Hidrologia
Definições
Benedito C. Silva
IRN / UNIFEI
O que é Hidrologia?
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?
• É uma “ciência da Terra”.
• De forma bem simplificada pode-se dizer que a
hidrologia tenta responder à pergunta:
O que acontece com a água que cai da chuva?
Hidrologia
e
Engenharia Hidrológica
O que é Engenharia Hidrológica?
CONCEITO:
• É uma ciência aplicada.
• Utiliza princípios hidrológicos na solução de problemas
de Engenharia relacionados à exploração dos recursos
hídricos.
• Subdivisões: Hidrogeologia, Hidrologia de Superfície,
Hidrologia Estatística etc.
*Adaptado de Zahed e Porto (USP)
Engenharia Hidrológica
• Relacionada aos usos da água
•
•
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•
•
•
•
Abastecimento
Navegação
Irrigação
Diluição de poluentes
Manutenção dos ecossistemas
Pesca
Turismo
Recreação
Geração de energia elétrica
Engenharia Hidrológica
• Relacionada ao manejo da água
•
•
•
•
•
•
•
Controle de cheias
Proteção contra enchentes
Drenagem urbana
Proteção/restauração de recursos biológicos
Erosão e assoreamento
Tratamento de esgotos
Gestão de águas
Hidrologia
Ciclo Hidrológico
Benedito C. Silva
IRN / UNIFEI
Ciclo hidrológico

Fenômeno 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 Hidrográfica



Uma 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 subbacias, 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 hidrográfica
Área de drenagem
 Comprimento
 Declividade
 Curva hipsométrica
 Forma
 Cobertura vegetal e uso do solo
 ……

Área da bacia hidrográfica


Característica mais importante da bacia
Reflete 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 hidrográfica

Uma 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 bacia
 Comprimento do rio principal

Comprimento
Comprimento da bacia
 Comprimento do rio
principal

Comprimento

Os comprimentos da bacia e do rio
principal são importantes para a
estimativa do tempo que a água leva para
percorrer a bacia.
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.

Ponto mais
baixo: 20 m
Ponto mais
alto: 300 m
Comprimento drenagem = 7 km
Declividade = 0,04 m/m ou 40 m por km
Perfil longitudinal
Altitude do leito
Perfil típico:
Valores típicos:
Baixa declividade: alguns cm por km
Alta declividade: alguns m por km
alto
médio
baixo
Distância ao longo do rio principal
Índice de conformação ou fator de forma
I = A / L2
L
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
Alongadas
Exemplos
São Francisco
Outras: Tietê, Paranapanema, Tocantins
Circular
Exemplos
Rio Itajaí SC
Cobertura vegetal
Florestas: 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 solo
Substituição de floresta por pastagem/lavoura
 Urbanização: telhados, ruas, passeios,
estacionamentos e até pátios de casas
 Modificação 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 solo

Agricultura = 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 solos
Solos arenosos = menos escoamento
superficial
 Solos argilosos = mais escoamento
superficial
 Solos rasos = mais escoamento superficial
 Solos profundos = menos escoamento
superficial

Geologia
Rochas do sub-solo afetam o comportamento
da bacia hidrográfica
 Rochas 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 Bacia

Vertentes
◦ 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 SIG
SIG são Sistemas de Informação
Geográfica
 Equivalem a sistemas CAD para a
hidrologia
 Além de CAD são bancos de dados e
permitem análises dos dados

Representações do relevo no
computador
Isolinhas = curvas de nível
 Matriciais = modelos digitais de elevação
(MDE)
 TIN = Triangular irregular network

Exemplo de MDE: SRTM
O que pode ser obtido do MDE
Direção de escoamento
 Rios principais (rede de drenagem)
 Definição de bacias e sub-bacias
 Área das bacias
 Declividade das bacias
 Etc.

Rede de drenagem e sub-bacias
Exercício
Delimitar manualmente a bacia do Rio de
Bicas, a partir da barragem da Usina
Hidrelétrica REPI em Wenceslau Braz (ver
próximo slide)
Utilizar a carta topográfica Delfim Moreira,
disponível no site da disciplina
Data de entrega: 04/03/2015 (no horário
da disciplina)
Barragem da
Usina da REPI