RESUMO HIDROLOGIA- BIA

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Hidrologia
O que é ciclo hidrológico?
• É a constante mudança de estado da
água na natureza; 
• É a circulação incessante da água entre
seus reservatórios oceânico, terrestre e
atmosférico; 
• É todo o caminho que a água percorre a
partir da atmosfera passando pela super-
fície e sub-superfície da Terra até retornar
à atmosfera.
Ciclo hidrólogico
Exercícios:
A resposta de um problema
hidrológico em geral é valor de uma
grandeza hidrológica associada a
probabilidade de que essa grandeza
sela igualada ou excedida
FASES DO CICLO HIDROLOGICO
• Evaporação
• Transpiração
• Condensação
• Precipitação
• Escoamento superficial
• Infiltração
• Percolação
ESCOAMENTOS
• Escoamento sub-superficial
• Escoamento superficial
• Escoamento subterrâneo
HIDROGRAMA
Representação gráfica da vazão ao lon-
go do tempo.
Equação do Balanço Hídrico
• Numa dada área, a quantidade de água envolvida em cada fase do ciclo hidrológico é
avaliada através da lei da conservação da massa.
1- Uma bacia hidrográfica de 25 km² de área recebe uma precipitação média anual de
1.200 mm. Considerando que as perdas médias anuais por evapotranspiração valem 800
mm, determinar a vazão média de longo período na exutória, em m³/s.
2- Uma microbacia recebeu um total de 1219 mm de chuva durante um dado ano. O deflúvio
medido foi de 660 mm e a evapotranspiração totalizou 762 mm no mesmo período. Houve
ganho ou perda no balançohídrico? Explique
3- O sistema de abastecimento de água de uma cidade deve utilizar como manancial um
curso d’água natural cuja área de drenagem, relativa à seção de captação, é igual a 100 km²
A precipitação média anual na região é de 1200 mm e as perdas por evapotranspiração são
estimadas em 800 mm. Sabendo-se que o consumo médio previsto é de 50000m³/dia,
verifique se esse manancial tem capacidade para abastecer a cidade.
Hidrologia
Bacia HidrograficaÉ uma área drenada por um curso ou cursos
de água, conectados, que convergem direta ou
indiretamente para um leito ou espelho de
água.
A bacia hidrográfica é separada de outra por
uma linha divisória, chamada DIVISOR DE
ÁGUAS. As chuvas que precipitam nesse
ponto dirigem-se ao curso de água principal.
Caracterização de Bacias Hidrográficas
• Estudo das potencialidades e limitações
da Bacia hidrográfica.
• Síntese dos aspectos dominantes da
Bacia.
• Comparação entre diferentes bacias.
• Transferência de dados entre regiões
fisiograficamente semelhantes.
• Possibilita a elaboração do:
PLANEJAMENTO GLOBAL DA BACIA
HIDROGRÁFICA e PLANEJAMENTO
CONSERVACIONISTA
>>Divisor de água
Linha imaginária que une os pontos de
máxima cota, sendo cortada pelo curso d’água
no ponto de saída.
Uma bacia hidrográfica costuma ser definida e influenciada pela área de captação de água de
um determinado rio.
O divisor subterrâneo é mais difícil de ser localizado e varia com o tempo. À medida que o
lençol freático (LF) sobe, ele tende ao divisor superficial. 
O divisor subterrâneo estabelece os limites dos reservatórios de água subterrânea de onde
é derivado o deflúvio básico da bacia. Na prática, assume-se por facilidade que o superficial
também é o subterrâneo.
Divisores de água: divisor superficial (topográfico) e o divisor freático (subterrâneo).
Principais Características Físicas
de uma Bacia Hidrográfica:
>>Área de drenagem;
>>Comprimento do rio principal;
>>Declividade média do rio principal;
>>Densidade de drenagem;
>>Desnível.
