CC54Z - Hidrologia. Bacia hidrográfica: conceitos fundamentais e caracterização fisiográfica. Universidade Tecnológica Federal do Paraná

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1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná CC54Z - Hidrologia Bacia hidrográfica: conceitos fundamentais e caracterização fisiográfica Prof. Fernando Andrade Curitiba, 2014

2 Objetivos da aula 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 2

3 Definição e delimitação de bacia hidrográfica

4 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

5 Bacia hidrográfica divisor talvegue principal exutório talvegue secundário 5

6 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

7 Bacia hidrográfica vazão volume tempo precipitação escoamento de saída tempo Hietograma: gráfico da precipitação ao longo do tempo Hidrograma: gráfico do escoamento ao longo do tempo 7

8 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) 8

9 Divisor de água: exemplo

10 Divisor de água: exemplo

11 Talvegue: exemplo

12 Talvegue: exemplo

13 Delimitação de bacias 13

14 Delimitação de bacias 14

15 Delimitação de bacias 15

16 Delimitação de bacias 16

17 Delimitação de bacias 17

18 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

19 Regiões hidrográficas brasileiras Regiões Amazônica Tocantins-Araguaia Atlântico NE Ocidental Atlântico NE Oriental Parnaíba São Francisco Atlântico Leste Atlântico Sudeste Paraná Paraguai Uruguai Atântico Sul Principais rios Amazonas, Negro, Solimões e Purus Tocantins, Araguaia, Vermelho, Itacaiunas e Crixá-Açú Gurupi, Turiaçu, Pericumã e Mearim Jaguaribe, Salgado, Banabuiú e Cariús Parnaíba, Balsas, Gurgueia e Uruçuí-Preto São Francisco, das Velhas, Abaeté e Carinhanha Paraguaçu, Mucuri, Pardo e Jequitinhonha, São Mateus Doce, Paraíba do Sul, Ribeira de Iguape Paraná, Paranaíba, Paranapanema, Tietê e Iguaçu Paraguai, Miranda, Cuiabá e São Lourenço Uruguai, Chapecó, Passo Fundo, do Peixe e da Várzea Itajaí, Jacuí, Itajaí-Açu e Itajaí do Sul 7

20 Bacia do Rio Paraná 20

21 Bacias de Curitiba Fonte: IPPUC [4] 21

22 Características fisiográficas da bacia hidrográfica

23 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. 23

24 Principais características fisiográficas 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 24

25 Área da bacia A L p L A área A é a característica física mais importante da bacia Comprimento da bacia L Comprimento do talvegue principal L p 25

26 Área da bacia 13

27 Forma da bacia Coeficiente de compacidade: relação entre o perímetro da bacia e o perímetro que a bacia teria se esta fosse circular K c =0,28*P/A 1/2 Kc é o coeficiente de compacidade P é o perímetro da bacia (km) A é a área da bacia (km 2 ) 27

28 Forma da bacia Fator de forma: relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia hidrográfica K f é o fator de forma K f =A/L 2 L é o comprimento da bacia (km) A é a área da bacia (km 2 ) 28

29 Forma da bacia bacia circular bacia alongada K c 1,0 K f 0,8 K c 1,0 K f 0,8 29

30 Efeitos da forma da bacia tempo P Q bacia alongada bacia circular 30

31 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 31

32 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 32

33 Tempo de concentração Equação de Watt e Chow [3] t c L 7,68 0,5 S 0,79 t c é o tempo de concentração em minutos L é o comprimento da bacia (km) S é a declividade do talvegue principal (m/m) 33

34 Efeitos do tempo de concentração tempo P Q bacia com alto tempo de concentração bacia com baixo tempo de concentração 34

35 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: D d =L t /A Dd é a densidade de drenagem (km/km 2 ) L t é o comprimento total dos cursos de água da bacia (km) A é a área da bacia (km 2 ) 35

36 Forma do sistema de drenagem 36

37 Forma do sistema de drenagem 37

38 Forma do sistema de drenagem 38

39 Forma do sistema de drenagem 39

40 Classificação dos cursos 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 de água: Strahler 40

41 Classificação dos cursos de Água: Strahler

42 Características do relevo: declividade média S=DH/L 42

43 Características do uso do solo 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

44 Características do uso do solo 44

45 Referências bibliográficas [1] VIESSMAN Jr., W. et al.. Introduction to hydrology. Editora Intext Education, [2] Dunne, T., Leopold, L.. Water in environmental planning. W. H. Freeman Editor, [3] CHOW, V.T. et al.. Applied hydrology. Editora McGraw Hill, [4] [procurar por: mapas download rios formato em linhas]