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CC54Z - Hidrologia
Bacia hidrográfica: conceitos fundamentais e caracterização fisiográfica
Prof. Fernando Andrade
Curitiba, 2014
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Objetivos da aula
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• Conhecer o conceito de bacia hidrográfica
• Aprender a traçar o divisor topográfico de
uma bacia hidrográfica (delimitar uma
bacia hidrográfica) e identificar o talvegue
principal e o exutório
• Discutir e analisar as principais
características fisiográficas de uma bacia
hidrográfica
Definição e delimitação de bacia hidrográfica
Definição de bacia
hidrográfica
• Uma área definida topograficamente, drenada por um curso de água ou por um sistema conectado de cursos de água, tal que toda a vazão afluente é descarregada através de uma simples saída [1]
• Uma determinada área de terreno que drena água, partículas de solo e material dissolvido para um ponto de saída comum, situado ao longo de um rio, riacho ou ribeirão [2]
4
Bacia hidrográfica
5
talvegue principal
exutório talvegue secundário
divisor
Bacia hidrográfica
• A bacia hidrográfica constitui um sistema
natural de transformação de chuva em
vazão. Ela é um volume de controle para
gestão dos recursos hídricos
• Papel hidrológico: transformar uma
entrada de volume concentrado (chuva)
em uma saída de água mais distribuída no
tempo (escoamento-vazão)
6
Bacia hidrográfica
7
vazão
volume
tempo
tempo
precipitação
escoamento de saída
Hietograma: gráfico da precipitação ao longo do
tempo
Hidrograma: gráfico do escoamento ao longo do
tempo
Delimitação de bacias
• Identificar para onde escoa a água sobre o relevo (divisores de água) usando como base curvas de nível do terreno
• A água escoa na direção da maior declividade e as linhas do escoamento são ortogonais às curvas de nível
• Identificar o curso principal de água (talvegue) e o ponto no curso da água que recebe a contribuição de toda a bacia (exutório)
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Divisor de água: exemplo
9
250
300
350
400
50
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250
250
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Divisor de água: exemplo
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Talvegue: exemplo
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Talvegue: exemplo
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Delimitação de bacias
13
Delimitação de bacias
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Delimitação de bacias
15
Delimitação de bacias
16
Delimitação de bacias
17
Delimitação de bacias
• Percebe-se que a bacia hidrográfica pode ser
delimitada por uma área de contribuição que
envolve poucos ou muitos corpos de água
• As grandes áreas de drenagem, que
envolvem grandes rios, são chamadas de
regiões hidrográficas
• As regiões hidrográficas são compostas
pelas bacias dos principais rios
• As bacias são compostas por sub-bacias
18
Regiões hidrográficas
brasileiras
7
Regiões Principais rios
Amazônica Amazonas, Negro, Solimões e Purus
Tocantins-Araguaia Tocantins, Araguaia, Vermelho, Itacaiunas e Crixá-Açú
Atlântico NE Ocidental
Gurupi, Turiaçu, Pericumã e Mearim
Atlântico NE Oriental
Jaguaribe, Salgado, Banabuiú e Cariús
Parnaíba Parnaíba, Balsas, Gurgueia e Uruçuí-Preto
São Francisco São Francisco, das Velhas, Abaeté e Carinhanha
Atlântico Leste Paraguaçu, Mucuri, Pardo e Jequitinhonha, São Mateus
Atlântico Sudeste
Doce, Paraíba do Sul, Ribeira de Iguape
Paraná Paraná, Paranaíba, Paranapanema, Tietê e Iguaçu
Paraguai Paraguai, Miranda, Cuiabá e São Lourenço
Uruguai Uruguai, Chapecó, Passo Fundo, do Peixe e da Várzea
Atântico Sul Itajaí, Jacuí, Itajaí-Açu e Itajaí do Sul
Bacia do Rio Paraná
20
Bacias de Curitiba
21 Fonte: IPPUC [4]
Características fisiográficas da bacia hidrográfica
Importância da
caracterização fisiográfica
• Permite o melhor entendimento do comportamento hidrológico da bacia hidrográfica
• Exemplos: comparação entre bacias hidrográficas, projeções do comportamento da bacia no futuro, desenvolvimento de fórmulas empíricas, regionalização de dados hidrológicos, transferência de dados entre bacias vizinhas, etc.