 >>Área de drenagem
É a área plana (projeção horizontal) inclusa entre os
seus divisores topográficos. É normalmente obtida
por planimetria, geoprocessamento, pesagem do
papel em balança de precisão e ferramentas digitais
(Autocad/Idrisi).
>>Forma da bacia
Afeta diretamente o tempo de transformação da chuva em escoamento. Tem efeito sobre o
comportamento hidrológico da bacia, como por exemplo, no tempo de concentração (Tc). 
Tc é definido como sendo o tempo, a partir do início da precipitação, necessário para que toda a
bacia contribua com a vazão na seção de controle.
- fator de forma (Kf): índice de conformidade: é
a razão entre a largura média da bacia (L)e o
comprimento do eixo da bacia (L) (da foz ao
ponto mais longínquo da área).
- coeficiente de compacidade (Kc): é a relação
entre o perímetro da bacia e o perímetro de
um círculo de mesma área que a bacia. 
- Índice de conformação - Ic
Representa a relação entre a área da bacia e um quadrado de lado igual ao comprimento axial
da bacia. Este índice pode ser matematicamente expresso por:
Em que: Laxial é o comprimento axial da BH.
Este índice também expressa a capacidade da bacia em gerar enchentes. Quanto
mais próximo de 1, maior a propensão à enchentes, pois a bacia fica cada vez mais próxima de
um quadrado e com maior concentração do fluxo.
>>Rede de drenagem
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus tributários; o
estudo das ramificações e do desenvolvimento do sistema é importante, pois ele indica a maior
ou menor velocidade com que a água deixa a bacia hidrográfica.
Classificação dos cursos d’água:
 a) Perenes: contém água durante todo o tempo. O lençol freático mantém uma alimentação
contínua.
b) Intermitentes: em geral, escoam durante as estações de chuvas e secam nas de estiagem.
Durante as estações chuvosas, transportam todos os tipos de deflúvio, pois o lençol d’água
subterrâneo conserva-se acima do leito fluvial e alimentando o curso d’água, o que não ocorre
na época de estiagem, quando o lençol freático se encontra em um nível inferior ao do leito. 
c) Efêmeros: existem apenas durante ou imediatamente após os períodos de precipitação e só
transportam escoamento superficial. A superfície freática se encontra sempre a um nível
inferior ao do leito fluvial, não havendo a possibilidade de escoamento de deflúvio subterrâneo.
Bacias com drenagem pobre : Dd < 0,5 km/km2 
Bacias com drenagem regular : 0,5 < Dd < 1,5 km/km2 
Bacias com drenagem boa : 1,5 < Dd < 2,5 km/km2 
Bacias com drenagem muito boa : 2,5 < Dd < 3,5 km/km2 
Bacias excepcionalmente bem drenadas : Dd > 3,5 km/km
Densidade de drenagem (Dd).
Expressa a relação entre o comprimento total dos cursos d’água de uma bacia e a sua área total.
Para avaliar Dd, deve-se marcar em fotografias aéreas, toda a rede de drenagem, inclusive os
cursos efêmeros, e depois medi-los com o curvímetro.
Hidrologia
Estudo estatístico de eventos hidrológicos
>>Eventos Hidrológicos como
Variáveis Aleatórias
• Definição variável aleatória
• Probabilidade de ocorrência
• Técnicas estatísticas (estatística
de extremos)
PERIODO DE RETORNO
 é o intervalo estimado entre ocorrências de igual
magnitude de um fenômeno natural, como chuvas,
ventos intensos, granizo, etc.
Onde:
- p:é a probabilidade do evento ser igualado ou
superado.
A unidade de T, geralmente em anos, será a
mesma utilizada para calcular p.
