Hidrologia Bacias Hidrograficas e cursos dagua.ppt

VINICIUS RIOS BARROS
e-mail:prof.riosbarros@gmail.com

Definição
É a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e
distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o
meio ambiente, incluindo sua relação com a vida.
 Hidrologia Científica: Arcabouço da hidrologia
 Hidrologia Aplicada: Está voltada para os diferentes problemas que
envolvem a utilização dos recursos hídricos, preservação do meio
ambiente e ocupação da bacia hidrográfica.

Hidrologia Científica
• Hidrometeorologia: é a parte da hidrologia que trata da água na atmosfera.
• Geomorfologia: trata da análise quantitativa das características do relevo de bacias
hidrográficas e sua associação com o escoamento.
• Escoamento Superficial: trata do escoamento sobre a superfície da bacia.
• Interceptação Vegetal: avalia a interceptação pela cobertura vegetal da bacia hidrográfica.
• Infiltração e Escoamento em Meio Não-Saturado: observação e previsão da infiltração e
escoamento da água no solo.
• Escoamento em Rios, Canais e Reservatórios: observação da vazão dos canais e cursos de
água, e do nível dos reservatórios.
• Evaporação e Evapotranspiração: perda de água pelas superfícies livres de rios, lagos e
reservatórios, e da evapotranspiração das culturas.
• Produção e Transporte de Sedimentos: quantificação da erosão do solo.
• Qualidade da Água e Meio Ambiente: trata da quantificação de parâmetros físicos, químicos
e biológicos da água e sua interação com os seus usos na avaliação do meio ambiente
aquático.

Hidrologia Aplicada
• Planejamento e Gerenciamento da Bacia Hidrográfica: planejamento e controle do uso dos
recursos naturais.
• Abastecimento de Água: limitação nas regiões áridas e semi-áridas do país.
• Drenagem Urbana: cerca de 75% da população vive em área urbana. Enchentes, produção de sedimentos e
problemas de qualidade da água.
• Aproveitamento Hidrelétrico: a energia hidrelétrica constitui 92% de toda energia produzida no país.
Depende da disponibilidade de água, da sua regularização por obras hidráulicas e o impacto das mesmas
sobre o meio ambiente.
• Uso do Solo Rural: produção de sedimentos e nutrientes, resultando em perda do solo fértil e assoreamento
dos rios.
• Controle de Erosão: medidas de combate a erosão do solo.
• Controle da Poluição e Qualidade da Água: tratamento dos despejos domésticos e industriais e de cargas de
pesticidas de uso agrícola.
• Irrigação: a produção agrícola em algumas áreas depende essencialmente da disponibilidade de água.
• Navegação.
• Recreação e Preservação do Meio Ambiente.
• Preservação dos Ecossistemas Aquáticos.

Estudo Hidrológico
 Baseiam-se em elementos observados e medidos no campo.
 Estabelecimento de postos pluviométricos ou fluviométricos e sua manutenção
ininterrupta são condições necessárias ao estudo hidrológico.
 Projetos de obras futuras são elaboradas com base em elementos do passado.
Água
Terras
emersas
29%
71%
Doce
0,63%
Doce (geleiras
e calotas) 2,07%
Salgada
97,3%
Importância da Água

 Fator limitante para o desenvolvimento de países. Exemplo: Israel, Territórios
Palestinos, Jordânia, Líbia, Malta e Tunísia. www.waterfootprint.org.
 Problema que afeta países desenvolvidos e em desenvolvimento. Exemplo:
Arábia Saudita, Iraque, Kuwait, Egito, Argélia, Cingapura, Hungria, Bélgica,
França, Espanha, México e EUA.
ONU prevê que metade da população não terá acesso à água limpa a partir de
2025. Hoje já afeta 20% da população mundial (aproximadamente 1 bilhão de
pessoas).
Uso doméstico Agricultura
Indústria
70%
20%
10%

 América do Sul conta com abundantes recursos hídricos. No entanto, o baixo
rendimento de utilização, gerenciamento, contaminação e degradação ambiental,
ocasionam graves problemas de água. Exemplo: Argentina, Peru e Chile
enfrentam sérios problemas de disponibilidade e contaminação da água por
efluentes agro-industriais.
 Alerta de organismos internacionais indicam que nos próximos 25 anos,
aproximadamente 3 bilhões de pessoas poderão viver em regiões com extrema
falta de água, inclusive para o consumo.

 12% da água doce está no Brasil (país mais rico desse recurso).
 E o Brasil? Como estamos?
Nordeste - 3,3%
(27%pop.)
Outras regiões - 16,7%
(66%pop.)
Amazônia - 80%
(7%pop.)
36% das moradias (aproximadamente 20 milhões de residências), não tem
acesso à água.
 Enquanto em outros países existem bancos de dados do potencial hídrico
subterrâneo, aqui o tema é tratado com meros palpites e avaliações grosseiras.
Saímos do 1º lugar para a
23ª posição quando
contrastamos a distribuição
espacial das reservas com a
distribuição espacial da
população

Lei 9433/97 – Lei das Águas
 Instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos – PNRH.
Criou o Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos –
SNGRH.
Instituiu que a “COLABORAÇÃO” é fundamental para o futuro da
disponibilidade hídrica.
Com isso cria um sistema de gestão dotado de:
Descentralização;
Participação;
Integração;
Coordenação;
Financiamento Compartilhado.

Descentralização e Participação:
A gestão dos recursos hídricos deixa de ser responsabilidade de um pequeno
conjunto de órgãos públicos e passa a ser atribuída à União, aos Estados,
aos Municípios, aos Usuários e à Sociedade Civil.
Integração:
Para que o sistema de gestão dos recursos hídricos proporcione resultados
satisfatórios, será necessário estabelecer mecanismos de integração das
organizações de recursos hídricos.
Coordenação:
Adequada gestão dos recursos hídricos depende do estabelecimento de uma
instituição central coordenadora.
Financiamento Compartilhado:
A cobrança pelo uso dos recursos hídricos garantirá a autonomia financeira
das entidades gestoras e a sustentabilidade das operações, além de
promover o uso racional desse recurso. A cobrança será aplicada segundo a
orientação dos planos de bacia e obedecerá ao “Princípio Usuário Poluidor
Pagador”.

A unidade de planejamento e gestão da água passa a ser a bacia
hidrográfica, e o fórum de decisão no âmbito de cada bacia, sendo o comitê.
Este sendo constituído por representantes dos usuários de recursos hídricos,
da sociedade civil organizada e dos três níveis de governo.
 Fundamento da PNRH (Artigo 1º da Lei)
I – A água é um bem de domínio público.
II – A água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico.
III – Em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o
consumo humano e a dessedentação dos animais.
IV – A gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo
das águas.
V – A bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da PNRH.
VI – A gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a
participação do poder público, dos usuários e das comunidades.

