Cap II - Bacia Hidrografica

8/18/2019 Cap II - Bacia Hidrografica

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Hidrologia

Capítulo IIBacia Hidrográfica

Sandra Pombo

Sandra Pombo Bacia Hidrográfica Cap. II - 2

Agenda Bacia hidrográfica – Definição

Linha de separação

Análise morfométrica de bacias

hidrográficas

Análise Linear

Análise Superficial

Análise Volumétrica


Bacia hidrográfica

As regiões podem ser delimitadaspor

Limites políticos

Limites topográficos

Limites arbitrariamente fixados


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Bacia hidrográfica

Das regiões limitadas,destacam-se pela importânciaprática para os hidrologistas

Bacias hidrográficas

Bacias de drenagem


Bacia hidrográfica - Definição

A bacia hidrográfica é uma área definida

topograficamente, drenada por um curso de

água ou por um conjunto de cursos de água

interligados, tal que todos os caudais

efluentes sejam descarregados através deuma única saída ( secção de definição da

bacia hidrográfica)


Bacia hidrográfica Aplicação do balanço de água

O balanço neste sistema érepresentado pela equação:

I - Input por unidade de tempoO - Output por unidade de tempodS/dt - Variação do armazenamento

dentro do sistema por unidadede tempo

dt

dSOI =−

I - Precipitação

O – Caudal Efluente


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Linha de separação No interior de uma bacia podem existir picos

isolados com cota superior aos pontos docontorno da bacia

Os terrenos de uma bacia hidrográfica sãodelimitados por dois tipos de linhas deseparação Topográfica ou superficial

Freática ou subterrânea


Linha de separação A linha de separação freática é

determinada pela estrutura geológicados terrenos

As áreas demarcadas pelas linhas de

separação freática e topográfica nãocoincidem na maior parte das situações


Linha de separação Para efeitos práticos costuma

considerar-se que a área da bacia dedrenagem é determinada pela linha deseparação topográfica, uma vez que alinha de separação freática não é fixa,mudando de posição com as flutuaçõesao longo do ano do lençol freático


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Linha de separaçãoLimite do escoamento

superficial

Nível impermeável

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hidrográficas

Análise Linear




Análise morfométrica debacias hidrográficas A descrição quantitativa de uma bacia

hidrográfica exige diferentes tipos decaracterização Das linhas de água

Geralmente definida como caracterização linear

Das áreas das bacias de drenagem Definida por caracterização superficial

Do relevo ou volume da bacia Definida por caracterização volumétrica


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hidrográficas

Análise Linear




Análise linear das bacias hidrográficasLinhas de água

As linhas de água constituem o lugar

geométrico dos escoamentos

canalizados que ocorrem nas bacias

hidrográficas, designando-se o seuconjunto por rede hidrográfica ou

rede de drenagem


Análise linear das bacia hidrográficaLinhas de água A origem das linhas de água resulta da progressiva acção

concentrada da água que provoca erosões localizadas ao ponto

de vir a constituir um leito de escoamento

As linhas de água, de acordo com a sua importância, podem ser

designadas por

Linhas de água principais

Linhas de água secundárias

Linhas de água terciárias

Estas últimas serão afluentes ou sub-afluentes das primeiras


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Hierarquização fluvial

A classificação de determinado curso de

água (ou da área drenada que lhe está

associada) no conjunto total da bacia

hidrográfica em que se encontra,

designa-se por hierarquização fluvial


Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952) Cursos de água

1ª Ordem Menores cursos de água sem afluentes

2ª Ordem Surgem da confluência de dois de 1ª ordem e

só recebem afluentes de 1ª ordem 3ª Ordem

Surgem da confluência de dois de 2ª ordem esó recebem afluentes de ordem inferior e assimsucessivamente


Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952) Cursos de água

1ª Ordem Menores cursos de água sem afluentes


só recebem afluentes de 1ª ordem


só recebem afluentes de ordem inferior e assimsucessivamente


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Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952)

1

1 1

1

1

1

1 1

1

1ª Ordem

3ª Ordem

2ª Ordem

4ª Ordem

1

1

2 2

3

2

1

1

1

3

2

2

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Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952)

A classificação de Strahler é simples;

Após se ter procedido à hierarquizaçãodas linhas de água, pode efectuar-se acorrelação com a bacia de drenagem

correspondente.


