Apostila somente com finalidade didática – versão preliminar. 2.006.
Autor: Engº. Dr. A. E. Giansante
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A bacia hidrográfica abrange uma área na superfície terrestre, onde todas as ações
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2.1 Características Físicas.
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ÁREA
EXUTÓRIO
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Engº. Dr. A. E. Giansante
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2.1.2. Tempo de concentração.
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2.1.3. Complementares.
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Exemplos:
1. Análise forma.
Bacia A (Km)² La (Km) P (Km) L (Km) Kc Ic Conclusão
Córrego do Peixe...
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2.1.4. Rede hídrica.
- Ordem.
- Densidade de trechos.
- Densidade de drenagem.
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Bacia hidrográfica.v1

  1. 1. Apostila somente com finalidade didática – versão preliminar. 2.006. Autor: Engº. Dr. A. E. Giansante 2. BACIA HIDROGRÁFICA - DEFINIÇÃO: é uma região geográfica drenada por um sistema conectado de cursos d’água, denominado de rede hídrica, de maneira que toda a água acabe passando por um único ponto, denominado exutório (fig. 3). Fig. 2.1: bacia hidrográfica e seus elementos. EXUTÓRIO, definido conforme dois tipos: DIVISORES CAPTAÇÃO EXUTÓRIO PRECIPITAÇÃO - Antrópico: captação, drenagem etc. Estabelecido em função dos usos d’água impostos pelo ser humano. - Natural: afluência de um rio em outro. MANANCIAL: é a Bacia Hidrográfica destinada a fornecer água para o abastecimento urbano. DIVISORES: a Bacia hidrográfica é necessariamente contornada por um divisor, assim designado por ser a linha de separação que divide as precipitações que caem em bacias vizinhas e que encaminha o escoamento superficial resultante para um ou outro sistema fluvial. O divisor segue uma linha rígida em torno da bacia, atravessando o curso d'água somente no ponto de saída (captação ou exutório). O divisor une os pontos de máxima cota entre as bacias, o que não impede que no interior de uma bacia existam picos isolados com cota superior a qualquer ponto do divisor. Pode-se definir bacia hidrográfica como sendo a área que, delimitada pelos divisores de água, contribui para o rio, por meio do escoamento superficial ou através do solo.
  2. 2. Engº. Dr. A. E. Giansante A bacia hidrográfica abrange uma área na superfície terrestre, onde todas as ações que envolvem os diversos usos do solo e da água provocam efeitos no seu escoamento para os rios e córregos existentes no fundo do vale. Fig. 2.2: bacias hidrográficas (Fonte: DAEE). No Brasil existem diversas bacias hidrográficas importantes, tais como: Amazonas, Paraná, Paraguai, São Francisco, Araguaia, Tocantins, Iguaçu, entre outras. Também no Estado de São Paulo existem diversas bacias hidrográficas, sendo as principais: Tietê, Paraíba do Sul, Ribeira do Iguape, Paranapanema, Grande, entre outras. O DAEE é o órgão com a responsabilidade de realizar a gestão da água nas bacias hidrográficas do Estado de São Paulo. A delimitação de bacias se faz por meio de plantas topográficas onde estão representadas as curvas de nível. A Carta IBGE esc. 1:50.000 representa as curvas de nível a cada 20 m. A fig. 2.3 mostra a delimitação de uma bacia hidrográfica.
  3. 3. Engº. Dr. A. E. Giansante Fig. 2.3: delimitação de bacia hidrográfica (fonte: DAEE). 2.1 Características Físicas. São as necessárias para o amplo conhecimento dos fenômenos hidrológicos que acontecem no seu território. Classificam-se nas básicas, necessárias a qualquer cálculo hidrológico; forma, a qual analisa o comportamento da bacia em relação a sua configuração, rede hídrica etc. 2.1.1. Básicas. Os cálculos hidrológicos que determinam vazão de dimensionamento, por exemplo, dependem do valor de algumas grandezas consideradas básicas, descritas a seguir. a) Área da Bacia (A). É a característica mais importante de uma bacia, pois quanto maior for em geral maior também será a vazão através do seu exutório.
  4. 4. Engº. Dr. A. E. Giansante ÁREA EXUTÓRIO Q= f(A) [A] = ha. ou km2 , sendo que 1 km2 = 100 ha. Fig. 2.3: área de uma bacia. Formas de determinação da área: 1. Planímetro: zerar o relógio e fazer 3 leituras numéricas, calcular a média; 2. Quadrículas: dividir a bacia em quadriculas de 1X1 cm2 , contar o número destas, repetir por 3 vezes, calcular a média. Ex. escala 1:50.000, carta do IBGE: - 1cm 500m = 0,50km, logo 1cm2 = 0,25km2 3. "Scanner" digital e exportação da figura para formato “dwg” ou “jpeg”. Digitalização do divisor e uso em Sistema de Informação Geográfica – SIG ou Autocad, por exemplo. b) Elementos Lineares - P= perímetro da bacia (comprimento total dos divisores) em km. - L= comprimento do Rio Principal (nascente ao exutório) em km.
