A
P
KC 28,0
Kc = 1,39
Exercício
Dados bacia hidrográfica do 
rio B
A = 20,8 km2
L = 5.060,0 m → 5,06 km
P = 16.965,0 m → 16,96 km
Kc = 1,04
•Dados bacia hidrográfica do 
rio A
•A = 21,4 km2
•L = 9.860,0 m → 9,86 km
•P = 22.965,0 m → 22,96 km
Exercício
Dados bacia hidrográfica do 
rio B
A = 20,8 km2
L = 5.060,0 m → 5,06 km
P = 16.965,0 m → 16,96 km
2L
A
K f 
Kf = 0,22 Kf = 0,81
Kc = 1,39 Kf = 0,22
Bacia hidrográfica do rio B apresenta uma 
maior tendência a enchentes comparada a 
com bacia hidrográfica do rio A de acordo 
com seus valores de Kc e Kf.
Kc = 1,04 Kf = 0,81
Bacia Hidrográfica do rio A
Bacia Hidrográfica do rio B
Exercício
Classificação dos Cursos d’água
Condições efluentes e 
influentes na interação 
rio-aquífero
Classificação dos Cursos d’água
•Perenes 
•Intermitentes
•Efêmeros
Cursos d’água Perenes
•Contém água durante todo o tempo;
•Lençol subterrâneo mantém uma alimentação
contínua.
Cursos d’água Intermitentes
•Escoam durante as estações chuvosas e perdem
escoamento nas estações de estiagem;
•Nível do lençol freático fica sempre abaixo do leito do
rio.
Cursos d’água Efêmeros
•Nível do lençol freático sempre fica abaixo do leito do
rio;
•Existem apenas durante ou· imediatamente após os
períodos de precipitação e só transportam escoamento
superficial.
Padrões de Drenagem e 
Distribuição da Energia Fluvial
Podem ter diferentes geometrias quanto ao 
formato de drenagem:
• Dentrítica,
• Em treliça, 
• Retangular, 
• Radial,
• Anular,
• Paralela.
Padrões de Drenagem Fluvial
Padrões de drenagem fluvial quanto a geometria
Padrões de Drenagem Fluvial
Podem ter diferentes padrões de 
escoamento das bacias hidrográficas que 
podem ser:
• Endorréicas
• Exorréicas
Padrões de Drenagem Fluvial
Bacias Exorréicas 
Drenagem tem como 
direcionamento o mar.
Deságua no oceano
Padrões de Drenagem Fluvial
Bacias Endorréicas
Drenagem tem sentido de direção 
para:
• depressão do terreno, 
• lago, 
• dissipa-se em areias, 
• totalmente infiltrada num 
ambiente cárstico.
Deságua no Lago
Padrões de Canais
Retilíneo - baixa sinuosidade, grande velocidade, grande capacidade erosiva;
Meandrante - curvas sinuosas, escavação na margem côncava, local de > veloc.,
deposição na margem convexa, local de < veloc.;
Entrelaçado - múltiplos canais separados por barras ou ilhas formados por
assoreamentos;
Anastosomados - múltiplos canais, sem canal principal.
Variação do gradiente do canal de curso d’água
Distribuição da Energia Fluvial
Distribuição da Energia Fluvial
Retificação e canalização 
dos cursos d’água está 
cada vez mais comum no 
ambiente urbano.
Precipitação
•Água proveniente do vapor de água da atmosfera para
superfície terrestre, na forma: chuva, neve, granizo,
saraiva, orvalho ou geada;
•Características principais:
- Total precipitado
- Duração
- Variabilidade temporal e espacial 
• 100 mm de precipitação, pode ser pouco em um mês ou muito 
em um dia, ou em uma hora
Mecanismos de Formação das Precipitações
• Umidade atmosférica; 
• Mecanismo de resfriamento – ascenção das
massas de ar;
• Presença de núcleos higroscópicos – Ponto 
de saturação – condensação; 
• Mecanismo de crescimento das gotas
-Coalescência;
• Precipitação.
Precipitação
•CHUVA: forma líquida. 
•NEVE: forma de cristais de gelo.
•SARAIVA: pequenas pedras arredondadas de
gelo com diâmetro de d < 5 mm.
