índices Físicos de uma Bacia Hidrográfica

índices Físicos de uma Bacia Hidrográfica

Universidade Federal de Alagoas Centro de Tecnologia – CTEC

Curso de Engenharia Civil

MACEIÓ, ABRIL DE 2012

civil, ministrada pela professora Cleuda Freire

Trabalho descrito sobre os índices físicos de uma bacia hidrográfica, para obtenção de parte da nota da disciplina de hidrologia do curso de engenharia

MACEIÓ, ABRIL DE 2012

1. Introdução

para se obtiver e utilizar seus recursos de forma mais eficiente

A bacia hidrográfica pode ser entendida como uma área onde a precipitação é coletada e conduzida para seu sistema de drenagem natural isto é, uma área composta de um sistema de drenagem natural onde o movimento de água superficial inclui todos os usos da água e do solo existentes na localidade. Entender as características de uma bacia é de suma importância 1.1. Apresentação

O objetivo deste trabalho é delimitar, apresentar e analisar os dados físicos da bacia hidrográfica do Córrego de Louvrinha, sub-bacia do Ribeirão da Embira Branca a partir de um determinado ponto mostrado em uma carta topográfica da região de Cambuí em Minas Gerais.

Figura 1: Carta topográfica – Cambuí, com ponto indicado a partir de onde será delimitada a bacia.

2. Desenvolvimento

O mapa utilizado é uma carta da região de Cambuí em Minas Gerais, mostrado na figura 1 acima, na escala 1/80000.

2.1. Coordenadas geográficas do exutório

Chama-se exutório o ponto onde escorre toda água drenada pela bacia; abaixo segue os cálculos da sua localização geográfica obtida por GPS.

A figura abaixo mostra de forma ampliada a região da delimitação da bacia hidrográfica a partir do ponto indicado. A delimitação serve de separação da bacia que se está estudando das bacias vizinhas.

Figura 2: Delimitação da bacia hidrográfica (em vermelho).

2.3. Classificação dos rios

A classificação dos rios quanto à ordem reflete o grau de ramificação ou bifurcação dentro de uma bacia.

Os cursos dágua maiores possuem seus tributários que por sua vez possuem outros até que chegue aos minúsculos cursos dágua da extremidade.

Numa bacia hidrográfica, calcula-se o número de ordem da seguinte forma: começa-se a numerar todos os cursos dágua, a partir da nascente, de montante para jusante, colocando ordem 1 nos trechos antes de qualquer confluência. Adota-se a seguinte sistemática: quando ocorrer uma união de dois afluentes de ordens iguais, soma-se 1 ao rio resultante e caso os cursos forem de números diferentes, dá-se o número maior ao trecho seguinte. Este método é chamado de classificação ou ordem de Strhaler. Para a região em questão neste trabalho a bacia tem ordem 3 usando o método citado, como mostra a figura abaixo.

Figura 3: Classificação de Strahler, mostrando o rio principal em azul.

2.4. Índices físicos

A tabela abaixo mostra em resumo os valores de cada índice físico calculado.

Quadro de Resumo dos Índices Físico

Índices Rio (Córrego de Louvrinha)

Área total da bacia 6,02 km² Perímetro da bacia 13,18km Extensão do rio principal (comprimento axial) 5,12km

Soma dos comprimentos dos rios menores (comprimentos axiais) 6,72km

Ordem da bacia (Ordem de Strahler) 3a ordem Coeficiente de compacidade 1,5 Índice de conformação 0,23 Declividade média do rio principal 0,1055m/m

Declividade média do rio principal (Método das áreas) 0,4582m/m

Declividade média do rio principal (Método da média harmônica) 0,0585m/m

Densidade de drenagem 1,97 Km/Km2 Altitude máxima 1580m Altitude mínima 1040m Altura mediana 1370m Tempo de concentração (Kirpich) 3,3511min

Tempo de concentração (Picking) 3,4259min Tabela 1: Quadro de resumo dos índices físicos.

2.4.1. Área da bacia

A área da bacia é a área plana (projeção horizontal) inclusa entre seus divisores topográficos. Esta área é o elemento básico para o cálculo das outras características físicas. A área de uma bacia hidrográfica é geralmente expressa em km2. A área da bacia em estudo é de 6,02km2.

2.4.2. Perímetro da bacia

É o comprimento do seguimento que passa pelos divisores de água. O perímetro para esta bacia é igual a 13,18km.

2.4.3. Comprimento axial dos cursos d’água

É o comprimento dos cursos de água, desde a sua desembocadura até a cabeceira mais distante.

Comprimento axial do rio principal: 5,12km

∑Comprimentos axiais dos rios menores: 6,72km 2.4.4. Coeficiente de compacidade

É a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual a da bacia.

O coeficiente de compacidade é um fator de grande importância na avaliação da potencialidade de uma bacia apresentar picos de enchentes elevados. Um coeficiente igual 1 corresponderia à bacia circular, portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o coeficiente de compacidade menor tendência à enchente é a bacia. Analisando o coeficiente de 1,5, conclui-se que a produção de picos de enchentes não é tão elevada, pois apresenta um coeficiente de compacidade acima de 1.

