Apostila de Bacias Hidrograficas

Apostila de Bacias Hidrograficas

(Parte 1 de 5)

Escola Politécnica da USP

Depto de Engenharia Hidráulica e Sanitária PHD 307- Hidrologia Aplicada

Prof. Dr. Rubem La Laina Porto

Prof. Dr. Kamel Zahed Filho Ricardo Martins da Silva

Prof. Dr. Rubem La LainaProf. Dr. Kamel Zahed Filho

Bacias Hidrográficas- PHD 307Hidrologia Aplicada

Resumo

Esta apostila procura definir e caracterizar uma bacia hidrográfica, que é o sistema no qual será analisado o ciclo hidrológico com vistas a aplicações de engenharia.

São definidas algumas características fisiográficas e comentadas suas relações com o comportamento dos escoamentos na bacia.

Através do estudo das características fisiográficas das bacias, pode-se entender fenômenos passados, avaliar impactos de alterações antrópicas na fase de escoamento superficial da água e elaborar correlações entre vazões e características fisiográficas para estudos de regionalização e sintetização de fórmulas empíricas.

Objetivo

Você deverá, após o estudo deste texto, ser capaz de:

!"Definir o divisor topográfico de uma bacia hidrográfica !"Calcular parâmetros de caracterização da bacia ( área, forma, declividades...)

!"Avaliar qualitativamente a influência das características fisiográficas sobre o regime de vazões de uma bacia.

Prof. Dr. Rubem La LainaProf. Dr. Kamel Zahed Filho

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1. Introdução1
2. Características Físicas de Bacias Hidrográficas2
2.1. Uso do solo3
2.2. Tipo do solo3
2. 3. Área4
2. 4. Forma6
2.4.1 Fator forma7
2.4.2 Índice de compacidade kc8
2.4.3 Índice de conformação fc10
2.5 Declividade da bacia12
2. 6 Elevação14
2.7 Declividade do curso d’água14
2.8 Tipo da rede de drenagem18
2.8.1 Ordem dos cursos d’água18
2.8.2 Densidade de cursos d’água19
2.9 Densidade de drenagem21
3. Bibliografia2

ÍNDICE Apêndice

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1 Introdução

A discussão das características físicas e funcionais das bacias hidrográficas tem a finalidade de proporcionar o conhecimento dos diversos fatores que determinam a natureza da descarga de um rio. A importância desse conhecimento reside no fato de que através da avaliação dos parâmetros que condicionam essa vazão pode-se fazer comparações entre bacias, podendo-se conhecer melhor os fenômenos passados e fazer extrapolações. Desse modo, o aproveitamento dos recursos hídricos pode ser feito de maneira mais racional com maiores benefícios à sociedade em geral.

Freqüentemente é necessário subdividir grandes bacias em unidades menores para fins práticos de trabalho. As sub-áreas ou bacias tributárias são definidas por divisores internos, da mesma forma que para a bacia principal.

A utilização das caraterísticas físicas pode ser resumida a três utilidades básicas :

• Explicação de observações passadas ou criação de cenários futuros , como por exemplo, no planejamento de drenagem de uma cidade, prevendo-se as áreas impermeabilizadas futuras.

• Transposição de dados entre bacias vizinhas. Ë muito comum não se dispor de dados observados de vazões no local de interesse de um projeto; entretanto, encontrando-se uma bacia vizinha com dados históricos ou eventualmente dados no mesmo rio mas em seções distantes, pode-se através de fórmulas empíricas ou por uma análise estatística regional, correlacionar os dados de vazões com as características físicas das bacias.

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• Criação de fórmulas empíricas para generalizações regionais dessas correlações, em geral, efetuadas, de forma independente à uma necessidade de estudo específico, mas de cunho mais científico.

O escoamento num curso d'água é condicionado a diversos fatores, podendo ser divididos em dois grupos:

a) fatores climáticos, mais ligados à precipitação; b) fatores físicos;

Estudaremos aqui apenas as características físicas das bacias hidrográficas. Os fatores climáticos serão estudados a parte.

