03_HIDROLOGIA- CARACTERIZAÇÃO DE BACIA HIDROGRAFICA

Apresentação sobre a Caracterização de Bacias Hidrográficas, abordando os principais parâmetros físicos e morfológicos utilizados em estudos hidrológicos. O material integra a disciplina de Hidrologia e serve como apoio para compreender a importância da caracterização na análise do escoamento superficial e no planejamento de recursos hídricos.

1. 11
HIDROLOGIA APLICADA
Capítulo 3
Caracterização de uma bacia hidrográfica
UNIVERSIDADE APOLITÉCNICA - ISUTE
Curso de Engenharia Civil

2. Introdução

Assim como o ciclo hidrológico é um conceito
fundamental em hidrologia, a bacia hidrográfica é a sua
unidade básica de estudo.

A maior parte dos problemas práticos de Hidrologia se
refere a uma bacia hidrográfica de um curso de água em
uma secção determinada deste.

As características topográficas, geológicas, pedológicas e
climaticas da bacia desempenha papel essencial no seu
comportamento hidrológico, sendo importante medir
numericamente algumas dessas influências.

3. Bacia hidrográfica ou bacia de drenagem

região definida topograficamente

drenada por um curso de água ou um sistema interligado de cursos
de água

a única entrada de água na região é a precipitação

todos os caudais efluentes são descarregados através de uma única
saída – secção de referência da bacia

4. Bacia hidrográfica ou Bacia de drenagem

Uma bacia hidrográfica é uma região definida
topográficamente, drenada por um curso de água ou um
sistema interligado de cursos de água, tal que a única
entrada de água na região seja a precipitação e todos os
caudais efluentes sejam descarregados através de uma
única saida (secção de referência da bacia).

5. Bacia hidrográfica (B.H)

Representação simplificada (segundo Viessman, Harbaugh e
Knapp)

6. Delimitação de uma bacia hidrográfica

É necessário dispor de uma planta plani-altimétrica para se
delimitar corretamente uma bacia hidrográfica.

Procura-se traçar uma linha divisora de águas que separa a
bacia hidrográfica considerada das vizinhas

7. Delimitação de uma bacia hidrográfica

Ao se traçar o divisor de água (D.A) deve-se considerar:
O D.A. não corta nenhum curso de água, com a excepção
da secção de referência;
Os pontos mais altos geralmente fazem parte do D.A;
O D.A deve passar igualmente afastado quando estiver
entre duas curvas de mesmo nível;
O D.A deve cortar as curvas de nível o mais
perpendicular possível.

10. Divisor de águas (linha de separação freática)

11. Vantagens

As bacias hidrográficas destacam-se pela simplicidade que
oferecem na aplicação do balanço de água:
Equação simplificada do balanço hídrico
P – (E + ET + Q) = ΔS
Ainda mais simplificada para longos períodos de tempo
(um ou mais anos)
P – (E + ET + Q) = 0

12. Vantagens
Relações mais estreitas entre:

recursos hídricos a montante e a jusante;

recursos de água superficiais e de águas subterrâneas;

consumo de água e rejeição de efluentes a montante e
disponibilidade de água a jusante, em termos de quantidade e
qualidade;

modificações na ocupação do solo ou obras hidráulicas no rio e
nas margens e consequentes modificações morfológicas ou das
características do escoamento a montante e a jusante, por
vezes a distâncias de dezenas de quilómetros.

13. Gestão dos recursos hídricos

Bacia hidrográfica é a unidade fundamental para a gestão
dos recursos hídricos

Moçambique: dividido em 5 ARAs; cada ARA agrupa
diversas bacias contíguas

Dificuldade com bacias hidrográficas internacionais

14. Bacias hidrográficas de Moçambique
Rovuma
Messalo
Lúrio
Ligonha
Licungo
Zambeze
Pungoé
Búzi
Save
Limpopo
Incomáti
Umbelúzi
Maputo
155.400101.20013
24.00024.00012
60.80060.80011
16.30016.30010
27.70027.7009
1.200.000140.0008
29.50028.0007
28.80025.8006
88.4004.6005
412.00079.6004
46.20014.4003
5.6002.4002
29.8001.5701
Totalem Moçam.Bacias
Áreas (km²)

15. Características fisiográficas

Comportamento da bacia depende de:
Características climáticas
Características fisiográficas

Características fisiográficas
Geométricas
Sistema de drenagem
Relevo
Geologia, solos, vegetação, ocupação

16. Características geométricas
•Área de drenagem
•Perímetro
•Índice de compacidade ou de Gravelius
Kc ≥1

A
P 0.282
=
A
2
P
= Kc


Ele relaciona o perímetro real da
bacia com o perímetro de um
círculo que teria a mesma área
da bacia. Serve para avaliar a
eficiência do escoamento
superficial e o tempo de
concentração da bacia.

