3 - Bacia hidrográfica

3 - Bacia hidrográfica

• 3.1 – Introdução

Lei 9.433, de 08/01/1997

Bacia hidrográfica = Unidade

territorial de gestão

• 3.2 - Definição de bacia

hidrográfica

– área de captação natural da

água da precipitação que faz

convergir os escoamentos para

um único ponto de saída, seu

exutório (Tucci, 1997)

Corte transversal de uma bacia

A bacia hidrográfica do escoamento subterrâneo pode ser diferente.

O erro pode diminuir com o aumento da bacia ou a escala da informação.

Divisores:

Topográfico e Freático

3

Principais Variáveis

• Área de drenagem

• Comprimento do rio principal;

• Declividade média do rio principal;

• Densidade de drenagem.

• Desnível.

Finte: Kit de sensibilização sobre rio Kunene - África

Delimitação de bacias

4

Manual

Cartas topográficas

TIN

Triangulated Irregular Network MNT - Modelo

Numérico do Terreno

Automática

• Gráfica ou

Curvas de nível

Fonte: Profª Maria Cecília Bonato Brandalize – PUC-PR

Escala Eqüidistância 1:25.000 10,0m 1:50.000 25,0m 1:100.000 50,0m 1:200.000 100,0m Escala Eqüidistância 1:500 0,5m 1:1.000 1,0m 1:2.000 2,0m 1:10.000 10,0m Escala Eqüidistância 1:250.000 100,0m 1:500.000 200,0m 1:1.000.000 200,0m 1:10.000.000 500,0m

Divisor de águas

Divisor de águas: linha

formada pelo encontro de

duas vertentes opostas (pelos cumes) e segundo a qual as águas se

dividem para uma e outra destas vertentes. Figura de DOMINGUES (1979).

MNT – Modelo Numérico do Terreno

720

700

680

740

680

700

720

740

720

720

adaptado do original de Francisco Olivera, Ph.D., P.E. Texas A&M University Department of Civil Engineering

MNT derivado de mapa por interpolação No lugar de mapas:

1 2 4 8 16 32 64 128 Código de direção de fluxo

Delimitação automática de bacias

Distância

Acúmulos

Extração Automatizada da Rede de

Drenagem

Recorte dos pontos cotados e curvas de nível de

toda a região

• Foram recortados

pontos cotados e curvas

de nível além do limite

da bacia do Rio Turvo

Tin

Foi feito o TIN da

área, utilizando

os layers dos

pontos cotados e

as curvas de

nível mostrados

anteriormente.

Tin to raster

•

Transformou-se o TIN

obtido

anteriormente

para formato

Raster

Fill raster

Utiliza-se esta

ferramenta para

preenchimento e

correção de possíveis

erros no Raster gerado

Flow direction

• Para extração da

bacia de

drenagem, o

primeiro passo

então, a partir

dos dados de

elevação, será a

determinação da

direção do fluxo

na bacia

Flow accumulation

• Esta

ferramenta

determinará as

células com

maior

ocorrência de

drenagem,

enquanto as de

menor valor

tem mais

chance de

serem áreas de

ocorrência de

nascentes

Flow length

• Esta ferramenta gera o caminho do fluxo na bacia,

faz o cálculo das distâncias ou distâncias ponderadas

ao longo do fluxo.

• Esta ferramenta gera

pequenas divisões,

como se fossem bacias

menores nesta área.

Stream Order

• Esta ferramenta promove a

hierarquização da rede de

drenagem. Existindo esses

dois métodos diferentes

para hierarquização,

Stream Order

• Este resultado

apresenta várias ordens

obtidas na ferramenta

utilizada, sendo, por

vezes, muito “poluída”,

como o caso deste

resultado apresentado.

• É possível retirar

apenas os valores de

ordem maiores, ou os

mais significativos.

Con

• Para retirar as drenagens de ordem superior, pode-se

utilizar esta ferramenta.

• Pode-se utilizar uma expressão (SQL), utilizando os valores

da tabela de atributos das ordens das feições (VALUES)

Con

• Neste caso

selecionou-se apenas os de ordem

superior a 5.

Stream to Feature

• Como os resultados anteriores estavam em formato

raster (pixelados), pode-se transformá-los em formato

vetorial utilizando esta ferramenta, com os últimos

resultados da ordem das drenagens e o raster da

direção de fluxo.

Resultado Final

• Obtendo este resultado

final, em formato

vetorial, para as

drenagens acima da

ordem 5.

Resultado Final

• Este é o resultado final,

colocado sobre o TIN,

onde percebe-se que a

drenagem gerada

realmente tende a

escoar por caminhos de

maior declividade.

Comprimento do rio principal

Define-se o rio principal de uma bacia hidrográfica como aquele que drena a maior área no interior da bacia.

A medição do comprimento do rio pode ser por: - curvímetro ou

- por geoprocessamento;

Curvímetro: Mede o comprimento de linhas retas e curvas.

3.4 - Características físicas da bacia hidrográfica

Estreita relação

Características físicas

da bacia hidrográfica

_{Comportamento}

hidrológico

a) Área de drenagem b) Forma da bacia

c) Sistema de drenagem d) Características do relevo

a) Área de drenagem

• Mapas em papel, escala razoavelmente grandes (1:50.000)

Área plana (projeção horizontal) inclusa entre seus divisores topográficos.

Determinação: a.1 - Planimetria

Determinação:

a.2 – Softwares de geoprocessamento

• Modelos numéricos do terreno (resolução espacial)

30m ~ 90m

b) Forma da bacia

Importante devido tempo de concentração.

Tempo de concentração: Tempo que leva a água do ponto mais distante

atingir a saída. Tempo que toda a bacia passa a contribuir na seção de estudo.