 Instrumentos da PNRH (Artigo 5º da Lei)
I – Os planos de recursos hídricos.
II – O enquadramento dos corpos de água em classes, segundo os usos
preponderantes da água (Lei ambiental criará as classes).
III – A outorga dos direitos de uso de recursos hídricos.
IV – A cobrança pelo uso de recursos hídricos.
V – A compensação aos municípios.
VI – Sistema de informação sobre recursos hídricos.

Usos Múltiplos da Água
Em função de suas qualidades e quantidades, a água propicia vários
tipos de uso, isto é, múltiplos usos. O uso dos recursos hídricos por cada
setor pode ser classificada como consuntivo e não consuntivo.
a) Uso Consuntivo. É quando, durante o uso, é retirado uma determinada
quantidade de água dos manaciais e depois de utilizada, uma quantidade
menor e/ou com qualidade inferior é devolvida, ou seja, parte da água
retirada é consumida durante seu uso. Exemplos: abastecimento,
irrigação.
b) Uso Não Consuntivo. É aquele uso em que é retirado uma parte de
água dos mananciais e depois de utilizada, é devolvida a esses
mananciais a mesma quantidade e com a mesma qualidade, ou ainda
nos usos em que a água serve apenas como veículo para uma certa
atividade, ou seja, a água não é consumida durante seu uso. Exemplos:
pesca, navegação.

Ciclo da Água
É o fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície
terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia
solar associada à gravidade e à rotação terrestre.
Componentes do ciclo hidrológico

Resumo do ciclo hidrológico:
a) circulação da água, do oceano, através da atmosfera, para o
continente, retorno, após a detenção em vários pontos, para o oceano,
através de escoamentos superficiais ou subterrâneos e, em parte pela
própria atmosfera; e
b) curtos-circuitos que excluem segmentos diversos do ciclo completo,
como por exemplo a movimentação da água do solo e da superfície
terrestre para a atmosfera, sem passar pelo oceano.

Equação Hidrológica
I – O = S
I - (entradas) incluindo todo o escoamento superficial por meio de canais
e sobre a superfície do solo, o escoamento subterrâneo, ou seja, a
entrada de água através dos limites subterrâneos do volume de controle,
devido ao movimento lateral da água do subsolo, e a precipitação sobre
a superfície do solo;
O - saídas de água do volume de controle, devido ao escoamento
superficial, ao escoamento subterrâneo, à evaporação e à transpiração
das plantas; e
S - variação no armazenamento nas várias formas de retenção, no
volume de controle.

O ciclo hidrológico é um meio conveniente de apresentar os fenômenos
hidrológicos, servindo também para dar ênfase às quatro fases básicas
de interesse do engenheiro, que são: precipitação; evaporação e
transpiração; escoamento superficial; escoamento subterrâneo.
I – O = S
I = O
P + ESub = ET + ES

Embora possa parecer um mecanismo contínuo, com a água se
movendo de uma forma permanente e com uma taxa constante, é na
realidade bastante diferente, pois o movimento da água em cada uma
das fases do ciclo é feito de um modo bastante aleatório, variando tanto
no espaço como no tempo.
Em determinadas ocasiões, a natureza parece trabalhar em excesso,
quando provoca chuvas torrenciais que ultrapassam a capacidade dos
cursos d’água provocando inundações. Em outras ocasiões parece que
todo o mecanismo do ciclo parou completamente e com ele a
precipitação e o escoamento superficial. E são precisamente estes
extremos de enchente e de seca que mais interessam aos engenheiros,
pois muitos dos projetos de Engenharia Hidráulica são realizados com a
finalidade de proteção contra estes mesmos extremos.

Exercícios:
1) Uma barragem irá abastecer uma cidade de 100.000 habitantes e uma
área irrigada de 5.000 ha. Verificar, através de um balanço hídrico anual,
se o local escolhido para a barragem tem condições de atender à
demanda, quando esta for construída.
Informações disponíveis:
- área da bacia (Ab) = 300 km2;
- precipitação média anual (Pm) = 1.300 mm/ano;
- evapotranspiração total (ET) para situação com a barragem pronta = 1.000 mm/ano;
- demanda da cidade = 150 L/(hab x dia);
-demanda da área irrigada = 9.000 m3/(ha x ano).
Solução:
Volume precipitado: VP = 1.300 x 10-3 x 300 x 106 = 390 x 106 m3
Volume perdido por evapotranspiração: VET = 1.000 x 10-3 x 300 x 106 = 300 x 106 m3
Volume escoado: VE = VP – VET = (390 – 300) x 106 = 90 x 106 m3
Demanda da cidade: VDC = 100.000 x 150 x 10-3 x 365 = 5,475 x 106 m3
Demanda da área irrigada: VDI = 5.000 x 9.000 = 45 x 106 m3
Demanda total: VDT = (5,475 + 45) x 106 = 50,475 x 106m3
VE > VDT  Atende à demanda.

Exercícios:
2) Uma bacia hidrográfica de 25 km2 de área recebe uma precipitação
média anual de 1.200 mm. Considerando que as perdas médias anuais
por evapotranspiração valem 800 mm, determinar a vazão média de
longo período na exutória, em m3/s.
Solução:
Volume precipitado: VP = 1.200 x 10-3 x 25 x 106 = 30 x 106 m3
Volume perdido por evapotranspiração: VET = 800 x 10-3 x 25 x 106 = 20 x 106 m3
Volume escoado: VE = VP – VET = (30 – 20) x 106 = 10 x 106 m3
Transformando volume escoado em vazão:
600
3
24
365
10
10 6
.
Q



  Q = 0,317 m3/s

Bacia Hidrográfica é uma área definida topograficamente, drenada por
um curso d’água ou por um sistema conectado de cursos d’água, tal que
toda a vazão efluente seja descarregada por uma simples saída.
Esquema de bacias hidrográficas
Uma bacia hidrográfica
compreende toda a área de
captação natural da água da
chuva que proporciona
escoamento superficial para
o canal principal e seus
tributários. O limite superior
de uma bacia hidrográfica é
o divisor de águas (divisor
topográfico), e a delimitação
inferior é a saída da bacia
(confluência, exutório).

Divisores
• Divisor superficial (topográfico)
• Divisor freático (subterrâneo)
O divisor subterrâneo é mais difícil de ser localizado e varia com o
tempo. À medida que o lençol freático (LF) sobe, ele tende ao divisor
superficial
Corte transversal de bacias hidrográficas

A figura apresenta um exemplo de delimitação de uma bacia hidrográfica
utilizando o divisor topográfico. Nesta Figura está individualizada a bacia
do córrego da Serrinha.
Delimitação de uma bacia hidrográfica (linha tracejada)
Observação:
O divisor subterrâneo só é utilizado
em estudos mais complexos de
hidrologia subterrânea e estabelece,
portanto, os limites dos
reservatórios de água subterrânea
de onde é derivado o deflúvio básico
da bacia. Na prática, assume-se por
facilidade que o superficial também
é o subterrâneo.