17. Características geométricas
•Factor de forma
ℓ = A/L
K
f
=ℓ/L = A/L
2
A- área da bacia/ L comprimento da bacia/ ℓ
largura média,,

Rectângulo equivalente – área e perímetro iguais aos da bacia

A -
16
P
+
4
P
= L
2
e

A -
16
P
-
4
P
= l
2
e
AP 16
2

Ele serve para avaliar a tendência ao
escoamento concentrado e a
possibilidade de ocorrência de cheias
rápidas.
Assim, não existe um retângulo equivalente
para uma bacia com forma circular.

18. 
Índice de alongamento
K
L
= L
e/l
e

Índices apontam propensão para cheias
Índice de Gravelius: valores próximos de 1
Factor de forma: valores altos
Índice de alongamento: valores próximos de 1
é um parâmetro morfométrico utilizado em
hidrologia para descrever quão alongada
ou circular é uma bacia hidrográfica.
Características
geométricas
Le - Comprimento do retângulo equivalente. Le Largura do retângulo equivalente

19. Características do sistema de drenagem

Constância do escoamento: rios perenes / intermitentes /
efémeros
Refere-se à regularidade com que a água flui nos
cursos d’água ao longo do ano, sendo influenciada
pelo regime de chuvas, características do solo,
vegetação e presença de aquíferos.
•Rios perenes: Apresentam escoamento contínuo durante todo o ano.
Mantêm-se activos mesmo em períodos secos, geralmente alimentados por
nascentes ou lençóis freáticos.
•Rios intermitentes: Fluem apenas em determinadas épocas do ano,
normalmente na estação chuvosa. Durante a seca, o leito pode ficar seco ou
apresentar apenas poças isoladas.
•Rios efémeros: O escoamento ocorre somente imediatamente após
chuvas intensas. A água desaparece rapidamente devido à infiltração e
evaporação.

20. Características do sistema de
drenagem
Ordem – critério de Horton-Strahler
1- Critério de Horton–Strahler
•Método hierárquico muito usado em hidrologia.
•Regras principais:
•Cursos d’água sem afluentes são 1ª
ordem.
•Quando dois cursos de mesma ordem
se encontram, a ordem aumenta em +1.
•Ex.: 1ª + 1ª → 2ª ordem.
•Quando dois cursos de ordem
diferente se encontram, prevalece a
ordem mais alta.
•Ex.: 2ª + 1ª → continua 2ª ordem.
2. Critério de jusante–montante
•Classificação feita seguindo o curso
principal do rio desde a foz (jusante)
até a nascente (montante).
•Regras principais:
•Começa-se na foz com ordem
1.
•À medida que se avança para
montante, atribuem-se ordens
crescentes aos afluentes.
•Os rios afluentes recebem
numeração de acordo com sua
posição de entrada no curso
principal, sem depender de sua
hierarquia de ramificação como
no método Horton–Strahler.

21. Características do sistema de
drenagem

22. Características do sistema de drenagem
•Densidade de drenagem
•Percurso sobre o terreno
•λ alto, L
p
baixo –pontas de cheia elevadas.

A
l
=
i
i



2
1

pL

23. Características do relevo

Curva hipsométrica
A curva hipsométrica é um gráfico
que mostra como a área de uma bacia
hidrográfica se distribui em função da
altitude.
Interpretação
•Curva convexa → relevo jovem, com predomínio de áreas altas
(processos erosivos pouco avançados).
•Curva próxima de uma reta → relevo maduro, equilíbrio entre
erosão e deposição.
•Curva côncava → relevo velho, predominância de áreas baixas e
erodidas.