•GRANIZO: pedras de gelo atingem d > 5 mm.
•ORVALHO: condensação do vapor d’água do ar
dos objetos que se resfriam durante a noite.
•GEADA: deposição de cristais de gelo,
semelhante ao orvalho, quando a T < 0°C.
•Do ponto de vista do hidrólogo;
•Chuva tem três mecanismos fundamentais de
formação;
•Formação das precipitações está ligada à
ascensão de massas de ar que pode ser devida a
fatores de:
• Convecção térmica;
• Relevo;
• Ação frontal de massas.
Tipos de Chuvas
Chuvas Convectivas
Chuvas de grande intensidade,
pequena duração, restritas a áreas
pequenas.
Formadas por ascensão de
uma massa de ar úmido em
regiões quentes
Comuns em áreas quentes e
úmidas – Regiões Equatoriais
Chuvas Frontais ou Ciclônicas
• Encontro de duas massas
de ar com características
térmicas diferentes (fria e
quente)
Grande duração, atingindo
grandes áreas e intensidade
média
•Comum nas médias latitudes,
principalmente no inverno
Chuvas Orográficas
•Chuvas orogênicas ou de relevo
• Ascensão forçadade ventos 
úmidos ante um obstáculo –relevo
• Ar obrigado a se elevar para transpor 
o obstáculo
• Resfria-se, fica saturado e precipita-
se
Chuvas de pequena intensidade
e grande duração, que cobrem 
pequenas áreas. 
Grandezas Características das 
Precipitações
•Altura de precipitação (h): Dada em mm
•Duração (t): Dada em min, h
•Intensidade (i): Dada em mm/h ou
Altura Pluviométrica (h) 
Se 1 litro de água for captado por uma área 
de 1m², o h será 1 mm.
Exemplo de um Registro de 
Chuva
Ietograma
Tempo 
(horas)
Chuva 
(mm/hora) 
0 0
1 0
2 0
3 0
4 3
5 4
6 8
7 12
8 5
9 9
10 7
11 7
12 5
13 1
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
Duração da Chuva (t) 
Tempo transcorrido entre o início e o fim do 
evento chuvoso. 
Início – 04:00 h
Término – 13:00 h
Duração – 9 horas
Chuva Acumulada
0
10
20
30
40
50
60
70
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
C
h
u
v
a
 A
c
u
m
u
la
d
a
 (
m
m
)
Tempo (horas)
Tempo 
(horas)
Chuva 
(mm/hora) 
Chuva Acumulada 
(mm) 
0 0 0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 3 3
5 4 7
6 8 15
7 12 27
8 5 32
9 9 41
10 7 48
11 7 55
12 5 60
13 1 61
14 0 61
15 0 61
16 0 61
17 0 61
18 0 61
19 0 61
20 0 61
21 0 61
22 0 61
23 0 61
24 0 61
Total Precipitado = 61 mm
• Total precipitado = 61 mm 
• Duração da chuva = 09 horas 
• Intensidade média = 6,7 mm/hora 
Intensidade (mm/h)
Relação entre a altura pluviométrica (h) e a
duração (t) da precipitação.
Dada em: mm/h ou mm/min >>> i = h / t
Medida da Precipitação Pluviométrica
•Mede-se convencionalmente a precipitação, por meio
de aparelhos chamados:
•Pluviômetro
•Pluviógrafo Medidas Pontuais
(Séries Históricas)
• Convencional (Ville de Paris)
• Automatizado (Pluviômetro de
Báscula com Datalogger)
Pluviômetro
Pluviômetro Convencional
• Recipiente metálico;
• Superfície de captação horizontal
delimitada por um anel metálico;
• Volume capaz de conter as maiores
precipitações possíveis em um intervalo
de 24 horas;
• Leitura diária às 9, 15 e 21 horas; 
construtivos)
No Brasil o mais difundido é o do tipo “Ville
de Paris”.
Leitura Pluviométrica – Proveta Graduada
Equipamentos Registradores
• Medição; 
• Registro; 
• Transmissão.
Tipos:
•De peso;
•Flutuador.
Pluviógrafos
Estação Pluviográfica
Pluviográfo Pluviômetro