 Diferenciar áreas que contribuem para um ponto
Identificando para onde escoa a água sobre o relevo usando como base
as curvas de nível.
 A água escoa na direção da maior
declividade. Assim, as linhas de
escoamento são ortogonais às curvas de
nível.
 Sempre ortogonal às curvas de nível.
 Cruza apenas uma vez o curso d’água
(no exutório).

 Exemplo de Delimitação da Bacia
Observação:
Bacias
hidrográficas são
compostas por
sub-bacias
hidrográficas.
Cada sub-bacia é
uma bacia
hidrográfica que
pode ser
subdividida em
sub-bacias.

 Convenções Importantes em Hidrologia

1) Classificação das Bacias
No intuito de entender as inter-relações existentes entre os fatores de forma e os
processos hidrológicos de uma bacia hidrográfica, torna-se necessário expressar
características da bacia em termos quantitativos.
As bacias de drenagem podem ser classificadas em:
a) Exorreicas: quando o escoamento da água se faz de modo contínuo até o
mar, isto é, quando as bacias deságuam diretamente no mar;
b) Endorreicas: quando as drenagens são internas e não possuem escoamento
até o mar, desembocando em lagos, ou dissipando-se nas areias do deserto;
c) Arreicas: quando não há qualquer estruturação em bacias, como nas áreas
desérticas;
d) Criptorreicas: quando as bacias são subterrâneas.
Observação:
O comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é função de suas
características morfológicas, ou seja, área, forma, topografia, geologia, solo,
cobertura vegetal e etc.

2) Classificação dos Cursos D’água
Uma maneira utilizada para classificar os cursos d’água é a de tomar como base a
constância do escoamento com o que se determinam três tipos:
a) Perenes: contém água durante todo o ano ou (pelo menos 90% do ano). O
canal é bem definido e o lençol freático mantém uma alimentação contínua e não
desce nunca abaixo do leito do curso d’água, mesmo durante as secas mais
severas.
b) Intermitentes: em geral, escoam durante as estações de chuvas e secam nas
de estiagem (50% do período ou menos). Durante as estações chuvosas,
transportam todos os tipos de deflúvio, pois o lençol d’água subterrâneo conserva-
se acima do leito fluvial e alimentando o curso d’água, o que não ocorre na época
de estiagem, quando o lençol freático se encontra em um nível inferior ao do leito.
c) Efêmeros: existem apenas durante ou imediatamente após os períodos de
precipitação e só transportam escoamento superficial. A superfície freática se
encontra sempre a um nível inferior ao do leito fluvial, não havendo a possibilidade
de escoamento de deflúvio subterrâneo.

3) Classificação da Forma da Rede de Drenagem
Esta classificação está baseada mais em critérios geométricos do que genéticos e
engloba os seguintes tipos:
a) Dendrítica: lembra a configuração de uma árvore. É típica de regiões onde
predominam rochas de resistência uniforme;
b) Treliça: composta por rios principais consequentes correndo paralelamente,
recebendo afluentes subsequentes que fluem em direção transversal aos
primeiros. O controle estrutural é muito acentuado, devido à desigual
resistência das rochas. A extensão e a profundidade dos leitos serão maiores
sobre rochas menos resistentes, dando formação a vales ladeados por
paredes de rochas mais resistentes. Este tipo é encontrado em regiões de
rochas sedimentares estratificadas, assim como em áreas de glaciação;
c) Retangular: variação do padrão treliça, caracterizado pelo aspecto ortogonal
devido às bruscas alterações retangulares nos curso fluviais. Deve-se à
ocorrência de falhas e de juntas na estrutura rochosa;
d) Paralela: também chamada “cauda equina”, ocorre em regiões de vertentes
com acentuada declividade, ou onde existam controles estruturais que
favoreçam a formação de correntes fluviais paralelas;

d) Radial: pode desenvolver-se sobre vários tipos e estruturas rochosas, como por
exemplo, em áreas vulcânicas;
e) Anelar: a drenagem acomoda-se aos afloramentos das rochas menos
resistentes.

4) Parâmetros Físicos de uma Bacia Hidrográfica
Para entender o funcionamento de uma bacia, torna-se necessário expressar
quantitativamente as manifestações de forma (a área da bacia, sua forma
geométrica,etc.),de processos (escoamento superficial,deflúvio,etc.) e suas inter-
relações. Vários parâmetros físicos foram desenvolvidos, alguns deles aplicáveis
à bacia como um todo, enquanto que outros relativos a apenas algumas
características do sistema. O importante é reconhecer que nenhum desses
parâmetros deve ser entendido como capaz de simplificar a complexa dinâmica da
bacia hidrográfica, a qual inclusive tem magnitude temporal.
Estas características são importantes para se transferir dados de uma bacia
monitorada para uma outra qualitativamente semelhante onde faltam dados ou
não é possível a instalação de postos hidrométricos (fluviométricos e
pluviométricos).
É particularmente importante nas ciências ambientais, pois no Brasil, a densidade
de postos fluviométricos é baixa e a maioria deles encontram-se nos grandes
cursos d’água, devido a prioridade do governo para a geração de energia
hidroelétrica.

Estes parâmetros e suas inter-relações podem ser classificados em:
a) Parâmetros físicos: área, fator de forma, compacidade, altitute média,
declividade média, densidade de drenagem, número de canais, direção e
comprimento do escoamento superficial, comprimento da bacia, hipsometria
(relação área- altitude), comprimento dos canais, padrão de drenagem,
orientação, rugosidade dos canais, dimensão e forma dos vales, índice de
circularidade, Lei do Número de Canais (razão de bifurcação), Lei do
Comprimento dos Canais (relação entre comprimento médio dos canais e
ordem), Lei das Áreas (relação entre área e ordem),etc..
b) Parâmetros geológicos: tipos de rochas, tipos de solos, tipos de sedimentos
fluviais, etc.;
c) Parâmetros de vegetação: tipos de cobertura vegetal, espécies, densidade,
índice de área foliar, biomassa, etc.;

a) Parâmetros Físicos
• Área de Drenagem
É a área plana (projeção horizontal) inclusa entre os seus divisores topográficos. A
área de uma bacia é o elemento básico para o cálculo das outras características
físicas. É normalmente obtida por planimetria ou por pesagem do papel em
balança de precisão. São muito usados os mapas do IBGE (escala 1:50.000 e
1:100.000).
• Declividade
O relevo de uma bacia hidrográfica tem grande influência sobre os fatores
meteorológicos e hidrológicos, pois a velocidade do escoamento superficial é
determinada pela declividade do terreno, enquanto que a temperatura, a
precipitação e a evaporação são funções da altitude da bacia.
Quanto maior a declividade de um terreno, maior a velocidade de escoamento,
menor Tc e maior as perspectivas de picos de enchentes. A magnitude desses
picos de enchente e a infiltração da água, trazendo como conseqüência, maior ou
menor grau de erosão, dependem da declividade média da bacia (determina a
maior ou menor velocidade do escoamento superficial), associada à cobertura
vegetal, tipo de solo e tipo de uso da terra.

