Bacias Hidrográficas. Universidade de São Paulo PHA3307 Hidrologia Aplicada. Escola Politécnica. Aula 3

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1 Universidade de São Paulo PHA3307 Hidrologia Aplicada Escola Politécnica Departamento de Eng. Hidráulica e Ambiental Bacias Hidrográficas Aula 3 Prof. Dr. Arisvaldo Méllo Prof. Dr. Joaquin Garcia

2 Objetivos da Aula Conhecer o conceito de bacia hidrográfica Aprender a traçar o divisor topográfico de uma bacia hidrográfica Aprender a traçar o perfil longitudinal de um rio. Conhecer as caraterísticas fisiográficas de uma bacia e seu relacionamento com as vazões da bacia.

3 Bacia Hidrográfica - Definição Uma bacia hidrográfica é 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 (Dunne e Leopold, 1978).... dentro de uma bacia hidrográfica, podem existir inúmeras sub-bacias.

4 Bacia Hidrográfica - Definição 4

5 Delimitação de Bacias Informações de topografia Identificar para onde escoa a água sobre o relevo usando como base as curvas de nível A água escoa na direção da maior declividade, o escoamento é ortogonal às curvas de nível Diferenciar as áreas que contribuem para um ponto no curso d água (seção transversal de referência ou exutório) divisor (cumeada, espigão, crista) o divisor não corta a drenagem exceto no exutório e passa pelas regiões mais elevadas da bacia, mas podem existir pontos internos mais altos

6 Delimitação de Bacias Divisor Topográfico (Superficial) Divisor Geológico Freático ou Subterrâneo Possibilidade de escoamento subterrâneo com origem em bacias vizinhas Pequenas Bacias ou Lençol Freático Alto Erros

7 Delimitação de Bacias 7

8 Delimitação de bacias Utilizando plantas planialtimétricas

9 Delimitação de bacias Utilizando imagens de satélite

10 Delimitação de bacias row Utilizando modelo digital de terreno (DEM - digital elevation model) 3D 0 Planta col row jen1_ele col jen1_ele jen1_ele Fonte : Comet (2000)

11 Delimitação de bacias Utilizando modelo digital de terreno a. Definir os rios b. Definir os trechos dos rios c. Definir as subbacias

12 Características Físicas Importância Comparação entre bacias hidrográficas Transferência de dados entre bacias vizinhas Projeção do comportamento da bacia no futuro Fórmulas empíricas (regionalização) Algumas Características Físicas Área da Bacia Forma da Bacia Uso e tipo de solo Declividade dos terrenos Declividade dos cursos d água Ordem dos cursos d água Densidade de drenagem

13 Área da Bacia Medida por planímetro (mecanicamente) Calculada pelas coordenadas do polígono, (equação de Gauss) Aproximação por composição de figuras geométricas Calculada a partir de imagens digitalizadas em softwares como AutoCAD, ArcGIS, Spring, Idrisi, Grass, Erdas, Qgis, etc

14 Planímetro

15 Área Integral de Green - Coordenadas do Polígono Ponto Coord x Coord y xn*yn A Soma = xn-1*yn n i Y Departamento Área = de Engenharia Hidráulica e Ambiental - PHA i X n i X i Yi 1, (n 0) 36 i

16 Softwares GIS

17 Área da Bacia Influência nas vazões Vazão específica: vazão de contribuição por unidade de área (l/s.km²) Mínimas: bacias maiores têm maior vazão específica pois há complementariedade hidrológica de sub-bacias Médias: pouco efeito sobre as vazões específicas Máximas: picos de enchente atenuados e tempos de base maiores nas bacias de maior área

18 Forma da Bacia - Índices Empíricos Fator de Forma F F = B L n B = 1 n B i i Índice de Conformação Comp. Axial rio principal - L B largura média L comprimento da bacia F c = A bacia A quadrado L F c = A B L = A L 2 B

19 Forma da Bacia - Índices Empíricos Fator de Compacidade (ou índice de Gravelius) relação entre o perímetro da bacia e o perímetro de um círculo de mesma área K c = P 2πr = P 2π A π = 0,28 P A A = πr 2 r = A π Kc 1, quanto mais irregular a bacia, maior o Kc e menor a tendência a enchentes

20 Forma da Bacia e seus índices Vazão Vazão Vazão Influência no escoamento: Tempo de concentração Vazão máxima do hidrograma de cheia Tempo de base do escoamento superficial Bacia Triangular Bacia Alongada Tempo Bacia Circular Tempo Tempo

21 Uso do Solo Influencia na infiltração e velocidade do escoamento Áreas de florestas: Maior interceptação, folhas e galhos retardam o escoamento, raízes profundas e maior consumo de água das plantas Agricultura Redução da quantidade de matéria orgânica no solo, porosidade diminui, infiltração diminui, raízes mais superficiais e menor consumo de água das plantas Áreas urbanas: Impermeabilização, pouca infiltração e grande velocidade do escoamento grandes picos de cheias

22 Tipo do Solo Solo arenoso Solo profundo Solo argiloso Solo raso Menor escoamento superficial Maior escoamento superficial

23 Forma da rede de Drenagem

24 Declividade do Terreno S PK = H i H i+1 L P k

25 Declividade dos rios H H S H L 1 Elevação total / comprimento L

26 Declividade dos rios H A L 2 2A L A Considerando a área A H L S tg S 2 L 2A 2 L

27 Declividade dos rios H S 3 = L i L i S i 2 Si H Li Declividade equivalente constante L Maior declividade - Menor tempo de concentração - Maior vazão de pico de cheia

28 Densidade de Drenagem Topografia Plana: Rios longos e escassos Acidentada: Rios pequenos e numerosos Influência no escoamento Índices Densidade de cursos d água: nº de cursos d água por unidade de área Densidade de drenagem: comprimento total de cursos d água por unidade de área

29 Densidade de Drenagem Ordem dos Cursos D Água Regras: Trecho de rio sem afluente: ordem1 Quando dois trechos de ordens iguais se juntam => trecho seguinte tem a ordem somada a 1 Quando dois trechos de ordens diferentes se juntam => trecho seguinte tem a maior ordem dos dois

30 Exercício como fazer... Planta do IBGE Escala 1: (e outras fontes...)

31 Destaque da Rede de Drenagem 31

32 Localização de Pontos Altos e Cotados 32

33 Junção dos pontos altos 33

34 Fechamento do Divisor Junto à Saída da Bacia Traçar uma linha perpendicular às curvas de nível, a partir da saída da bacia. 34

35 C o t a ( m ) Traçado do Perfil Longitudinal do Rio 1260 Perfil Longitudinal Ribeirão Santo Antônio - ( Caconde ) Distância ( km)

36 L i Destaque do rio principal e pontos de cruzamento das curvas de nível (20m) com o curso d água 36

37 L i Zoom de um trecho do curso d água 37

38 D2 Integral D1 Cota (m) D (km) D' (cm) D (cm) ( m/km) i1= ( m/km) i2= Tabela para cálculo das declividades

39 C o t a ( m ) Traçado do Perfil Longitudinal do Rio Perfil Longitudinal Ribeirão Santo Antônio - ( Caconde ) 1260 S1= 55 m/km 1160 S2= 47 m/km Distância ( km)

40 Exercício Características Físicas de uma Bacia 40

41

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