  5. 5. Engº. Dr. A. E. Giansante - La = comprimento axial (comprimento da reta ME) em km, sendo M = ponto mais distante do Exutório em linha reta. Fig. 2.4: elementos lineares de uma bacia. Formas de determinação dos Elementos Lineares: 1. Curvímetro: percorrer por 3 vezes o perímetro e o rio Principal da bacia e calcular a média para cada um. 2. Barbante: sobrepô-lo sobre as linhas a medir e posteriormente achar seu comprimento. 3. Vetorização: utilizar ou mesa digitalizadora ou efetuar a digitalização da linha para SIG ou CAD. c) Declividade do curso d’água principal de uma bacia. O curso d’água principal é aqui considerado como aquele que tem o maior comprimento dentro de uma bacia. A sua declividade é uma medida da inclinação do seu leito. A fig. 2.5. mostra o perfil do leito do curso d’água principal de uma bacia. Esse gráfico é necessário para que seja calculada a declividade do curso d’água. P M E L
  6. 6. Engº. Dr. A. E. Giansante Fig. 2.5: talveg e declividade do curso d’água principal de uma bacia (fonte: DAEE). - Extrema (Sex). Sex = ∆H / L Onde: Sex = declividade extrema, m/m. ∆H = diferença de cotas entre a nascente do rio principal (ponto N) e o exutório (ponto E), m. L = comprimento do rio principal, km. - Equivalente Seq = [ L / ∑( Li/√Si)]2 Onde: Seq = declividade equivalente, m/m. ∆Hi = diferença de cotas entre dois pontos que definem um trecho do rio principal (ponto A) e o exutório (ponto B), m. Li = distância entre dois pontos que definem um trecho do rio principal (ponto A) e o exutório (ponto B), m.
  7. 7. Engº. Dr. A. E. Giansante Si = declividade do trecho “i”, m/m. Si = ∆Hi/Li L = comprimento do rio principal, km. Obs.: é comum adotar Li como a distância entre curvas de nível consecutivas, medida em planta. Exemplo: a declividade equivalente para a bacia da fig. 2.5. A. Cotas: estão representadas a cada 5 m. - exutório (seção de estudo): 95 m; - nascente: 113 m (interpolação). Na carta do IBGE, esc. 1:50.000, as curvas de nível representadas são de 20 em 20 m de modo que se recomenda fazer interpolação de 5 em 5 m. B. Distâncias: suposta escala 1:10.000. - trecho 1, entre exutório (cota 95 m) e ponto A (cota 100 m): 400 m; - trecho 2, entre ponto A (cota 100 m) e ponto B (cota 105 m): 260 m; - trecho 3, entre ponto B (cota 105 m) e ponto C (cota 110 m): 70 m; - trecho 4, entre ponto C (cota 110 m) e ponto N (cota 113 m): 20 m; Comprimento do rio principal: L = 850 m = 0,85 km. C. Declividade extrema (Sex). Sex = ∆H / L = (Cota N – Cota E)/ L = (113 – 95)/0,85 = 18/0,85 = 21,18 m/km. C. Declividades por trecho (Si = ∆Hi/Li). - trecho 1, ∆H = 5 m e L = 400 m; Si = 0,0125 m/m = 12,5 m/km; - trecho 2, ∆H = 5 m e L = 260 m; Si = 0,0192 m/m = 19,2 m/km; - trecho 3, ∆H = 5 m e L = 70 m; Si = 0,0714 m/m = 71,4 m/km; - trecho 4, ∆H = 5 m e L = 20 m; Si = 0,025 m/m = 25,0 m/km. D. Declividade Equivalente (Seq). Seq = [ L / ∑( Li/√Si)]2 Seq = [ 850/ (400/√0,0125) + ( 260/√0,0192) + ( 70/√0,0714) + ( 20/√0,025)]2 Seq = 0,0212 m/m = 21,16 m/km
  8. 8. Engº. Dr. A. E. Giansante 2.1.2. Tempo de concentração. Há um tempo de percurso de uma gota de chuva entre o seu ponto de queda no solo e o exutório. O tempo máximo de percurso é definido como sendo o de concentração, logo sendo aquele ao qual demora uma gota de chuva que caiu no ponto distante em relação ao exutório para passar através deste. Se uma chuva tiver uma duração igual ao tempo de concentração (tc), corresponde àquela a qual todos os pontos da superfície de uma bacia estariam contribuindo para a vazão que passa no exutório, logo se estaria na condição de vazão máxima. O “tc” é de interesse para o cálculo das obras de drenagem de uma bacia hidrográfica e é calculado por meio de 4 fórmulas empíricas: tc1 = 5,3.(L2 /Sx10-3)1/3 tc2 = 52,65.(L /S0,5 )0,64 tc3 = 57.(L2 /S)0,385 tc4 = 55,47.(L3 /∆H)0,77 Onde: S = declividade, m/km. Em geral é utilizada a declividade equivalente. L = comprimento do rio principal, km. ∆H = diferença de cotas entre nascente e exutório, m. O valor do “tc” adotado em geral é igual à média entre os valores dados pelas 4 fórmulas. Se o valor dado pela fórmula 4 for muito diferente dos demais, o que acontece normalmente, porque depende de ∆H, este é desprezado. Nunca se despreza nenhum dos valores das três primeiras fórmulas, pois dependem da declividade.
