Bacias Hidrograficas

Bacias Hidrograficas

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1 Generalidades

O balanço da água na natureza pode ser desenvolvido para avaliar as componentes do ciclo hidrológico para uma região hidrologicamante determinada. Essas regiões podem ser delimitadas por limites políticos, topográficos ou arbitrariamente especificadas.

2 Bacia Hidrográfica

Dentre as regiões hidrológicas de importância prática para os hidrologistas destacam-se as bacias hidrográficas ou bacias de drenagem devido a maior simplicidade quando na aplicação dos modelos de balanço hídrico.

Para facilitar o estudo, consideremos um sistema simples e altamente restrito, conforme a Figura 1 abaixo.

Figura 1 – Modelo de sistema hidrológico simples

Este sistema é constituído de uma superfície plana, inclinada e completamente impermeável, confinada em todos os quatro lados com saída em somente um canto (A). Neste caso, tudo o que entra no sistema (input) deverá sair (output) pelo canto A. Desta forma podemos dizer que o balanço de água neste sistema pode ser representado pela seguinte equação hidrológica

em que I é o input por unidade de tempo; O é o output por unidade de tempo; e ds/dt é variação do armazenamento dentro do sistema por unidade de tempo.

O escoamento superficial somente ocorrerá quando uma altura mínima de lâmina de água forma-se sobre a superfície. À medida que o processo se intensifica, a altura de água presente sobre esta superfície (detenção superficial) aumenta podendo formar grandes enxurradas.

Na realidade isso não ocorre, embora uma a aplicação do balanço hídrico em uma bacia hidrográfica seja bastante simples, não é tão simples como o modelo ideal apresentado, diversas perdas ocorrem durante o processo.

Considerando alguns processos, de forma mais geral, o balanço hídrico de uma bacia hidrográfica pode ser representado pela seguinte expressão matemática:

em que: P= precipitação

Ex= enxurrada ET= evapotranspiração FP= fluxo profundo A= armazenagem de água no solo

2.1 Divisor de água superficial e freático

A bacia hidrográfica é necessariamente contornada por um divisor designado por linha de separação que divide as precipitações que caem sobre uma ou outra bacia e que encaminha o escoamento superficial para outro sistema fluvial (Figura 2). O divisor de água segue uma linha imaginária em torno dos picos da bacia, atravessando o curso d’água somente no ponto de saída (vide ponto A da Figura 1), o que não impede que no interior da bacia existam picos isolados com cota superior a qualquer ponto da linha imaginária do divisor topográfico.

Figura 2 - Divisores freáticos de uma bacia de 24 ha no estado da Georgia, USA.

Divisor topográfico ou superficial: como seu nome indica, é um divisor condicionado pela topografia. Através do divisor topográfico é possível conhecer a área da qual provém a enxurrada (deflúvio superficial) da bacia.

Divisor freático ou subterrâneo: é, em geral, determinado pela estrutura geológica dos terrenos, sendo muitas vezes influenciado também pela topografia. O divisor freático estabelece os limites dos reservatórios de águas subterrâneas.

Em várias estruturas geológicas, os divisores de água superficial (topográfico) e subsuperficial (freático) realmente não são coincidentes (Figura 3), o que dificulta o balanço de água porque não se pode determinar satisfatoriamente que área está contribuindo para o fluxo de base.

Figura 3 - Divisores de água superficial e freático (Fonte: Paula Lima, Walter)

Devido à dificuldade de se determinar precisamente o divisor freático, uma vez que ele não é fixo, mudando de posição com as flutuações do lençol, costuma-se considerar que a área da bacia de drenagem é aquela determinada pelo divisor topográfico. Dessa maneira, é necessário salientar a importância do formato das encostas já que estas influenciam diretamente na velocidade do escoamento superficial.

As encostas de uma bacia (vistas de perfil) vão dos divisores aos cursos d’água e suas formas são convexa, côncava e reta (ou uma combinação entre estas) conforme a Figura 4.

Figura 4 - Forma das encostas de uma bacia de drenagem

As diversas formas das encostas influenciam diferentemente na velocidade do escoamento superficial (enxurrada) e, com isso, no processo erosivo e assoreamento dos cursos d’água.

2.2 Características físicas do relevo de uma bacia hidrográfica 2.2.1 Forma da bacia

Uma bacia hidrográfica, quando representada em um plano, apresenta a forma de uma pêra. Dependendo da interação clima-geologia, todavia, várias outras formas geométricas podem existir. Em qualquer situação a superfície da bacia é côncava, a qual determina a direção geral do escoamento.