Hierarquização fluvialMétodo de Strahler (1952) A área drenada por uma linha de água de 1ª

ordem é designada bacia de 1ª ordem

A área drenada por uma linha de água de 2ªordem é designada bacia de 2ª ordem, eassim sucessivamente

Toda a área drenada, directa ouindirectamente, para uma linha de água, éconsiderada como fazendo parte da bacia dedrenagem dessa linha de água


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Relações MorfométricasRelação de bifurcação média

n - Número máximo de ordem da baciaN1 - Número de linhas de água de 1ª ordem

(segundo hierarquização de Strahler)

Horton conclui que, em bacias de drenagemque não sejam muito influenciadas porfactores geológicos, esta razão varia, emgeral, entre 3 e 5

1-n1b

NR =


Relações MorfométricasRelação de bifurcação média O valor mínimo da relação de bifurcação é 2

Bacia B

Bacia A

Caudal porunidadede área

Tempo

Bacia BR b = 2,15

Bacia ARb = 13

Esta relação defineuma medida dealongamento da

bacia


Densidade hídrica É a razão existente entre o número de cursos

de água e a área da bacia hidrográfica

N - Número total de linhas de água de 1ª ordem(Strahler)

A - Área da bacia hidrográfica

A

ND

h =


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hidrográficas

Análise Linear




Área da bacia

Corresponde à área drenada pelo sistemafluvial, projectada em plano horizontal

É normalmente determinada por planimetriaem mapas com escalas razoavelmente

grandes (1/100 000, 1/50 000, 1/25 000) Expressa em km2 ou ha

1ha = 10.000 m2

1km2 = 106 m2


Perímetro da bacia

Define o comprimento da linha de

separação topográfica que delimita a

bacia

É expresso em km


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Comprimento da bacia

Pode ser avaliado de modosdiferentes, obtendo-se resultadosdiferentes A – Distância medida em linha recta

entre a secção de definição da baciae o ponto do perímetro de cotamais elevada

B – Maior distância que é possívelmedir entre a secção de definiçãoda bacia e um ponto do perímetro

B

A

Ponto de cota mais alta


Forma da baciaCoeficiente de compacidade ou índice deGravelius

Define a relação entre o perímetro, P,da bacia e o perímetro de um círculo,Pc, de igual área à da bacia

c

cP

Pk =

π

π A

R R A =⇔= 2.com

A

PK c .28,0=

RPc ..2π =Substituindo


Forma da bacia

Coeficiente de compacidade ou índice deGravelius

K c é adimensional

Quanto mais irregular for a bacia tantomaior será o K c

K c ≥ 1

Quanto mais próximo for da unidademais arredondada é a forma da bacia( K c = 1 => Bacia circular )


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Factor de Forma

Define a relação entre a largura médiae o comprimento axial da bacia

A – Área da baciaL – Comprimento do curso de água mais longo

2 L

AK f =


Factor de Forma Bacia arredondada

K f elevado – Bacia arredondada

Cheias mais gravosas e repentinas

Bacia alongada

K f baixo – Bacia alongada (estreita e longa ) Tem menos probabilidade de ocorrência de chuvas

intensas cobrindo simultâneamente toda a área dabacia. A contribuição dos afluentes atinge o cursode água principal em diferentes secções


Densidade de drenagem

Correlaciona o comprimento total doscursos de água com a área da baciahidrográfica

Lt – Comprimento total das linhas de água (km) A – Área da bacia hidrográfica (km2)

A

L D T

d = ( km/km

2 )


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A Dd varia directamente com aextensão do escoamento superficial efornece, portanto, uma indicação daeficiência da drenagem natural da bacia

Isto é, dá a indicação do comprimentode linhas de água existentes por km2 debacia hidrográfica



Bacias mal drenadas

Dd ≤ 0,5 km/km2

Bacias excepcionalmente bem

drenadas

Dd ≥ 3,5 km/km2



Bacias com maior Dd estão mais

sujeitas a cheias do que bacias

com menor Dd


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Baixa Dd Média Dd Alta Dd


Coeficiente de manutenção

Fornece o valor da área mínimanecessária para a manutenção de umaunidade de comprimento de canal deescoamento

d

m D

C 1= ( km2 /km )


Padrões de drenagemDentrítica – assemelha-se a uma árvore (do gregodendros - árvore). Desenvolve-se em rochas deresistência uniforme.