2 Características Físicas de Bacias Hidrográficas

Os seguintes fatores físicos são aqueles mais importantes para caracterizar uma bacia hidrográfica :

1) Uso do solo 2) Tipo do solo 3) Área 4) Forma 5) Declividade da bacia 6) Elevação 7) Declividade do Curso D’água 8) Tipo da Rede de Drenagem 9) Densidade de drenagem

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2.1 Uso do solo

Um dos fatores fisiográficos mais importantes que afetam o escoamento é o uso do solo ou controle da terra.

Suponhamos que uma área seja constituída por floresta cujo solo é coberto por folhas e galhos, que durante as maiores precipitações evitam que o escoamento superficial atinja o curso d’água num curto intervalo de tempo, evitando assim uma enchente. Se esta área for deflorestada e seu solo compactado ou impermeabilizado, aquela chuva que antes se infiltrava no solo, pode provocar enchentes nunca vistas. Entretanto, esse fator não tem influência sensível nas maiores enchentes catastróficas.

As florestas têm ação regularizadora nas vazões dos cursos d’água, mas não aumentam o valor médio das vazões. Em climas secos, a vegetação pode até mesmo diminuí-lo em virtude do aumento da evaporação.

Será visto na análise da infiltração da água no solo, como os diversos métodos de cálculo utilizam numericamente essa propriedade da bacia para avaliar a potencialide de infiiltração da água no solo ( ex., valor de Cn do método do SCS). Voltar

2.2 Tipo do solo

Em qualquer bacia, as características do escoamento superficial são largamente influenciadas pelo tipo predominante de solo, devido à capacidade de infiltração dos diferentes solos, que por sua vez é resultado do tamanho dos grãos do solo, sua agregação, forma e arranjo das partículas. Solos que contém material coloidal contraem-se e incham-se com as mudanças de umidade, afetando a capacidade de infiltração.

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A porosidade afeta tanto a infiltração quanto a capacidade de armazenamento e varia bastante para solos diferentes. Algumas rochas têm 1% de porosidade, enquanto solos orgânicos chegam a ter de 80 a 90%. A porosidade não depende do tamanho das partículas do solo, mas sim do arranjo, variedade, forma e grau de compactação.

Outras propriedades dos diferentes tipos de solo, como o coeficiente de permeabilidade, o de armazenamento e o de transmissibilidade serão estudados no capítulo de águas subterrâneas, onde se verá a importância do tipo de solo na capacidade de produção de um poço.

Em certos terrenos, entretanto, o estudo tem de ser aprofundado por um geólogo ou hidrólogo para investigar a localização de lençóis aqüíferos, o escoamento subterrâneo e a origem das fontes. Voltar

2.3 Área

É a área plana definida pela projeção horizontal do divisor de águas, pois seu valor multiplicado pela lâmina da chuva precipitada define o volume de água recebido pela bacia. A determinação da área de drenagem de uma bacia é feita com o auxílio de uma planta topográfica ( e algumas vezes, complementada com um mapa geológico), de altimetria adequada traçando-se a linha divisória que passa pelos pontos de maior cota entre duas bacias vizinhas.

A área pode ser determinada com boa precisão utilizando-se um planímetro, com métodos geométricos de determinação de área de figura irregular ou com recurso intrínsecos aos aplicativos de Sistemas de Informação Geográfica (SIG), quando se trabalha com a planta digitalizada.

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As bacias podem ser classificadas em grandes e pequenas. O tamanho da bacia (a área) não é critério suficiente para tal classificação, haja visto que duas bacias de mesma área podem apresentar comportamentos hidrológicos totalmente distintos.

Considera-se uma bacia pequena quando a quantidade de água acumulada no leito do curso d’água devido à precipitação for superior à quantidade de água acumulada no solo e na vegetação.

A área da bacia afeta a grandeza das enchentes, das vazões mínimas, e das vazões médias de várias formas. Ou seja, tem significativa influência sobre o hidrograma como veremos a seguir:

• Efeito sobre vazões máximas

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