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Principais características
fisiográficas
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• Área e comprimento da bacia
• Forma da bacia: coeficiente de compacidade, fator de forma, tempo de concentração
• Sistema de drenagem: densidade de drenagem, ordem dos cursos de água, comprimento do talvegue principal, declividade do terreno e cursos de água
• Características do relevo: uso e tipo do solo
Área da bacia
• A área A é a característica física mais importante da bacia
• Comprimento da bacia L
• Comprimento do talvegue principal Lp
25
L
Lp
A
Área da bacia
13
Forma da bacia
• Coeficiente de compacidade: relação entre
o perímetro da bacia e o perímetro que a
bacia teria se esta fosse circular
Kc=0,28*P/A1/2
• Kc é o coeficiente de compacidade
• P é o perímetro da bacia (km)
• A é a área da bacia (km2)
27
Forma da bacia
• Fator de forma: relação entre a largura
média e o comprimento axial da bacia
hidrográfica
Kf=A/L2
• Kf é o fator de forma
• L é o comprimento da bacia (km)
• A é a área da bacia (km2)
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Forma da bacia
29
Kc 1,0
Kc ↑ 1,0
Kf 0,8
Kf ↓ 0,8
bacia circular bacia alongada
Efeitos da forma da bacia
30
Q
P
tempo
bacia alongada
bacia circular
Exemplos
1. Mostre que o mínimo valor do coeficiente de compacidade é aproximadamente igual a unidade (condição de bacia circular)
2. Mostre que o máximo valor do fator de forma é aproximadamente igual a 0,8 (condição de bacia circular)
3. Compare os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma de duas bacias hidrográficas que possuem a mesma área A.
Bacia 1: circular
Bacia 2: retangular com comprimento igual ao dobro da largura
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Tempo de concentração
• Tempo de concentração é o tempo necessário para que a água precipitada no ponto mais distante da bacia escoe até o ponto de controle, exutório ou local de medição
• Tempo de concentração está relacionado com a forma, com o comprimento, com a área, e com a declividade da bacia
• Fórmulas empíricas fornecem o tempo de concentração
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Tempo de concentração
• Equação de Watt e Chow [3]
• tc é o tempo de concentração em minutos
• L é o comprimento da bacia (km)
• S é a declividade do talvegue principal
(m/m)
33
79,0
5,068,7
S
Ltc
Efeitos do tempo de
concentração
34
Q
P
tempo
bacia com alto tempo de concentração
bacia com baixo tempo de concentração
Sistema de drenagem
• O sistema de drenagem é constituído pelo rio principal e seus afluentes. Em geral, a rede de drenagem tem influência na velocidade que a água deixa a bacia hidrográfica
• Densidade de drenagem:
Dd=Lt/A
• Dd é a densidade de drenagem (km/km2)
• Lt é o comprimento total dos cursos de água da bacia (km)
• A é a área da bacia (km2) 35
Forma do sistema de
drenagem
36
Forma do sistema de
drenagem
37
Forma do sistema de
drenagem
38
Forma do sistema de
drenagem
39
• Um curso d’água a partir da nascente é de
ordem 1
• Quando dois cursos de ordem 1 se
encontram formam um curso de ordem 2
• Quando dois cursos de ordem 2 se
encontram formam um curso de ordem 3
• E assim por diante…
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Classificação dos cursos
de água: Strahler
Classificação dos cursos
de Água: Strahler
41
1
1
1
1
1
11
1
2
1
11
1
1
1
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2
2
2
2
2
2
22
22
3
3
3
3
3
3
1
11
1
Características do relevo:
declividade média
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S=DH/L
• Urbanização: modificação dos caminhos
da água. Aumento da velocidade do
escoamento. Impermeabilização do solo.
• Agricultura: substituição de florestas por
lavoura/pastagens. Compactação do solo.
Redução da quantidade de matéria
orgânica no solo (diminuição da
porosidade e da capacidade de
infiltração).
43
Características do uso do
solo
44
Características do uso do
solo
Referências bibliográficas
[1] VIESSMAN Jr., W. et al.. Introduction to hydrology. Editora Intext Education, 1972.
[2] Dunne, T., Leopold, L.. Water in environmental planning. W. H. Freeman Editor, 1978.
[3] CHOW, V.T. et al.. Applied hydrology. Editora McGraw Hill, 1988.
[4] http://www.ippuc.org.br/ [procurar por: mapas → download → rios formato em linhas]