• Declividade
Ponto mais baixo
20 m
Ponto mais alto
480 m
Comprimento drenagem = 7km
Declividade = 0,066 m/m

• Declividade
Diferença de altitude entre o início e o fim da drenagem dividida pelo comprimento
da drenagem. Tem relação com a velocidade com a qual ocorre o escoamento.
Existem alguns procedimentos para se determinar a declividade média do curso
d’água:
1o) Declividade baseada nos extremos (S1): obtida dividindo-se a diferença total
de elevação do leito pela extensão horizontal do curso d’água entre esses dois
pontos. Este valor superestima a declividade média do curso d’água e,
consequentemente, o pico de cheia. Essa superestimativa será tanto maior quanto
maior o número de quedas do rio.
2o) Declividade ponderada (S2): um valor mais representativo que o primeiro
consiste em traçar no gráfico uma linha, tal que a área, compreendida entre ela e
a abcissa, seja igual à compreendida entre a curva do perfil e a abcissa.
3o) Declividade 15 – 85 (S3): obtida de acordo com o método da declividade
baseada nos extremos, porém descartando-se 15% dos trechos inicial e final do
curso d’água. Isto se deve, pois a maioria dos cursos d’água têm alta declividade
próximo da nascente e torna-se praticamente plano próximo de sua barra.

• Forma da Bacia
É uma das características da bacia mais difíceis de serem expressas em termos
quantitativos. Ela tem efeito sobre o comportamento hidrológico da bacia, como
por exemplo, no tempo de concentração (Tc).
Tempo de concentração: é definido como sendo o tempo necessário para que
a água precipitada no ponto mais distante da bacia escoe até o ponto de controle,
exutório ou local de medição.

• Forma da Bacia
 Coeficiente de compacidade (Kc): é a relação entre o perímetro da bacia e o
perímetro de um círculo de mesma área que a bacia.
A
P
28
,
0
Kc
;
P
P
Kc
C
BH 

O Kc é sempre um valor > 1 (se fosse 1 a bacia seria um círculo perfeito). Quanto
menor o Kc (mais próximo da unidade), mais circular é a bacia, menor o Tc e maior
a tendência de haver picos de enchente.
 Fator de forma (Kf): é a razão entre a largura média da bacia ( ) e o
comprimento do eixo da bacia (L) (da foz ao ponto mais longínquo da área)
L
2
;
;
L
A
Kf
L
A
L
L
L
Kf 


Quanto menor o Kf, mais comprida é a bacia e portanto, menos sujeita a picos de
enchente, pois o Tc é maior e, além disso, fica difícil uma mesma chuva intensa
abranger toda a bacia.

• Sistema de Drenagem
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus
tributários; o estudo das ramificações e do desenvolvimento do sistema é
importante, pois ele indica a maior ou menor velocidade com que a água deixa a
bacia hidrográfica. O padrão de drenagem de uma bacia depende da estrutura
geológica do local, tipo de solo, topografia e clima.
 Ordem dos cursos d’água.
1) os cursos primários recebem o numero 1;
2) a união de 2 de mesma ordem dá origem a um
curso de ordem superior; e
3) a união de 2 de ordem diferente faz com que
prevaleça a ordem do maior.
 Razão de bifurcação (Rb).
1


Nu
Nu
Rb
Onde:
Nu - é o número de segmentos de determinada ordem
Nu+1 – é o número de segmentos da ordem
imediatamente superior
Observação:
Quanto maior Rb média, maior o grau de
ramificação da rede de drenagem de uma bacia e
maior a tendência para o pico de cheia.

 Densidade de Drenagem (Dd): é uma boa indicação do grau de
desenvolvimento de um sistema de drenagem. Expressa a relação entre o
comprimento total dos cursos d’água (sejam eles efêmeros, intermitentes ou
perenes) de uma bacia e a sua área total.
Bacias com drenagem pobre  Dd  0,5 km/km2
Bacias com drenagem regular  0,5  Dd  1,5 km/km2
Bacias com drenagem boa  1,5  Dd  2,5 km/km2
Bacias com drenagem muito boa  2,5  Dd  3,5 km/km2
Bacias excepcionalmente bem drenadas  Dd  3,5 km/km2
A
L
Dd



b) Parâmetros Geológicos da Bacia
Tem relação direta com a infiltração, armazenamento da água no solo e com a
suscetibilidade de erosão dos solos.
Tipos de Solo

c) Parâmetros Agro-Climáticas da Bacia
São caracterizadas principalmente pelo tipo de precipitação e pela cobertura
vegetal.

 O principal interesse em estudar a bacia hidrográfica é de que suas
características constituem um sistema natural de transformação de
chuva em vazão.
Entrada (Chuva)
Sistema (Bacia)
Resultado (Exutório)

 Precipitação: água da atmosfera depositada
na superfície terrestre.
 Formas: chuvas; granizo; neve; orvalho;
neblina; geada.
 Variabilidade temporal e espacial.
Precipitação
Nosso maior interesse está na precipitação em forma
de chuva
Formação das nuvens de chuva  Massa de ar úmido
se eleva  temperatura diminui, mais vapor se
condensa  gotas crescem, vencem as forças de
sustentação e se precipitam

Precipitação
Quantidade de água que o ar pode conter sem que
ocorra condensação  maior para o ar quente do que
para o ar frio.
Regime de precipitação  governado pela circulação
geral da atmosfera ...
Tamanho das gotas
• nuvem: 0,02 mm
• chuva: 0,5 a 2 mm

Do ponto de vista do hidrólogo a chuva tem
três mecanismos fundamentais de formação:
• chuva frontais ou ciclônicas: interação entre
massas de ar quentes e frias  grande duração,
grandes áreas e intensidade média;
• chuvas orográficas: ventos em barreiras
montanhosas  pequena intensidade, grande
duração e pequenas áreas;
• chuvas convectivas térmicas: brusca ascenção
local de ar aquecido no solo  áreas pequenas,
grande intensidade e pequena duração.