Wilson, 1969, apud Studart, 2006

Geralmente:

Grandes rios  forma de pera ou leque

Índices de forma:  Índice de Compacidade   Fator de forma 

Pequenos rios  variam muito,

dependendo da estrutura geológica do terreno

Coeficiente de compacidade ou

Índice de Gravelius (K

_c

)

Relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia.

P : Perímetro da BH (km) A – Área da BH (km2₎

Observação:

Kc = 1  bacia circular

Quanto mais irregular for a BH  Maior ou menor Kc???

Se outros fatores forem iguais e Kc  1

Tendência para enchentes maior ou menor?

Bacia do rio do Lobo:

Fator de forma (K

_f

)

Relação entre a largura média da bacia e o comprimento axial da bacia.

Curso de água mais longo, desde a desembocadura até a cabeceira mais distante.

Observação:

K_f baixo  bacia estreita e

longa

Se outros fatores forem iguais e K_f baixo

Tendência para enchentes maior ou menor?

Bacia longa e estreita:

 Menor possibilidade de ocorrer chuvas intensas simultaneamente em toda sua extensão

 A contribuição dos tributários ocorre em vários pontos ao longo da extensão do rio, logo, não chega toda água ao mesmo tempo na seção em estudo.

c) Sistema de Drenagem

Constituído por:  Rio principal  Tributários

Estudo das ramificacoes e do desenvolvimento do sistema

Indica maior ou menor

velocidade com que a água deixa a bacia

42

Ordem dos cursos de água

Critério de Horton,

modificado por Strahler

Primeira ordem:

Correntes formadores, pequenos canais que não tenham tributários

Segunda ordem:

Formado por 2 canais de 1ª. ordem

n+1 ordem:

Formado por 2 canais de n ordem

Classificação que reflete o grau de ramificação ou bifurcação dentro de uma BH. Utiliza-se mapa bem detalhado, onde são incluídos todos os canais (pequenos, intermitentes ou efêmeros)

Densidade de drenagem (D

_d

)

Identificação do grau de desenvolvimento de um sistema de drenagem Relação entre

comprimento total dos cursos de água (efêmeros, intermitentes e perenes) da BH Área

0,5 km/km

3,5 km/km

Drenagem pobre Excepcionalmente

Sinuosidade do curso de água

𝑆𝑖𝑛 =

𝐿

𝐿

L – Comprimento do rio principal (projeção ortogonal)

L_t – Distância vetorial entre os pontos extremos do canal

principal (comprimento em linha reta)

Sin≅ 1  Canal tende a ser retilíneo Sin > 2  Sugerem canais tortuosos

Interpretação:

Calcule:

Bacia L (m) L_t (m) Sin Obs.

1 30.400 28.000 2 22.750 10.100

Quase não existe sinuosidade Canais tendem a ser sinuosos 1,1

d) Características do relevo

Influência:

Declividade da bacia

Controla em boa parte a velocidade do escoamento superficial

(tempo que leva a água da chuva para concentrar-se nos leitos dos rios que constituem a rede de drenagem)

• Magnitude dos picos de vazão

• Maior/Menor oportunidade de infiltração • Susceptibilidade à erosão

Métodos de determinação:

• Quadrícula

Aspecto

Métodos de determinação:

• Quadrícula • Geoprocessamento

1. Papel transparente com malha quadriculada sobre mapa topográfico

2. Nos nós da malha, vetor orientado ao sentido do escoamento

3. A declividade é o quociente entre a diferença da cota e a distância medida em planta entre as curvas de nível.

Elevação mediana da bacia

Representação gráfica do relevo médio da BH

Mostra o percentual de área que existe acima ou abaixo das altitudes.

Determinação:

• Planimetria das áreas entre curvas de níveis • Quadrícula • Geoprocessamento

Curva hipsométrica

Bacias Hidrográficas do Brasil

Conselho Nacional de Recursos Hídricos, Resolução 32/2003, Institui a Divisão Hidrográfica Nacional

Alto Iguaçu

1-Rio Padilha 22-Rio Guajuvira 2-Rio Alto Boqueirão 23-Rio Isabel Alves 3-Rio da Ressaca 24-Rio Turvo

4-Rio Avariu 25-Rio Cotia

5-Arroio Mascate 26-Rio Piunduva 6-Ribeirão da Divisa 27-Rio do Despique 7-Rio Barigui 28-Rio Faxinal 8-Rio Palmital 29-Rio Mauricio 9-Rio Atuba 10-Rio Passauna 11-Rio Iraí 12-Rio Belém 13-Rio Verde 15-Rio do Meio 16-Rio Iraizinho 17-Rio Piraquara 18-Rio Itaqui 19-Rio Pequeno 20-Rio Miringuava 21-Rio Miringuava-Mirim 30-Área de Contribuição Direta do Alto Rio Iguaçu

Trabalho – Parte 1

• 6 grupos, com 4 componentes. • Metas:

– Delimitar automaticamente a bacia hidrográfica em 3 partes, cada grupo irá trabalhar com uma sub-bacia.

• Bacia do rio Passaúna • Bacia do rio Barigui

– Determinar: área da sub-bacia, comprimento do rio principal, declividade média da bacia, declividade média do trecho do rio, etc. (Descrever como foi realizado) • Entregar em formato html: Localização; Características físicas da bacia (figuras,

vídeos, ..., não esquecer das referências) • Entrega e Apresentação: (2 semanas)

• No final, uma maquete da bacia em escala (deve aparecer o divisor de água com parte da bacia vizinha; hidrografia; uso do solo (área urbana, mata, agricultura); alguns pontos de referência (ruas principais, por ex); deve encaixar com as partes dos outros grupos)