2.4.5. Índice de conformação

É a relação da área da bacia e o quadrado do seu comprimento axial medido ao longo do curso d’água (curso d’água principal) desde a desembocadura até a cabeceira mais distante do divisor de água.

Este índice indica também a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia. Quanto menor o valor de Kf menor será a tendência para enchentes, se comparada com outra bacia de mesma área e Kf alto.

2.4.6. Densidade de drenagem

A densidade de drenagem indica a eficiência da drenagem na bacia. É definida como a relação entre o comprimento total dos cursos d’água (curso principal e somatório dos cursos menores), expressa em km/km2.

Dd = L/A = (5,12+6,72)/6,02 = 1,97km/km2 A bacia tem maior eficiência de drenagem quanto maior for essa relação.

2.4.7. Declividade média

A velocidade de um rio depende da declividade dos canais fluviais.

Quanto maior a declividade, maior será a velocidade do escoamento. A declividade média é dada pela razão entre a diferença de altitude (diferença entre a altitude máxima e mínima) e o comprimento do rio principal.

O gráfico abaixo mostra o relevo do rio principal com as altitudes em cada ponto em que o rio passa por uma curva de nível no interior da bacia e seus respectivos comprimentos estimados. Em seguida é mostrada uma tabela com os valores de cada cota e comprimentos relativos ao rio principal.

Gráfico 1: Perfil longitudinal do rio principal, altitude e comprimento em metros.

(exutório)28 5120,0 1040 Tabela 2: Pontos estimados de altura e comprimento do rio principal.

A tabela a acima apresenta os pontos a partir da maior altura do rio principal até o exutório (menor cota), cada ponto representa a passagem do curso d’água por uma curva de nível no interior da bacia.

Para o cálculo da declividade média, temos a altura máxima 1589,33m e a altura mínima de 1029,56m. Logo;

A declividade média de uma bacia usando o método das áreas é definida da seguinte forma:

Im = 2 x (∑Ai)/L2 , onde ∑Ai representa o somatório de cada área abaixo do perfil mostrado no gráfico abaixo.

Gráfico 2: Detalhe de cada área a ser utilizada para o cálculo da declividade usando o método das áreas. Unidades em metros.

2.4.7.2. Declividade média usando o método da média harmônica O método da média harmônica é defina como sendo:

Im = [L/(∑Li/Ii 0,5)]2 , onde Li e Ii são os comprimentos e declividades em cada trecho;

No gráfico abaixo estão representadas as três formas do cálculo da declividade.

Gráfico 3: Declividades médias. Método da média harmônica (em azul), declividade média (em verde), método das áreas (em preto).

Para o gráfico acima temos para cada método as seguintes novas cotas:

Declividade média (verde): Cm = 540,16m Método das áreas (preto): Cm = 2.144,57m

Métodos da média harmônica (azul): Cm = 300,67m

2.4.8. Curva hipsométrica

A curva hipsométrica é a curva representativa das áreas de uma bacia hidrográfica situadas acima das diversas curvas de nível. Representa o estudo da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao nível do mar. Esta curva é traçada lançando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da área de drenagem com cota superior.

Abaixo temos os dados para curva hipsométrica e seu gráfico.

Curvas Áreas(km²)

Área acumulada(km²) % Área

Cotas médias % Acumulada

% Área acima

Gráfico 4: Curva hipsométria

Do gráfico acima obtemos a altitude mediana da bacia equivalente a 50% da área acumulada, que equivale a 1370m.

A l t i t d es ( m )

Área ( %)

Curva Hipsométrica

Altitude média Altitude mediana

2.4.9. Tempo de concentração

É o tempo necessário para que toda a água precipitada na bacia passe a contribuir na seção considerada. É definida da seguinte maneira:

Fórmula de Picking: tc = 5,3 x (L2/Im)1/3; onde tc é dado em minutos, L é o comprimento do curso d’água em quilômetros, ∆h diferença de altitude do curso em metros e Im é a declividade do curso (adimensional), para as fórmulas citadas acima.

Usando os dados obtidos para a bacia em análise, obtivemos:

3. Bibliografia

Universidade Federal da Bahia – Departamento de Hidráulica e Saneamento: Apostila UFBA, cap 2.

Site : http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade_de_drenagem em 5 de 04 de 2012.

http://www.cesnors.ufsm.br/professores/aline/introducao-ageomatica/artigos-primeira-avaliacao/3baciahidrografica_bahia.pdfàs 15:51.

Apostila do Pedrazzi.

http://www.webartigos.com/artigos/a-importancia-da-bacia-hidrograficacomo-unidade-de-planejamento-para-a-gestaoambientalintegrada/23846/

4. Anexos

Decl. M. harmonica (m/m)

Decliv. Total(m/m) Soma Ii

Decl. M. das áres (m/m)

Area total(m²)

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