Ocorrem ao longo da linha de descontinuidade,
separando duas massas de ar em de características
diferentes. São chuvas de longa duração.
Frontais ou Ciclônicas
Chuva frontais ou ciclônicas:

Orográficas
Ocorre quando o ar é forçado a romper barreiras
naturais, esfriam e precipitam-se. São chuvas de média
abaixa intensidade e curta duração.
Chuva orográfica:

As chuvas orográficas ocorrem em muitas regiões do
mundo, e no Brasil são especialmente importantes ao
longo da Serra do Mar  Ocorre sempre no mesmo local
Orográficas
Chuva orográfica:

Convectivas
São provocadas pela ascensão do ar devido às diferenças
de temperatura na camada vizinha da atmosfera. São
chuvas de curta duração, grande intensidade e ocorre em
pequenas extensões
Chuva convectiva:

Problemas de inundação em áreas urbanas estão,
muitas vezes, relacionados às chuvas convectivas
Convectivas
Chuva convectiva:

Florianópolis verão 2008
Convectivas

Cariri paraibano - 2008
Convectivas

• Pluviômetros
• Pluviógrafos
Medição de chuva

Fonte : Sabesp
Estação
Pluviográfica
com Telemetria
Estação Pluviográfica

Medida com :
• Pluviômetros - leitura diária às 7 horas
• Pluviógrafos e pluviômetros de báscula 
intervalos de tempo menores que 1 dia
Medição de chuva

Pluviógrafo – pluviômetro de caçamba

Aeroclube de Maceió
Pluviógrafo de báscula
Quartel do Exército
SEST

 Altura ou lâmina de chuva – medida normalmente em
milímetros
1 mm de chuva = 1 litro de água distribuído em 1 m2
Espessura média que recobriria a região atingida
pela precipitação se não houvesse infiltração, nem
evaporação e nem escoamento para fora dos limites
da região
 Intensidade da chuva é a razão entre a altura
precipitada e o tempo de duração da chuva
representa a variabilidade temporal  geralmente
são definidos intervalos de tempo nos quais é
considerada constante
Grandezas características da precipitação

• Numa bacia hidrográfica, 40 mm de chuva é pouco se
ocorrer ao longo de um mês, mas é muito se ocorrer em
1 hora
• Tempo de retorno  No médio de anos durante o
qual espera-se que a precipitação analisada seja
igualada ou superada
seu inverso é a probabilidade de um fenômeno igual
ou superior ao analisado, se apresentar em um ano
qualquer
Grandezas características da precipitação

Tempo Chuva
0 0
1 0
2 0
3 3
4 0
5 4
6 8
7 12
8 5
9 9
10 7
11 7
12 5
13 1
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
Exemplo de Registro de Chuva
Início 03:00
Fim: 13:00
Duração = 10 horas

Tempo Chuva Chuva Acumulada
0 0 0
1 0 0
2 0 0
3 3 3
4 0 3
5 4 7
6 8 15
7 12 27
8 5 32
9 9 41
10 7 48
11 7 55
12 5 60
13 1 61
14 0 61
15 0 61
16 0 61
17 0 61
18 0 61
19 0 61
20 0 61
21 0 61
22 0 61
23 0 61
24 0 61
Chuva Acumulada

• Duração da chuva = 10 horas
• Total precipitado = 61 mm
• Intensidade média = 6,1 mm/hora
• Intensidade máxima = 12 mm/hora entre 6 e 7 horas
• Intensidade média do dia = 61/24 = 2,5 mm/hora
Intensidade média

Objetivo de um posto de chuva  obter uma série
ininterrupta ao longo dos anos ou da dados detalhados
de tormentas
É comum entretanto período de falhas  preenchimento
errado do valor na caderneta de campo, soma errada do
no de provetas em precipitações altas, observador não
foi coletar e “chutou” o valor, crescimento de vegetação
ou outra obstrução próxima, danos no aparelho,
problemas mecânicos (pluviógrafos).
Dados devem ser analisados antes de serem
utilizados.
Correção de Falhas

Preenchimento de falhas
(intervalo mensal; intervalo
anual)
Y X1 X2 X3
120 74 85 122
83 70 67 93
55 34 60 50
- 80 97 130
89 67 94 125
100 78 111 105
Falhas nos dados observados

Preenchimento de falhas (utilizar postos próximos)
Métodos:
Regressão linear
Método das médias aritméticas
Método da ponderação regional

Correlação entre chuvas anuais
Método da regressão linear

Correlação entre chuvas anuais
Método da regressão linear
PB = a + b. PA
r² = 0,95

Método das médias aritméticas
)
(
1
C
B
A
X P
P
P
n
P 


Só deve ser utilizado em regiões hidrologicamente homogêneas,
isto é, quando as precipitações normais anuais dos postos não
diferirem entre si em mais de 10%. Para isso devem ser
consideradas séries históricas de no mínimo 30 anos.

• Posto Y apresenta falha
• Postos X1, X2 e X3 tem
dados.
• Ym é a precipitação
média do posto Y
• Xm1 a Xm3 são as
médias dos postos X
Ym
Xm3
PX3
Xm2
PX2
Xm1
PX1
n
1
PY 










• PX1 a PX3 são as precipitações nos postos X1 a X3 no
intervalo de tempo em que Y apresenta falha.
• PY é a precipitação estimada em Y no intervalo que
apresenta falha.
Método da ponderação regional

Análise de consistência de dados
• Mudança de declividade  erros sistemáticos,
mudança nas condições de observação, alterações
climáticas por causa de reservatórios

Análise de consistência de dados
• Retas paralelas  erros de transcrição de um ou mais
dados ou presença de anos extremos em uma das
séries plotadas
• Distribuição errática  regimes pluviométricos
diferentes

1991 1784 1720 1771
1992 1854 1850 1852
1993 1233 1250 1751
1994 1494 1396 1382
1995 1600 1850
1996 1411 1649 1887
1997 1709 1862 2014
1998 1258 1329 1399
1999 1348 1358 1369
2000 1602 1681
2001 1350 1278 1153
Soma 14367 17894 19439
Média 1197,25 1491,17 1619,92
Exercício
25
,
1197










1619,92
1850
1491,17
1600
2
1
P1995
mm
96
,
1325

1995
P
25
,
1197
2
1










1619,92
1681
1491,17
1602
P2000
mm
31
,
1264

2000
P

• Precipitação = variável com grande
heterogeneidade espacial
Precipitação média numa bacia

50 mm
66 mm
44 mm
40 mm
42 mm
• Média aritmética (método mais simples)
• 66+50+44+40= 200 mm
• 200/4 = 50 mm
• Pmédia = 50 mm

50 mm
70 mm
120 mm
• 50+70= 120 mm
• 120/2 = 60 mm
• Pmédia = 60 mm
Obs.: Forte precipitação
junto ao divisor não
está sendo considerada
• Problemas da média

• Polígonos de Thiessen
50 mm
70 mm
120 mm
Áreas de influência de
cada um dos postos




n
1
i
i
i P
a
P
ai = fração da área da bacia
sob influencia do posto I
Pi = precipitação do posto i
Precipitação média por Thiessen

Esse método subdivide a área da bacia em áreas delimitadas por retas
unindo os pontos das estações, dando origem a vários triângulos.
Traçando perpendiculares aos lados de cada triângulo, obtêm-se vários
polígonos que encerram, cada um, apenas um posto de observação.
Admite-se que cada posto seja representativo daquela área onde a altura
precipitada é tida como constante.
Cada estação recebe um peso pela área que representa em relação à
área total da bacia. Se os polígonos abrangem áreas externas à bacia,
essas porções devem ser eliminadas no cálculo.

