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materia de hridrologia aplicada usp
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11
PHD2307 Hidrologia Aplicada
Bacias Hidrogrficas
Prof. Dr. Prof. Dr. KamelKamel ZahedZahed FilhoFilho Prof. Dr. Prof. Dr. ArisvaldoArisvaldo Vieira Vieira MMllollo Jr.Jr.
20112011
ESCOLA POLITCNICA DA USP
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E AMBIENTAL
22
Uma bacia hidrogrfica uma determinada rea de terreno que drena gua, partculas de solo e material dissolvido para um ponto de sada comum, situado ao longo de um rio, riacho ou ribeiro (Dunne e Leopold, 1978).
... dentro de uma bacia hidrogrfica, podem existir inmeras sub-bacias.
Bacia Hidrogrfica - Definio
33
A bacia pode ser vista como o Volume de Controle para a Gesto dos Recursos Hdricos (superficiais e subterrneos)
44
Delimitao de Bacias
Informaes de topografia: Identificar para onde escoa a gua sobre o
relevo usando como base as curvas de nvel a gua escoa na direo da maior declividade, o
escoamento ortogonal s curvas de nvel Diferenciar as reas que contribuem para um
ponto no curso dgua (seo transversal de referncia ou exutrio) => divisor (cumeada, espigo, crista) o divisor no corta a drenagem exceto no exutrio e
passa pelas regies mais elevadas da bacia, mas podem existir pontos internos mais altos.
55
Rede de drenagem, cursos dgua ou talvegues: perenes, intermitentes ou efmeros
66
Divisor Topogrfico / Superficial x
Divisor Geolgico / Fretico / Subterrneo=> possibilidade de escoamento subterrneo com origem em bacias
vizinhas...Pequenas Bacias ou Lenol Fretico Alto
Erros
Delimitao de Bacias
77
Delimitao de Bacias
88
Delimitao de BaciasUtilizando plantas planialtimtricas
99
Delimitao de Bacias
Utilizando imagens de satlite
1010
Exemplo em 3-D e em planta de um DEM (digital elevation model) simples, composto por 12 linhas e 12 colunas
02
46
810
row0 2 4 6 8 10col
725750775800825
jen1_ele
740 760 780 800 820
jen1_eleFonte : Comet2000
0 2 4 6 8 10
0
2
4
6
8
10
col
r
o
w
740 760 780 800 820
jen1_ele
Delimitao de BaciasUtilizando modelo digital de terreno (DEM)
1111
c. Definir as sub-bacias.a. Definir os rios
b. Definir ostrechos dos rios
Os passos seguintes para definir a bacia so:
Delimitao de BaciasUtilizando modelo digital de terreno (DEM)
1212
Caractersticas Fsicas
Importncia:
Comparao entre bacias hidrogrficas
Transferncia de dados entre bacias vizinhas
Projeo do comportamento da bacia no futuro
Frmulas empricas (regionalizao)
1313
Algumas Caractersticas Fsicas
rea da Bacia Forma da Bacia Uso e tipo de solo Declividade dos terrenos Declividade dos cursos dgua Ordem dos cursos dgua Densidade de drenagem
1414
rea da Bacia
medida por planmetro (mecanicamente) calculada pelas coordenadas do polgono,
(equao de Gauss)
aproximao por composio de figuras geomtricas
calculada a partir de imagens digitalizadas em softwares como AutoCAD, ArcVIEW, Spring, Idrisi, Grass, Erdas, etc
1515
1616
xn-1*ynxn*yn-1Coord yCoord xPonto5.86.60
40.2637.76.16.513937.2166.12
37.2135.46.15.9335.429.8964.94
