Definições e características de bacias hidrográficas.

1. appíítaCC tuulloo
22Bacia Hidrográfica
1. GENERALIDADES
O ciclo hidrológico, se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrológico
fechado, uma vez que a quantidade total da água existente em nosso planeta é constante. Entretanto, é
comum o estudo, pelos hidrólogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrográfica destaca-se como região
de efetiva importância prática devido a simplicidade de que oferece na aplicação do balanço hídrico.
2. DEFINIÇÃO
Segundo Viessman, Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrográfica é uma área definida
topograficamente, drenada por um curso d’ água ou um sistema conectado de cursos d’ água, dispondo
de uma simples saída para que toda vazão efluente seja descarregada.
3. DIVISORES
O primeiro passo a ser seguido na caracterização de uma bacia é, exatamente, a delimitação de
seu contorno, ou seja, a linha de separação que divide as precipitações em bacias vizinhas,
encaminhando o escoamento superficial para um ou outro sistema fluvial.
São 3 os divisores de uma bacia:
Geológico
Freático
Topográfico
Dadas as dificuldades de se efetivar o traçado limitante com base nas formações rochosas (os
estratos não seguem um comportamento sistemático e a água precipitada pode escoar antes de infiltrar)
e no nível freático (devido as alterações ao longo das estações do ano), o que se faz na prática é limitar a
bacia a partir de curvas de nível, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da
divisão topográfica.

2. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
2
Figura 2.1 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: VILLELA, 1975)
4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA
As características físicas de uma bacia compõem importante grupo de fatores que influem no
escoamento superficial. A seguir, faremos, de forma sucinta, uma abordagem de efeitos relacionados a
cada um deles, tendo como exemplo os dados da Bacia do Riacho do Faustino, localizada no município do
Crato, Ceará.
4.1. ÁREA DE DRENAGEM
A área de uma bacia é a área plana inclusa entre seus divisores topográficos. É obtida com a
utilização de um planímetro.
A bacia do Riacho do Faustino tem uma área de 26,4 Km2
.

3. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
3
Figura 2.2 – Bacia hidrográfica do Riacho do Faustino (Crato-Ceará)
4.2. FORMA DA BACIA
Após ter seu contorno definido, a bacia hidrográfica apresenta um formato. É evidente que este
formato tem uma influência sobre o escoamento global; este efeito pode ser melhor demonstrado através
da apresentação de 3 bacias de formatos diferentes, porém de mesma área e sujeitas a uma precipitação
de mesma intensidade. Dividindo-as em segmentos concêntricos, dentro dos quais todos os pontos se
encontram a uma mesma distância do ponto de controle, a bacia de formato A levará 10 unidades de
tempo (digamos horas) para que todos os pontos da bacia tenham contribuído para a descarga (tempo de
concentração). A bacia de formato B precisará de 5 horas e a C, de 8,5 horas. Assim a água será
fornecida ao rio principal mais rapidamente na bacia B, depois em C e A, nesta ordem.

4. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
4
Figura 2.3 – O efeito da forma da bacia hidrográfica (Fonte: WILSON, 1969)
Exprimir satisfatoriamente a forma de uma bacia hidrográfica por meio de índice numérico não é
tarefa fácil. Apesar disto Gravelius propôs dois índices:
4.2.1. COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC)
É a relação entre os perímetros da bacia e de um círculo de área igual a da bacia:
r2
P
Kc
π
= com
π
=∴
=π
A
r
Ar2
Substituindo, temos:
π
π
=
A
2
P
Kc
A
P
0,28Kc =
onde P e A são, respectivamente, o perímetro (medido com o curvímetro e expresso em Km) e a área da
bacia (medida com o planímetro, expressa em Km2
). Um coeficiente mínimo igual a 1 corresponderia à
bacia circular; portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o Kc menos propensa à enchente é a
bacia.
4.2.2. FATOR DE FORMA (Kf)
É a relação entre a largura média da bacia (L ) e o comprimento axial do curso d’ água (L). O
comprimento “L” é medido seguindo-se o curso d’ água mais longo desde a cabeceira mais distante da

5. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
5
bacia até a desembocadura. A largura média é obtida pela divisão da área da bacia pelo comprimento da
bacia.
,
L
L
Kf = mas
L
A
L =
então,
2f
L
A
K =
Este índice também indica a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia. Uma bacia
com Kf baixo, ou seja, com o L grande, terá menor propensão a enchentes que outra com mesma área,
mas Kf maior. Isto se deve a fato de que, numa bacia estreita e longa (Kf baixo), haver menor
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extensão.
A bacia do Riacho do Faustino apresenta os seguintes dados:
A = 26,4 km2
= 26.413.000 m2
L = 10.500 m
P = 25.900 m
Assim,
41,1
26.413.000
25.900
28,0
A
P
28,0Kc ===
41,1Kc =
24,0
)500.10(
000.413.26
L
A
K 22f ===
24,0Kf =
4.3. SISTEMA DE DRENAGEM
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus efluentes; o padrão de
seu sistema de drenagem tem um efeito marcante na taxa do “runoff”. Uma bacia bem drenada tem
menor tempo de concentração, ou seja, o escoamento superficial concentra-se mais rapidamente e os
picos de enchente são altos.

6. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
6
As características de uma rede de drenagem podem ser razoavelmente descritos pela ordem dos
cursos d’ água, densidade de drenagem, extensão média do escoamento superficial e sinuosidade do
curso d’ água.
4.3.1. ORDEM DOS CURSOS D’ ÁGUA
A ordem dos rios é uma classificação que reflete o grau de ramificação dentro de uma bacia. O
critério descrito a seguir foi introduzido por Horton e modificado por Strahler:
“Designam-se todos os afluentes que não se ramificam (podendo desembocar no rio principal ou
em seus ramos) como sendo de primeira ordem. Os cursos d’ água que somente recebem afluentes que
não se subdividem são de segunda ordem. Os de terceira ordem são formados pela reunião de dois
cursos d’ água de segunda ordem, e assim por diante.”
Figura 2.4 – Ordem dos cursos d’ água na bacia do Riacho do Faustino.
A ordem do rio principal mostra a extensão da ramificação da bacia.
4.3.2. DENSIDADE DE DRENAGEM
A densidade de drenagem é expressa pelo comprimento total de todos os cursos d’ água de uma
bacia (sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes) e sua área total.
A
D 1
d
∑=
l

7. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
7
Para a Bacia do Riacho do Faustino:
2
d
1
m/m001511,0
000.413.26
900.39
D
m900.39
==∴
=∑ l
4.3.3. EXTENSÃO MÉDIA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL (l )
Este parâmetro indica a distância média que a água de chuva teria que escoar sobre os terrenos da
bacia (EM LINHA RETA) do ponto onde ocorreu sua queda até o curso d’ água mais próximo. Ele dá uma
idéia da distância média do escoamento superficial.
A bacia em estudo é transformada em retângulo de mesma área, onde o lado maior é a soma dos
comprimentos dos rios da bacia (L = ∑ il ).
Figura 2.5 – Extensão média do escoamento superficial (Fonte: VILLELA, 1975)
4. x L = A assim, l =l
L4
A
Para a Bacia do Riacho do Faustino:
m
x
5,165
39.9004
000.413.26
==l
l = 0,165 km
4.3.4. SINUOSIDADE DO CURSO D’ ÁGUA (SIN)
É a relação entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt)
Sin =
tL
L

8. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
8
Figura 2.6 – Comprimento do rio principal (L) e comprimento do talveque (Lt)
Para a Bacia do Riacho do Faustino:
L = 10.500 m
Lt = 8.540 m
Sin = 23,1
540.8
500.10
=
Sin = 1,23
Obs.: Lt (comprimento do talvegue é a medida em LINHA RETA entre os pontos inicial e final do
curso d’ água principal).
4.4. RELEVO DA BACIA
4.4.1. DECLIVIDADE MÉDIA DA BACIA
A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se dá o
escoamento superficial (VILLELA, 1975). Quanto mais íngreme for o terreno, mais rápido será o
escoamento superficial, o tempo de concentração será menor e os picos de enchentes maiores.
A declividade da bacia pode ser determinada através do Método das Quadrículas. Este método
consiste em lançar sobre o mapa topográfico da bacia, um papel transparente sobre o qual está traçada

9. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
9
uma malha quadriculada, com os pontos de interseção assinalados. A cada um desses pontos associa-se
um vetor perpendicular à curva de nível mais próxima (orientado no sentido do escoamento). As
declividades em cada vértice são obtidas, medindo-se na planta, as menores distâncias entre curvas de
níveis subsequentes; a declividade é o quociente entre a diferença da cota e a distância medida em planta
entre as curvas de nível.
Figura 2.7 – Método das quadrículas
Figura 2.8 – Declividade média da bacia do Riacho do Faustino.

10. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
10
Após a determinação da declividade dos vetores, constroi-se uma tabela de distribuição de
freqüências, tomando-se uma amplitude para as classes.
Tabela 2.1 – Declividade média da bacia do Riacho do Faustino
CLASSES Fi fi (%) fi acum (%) Ponto Médio da Classe 2 X 5
0,0000 I⎯ 0,0500 16 29,63 100,00 0,0250 0,400
0,0500 I⎯ 0,1000 12 22,22 70,37 0,0750 0,900
0,1000 I⎯ 0,1500 13 24,07 48,15 0,1250 1,625
0,1500 I⎯ 0,2000 4 7,42 24,08 0,1750 0,700
0,2000 I⎯ 0,2500 0 0,00 16,66 0,2250 0,000
0,2500 I⎯ 0,3000 7 12,96 3,70 0,2750 1,925
0,3000 I⎯ 0,3500 0 0,00 3,70 0,3250 0,000
0,3500 I⎯ 0,4000 0 0,00 3,70 0,3750 0,000
0,4000 I⎯ 0,4500 0 0,00 3,70 0,4250 0,000
0,4500 I⎯ 0,5000 0 0,00 3,70 0,4750 0,000
0,5000 I⎯ 0,5500 0 0,00 3,70 0,5250 0,000
0,5500 I⎯ 0,6000 2 3,70 3,70 0,5750 1,150
Σ 54 6,700
Declividade média da bacia = 12,41%oum/m1241,0
54
700,6
≅
A distribuição de freqüências pode ainda ser plotada no gráfico declividade x freqüência acumulada
(curva de distribuição de declividade). Diferentes bacias podem ser plotadas num mesmo gráfico para fins
de comparação; curvas mais íngremas indicam um escoamento mais rápido.
Figura 2.9 – Declividade de duas bacias (Fonte: WILSON, 1969)

11. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
11
4.4.2. ORIENTAÇÃO DA BACIA
A orientação da bacia é importante no que diz respeito a ventos prevalecentes e ao padrão de
deslocamento de tempestades. O método da quadrículas também é utilizado, pela determinação do
ângulo “θ” formado pelo vetor conforme diagrama abaixo:
Figura 2.10 – Base para medição dos ângulos.
A amplitude das classes consideradas no agrupamento de vetores foi de 22,5o
. Feita a distribuição
de freqüência, lançamo-la no diagrama Rosa dos Ventos.
Tabela 2.2 – Orientação da bacia do Riacho do Faustino
Classes de Ângulos fi fr(%)
0o
22,5o
1 1,85
22,5o
45o
3 5,56
45o
67,5o
2 3,70
67,5o
90o
5 9,26
90o
112,5o
3 5,56
112,5o
135o
3 5,56
135o
157,5o
2 3,70
157,5o
180o
2 3,70
180o
202,5o
2 3,70
202,5o
225o
5 9,26
225o
247,5o
10 18,50
247,5o
270o
5 9,26
270o
292,5o
4 7,41
292,5o
315o
5 9,26
315o
337,5o
2 3,70
337,5o
360o
0 0,00
54

12. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
12
247,50o
270o
292,50o
225o
315o
202,50o
337,50o
180o
0o
20o
157,50o
22,50o
135o
45o
112,50o
67,50o
90o
Figura 2.11 – Rosa dos ventos (a partir da tabela 2.1).
4.4.3. CURVA HIPSOMÉTRICA
Representa o estudo da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao nível
do mar. Esta curva é traçada lançando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da área de
drenagem com cota superior; para isto deve-se fazer a leitura planimétrica parceladamente. Os dados
foram dispostos em quadro de distribuição de freqüência.

13. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
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Tabela 2.3 – Distribuição de freqüência (bacia do Riacho do Faustino).
Cotas (m) Ponto Médio
(m)
Área
(Km2
)
Área Acumulada
(km2
)
% %
Acumulada
2 x 3
680 640 660 0,0466 0,466 0,17 0,17 30,76
640 600 620 0,1866 0,2332 0,71 0,88 115,69
600 560 580 0,3533 1,5865 5,12 6,00 784,91
560 520 540 2,6600 4,2465 10,07 16,07 1.436,40
520 480 500 5,3666 9,6131 20,32 36,39 2.683,30
480 440 460 6,5333 16,1464 24,74 61,13 3.005,32
440 400 420 7,0933 23,2397 26,86 87,99 2.979,19
400 360 380 2,800 26,0397 10,60 98,59 1.064,00
360 320 340 0,3733 26,4130 1,41 100,00 126,92
26,4130 12.226,49
Figura 2.12 – Curva hipsométrica
4.4.4. ELEVAÇÃO MÉDIA DA BACIA
A elevação média da bacia é obtida através do produto do ponto médio entre duas curvas de nível
e a área compreendida entre elas, (coluna 7 da Tabela 2.3), dividido pela área total.
A
P
E
m∑=
iAx

14. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
14
9,462
413,26
49,226.12
==E
mE 9,462=
4.4.5. RETÂNGULO EQUIVALENTE
Consiste de um retângulo de mesma área e mesmo perímetro que a bacia, onde se dispõem curvas
de nível paralelas ao menor lado, de tal forma que mantenha sua hipsometria natural. O retângulo
equivalente permite interferências semelhantes às da curva hipsométrica.
Seja:
P = perímetro da bacia
A = área da bacia
L = lado maior do retângulo equivalente
l = lado menor do retângulo equivalente
Kc = coeficiente de compacidade da bacia
A = L x l
P = 2 ( )L+l
Dado Kc, utiliza-se o ábaco ao lado e determina-se o valor de
A
L
Figura 2. 13 – Ábaco
cKxA
L
(Fonte: VILLELA, 1975)

15. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
15
Para a Bacia do Riacho do Faustino, tem-se:
02,2
A
L
41.1Kc =→=
Com A = 26,4 Km3
→ L = 10,4 Km.
Mas,
( )
Km9,25P
L
2
P
L2P
=
−=
+=
l
l
Km5,2=l
Figura 2.14 – Retângulo equivalente
Para determinar a distância entre as curvas de nível no retângulo equivalente, usou-se os cálculos
da Tabela 2.3. dividida por 2,5.

16. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
16
Tabela 2.4 – Cálculo da distância entre curvas de nível
Cotas (m) Fração de Área
Acumulada
Comprimentos
Acumulados (Km)
680 640 0,17 0,0184
640 600 0,88 0,0918
620 560 6,00 0,6249
580 520 16,07 1,6725
540 480 36,39 3,7862
500 440 61,13 6,3594
460 400 87,99 9,1531
420 360 98,59 10,2559
380 320 100,00 10,4030
4.4.6. DECLIVIDADE DO ÁLVEO
A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais; quanto maior a
declividade, maior será a velocidade de escoamento.
A declividade do álveo pode ser obtido de três maneiras, cada uma com diferente grau de
representatividade.
S1 : linha com declividade obtida tomando a diferença total de elevação do leito pela extensão
horizontal do curso d’ água.
S2 : linha com declividade obtida por compensação de áreas, de forma que a área entre ela e a
abscissa seja igual à compreendida entre a curva do perfil e a abscissa.
S3 : linha obtida a partir da consideração do tempo de percurso; é a média harmônica ponderada
da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a
extensão de cada trecho.
Tabela 2.5 – Cálculo da declividade do álveo.
Cota Distância
(m)
Distância Acumulada
(na horizontal)
(km)
Declividade
por segmento
d Dist. Real
(na linha inclinada)
(km)
Colunas
6 / 5
354,67 - - - - - -
360 840 0,84 0,00635 0,07969 0,84006 10,5416
400 6.300 7,14 0,00635 0,07969 6,30013 79,0579
440 2.100 9,24 0,01905 0,13802 2,10038 15,2179
464 1.260 10,5 0,01905 0,13802 1,26025 9,1309
10,50082 113,9483

17. Cap. 2 Bacia Hidrográfica
17
m/m0,008500849,0
9483,113
50082,10
D
L
L
S
m/m08,0
500.10
21,80
500.10
h
S
m/m0104,0
500.10
67,354464
S
2
i
i
i
3
2
1
≅=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
===
=
−
=
∑
∑
___ perfil longitudinal do curso d’ água principal
Figura 2.15 – Declividade do álveo