50 mm
120 mm
70 mm
82 mm
75 mm

50 mm
120 mm
70 mm
82 mm
75 mm
1 – Linha que une
dois postos
pluviométricos
próximos

50 mm
120 mm
70 mm
82 mm
75 mm
2 – Linha que divide
ao meio a linha
anterior
Definição dos Polígonos de Thiessen

50 mm
120 mm
70 mm
82 mm
75 mm
2 – Linha que divide
ao meio a linha
anterior
Região de influência
dos postos

50 mm
120 mm
70 mm
82 mm
75 mm
3 – Linhas que
unem todos os
postos
pluviométricos
vizinhos

50 mm
120 mm
70 mm
75 mm 82 mm
4 – Linhas que
dividem ao
meios todas as
anteriores

50 mm
120 mm
70 mm
75 mm 82 mm
5 – Influência de
cada um dos postos
pluviométricos

50 mm
120 mm
70 mm
75 mm 82 mm
5 –
Influência
de cada um
dos postos
pluviométric
os

50 mm
120 mm
70 mm
75 mm 82 mm
5 – Influência
de cada um dos
postos
pluviométricos
40%
30%
15%
10%
5%
82
0,1
75
0,05
50
0,3
70
0,4
120
0,15
P 










50 mm
120 mm
70 mm
75 mm 82 mm
• Média aritmética
= 60 mm
• Média aritmética
com postos de fora
da bacia = 79,4 mm
• Média por
polígonos de
Thiessen = 73 mm
Precipitação média

 Apresentação em mapas
 Utiliza dados de postos pluviométricos
 Interpolação (Ambiente SIG)
Isoietas
• Isoietas  totais anuais, máximas anuais,
médias mensais, médias do trimestre mais
chuvoso
• Isoietas  retrata a variabilidade espacial

Bacia do rio Paraíba
(Plano Diretor)
3876967
3886248
3886365
3886477
3887235
3886871
3887674
3887753
3887886
3897016
3897098
3876868
750000 760000 770000 780000 790000 800000 810000 820000 830000 840000 850000
8920000
8930000
8940000
8950000
8960000
8970000
8980000
8990000
9000000
9010000
9020000
9030000
Postos
750000760000770000780000790000800000810000820000830000840000850000
8920000
8930000
8940000
8950000
8960000
8970000
8980000
8990000
9000000
9010000
9020000
9030000
450
550
650
750
850
950
1050
1150
1250
1350
Isoietas Anuais Médias
Isoietas

Bacia do rio Paraíba (Plano
Diretor)
750000760000770000780000790000800000810000820000830000840000850000
8920000
8930000
8940000
8950000
8960000
8970000
8980000
8990000
9000000
9010000
9020000
9030000
70
90
110
130
150
170
190
210
230
Trimestre mais Chuvoso
(Maio – Junho – Julho)
3876967
3886248
3886365
3886477
3887235
3886871
3887674
3887753
3887886
3897016
3897098
3876868
750000 760000 770000 780000 790000 800000 810000 820000 830000 840000 850000
8920000
8930000
8940000
8950000
8960000
8970000
8980000
8990000
9000000
9010000
9020000
9030000
Postos
Isoietas

Na construção das isoietas, o analista deve considerar os efeitos
orográficos, a morfologia e a distribuição temporal, de modo que o mapa
final represente um modelo de precipitação mais real do que o que
poderia ser obtido de medidas isoladas.
Em seguida calculam-se as áreas parciais contidas entre duas isoietas
sucessivas e a precipitação média em cada área parcial, que é
determinada fazendo-se a média dos valores de duas isoietas.
Usualmente se adota a média dos índices de duas isoietas sucessivas.
Isoietas

Posto 1
1600
mm
Posto 2
1400 mm
Posto 3
900
mm
900
1000
1200
1300
1700
1400 1200 1100
1700 1600
1500
SIG
Isoietas

Isoietas
Isoietas
Área entre as
isoietas (km2)
Precipitação
(mm)
(2) x (3)
25 - 30 - - -
30 - 35 1,9 34,5 66
35 - 40 10,6 37,5 398
40 - 45 10,2 42,5 434
45 - 50 6,0 47,5 285
50 - 55 15,0 52,5 788
55 - 60 8,4 57,5 483
60 - 65 4,7 62,0 291
56,8 2.745

Frequência de Totais Precipitados
O conhecimento das características das precipitações apresenta grande
interesse de ordem técnica por sua freqüente aplicação nos projetos
hidráulicos.
Nos projetos de obras hidráulicas, as dimensões são determinadas em
função de considerações de ordem econômica, portanto, corre-se o risco
de que a estrutura venha a falhar durante a sua vida útil.
É necessário, então, se conhecer este risco. Para isso analisam-se
estatisticamente as observações realizadas nos postos hidrométricos,
verificando-se com que freqüência elas assumiram cada magnitude. Em
seguida, pode-se avaliar as probabilidades teóricas. O objetivo deste
estudo é, portanto, associar a magnitude do evento com a sua freqüência
de ocorrência. Isto é básico para o dimensionamento de estruturas
hidráulicas em função da segurança que as mesmas devam ter.

A freqüência é uma estimativa da probabilidade e, de um modo geral,
será mais utilizada quanto maior for o número de ocorrência. Para se
estimar a freqüência para os valores máximos, os dados observados
devem ser classificados em ordem decrescente e a cada um atribui-se o
seu número de ordem. Para valores mínimos, fazer o inverso. A
freqüência com que foi igualado ou superado um evento de ordem m é:
n
m
F 
m
n
T
ou
P
T
ou
F
T
1
1
1 



1


n
m
F
Método de
Califórnia
Método de
Kimbal
Observação:
Para períodos de recorrência bem menores que o número de anos de
observação, o valor encontrado para F pode dar um boa idéia do valor
real de P, mas para grandes períodos de recorrência, a freqüência
deve ser ajustada a uma lei de probabilidade teórica de modo a
permitir um cálculo mais correto da probabilidade.