28.42275.84.5526.124.365.84.26
23.9423.785.74.1723.3721.665.73.8822.4219.955.93.5919.9518.295.73.11017.3615.395.62.71111.615.044.30.912
3.513.443.90.8132.961.953.70.514
1.51.4830.4150.962.72.40.9162.071.922.30.8171.521.841.90.8181.282.091.61.1191.321.921.21.2201.321.681.11.4211.121.650.81.5221.051.360.71.7231.021.260.61.8241.261.380.72.3250.461.750.22.526
1.50.640.63.2273.841.861.23.1287.754.22.53.5298.0510.252.34.1309.0211.042.24.831
9.61125329111.85.533
9.910.261.85.73412.5410.442.25.835
17.412.9835.93621.2417.13.65.73724.5120.524.35.73827.3625.84.8639
3030.2456.34034.65325.56.44137.1236.35.86.642
609.87567.72Soma =
21.075rea =
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7
01234567891011
121314
151617
18192021
222324 2526
2728
29 30 3132 333435
3637
383940
4142
0)(n , 21
11
11 =
=
=
=
n
iii
n
iii YXXYA
1717
1818
rea da BaciaInfluncia nas vazes
Vazo especfica: vazo de contribuio por unidade de rea (l/s/Km)
Mnimas: bacias maiores tm maior vazo especfica pois h complementariedadehidrolgica de sub-bacias
Mdias: pouco efeito sobre as vazes especficas Mximas: picos de enchente atenuados e
tempos de base maiores
1919
Forma da Baciandices Empricos :
Fator de Forma : FF = Largura Mdia / Comprimento Axial
Quanto mais alongada a bacia, menor o Kf e menor a tendncia a enchentes
Fator de Conformao : FC = rea da Bacia / (Comprimento do Talvegue) 2
Quanto mais alongada a bacia, menor o Kf e menor a tendncia a enchentes
Fator de Compacidade : KC = Permetro da Bacia/ Permetro do crculo de mesma rea
Kc>1, quanto mais irregular a bacia, maior o Kc e menor a tendncia a enchentes
AP
AP
rPKc 28,0
22
===
2020
Forma da BaciaInfluncia no escoamento : Tempo de concentrao
Vazo mxima do hidrograma de cheia
Tempo de base do escoamento superficial
Bacia Alongada
Bacia Circular
Bacia Triangular
Tempo
V
a
z
o
Tempo
V
a
z
o
Tempo
V
a
z
o
2121
Uso do Solo
Influncia na infiltrao e velocidade do escoamento
reas de florestas: maior interceptao, folhas e galhos retardam o escoamento, razes profundas e maior consumo de gua das plantas
Agricultura: reduo da quantidade de matria orgnica no solo, porosidade diminui, infiltrao diminui, razes mais superficiais e menor consumo de gua das plantas
reas urbanas: impermeabilizao, pouca infiltrao egrande velocidade do escoamento => grandes picos de cheias
2222
Tipo do Solo
Solo arenoso, menor escoamento superficial Solo argiloso, maior escoamento superficial
Solo raso, maior escoamento superficial Solo profundo, menor escoamento superficial
2323
Forma da rede de Drenagem
2424
Exemplo: principais bacias e sub-bacias do SIN
2525
Tocantins (Tucuru)
2626
So Francisco (Xing)
2727
Paran(Itaipu)
2828
Exemplo: Itaja
2929
3030
Exemplo: Cabuu de Baixo
3131
3232
3333
3434
3535
Declividade do TerrenoInfluncia :
na velocidade do escoamento
Tempo de concentrao
Picos das cheias
Determinao :
Manual - trabalhosa
Hoje se utilizam os Aplicativos de SIG
3636
H
L
H
Declividade dos Rios
LHS =1
Elevao total / comprimento
3737
H
L
H
A
Declividade dos Rios
222LAS =
Conceito de reta mdia de uma funo ...