  9. 9. Engº. Dr. A. E. Giansante 2.1.3. Complementares. São outras características também importantes para compreender o comportamento hidrológico das bacias. A. Forma da bacia. As bacias com forma mais arredondada têm tendência de apresentar vazão de pico de cheia maior que as alongadas que possuem a mesma área em planta, porque o escoamento superficial provocado por uma chuva nas primeiras tende a chegar simultaneamente no seu exutório, enquanto nas segundas chegaria mais distribuidamente no tempo. Q máx 1 < Qmáx 2 Figura 2.5: bacias, forma e pico de vazão de cheia. A análise de forma da bacia tem por objetivo estabelecer a diferença de comportamento entre duas bacias de áreas iguais, mas formas diferentes: alongada e arredondada. Utilizam-se dois índices para medir esse fenômeno: compacidade (Kc) e Conformação (Ic). A.1. Índice de compacidade – Kc É definido como sendo a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência do círculo de mesma área da bacia. Portanto, compara-se a bacia real com um círculo de mesma área, quanto mais arredondada for a forma da bacia, mais próximo da unidade dá a relação. Logo: Kc = P/C = 0,28 . P . A - ½ Pois C = 2 π R = 2 π √A/ π 2√A π. Onde: A = π R² P = perímetro da bacia, km;
  10. 10. Engº. Dr. A. E. Giansante A = área, Km²; C = circunferência do circulo de mesma área que a bacia real, Km. Caso não existam outros fatores que interfiram, as seguintes faixas são válidas: Valores limites de KcTendência de vazão de pico de cheia Inferior Superior alta 1,00 1,25 média 1,26 1,35 baixa 1,36 - o - Portanto, a fórmula a utilizar para o índice de compacidade é: Kc = 0,28.P.A-0,5 A.2. Índice de conformação – Ic. É definido como a relação entre a área da bacia e o quadrado de seu comprimento axial – La, medindo ao longo do curso d’água principal, desde seu exutório até o ponto mais distante sobre a linha de divisores d’água. Figura 2.6: Comprimento Axial. EM = reta de maior comprimento dentro da bacia e que passa pelo exutório. M = Ponto mais distante do exutório em linha reta. Portanto, a fórmula a utilizar para o índice de conformação é: Ic = A/La2 Caso não existam outros fatores que interfiram, as seguintes faixas são válidas: Valores limites de IcTendência de vazão de pico de cheia Inferior Superior alta 0,80 - o - média 0,30 0,79 baixa 0,00 0,29
  11. 11. Engº. Dr. A. E. Giansante Exemplos: 1. Análise forma. Bacia A (Km)² La (Km) P (Km) L (Km) Kc Ic Conclusão Córrego do Peixe 16,250 8,30 21,25 7,80 1,48 B 0,23 B Baixa Córrego Grande 16,375 5,90 19,00 6,00 1,32 M 0,47 M Média Córrego Água Suja 9,875 4,90 13,25 4,50 1,19 A 0,41 M Alta Ribeirão Balbinos 75,000 11,10 43,00 12,50 1,40 B 0,60 M Média Ribeirão Boa Vista 53,000 10,40 37,50 11,25 1,45 B 0,49 M Média 2. Tempo de concentração. Obra: microdrenagem. Município: São Paulo. 1. Características Físicas da bacia. A. Básicas: área(A) = 0,85 Km^2 perimetro(P) = 3,50 Km compr. rio principal(L) = 0,65 Km decl. extrema(Sex) = 3,00 m/Km decl equivalente(Se) = 3,00 m/Km desnível talveg(""delta""H) = 2,20 m compr. axial(La) = 0,95 km B. Forma: índice de compacidade(Kc) = 0,28.P.A^-0,5 = 1,06 alta índice de conformação(Ic) = A/La^2 = 0,94 média conclusão alta 2. Chuva de projeto. Tempo de concentração(tc): tc1 = 5,3.(L2/^Sx10-3)1/3 = 27,57 min tc2 = 52,65.(L/S^0,5)^0,64 = 28,12 min tc3 = 57.(L^2/S)^0,385 = 26,80 min tc4 = 55,47.(L^3/∆H)^0,77 = 11,17 min Tempo de concentração(tc) = 27,50 minutos (somente valores com Se)
  12. 12. Engº. Dr. A. E. Giansante 2.1.4. Rede hídrica. - Ordem. - Densidade de trechos. - Densidade de drenagem.

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