Morfologia de Bacias
A geração de energia hidrelétrica de uma usina depende da morfologia de sua bacia hidrográfica. Caracterizá-la precisamente depende dos mapas existentes, de suas escalas e de detalhes cartográficos. Para padronizar esta análise, diversos índices e parâmetros foram definidos.
Ordem
Uma das principais características de uma bacia hidrográfica é a sua ramificação. Para quantificar esta característica, criou-se o conceito de ordem. Um rio de primeira ordem não possui afluentes. Um rio de segunda ordem possui apenas afluentes de primeira ordem. Por indução, um rio de ordem n possui apenas afluentes de ordem n-1. Naturalmente, este conceito de ordem depende da escala do mapa utilizado.
A ordem de uma bacia hidrográfica é determinada pela ordem de seu rio principal.
Relação de Bifurcação
A relação de bifurcação, definida por Horton em 1945, é a a relação entre o número de rios de uma determinada ordem e o número de rios de uma ordem imediatamente inferior. Observou-se que a relação de bifurcação é aproximadamente constante em todas as bacias ( varia entre 2 e 4) e empiricamente estabeleceu-se as seguintes relações:
Onde:
Nu é o número de rios de ordem u;
rb é a relação de bifurcação;
k é a ordem o rio principal;
L é o comprimento médio dos rios de ordem u;
re é a relação de comprimento;
A é a área da bacia de ordem u;
Ra é a relação de área.
Essas relações podem ser úteis na avaliação de bacias. Por exemplo, analisando apenas as ordens maiores, é possível estimar as menores.
Densidade de Drenagem
A densidade de drenagem é definida como sendo o comprimento total de cursos de água de uma bacia hidrográfica dividido pela . A área de drenagem é toda a área geográfica onde a precipitação escoa para uma mesma bacia hidrográfica.
Densidade de drenagem elevada significa uma bacia hidrográfica repleta de cursos de água, córregos e rios.
Isto significa uma resposta rápida entre os níveis de precipitação e vazão.
A densidade elevada ocorre em:
-
regiões de fácil erosão;
-
regiões de solo impermeável;
-
em regiões de declives íngremes;
-
em regiões com pouca cobertura vegetal.
Observa-se que as cidades, como o Rio de Janeiro, apresentam densidade elevada devido à impermeabilidade do solo causada pelo desmatamento, morros, asfalto e concreto.
Densidades de drenagem baixas ocorrem em locais onde o solo é resistente a erosão ou muito permeáveis.
Relações de Área
A relação entre o comprimento do rio principal de uma bacia e sua área de drenagem pode ser aproximada pela seguinte expressão:
Onde :
L é o comprimento do rio principal em milhas;
A é a área de drenagem em milhas quadradas.
O expoente pode variar entre 0,6 e 0,7.
Fator de Forma
O fator de forma de uma bacia é um índice adimensional dado por:
Neste caso, Lb é o comprimento reto entre a foz do rio e o ponto mais distante em linha da sua área de drenagem - A. Se a bacia possuir uma forma circular, este número tenderá para 0,79 e se for quadrada tenderá para 1.