PHA Hidrologia Ambiental. Bacias Hidrográficas

Transcrição

1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA Hidrologia Ambiental Bacias Hidrográficas Mario Thadeu Leme de Barros Renato Carlos Zambon 1

2 exercício da aula anterior: balanço hídrico Q, P e E médios variam muito entre diferentes bacias... Ano P (mm) Q (m³/s) QL (mm) P/Pmed Q/Qmed S P (mm) S QL (mm) , ,25 1, , ,27 1, , ,74 0, , ,09 1, , ,32 1, , ,97 0, , ,08 1, , ,07 1, , ,87 0, , ,95 0, , ,91 0, , ,86 1, , ,79 0, , ,83 0, , ,99 1, P (mm) Q (mm) Ano Pmédia = 1303 mm Qmédia = 580 mm => Emédia = 723 mm Qmédia = 45% da Pmédia 2

3 Q (mm) SQ (mm) exercício da aula anterior: balanço hídrico P Q E S y = 0.447x R² = y = 0.367x R² = P Q E S P (mm) SP (mm) P Q E S P Q E n n n n 0 0 3

4 Vamos ver na aula de hoje: O que é uma bacia hidrográfica. Como delimitar sua área. Quais as suas principais características. 4

5 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. 5

6 talvegue principal cumeada, espigão, crista... talvegue secundário Exutório da Bacia 6

7 Delimitação de Bacias: O Divisor de Águas 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. 7

8 Rede de drenagem, cursos d água ou talvegues: perenes, intermitentes ou efêmeros 8

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10 Delimitação de Bacias Divisor Topográfico / Superficial x Divisor Geológico / Freático / Subterrâneo => possibilidade de escoamento subterrâneo com origem em bacias vizinhas... Pequenas Bacias ou Lençol Freático Alto Erros 10

11 Delimitação de Bacias 11

12 Delimitação de Bacias Utilizando plantas planialtimétricas 12

13 Delimitação de Bacias Utilizando imagens de satélite 13

14 row Delimitação de Bacias Utilizando modelo digital de terreno (DEM) Exemplo em 3-D e em planta de um DEM (digital elevation model) simples, composto por 12 linhas e 12 colunas jen1_ele col row col jen1_ele Fonte : Comet2000 jen1_ele 14

15 Delimitação de Bacias Utilizando modelo digital de terreno (DEM) Os passos seguintes para definir a bacia são: a. Definir os rios b. Definir os trechos dos rios c. Definir as sub-bacias. 15

16 A bacia hidrográfica é adotada como o espaço da Gestão dos Recursos Hídricos (superficiais e subterrâneos) no Brasil: Bacias Federais e Estaduais 16

17 Características Físicas Importância: Comparação entre bacias hidrográficas Transferência de dados entre bacias vizinhas Projeção do comportamento da bacia no futuro Fórmulas empíricas (regionalização) 17

18 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 18

19 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, ArcVIEW, Spring, Idrisi, Grass, Erdas, etc 19

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21 21 xn-1*yn Coord x Coord y xn*yn-1 Ponto Soma = Área = ponto "n" ) (ponto "0" n i i i n i i i Y X Y X A

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23 Área da Bacia Influência nas vazões Vazão específica: vazão de contribuição por unidade de área (L/(s.km²)) Mínimas: bacias maiores tem vazões específicas mínimas normalmente maiores por efeito da complementariedade hidrológica de sub-bacias Médias: pouco efeito sobre as vazões específicas Máximas: em bacias maiores as vazões específicas máximas são normalmente atenuadas e os tempos de base maiores 23

24 Índices Empíricos : Forma da Bacia Fator de Compacidade (ou índice de Gravelius): relação entre o perímetro da bacia e o perímetro de um círculo de mesma área P P Kc 0, 28 2 r A 2 Kc>1, quanto mais irregular a bacia, maior o Kc e menor a tendência de produção de enchentes rápidas, com vazões de picos elevados P A 24

25 Índices Empíricos : Forma da Bacia Fator de Forma: Largura Média / Comprimento Axial Kf L L A / L L Quanto mais alongada a bacia, menor o Kf e menor a tendência de produção de enchentes rápidas com vazão de pico elevada A 2 L 25

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28 Uso do Solo Influência 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 28

29 Tipo do Solo Solo arenoso, menor escoamento superficial Solo argiloso, maior escoamento superficial Solo raso, maior escoamento superficial Solo profundo, menor escoamento superficial 29

30 Forma da rede de Drenagem 30

31 Curiosidade: Okavango, bacia e delta 31

32 Exemplo: principais bacias e sub-bacias do SIN 32

33 Tocantins (Tucuruí) 33

34 São Francisco (Xingó) 34

35 Paraná (Itaipu) 35

36 Exemplo: Itajaí 36

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38 Exemplo: Cabuçu de Baixo 38

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43 Declividade do Terreno 43

44 Declividade dos Rios H H S 1 H L L Elevação total / comprimento 44

45 Declividade dos Rios H H S 2 2A 2 L A L Considerando a área... 45

46 Declividade dos Rios H Si H S ( L i 2 3 ) Li S i Li L Declividade equivalente constante 46

47 Densidade de Drenagem Topografia: Plana = Rios longos e escassos Acidentada = Rios pequenos e numerosos Influência no escoamento, maior densidade = Menor tempo de concentração Maior vazão de pico de cheia 47

48 Índices: Densidade de Drenagem 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 48

49 Densidade de Drenagem Ordem dos Cursos D Água

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51 como fazer... Planta do IBGE Escala 1: (e outras fontes...) 51

52 Destaque da Rede de Drenagem 52

53 Localização de Pontos Altos e Cotados 53

54 Junção dos pontos altos e identificação do divisor 54

55 Destaque do rio principal e pontos de cruzamento das curvas de nível (20m) com o curso d água 55

56 C o t a ( m ) Perfil Longitudinal Ribeirão Santo Antônio - ( Caconde ) Distância ( km) 56

57 57 D2 Integral D1 Cota (m) D (km) D' (cm) D (cm) ( m/km) i1= ( m/km) i2= Tabela para cálculo das declividades

58 C o t a ( m ) Perfil Longitudinal Ribeirão Santo Antônio - ( Caconde ) 1260 S 1= 55 m/km 1160 S 2= 47 m/km Distância ( km) 58

59 próxima aula: prática Características Físicas de uma Bacia 59