Inversamente, a probabilidade de NÃO ser igualado ou de não ocorrer é
P’ = 1 - P, isso porque as únicas possibilidades são de que ele ocorra ou
não dentro de um ano qualquer e assim:
P
1
1
T


no ordem
(m)
valor F (California) (%) T Cal. F (Kimbal) (%) T K
1 90 10 10 9 11,1
2 80 20 5 18 5,5
3 70 30 3,3 27 3,7
4 65 40 2,5 36 2,8
5 60 50 2,0 45 2,2
6 50 60 1,7 54 1,8
7 45 70 1,4 63 1,6
8 35 80 1,3 72 1,4
9 25 90 1,1 81 1,2
10 20 100 1,0 90 1,1
Exemplo:

A distribuição geral que associa a freqüência a um valor (magnitude) é
atribuída a Ven te Chow:
em que:
PT = valor da variável (precipitação) associado à freqüência T;
= média aritmética da amostra;
S = desvio padrão da amostra; e
KT = coeficiente de freqüência. É função de dois fatores: T e da
distribuição de probabilidade.
Em se tratando de séries de totais anuais, é comum se utilizar a
distribuição de Gauss (normal), e para séries de valores extremos anuais,
a distribuição de Gumbel fornece melhores resultados e é de uso
generalizado em hidrologia.
S
.
K
P
P T
T 

P

Distribuição Normal ou de Gauss
É uma distribuição simétrica, sendo empregada para condições aleatórias
como as precipitações totais anuais. Ao contrário, as precipitações
máximas e mínimas seguem distribuições assimétricas.
Algumas propriedades importantes da distribuição normal:
Apresenta simetria em relação à média;
Em se tratando de séries de totais anuais, é comum se utilizar a
distribuição de Gauss (normal), e para séries de valores extremos anuais,
a distribuição de Gumbel fornece melhores resultados e é de uso
generalizado em hidrologia;
A função probabilidade é tabelada para associar a variável reduzida e
freqüência.
;
x
x
Z




Distribuição de Gumbel
 Também conhecida como distribuição de eventos extremos ou de
Ficher-Tippett e é aplicada a eventos extremos, em séries anuais;
 Quando for de interesse estudar os valores máximos prováveis de um
fenômeno, a série anual deve conter os valores máximos observados em
cada ano, ordenados no sentido decrescente, que é o caso das
precipitações e vazões máximas;
Quando for de interesse estudar os valores mínimos prováveis de um
fenômeno, a série deverá conter os valores mínimos de cada ano,
ordenados de forma crescente; este é o caso das vazões mínimas.
Esta distribuição assume que os valores de X são limitados apenas no
sentido positivo; a parte superior da distribuição X, ou seja, a parte que
trata dos valores máximos menos freqüentes é do tipo exponencial, a
função tem a seguinte forma:




 e
e
1
´
P

Entende-se por P’, a probabilidade de que o valor extremo seja igual ou
superior a um certo valor XT. Então, (1 – P’), será a probabilidade de que
o valor extremo seja inferior a XT. O período de retorno do valor XT, ou
seja, o número de anos necessários para que o valor máximo iguale ou
supere XT é obtido por:
(P  PT) sendo PT a precipitação de freqüência conhecida.
Substituindo a equação anterior na função de probabilidade, o período de
retorno (T) pode ser estimado da seguinte forma:
A variável  é a variável reduzida e o seu valor é deduzido tomando duas
vezes o logaritmo neperiano na função de probabilidade. O resultado final
desta operação é:





e
e
1
1
T
)]
T
1
1
ln(
ln[ 





Empregando-se esta distribuição, as freqüências teóricas podem ser
calculadas a partir da média e o desvio padrão da série de valores
máximos.
Desta forma:
em que
X = é o valor extremo com período de retorno T;
= é a média dos valores extremos;
Sx = desvio padrão dos valores extremos;
n = número de valores extremos da série;
 = variável reduzida;
= média da variável reduzida com n valores extremos; e
Sn= desvio padrão da variável .
n
n
x
S
K
e
K
.
S
X
X






n

X

Freqüência de Totais Precipitados
Risco
Dentro deste estudo, uma outra possibilidade a considerar é a de que um
certo fenômeno se repita ou não com certa intensidade pelo menos uma
vez, porém dentro de N anos. Esse tipo de estudo é particularmente
importante quando se analisam eventos (chuvas máximas, enchentes,
etc.) para dimensionamento de estruturas hidráulicas de proteção.
Neste caso, o valor de T (período de retorno) corresponde a um valor
extremo da série anual. Nesses projetos são também considerados
fatores econômicos e a ociosidade da estrutura se for
superdimensionada. Por isso, um critério para a escolha de T é baseado
no chamado risco permissível ou o risco que se quer correr para o caso
de ruptura ou falha da estrutura.
A probabilidade de que uma precipitação extrema de certa intensidade
seja igualada ou superada uma vez dentro de um ano é:
T
1
P 

Risco
A probabilidade de ser superada é:
A probabilidade de ocorrer um valor igual ou maior (de ser superada)
dentro de N quaisquer anos é:
e portanto:
em que: J é denominado o índice de risco.
Em outras palavras (J) é a probabilidade de ocorrência de um valor
extremo durante N anos de vida útil da estrutura.
T
P
1

N
P
J )
1
(
1 


N
/
1
)
J
1
(
1
P 



Exercícios
1) Uma precipitação elevada tem um tempo de recorrência de 5 anos.
a) Qual a sua probabilidade de ocorrência no próximo ano?
%
8
,
48
)
20
,
0
1
(
1
J 3




anos
73
,
201
P
1
T
;
004957
,
0
)
22
,
0
1
(
1
P 50
/
1






b) Qual a sua probabilidade de ocorrência nos próximos três anos?
2) No projeto de uma estrutura de proteção contra enchentes deseja-se
correr um risco de ruptura de 22% para uma vida útil de 50 anos. Qual o
período de retorno para o valor de enchente em média esperado?
P = 1/T = 1/5 = 0,20 ou 20%
n = 3;

3) (Questão 18 Prova de Hidrologia Concurso CPRM 2002 - Certo ou
Errado)
a)(item 2) Se um pluviograma registrar a ocorrência de 78,6 mm de
precipitação no intervalo das 15 h 35 min às 17 h 55 min, a intensidade
dessa precipitação estará no intervalo entre 33 mm/h e 35 mm/h e o
volume precipitado sobre uma bacia com 36,4 km2 estará entre 2,5 x 106
m3 e 3,0 x 106 m3.
d
P
i 
33
,
2
6
,
78

i h
mm
i /
68
,
33

h
A
vol .
 ³
6
^
10
86
,
2 m
x
vol 
Exercícios

4) (Questão 19 Prova de Hidrologia Concurso CPRM 2002 - Certo ou
Errado)
a)(item 3) Ao realizar a medição da precipitação por meio de
pluviômetros, obtém-se apenas o valor totalizado da precipitação no
intervalo entre medições - usualmente 24 h - ,enquanto que a utilização
de pluviógrafos permite determinar intensidades de precipitação para
pequenos intervalos de tempo.
5) Dados de precipitação de totais anual de 54 anos: = 1468 mm e S
= 265 mm. Qual o valor da precipitação, para os seguintes períodos de
retorno?
a) 50 anos.
b) 100 anos.
Qual o valor do tempo de recorrência, para as seguintes precipitações?
a) 747,1 mm.
b) 2130,7 mm.
P
Exercícios

Exercícios
6) Uma série histórica com totais anuais de precipitação contém 20 anos
de observação; a média é de 1200,0 mm e o desvio-padrão é de 114,9
mm. Pede-se:
a)Qual o valor de precipitação associado a um período de retorno de 75
anos?
b)Qual o período de retorno associado a uma precipitação de 1400 mm?
7) Uma série histórica com valores máximos de precipitação (mm/dia)
contém 18 anos de observação: 180, 175, 220, 130, 156, 189, 154, 132,
175, 143, 187, 190, 122, 108, 104, 180, 203, 180. Pede-se:
a) Calcular a frequência associada a cada valor de precipitação.
b) Qual é o valor de precipitação esperado para T = 50 anos.