25. Rectângulo equivalente da bacia do rio Malema
A = 2.600 km² P = 342 km
L
e
= 154 km l
e
= 17 km
2
800700800700 340170.20 kmlXA
e 

Área da bacia entre as cotas 700 e 800 m:
Rectângulo equivalente
Definição
•É um retângulo que
tem a mesma área e
o mesmo perímetro
da bacia real.
•Serve como
referência geométrica
para calcular índices
como:
•Índice de
alongamento
(KL)
•Fator de
forma
•Índice de
compacidade
(Gravelius)

26. Características do relevo
•Altitude média
•Altura média

A
daz
= Z
total
A
total

0

A
dah
= H
total
A
total

0
100zZH 
É um parâmetro hipsométrico obtido
a partir da distribuição das altitudes na
bacia.
Interpretação
•Altitudes médias altas → maior potencial
erosivo, escoamentos mais rápidos.
•Altitudes médias baixas → menor
energia de escoamento, relevo mais plano.
Representa a elevação média da superfície
da bacia em relação ao nível do exutório.
Interpretação
•Altura média alta → bacia com
maior energia disponível para
escoamento e erosão.
•Altura média baixa → bacia mais
plana, menor velocidade de
escoamento.

27. Características do relevo

Perfil do rio
O perfil do rio é a
representação gráfica
da variação da
altitude do leito de um
curso d’água ao longo
do seu comprimento,
desde a nascente até
a foz.

28. Características do relevo – 4
•Declive médio da bacia – método de Alvord

A
L
D =
L d
L D
= i
n
n
nn
n
n

A
L D
=
A
L
D =
A
i A
= I
n
n
n
nn





29. Características do relevo - 5
•Índices obtidos a partir do rectângulo equivalente
–Índice de declive médio
–Índice de Roche
–Índice de declive global

X
Z-Z
= I
i
1-ii
i

L
ZZ
= I
e
p
minmax

L
Z-Z
= I
e
955
g
Como é evidente, Ig é sempre inferior a Ip. Os
valores de Z5 e Z95 são obtidos a partir da curva
hipsométrica.

30. Características do relevo

Curva hidrodinâmica
dhAK 2,722 = dhV2,722 = En
h
0
h
0
 
maxmax
A curva hidrodinâmica (ou curva de
escoamento) é um gráfico que
representa a variação da vazão de
um rio ou canal em função do tempo,
normalmente após um evento de
precipitação.

31. Características do relevo

Coeficiente de massividade
H / A

Coeficiente orográfico
H * H / A

Coeficiente orográfico > 6 – relevo acentuado
O coeficiente de massividade é um
índice geomorfológico usado para
descrever a forma da bacia hidrográfica
Coeficiente de massividade é o quociente entre a
altura média da bacia, em metros, e a sua área,
em km2.
Coeficiente orográfico é o produto
da altura média pelo coeficiente de
massividade.

32. Geologia
Existência de formações permeáveis; aquíferos – como são
alimentados, interacção com rios

33. Solos

Influenciam infiltração, recarga de aquíferos

Geologia e solos estreitamente relacionados com erosão
superficial

34. Cobertura vegetal

Aumenta a intercepção, reduz e retarda o escoamento
superficial; reduz a erosão devido à chuva

35. Ocupação

Florestas e matas – maior infiltração, menor velocidade de
escoamento superficial e menor erosão que terrenos
cultivados

Tipo de vegetação influencia evapotranspiração

Substituição de floresta nativa por floresta plantada –
impacto na evapotranspiração e infiltração

36. Ocupação

Urbanização – ocupação com maior impacto
Substitui área permeáveis por impermeáveis
Reduz infiltração e retenção superficial
Aumenta o volume do escoamento superficial
Reduz a resistência ao escoamento, ponta de cheia
ocorre mais rapidamente
Piora a qualidade da água

37. Impacto da urbanização

38. Análise da influência das características no
comportamento da bacia hidrográfica

O escoamento anual cresce de montante para jusante à
medida que cresce a área da bacia hidrográfica

Em determinada secção, as variações dos caudais
instantâneos são tanto maiores quanto menor a área da bacia
hidrográfica

Os caudais instantâneos máximos em uma seção
dependerão de precipitações tanto mais intensas quanto
menor for a área da bacia hidrográfica: para as bacias de
pequena área, as precipitações causadoras das vazões
máximas têm grande intensidade e pequena duração; para as
bacias de área elevada, as precipitações terão menor
intensidade e maior duração.

39. Análise da influência das características no
comportamento da bacia hidrográfica

Para uma mesma área de contribuição, as variações dos
caudais instantâneos serão tanto maiores e dependerão
tanto mais das chuvas de alta intensidade quanto:
maior for a declividade do terreno;
menores forem as depressões retentoras de água;
mais rectilíneo for o traçado e maior a declividade do curso de água;
menor for a quantidade de água infiltrada;
menor for a área coberta por vegetação.