Pontifícia Universidade Católica de Goiás Engenharia Civil. Bacias Hidrográficas. Professora: Mayara Moraes

Transcrição

1 Pontifícia Universidade Católica de Goiás Engenharia Civil Bacias Hidrográficas Professora: Mayara Moraes

2 Fase terrestre do ciclo hidrológico Elemento fundamental: Bacia hidrográfica. Definição: Área de captação natural dos fluxos de água originados a partir da precipitação, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. Delimitação: Curso d água; Ponto ou seção de referência (exutório); Informações sobre o relevo da região.

3 Sistema físico sujeito a entradas e saídas de água: Entrada concentrada no tempo: Precipitação Saída relativamente distribuída no tempo: Escoamento, evaporação, evapotranspiração. Características fundamentais de uma bacia: Área Comprimento da drenagem principal Declividade

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5 Identificar para onde escoa a água no relevo, usando como base as curvas de nível: A água escoa na direção da maior declividade. O escoamento da água acontece sempre perpendicularmente às curvas de nível. Assim, distingue-se as áreas que contribuem com escoamento para determinado ponto.

6 Divisor de águas Curso d água

7 A linha passa pelas elevações periféricas. Sempre ortogonal às curvas de nível. Cruza apenas uma vez a linha de drenagem (curso d água) - no exutório. A área da bacia pode ser medida através de integrais numéricas ou de instrumentos próprios, como o planímetro. Pode também ser calculada aproximadamente com recursos em CAD.

8 Planímetro AutoCAD Poli-linha

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13 As bacias hidrográficas são compostas por sub-bacias hidrográficas. Cada sub-bacia é uma bacia hidrográfica, que também pode ser subdividida em sub-bacias. Exemplos: A bacia do rio dos Sinos é uma sub-bacia da bacia do rio Guaíba. A bacia do rio Paranhanha é uma sub-bacia da bacia do rio dos Sinos.

14 As características das bacias hidrográficas constituem um sistema natural de transformação de chuva em vazão. Características de influência: Área de drenagem Comprimento Declividade Curva hipsométrica Forma Cobertura vegetal e uso do solo...

15 Característica mais importante da bacia. Reflete o volume total de água que pode ser gerado potencialmente na bacia: Hipótese: Bacia impermeável e chuva constante. Q = P. A Se A = 60 km² (60 milhões de m²) e P = 10 mm/hora (2, m/s) Q máx = 166 m³/s

16 Uma vez definidos os contornos (divisores de água), a área da bacia pode ser calculada por uma integral numérica ou por métodos manuais (planímetro, autocad...).

17 Bacias de áreas iguais podem responder de maneiras distintas:

18 Bacias de áreas iguais podem responder de maneiras distintas: Como isso pode acontecer??

19 Os comprimentos da bacia e do rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer toda a bacia. Comprimento de um rio: - AutoCAD - Curvímetro (imagem)

20 Os comprimentos da bacia e do rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer toda a bacia. Comprimento de um rio: - AutoCAD - Curvímetro (imagem)

21 Relação entre a diferença de altitude do início ao fim da drenagem e o comprimento total da drenagem. Equação de Manning: n = Coeficiente de Manning Rh = Raio hidráulico S = Declividade ( slope ) Velocidade diretamente proporcional à declividade!

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23 Tempo necessário para que a água precipitada no ponto mais remoto da bacia escoe até o ponto de controle, exutório ou local de medição. Relação com: Área da bacia Comprimento da bacia Forma da bacia Declividade da bacia Alterações antrópicas Vazão (para simplificar, não se considera)

24 Fórmulas empíricas para o cálculo: Kirpich: T C = 57 L3 h 0,385 Bacias pequenas (menores que 0,5 km²). Watt e Chow: T C = 7,68 Bacias grandes. L 0,79 S 0,5 Desenvolvida com base em dados de bacias de até 5840 Km².

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26 Avaliação qualitativa Avaliação quantitativa Índice de compacidade Índice de conformação ou Fator de forma

27 Bacias alongadas: Bacias arredondadas: Exemplos: Tocantins-Araguaia São Francisco Tietê Exemplos: Amazônica Itajaí Taquari-Antas

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29 Índice de conformação ou fator de forma: K f = A / L² K f alto cheias mais rápidas K f baixo cheias mais lentas

30 Índice de compacidade: K c = 0,28 P / A 0,5 K c > 1

31 K f = Risco de enchentes Bacia alongada Menor probabilidade de ocorrência de chuvas intensas em toda a extensão Tempo de concentração maior. K c = Risco de enchentes Kc tendendo a 1: Bacia circular Maior probabilidade de ocorrência de chuvas intensas em toda a extensão Tempo de concentração menor

32 Critério de ordenamento proposto por Horton e modificado por Strahler: Os cursos primários recebem o numero 1; A união de dois cursos de mesma ordem dá origem a um curso de ordem superior; e A união de dois cursos de ordens diferentes faz com que prevaleça a ordem do maior. Quanto maior for o grau de ramificação da rede de drenagem de uma bacia, maior é a tendência para o pico de cheia.

33 Critério de ordenamento proposto por Horton e modificado por Strahler: Os cursos primários recebem o numero 1; A união de dois cursos de mesma ordem dá origem a um curso de ordem superior; e A união de dois cursos de ordens diferentes faz com que prevaleça a ordem do maior. Quanto maior for o grau de ramificação da rede de drenagem de uma bacia, maior é a tendência para o pico de cheia.

34 Razão entre o comprimento total dos cursos d água e a área da bacia hidrográfica. A velocidade de escoamento em um canal é, geralmente, maior do que a do escoamento superficial. Critério aproximado: D em torno de 0,5km/km²: drenagem pobre. D maiores que 3,5km/km²: bacias excepcionalmente bem drenadas.

35 Tipos de solos e geologia: Infiltração X Escoamento superficial Vegetação: Infiltração X Escoamento superficial Evapotranspiração Uso do solo Alteração das características naturais, que pode modificar o comportamento hidrológico de uma bacia.