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