Análise das Chuvas Intensas
Trabalho importante e pioneiro, que até hoje é utilizado para o estudo das
chuvas intensas, se deve a Otto Pfafstetter e foi apresentado em 1957
sob o título “Chuvas Intensas no Brasil”, publicado pelo Departamento
Nacional de Obras de Saneamento (DNOS). O autor propôs, com base
em observações de 98 postos pluviográficos de todo o Brasil (incluindo
Ouro Preto), uma relação empírica da forma:
sendo
P = precipitação máxima, em mm;
Tr = período de retorno, em anos;
td = duração da chuva, em horas;
α = parâmetro que depende da duração da chuva (tabelado);
β = parâmetro que depende da duração da chuva e variável de posto para
posto (tabelado); e
γ, a, b e c = constantes para cada posto.

Valores do coeficiente α da Equação proposta por Otto, em função da
duração da precipitação, são apresentados na Tabela a seguir.
Já na Tabela a seguir, são apresentados alguns valores dos
coeficientes β, a, b e c, para alguns postos espalhados pelo Brasil,
conforme Pfafstetter, que adotou γ =0,25 para todos os postos.

Exercícios:
Utilize o método empírico apresentado por Pfafstetter (1957) para
determinar:
Precipitação com 1 hora de duração e 10 anos de tempo de retorno
Uruguaiana (RS).
mm
P 54
,
66

Resposta:

As principais características das chuvas intensas são a sua intensidade,
sua distribuição temporal (duração) e espacial, e sua frequência de
ocorrência. O conhecimento dessas características é de fundamental
importância na análise de diversos problemas na engenharia de recursos
hídricos, no projeto de obras hidráulicas, tais como vertedores de
barragens, sistemas de drenagem, galerias de águas pluviais,
dimensionamento de bueiros, entre outros.
A precipitação máxima é entendida como a ocorrência extrema, com
determinada duração, distribuição temporal e espacial crítica para uma
área ou bacia hidrográfica. A precipitação tem efeito direto sobre a erosão
do solo, em inundações em áreas urbanas e rurais, obras hidráulicas,
entre outras. O estudo das precipitações máximas é um dos caminhos
para conhecer-se a vazão de enchente de uma bacia.

Pode-se afirmar, com base em observações, e mesmo intuitivamente, que:
- a relação entre a intensidade (i) e a duração da chuva intensa (t) é inversa: i = 1/(t + b)c,
sendo b e c constantes;
- a relação entre a intensidade e a frequência (ou período de retorno) é tal que, para valores
máximos (chuvas intensas), i = Tra , sendo a constante;
-a relação entre a intensidade e a distribuição espacial da chuva intensa é inversa, isto é,
quanto maior a área de abrangência, menor a intensidade.
Para o último caso, segundo o Drainage Criteria Manual de Denver, para áreas de drenagem
até aproximadamente 25km², as informações pontuais podem ser utilizadas em cálculos
cobrindo a extensão da área dentro do limite citado. Para áreas maiores, aplicam-se fatores de
redução em função da área e da duração da chuva.

A determinação da relação entre a intensidade, a duração e a frequência
(curva i-d-f) deve ser feita das observações das chuvas intensas durante
um período de tempo suficientemente longo e representativo dos eventos
extremos do local.
Na construção da curva i-d-f é necessário ajustar uma distribuição
estatística aos maiores valores anuais de precipitação para cada duração
escolhida. A metodologia segue a sequência:
a) para cada duração são obtidas as precipitações máximas anuais com
base nos dados do pluviógrafo;
b) para cada duração mencionada é ajustada uma distribuição estatística;
c) dividindo a precipitação pela sua duração obtém-se a intensidade;
d) as curvas resultantes são a relação i-d-f.

As equações de chuva intensa podem ser expressas matematicamente
por equações da seguinte forma:
c
a
)
b
t
(
KT
i


i = é a intensidade de precipitação;
t = duração da precipitação;
K, a, b, c = são parâmetros a determinar para cada região;
15
,
1
217
,
0
)
26
t
(
T
154
,
99
i


84
,
0
10
,
0
)
8
t
(
T
87
,
1447
i


61
,
0
18
,
0
)
8
t
(
T
99
,
506
i


Equações de chuva para algumas cidades brasileiras:
Belo Horizonte
Fortaleza
Rio de Janeiro

Frequencia:
A lâmina precipitada (ou intensidade) de uma chuva além de depender da
sua duração, depende também da freqüência de ocorrência. Assim é que,
para uma mesma duração, quanto maior a intensidade da chuva, menor
será frequencia, ou, maior será o tempo de retorno. A freqüência a ser
adotada para a chuva depende da natureza da estrutura e da segurança
que a mesma irá propiciar. Em termos práticos, tem-se alguns tempos de
retorno recomendados, os quais são:
- drenagem do solo: 5, 10 e excepcionalmente 25 anos;
- galerias de águas pluviais: 5, 10 e no máximo 50 anos;
- drenos de encosta: mesmos valores para drenagem do solo;
- terraços: 5 a 10 anos;
- barragens de terra: 50, 100 e em caso de risco de vida, mínimo
de 1000 anos.
Critérios para Fixação da Frequência e
da Duração a ser Aplicada a um
Projeto

Critérios para Fixação da Frequência e
da Duração a ser Aplicada a um
Projeto
Duração:
A fixação da duração da chuva é dependente da natureza da
estrutura e de sua afinidade.
Neste caso, as estruturas devem ser dimensionadas para
conduzir o volume de enxurrada gerado pelas chuvas durante sua
ocorrência, ou seja, a vazão resultante do escoamento superficial direto
deve fluir pela estrutura simultaneamente ou logo após sua ocorrência.
Essa vazão aumenta gradativamente desde o início do escoamento
superficial direto, como conseqüência do aumento da área de
contribuição para a vazão, até o instante em que toda a bacia de
captação estiver contribuindo para a vazão.

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