Treliça – caracterizada por ter rios principais, quecorrem paralelos, e por rios secundários (tambémparalelos entre si) que desaguam perpendicularmentenos primeiros. É típico em estruturas com falhas.

Rectangular – é uma modificação da anterior e éuma consequência da influência exercida pelasfalhas ou pelo sistema de juntas.


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Padrões de drenagemParalela – Os cursos de água escoam, quaseparalelamente, uns aos outros. Zonas comdeclives acentuados.

Radial – cursos de água que se encontramdispostos, como raios de uma roda, em relação aum ponto central (ponto culminante). Típica decones de antigos vulcões.

Anelar – assemelha-se a anéis de aparência igualaos que surgem na secção de um tronco de umaárvore.


Percurso médio do escoamentosuperficial Representa a distância média que a água da

chuva terá de percorrer, em linha recta(teoricamente), desde o ponto de queda nabacia até ao curso de água mais próximo

A – Área da baciaLt – Comprimento total dos cursos de água

T

ps L A E .4

=


Percurso médio do escoamentosuperficial

d

pst

d D

E A

L DComo

.4

1=⇒=

LT

2Eps

2Eps

AEpsLinha deágua


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hidrográficas

Análise Linear




Declives de um curso de água

Os perfis longitudinais dos leitos dos cursosde água mais importantes de uma baciahidrográfica influem fortemente nocomportamento da bacia, sobretudo emrelação às cheias

De facto, os declives dos leitos condicionamas velocidades de escoamento


Declives de um curso de água Para caracterizar o declive dos cursos

de água de uma bacia hidrográfica éfrequente considerar unicamente ocurso de água principal e determinar, apartir dele Declive médio, dm Declive equivalente, de Declive, d10:85


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Declives de um curso de água Declive médio, dm

Só depende das altitudes extremas, traduz mal ainfluência do declive

Declive equivalente, de Declive da recta que forma com o eixo das

abcissas uma área igual à do perfil longitudinal

Declive, d10:85 É o declive médio entre secções às distâncias da

secção de referência iguais a 10% e 85% docomprimento total do curso de água principal


Declives de um curso de água

Desenvolvimento, L

A l t i t u d e dm = declive médio

de = declive equivalente

0,85L0,10L

d10:85 = declive 10:85


Curva hipsométrica

Representa a área, A, da bacia que fica

acima da cota Z, em referêncial ao nível

médio do mar, expressa em unidades

de área ou em percentagem da área

total


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Curva hipsométrica

0 % 100%50 %

Área (km2)

A l t i t u d e ( m )

A1

A2

Altitude MedianaAltitude Média

Altitude Mínima = Z100

Altitude Máxima = Z0


Altitude média, Z

Z - Altitude média da baciaZi - Altitude média Ai - Área entre duas curvas de nível consecutivas A - Área total da bacia

A

A Z Z

ii∑=


Altura média, H

H - Altura média da baciaHi - Altura média

A

A H H

ii∑=

100100 Z Z H Z H Z −=∴+=


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Curva hipsométrica

A representação em percentagem,

curva hipsométrica adimensional,

permite caracterizar melhor a repartição

hipsométrica e compará-la com as

curvas hipsométricas adimensionais e

típicas


Curva hipsométrica

A curva hipsométrica permite, ainda,

caracterizar a maior ou menor

juventude de uma bacia

Bacia jovem Bacia no estado de maturação

Bacia no estado de velhice


Curva hipsométricaBacia Jovem

Área

A l t i t u d e

(1)

Bacia jovem (1)

Predominam osfenómenos de erosão

Nos estado de juventude, as bacias dedrenagem apresentamuma grandepercentagem desuperfície topográficaque ainda não foitransformada emvertentes de vales


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Coeficiente de massividade

H - Altura média da bacia (m) A - Área da bacia (km2)

A

H C

m =

Este índice apresenta valores mais elevadospara pequenas bacias de elevada alturamédia e mais baixos para grandes bacias depequeno desnível


Coeficiente orográfico

Relevo acentuado Co > 6 m2 /km2

Relevo pouco acentuado Co ≤ 6 m2 /km2

A

H C H C

mo

2

. ==


Índice de declive de Roche É o índice de declive médio para toda a

bacia, entre a cota mais elevada, Z0, e acota mais baixa Z100

e

p L

Z Z I 1000

−=

Le – Comprimento do rectângulo equivalente da bacia


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Redehidrográfica


HierarquiaFluvial

Strahler


Curso de

águaPrincipal


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