A forma é uma das características mais difíceis de ser expressa em termos quantitativos. A forma da bacia, bem como a forma do sistema de drenagem, pode ser influenciada por algumas outras características da bacia, principalmente pela geologia. A forma pode, também, atuar sobre alguns dos processos hidrológicos, ou sobre o comportamento hidrológico da bacia.

Existem alguns índices que dão indicação sobre a tendência de inundação, por exemplo o fator proposto por Horton (1932):

em que F é o fator forma;

A é a área da bacia; L é o comprimento do eixo da bacia (da foz ao ponto mais longínquo do espigão).

Figura 5 – Ilustração da determinação do fator forma para duas bacias de mesma área. (Fonte: Paula Lima, Walter)

O escoamento de uma da chuva na bacia A não se concentra tão rapidamente como em B, além do fato de que as bacias longas e estreitas como a bacia A, são mais dificilmente atingidas integralmente por chuvas intensas. Comparativamente, bacias de fator forma maior tem maiores chances de sofrer inundações do que bacias de fator forma menor.

2.2.2 Declividade

A declividade de uma bacia hidrográfica tem relação importante com vários processos hidrológicos, tais como a infiltração, o escoamento superficial, a umidade do solo, entre outros. É, além disso, um dos fatores principais que regulam o tempo de duração do escoamento superficial e de concentração da precipitação nos leitos dos cursos d’água.

Tempo de concentração: tempo que leva o escoamento superficial desde o ponto mais alto e distante do curso d’água de uma bacia até sua chegada no ponto mais extremo e inferior (saída do sistema).

2.2.3 Outros parâmetros físicos do relevo da bacia

- Orientação: define a direção para a qual a declividade está exposta. Assim, bacia de orientação norte drena para o norte. O fator orientação afeta as perdas por evapotranspiração devido à influência sobre a quantidade de radiação solar recebida sobre a bacia.

- Altitude média: é importante fator relacionado com a temperatura e a precipitação.

3 Sistema de drenagem e sua classificação

A resistência relativa das rochas determina o padrão de drenagem e arranjo das encostas e vales, mas os processos geomorfológicos freqüentemente alteram a configuração da rocha mãe abaixo da superfície. Em conseqüência, pequenas bacias de drenagem são difíceis de serem mapeadas, enquanto que os cursos d’água são mais facilmente plotáveis.

3.1 Classificação dos cursos d’água quanto à constância do escoamento a) Perenes: cursos d’água que contém água durante todo o tempo, o lençol subterrâneo mantém uma alimentação contínua e não desce nunca abaixo do leito de um curso d’água, mesmo durante as épocas mais secas.

b) Intermitentes: cursos d’água que, em geral, escoam durante as estações das chuvas e secam durante as épocas de estiagem. Na época chuvosa o curso intermitente pode ser abastecido por água do escoamento superficial como do lençol de água subterrânea. No entanto, na época de estiagem o curso somente é abastecido por água proveniente do escoamento superficial pois o lençol freático se encontra a um nível inferior ao do leito fluvial.

c) Efêmeros: cursos d’água que existem apenas durante ou imediatamente após os períodos de precipitação e só transportam água proveniente do escoamento superficial. A superfície freática encontra-se sempre a um nível inferior ao do leito fluvial, não contribuindo com o fluxo de água do curso.

3.2 Padrões de drenagem (descrição textural da paisagem) a) Dendrítico: ocorre em terras altas nas quais a rocha oferece uma resistência relativamente uniforme à erosão. Lembra a configuração de uma árvore.

b) Treliça: ocorre em áreas onde rochas de resistência desigual estão dispostas em dobras ou colinas longas ou em áreas de topografia pouco acentuada e resistência relativamente uniforme (planícies costeiras). É composto por rios principais que correm paralelamente os quais recebem afluentes subseqüentes que fluem em direção transversal.

c) Retangular: os cursos seguem as linhas de falha na estrutura rochosa. É uma variação do padrão de treliça.

d) Paralela: ocorrem em regiões de vertentes de acentuada declividade ou onde existam estruturas que favoreçam a formação de correntes fluviais paralelas.

e) Radial: pode ocorrer sobre vários tipos e estruturas rochosas como, por exemplo, áreas vulcânicas.

f) Anelar: a drenagem ocorre sobre os afloramentos de rochas menos resistentes de conformação, aproximadamente, circular.

Figura 6 - Padrões de drenagem (Fonte: Paula Lima, Walter)

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