3838
H
L
H
23 )(
=i
i
i
SLL
S
Li
Si
Declividade dos Rios
Princpio: Mesmo tempo de translao nos segmentos virtuais e reais
3939
Densidade de Drenagem
Topografia :
Plana = Rios longos e escassos
Acidentada = Rios pequenos e numerosos
Influncia no Escoamento :
Maior densidade =>
Menor tempo de concentrao
Maior Vazo de pico de cheia
4040
Densidade de Drenagem
ndices:
Densidade de cursos dgua = n de cursos dgua por unidade de rea
Densidade de drenagem = comprimentototal de cursos dgua por unidade de rea
4141
1 11
1
1
11
3
2
2
2
2
3
Densidade de DrenagemOrdem dos Cursos Dgua
4242
Planta do IBGE Escala 1: 50000
(e outras fontes...)
como fazer...
4343
Destaque da Rede de Drenagem
4444
Localizao de Pontos Altos e Cotados
4545
Juno dos pontos altos
4646
Fechamento do Divisor Junto Sada da Bacia
4747
xn-1*ynxn*yn-1Coord yCoord xPonto5.86.60
40.2637.76.16.513937.2166.12
37.2135.46.15.9335.429.8964.94
28.42275.84.5526.124.365.84.26
23.9423.785.74.1723.3721.665.73.8822.4219.955.93.5919.9518.295.73.11017.3615.395.62.71111.615.044.30.912
3.513.443.90.8132.961.953.70.514
1.51.4830.4150.962.72.40.9162.071.922.30.8171.521.841.90.8181.282.091.61.1191.321.921.21.2201.321.681.11.4211.121.650.81.5221.051.360.71.7231.021.260.61.8241.261.380.72.3250.461.750.22.526
1.50.640.63.2273.841.861.23.1287.754.22.53.5298.0510.252.34.1309.0211.042.24.831
9.61125329111.85.533
9.910.261.85.73412.5410.442.25.835
17.412.9835.93621.2417.13.65.73724.5120.524.35.73827.3625.84.8639
3030.2456.34034.65325.56.44137.1236.35.86.642
609.87567.72Soma =
21.075rea =
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7
01234567891011
121314
151617
18192021
222324 2526
2728
29 30 3132 333435
3637
383940
4142
Clculo da rea da Bacia
Ponto n = Ponto 0rea= 0.5(Syn.xn-1 Sxn.yn-1)
4848
Destaque do rio principal e pontos de cruzamento das curvas de nvel (20m) com o curso dgua
Li
4949
Zoom de um trecho do curso dgua
Li
5050
860
960
1060
1160
1260
C
o
t
a
(
m
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 Distncia ( km)
Perfil LongitudinalRibeiro Santo Antnio - ( Caconde )
5151
D2IntegralD1Cota (m)D (km)D' (cm)D (cm)86008608608160
870,54692250872,3758807,77515,550,45879,92198250883,3759007,57515,150,85924,453155750935,6259206,62513,252,75931,484466250943,8759406,47512,953,05950,2344102250965,8759606,07512,153,85956,0938116000972,759805,9511,94,1965,4688142000983,7510005,7511,54,5997,10942432501020,87510205,07510,155,851068,5945025001104,7510403,557,18,91089,6885880001129,510603,16,29,81113,125693000115710802,65,210,81134,2197965001181,7511002,154,311,71144,7668527501194,12511201,9253,8512,151158,8289337501210,62511401,6253,2512,751169,375999000122311601,42,813,21186,95311152501243,62511801,0252,0513,951204,53112390001264,2512000,651,314,71208,04712652501268,37512200,5751,1514,851211,56312930001272,512400,51151216,251332000127812600,40,815,2
1225,6251414000128912800,20,415,612351500000130013000016
( m/km)55,0000i1=
( m/km)46,8750i2=
Tabela para clculo das declividades
5252
860
960
1060
1160
1260
C
o
t
a
(
m
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 Distncia ( km)
Perfil LongitudinalRibeiro Santo Antnio - ( Caconde )
S1= 55 m/km
S2= 47 m/km
5353
Quando se trata degua, usa primeiro a experincia e depois a teoria
Leonardo da Vinci
5454
Exerccio
Caractersticas Fsicasde uma Bacia
5555
FIM
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