Regularização de vazões EHD023 Hidrologia II Prof. Benedito C Silva IRN/UNIFEI.
Hidrologia Definições Benedito C. Silva IRN / UNIFEI.
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Hidrologia
Definições
Benedito C. SilvaIRN / UNIFEI
Hidrologia é a ciência que estuda a água sobre a Terra; sua quantidade, distribuição, circulação, características químicas e físicas, e sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos.
Ven Te Chow
O que é Hidrologia?
• De forma bem simplificada pode-se dizer que a hidrologia tenta responder à pergunta:
O que acontece com a água que cai da
chuva?
• É uma “ciência da Terra”.
O que é Hidrologia?
Hidrologiae
Engenharia Hidrológica
O que é Engenharia Hidrológica?
CONCEITO:
• Utiliza princípios hidrológicos na solução de problemas de Engenharia relacionados à exploração dos recursos hídricos.
• É uma ciência aplicada.
• Subdivisões: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfície, Hidrologia Estatística etc.
*Adaptado de Zahed e Porto (USP)
Engenharia Hidrológica
• Abastecimento• Navegação• Irrigação• Diluição de poluentes• Manutenção dos ecossistemas• Pesca• Turismo• Recreação• Geração de energia elétrica
• Relacionada aos usos da água
Engenharia Hidrológica
• Controle de cheias• Proteção contra enchentes• Drenagem urbana• Proteção/restauração de recursos biológicos• Erosão e assoreamento• Tratamento de esgotos• Gestão de águas
• Relacionada ao manejo da água
Hidrologia
Ciclo HidrológicoBenedito C. SilvaIRN / UNIFEI
Ciclo hidrológicoFenômeno global de circulação fechada da
água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre.
Fases do ciclo hidrológico
Bacia Hidrográfica
Bacia HidrográficaUma região em que a chuva ocorrida em
qualquer ponto drena para a mesma seção transversal do curso-d’água.
Área de captação natural das precipitações, que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída: o exutório.
Para definir uma bacia:◦ Curso d’água◦ Seção transversal de referência (exutório)◦ Informações de topografia
Definição de bacia
Diferenciar áreas que contribuem para um ponto
Fontes de dados de topografia
Seção de referência, ou
exutório
Divisor não corta drenagem
exceto no exutório.
Divisor passa pela região mais
elevada da bacia, mas não
necessariamente pelos pontos
mais altos.
Bacias hidrográficas são compostas por sub-bacias hidrograficas. Cada sub-bacia é uma bacia hidrográfica que pode ser subdividida em sub-bacias, etc.
A bacia do rib. José Pereira é uma sub-bacia do rio Sapucaí, que por sua vez é uma sub-bacia do rio Grande, que ...
Sub - bacia
Divisor de águas
Características da bacia hidrográficaÁrea de drenagemComprimentoDeclividadeCurva hipsométricaFormaCobertura vegetal e uso do solo……
Área da bacia hidrográficaCaracterística mais importante da baciaReflete o volume total de água que pode
ser gerado potencialmente na bacia Bacia impermeável e chuva constante: Q = P . A Se A = 60 km2 (60 milhões de m2) e P = 10 mm/hora (2,7 . 10-6 m/s) Q = 166 m3/s
Área da bacia hidrográficaUma vez
definidos os contornos (divisor), a área pode ser calculada por uma integral numérica (SIG) ou por métodos manuais (planímetro, contagem, pesagem).
Comprimento
Comprimento da baciaComprimento do rio principal
Comprimento
Comprimento da bacia
Comprimento do rio principal
ComprimentoOs comprimentos da bacia e do
rio principal são importantes para a estimativa do tempo que a água leva para percorrer a bacia.
DeclividadeDiferença 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.
Ponto mais alto: 300 m
Ponto mais baixo: 20 m
Comprimento drenagem = 7 km
Declividade = 0,04 m/m ou 40 m por km
Perfil longitudinal
Perfil típico:
alto médio baixo
Distância ao longo do rio principal
Alt
itud
e do
leit
o
Valores típicos:Baixa declividade: alguns cm por kmAlta declividade: alguns m por km
Índice de conformação ou fator de forma
L
I = A / L2
I alto: cheias mais rápidas
I baixo: cheias mais lentas
Índice de compacidade
Relação entre o perímetro
da bacia e o perímetro que
a bacia teria se fosse circular
K = 0,28 P / A0.5
mede mais ou menos a mesma
coisa que o fator de forma
ExemplosAlongadas
São Francisco
Outras: Tietê, Paranapanema, Tocantins
ExemplosCircular
Rio Itajaí SC
Cobertura vegetalFlorestas: maior interceptação;
maior profundidade de raízes.Maior interceptação =
escoamento demora mais a ocorrer
Maior profundidade de raízes = água consumida pela evapotranspiração pode ser retirada de maiores profundidades do solo
Uso do soloSubstituição de floresta por
pastagem/lavouraUrbanização: telhados, ruas, passeios,
estacionamentos e até pátios de casasModificação dos caminhos da água
Aumento da velocidade do escoamento (leito natural rugoso x leito artificial com revestimento liso)
Encurtamento das distâncias até a rede de drenagem (exemplo: telhado com calha)
Uso do soloAgricultura = compactação do
solo Redução da quantidade de matéria
orgânica no solo Porosidade diminui Capacidade de infiltração diminui Raízes mais superficiais: Consumo de
água das plantas diminui
Tipos de solosSolos arenosos = menos
escoamento superficialSolos argilosos = mais
escoamento superficial Solos rasos = mais escoamento
superficialSolos profundos = menos
escoamento superficial
GeologiaRochas do sub-solo afetam o
comportamento da bacia hidrográficaRochas porosas tem a propriedade de
armazenar grandes quantidades de água (rochas sedimentares – arenito)
Rochas magmáticas tem pouca porosidade e armazenam pouca água, exceto quando são muito fraturadas.
Bacias com depósitos calcáreos tem grandes cavidades no sub-solo onde a água é armazenada.
Partes da BaciaVertentes
◦Escoamento superficial difuso◦Não há canais definidos◦Escoamento sub-superficial e
subterrâneo
Rede de drenagem◦Escoamento superficial◦Canais bem definidos
Rede de drenagem
Densidade da rede de drenagem◦ Controlada pela Geologia e pelo
Clima
Forma da rede de drenagem Controlada pela
geologia
Bacias hidrográficas e SIGSIG são Sistemas de Informação
GeográficaEquivalem a sistemas CAD para a
hidrologiaAlém de CAD são bancos de
dados e permitem análises dos dados
Representações do relevo no computador
Isolinhas = curvas de nívelMatriciais = modelos digitais de
elevação (MDE)TIN = Triangular irregular
network
Exemplo de MDE: SRTM
O que pode ser obtido do MDEDireção de escoamentoRios principais (rede de
drenagem)Definição de bacias e sub-baciasÁrea das baciasDeclividade das baciasEtc.
Rede de drenagem e sub-bacias
Exercício
Delimitar manualmente a bacia do Ribeirão Sabará (ou das Posses), a partir de sua foz no Rio Lourenço VelhoUtilizar o mapa topográfico disponível no site da disciplinaData de entrega: 20/03/2014 (no horário da disciplina)