PROBABILIDADE DE NÃO
OCORRÊNCIA EM UM ANO
 q(1)= 1 - p
PROBABILIDADE DE NÃO OCORRÊNCIA
EM UM PERIODO "n" (n= anos)
 q(n)= (1 - p)^n
RISCO DE OCORRÊNCIA DE UM
DETERMINADO PERIODO "n"
 
 
em que:
T é o período de retorno, em anos;
n é a vida útil da obra, em anos;
R é o risco permissível. (%)
1-Qual o risco que a canalização do rio
Tamanduateí tem de falhar pelo menos uma
vez durante sua vida útil, estimada em 50
anos? A obra foi projetada para T = 500 anos
.
Exemplos: 2-Uma obra de proteção contra inundações foiprojetada com período de retorno de 50 anos.
Durante os primeiros 49 anos de operação da
obra não se observou nenhuma vazão maior
ou igual à vazão de projeto. A probabilidade
de que no 50º ano ocorra uma vazão maior ou
igual à vazão de projeto será?
3-Qual o risco de ocorrência (uma ou mais vezes) de um determinado evento em um
período igual ao seu período de retorno (n=T)?
>>>>>Aplicação: 
Estudo das Cheias
Chuvas anuais e a distribuição normal
• O total de chuva que cai ao longo de um ano
pode ser considerado uma variável aleatória
com distribuição aproximadamente normal
As chuvas anuais no posto pluviométricolocalizado em Lamounier, em Minas Gerai seguem,
aproximadamente, uma distribuiçãonormal,com média igual a 1433 mm e desvio padrão
igual a 299 mm. Qual é a probabilidade deocorrer um ano com chuva total superior a 2000
mm?
Exemplos:
As chuvas anuais no posto pluviométrico localizado em Lamounier, em Minas
Gerais seguem, aproximadamente, uma distribuição normal, com média igual a
1433 mm e desvio padrão igual a 299 mm. Qual é a probabilidade de ocorrer um
ano com chuva total inferior a 550 mm?
Determinar a probabilidade de ocorrência, em um ano qualquer,
de precipitações superiores a 2300 mm.
>>Vazões máximas
• Série de vazões máximas
• Análises estatísticas relacionando vazão
com probabilidade.
• As séries de vazões disponíveis na maior
parte dos locais (postos fluviométricos)
são relativamente curtas, não superando
algumas dezenas de anos
Determinar a vazão com período de retorno igual a 100 anos:
Exemplos:
Hidrologia
Características climáticas e instrumentos
de medição hidrometeorológicasDistribuição Binomial
• Distribuição Binomial
– V. A. discreta
• Ocorre ou não ocorre o evento
desejado
– Sucesso P(A)=p
– Insucesso 
>>Por exemplo, a ocorrência de precipitação em
determinado dia do futuro, só tem dois resultados
possíveis: ou chove (sucesso) ou não chove (insucesso)
nesse dia.
• Então, a probabilidade de chover é p, e a probabilidade
de não chover será 1-p.
Exemplos:
A probabilidade da vazão de 10 anos de tempo de retorno seja igualada ou excedida num ano
qualquer é de 10%. Qual é a probabilidade que ocorram duas cheias iguais ou superiores à
cheia de TR = 10 anos em dois anos seguidos?
Uma pequena barragem de terra foi construída com período de retorno de 25 anos. A barragem
foi projetada para suportar até dois eventos de projeto durante sua vida útil, estimada em 15
anos. Qual é a probabilidade de falha da barragem?
Monitoramento hidrológico:
Superfície e atmosférico
chuva, nível, vazão
pressão, umidade, temperatura, direção e velocidade do vento
qualidade da água
Monitoramento de superfície: estações que coletam dados de precipitações (em solo) e nível
de rios, córregos e represas, etc.
Tipos:
Monitoramento da atmosfera: radar meteorológico que monitora a precipitação na atmosfera,
antes de chegar ao solo. Este monitoramento pode ser feito em qualquer altura.
Características Climáticas
• Temperatura
• Pressão
• Evaporação
• Radiação solar
• Umidade relativa do Ar
• Ventos
• Precipitação
>>Temperatura
• Variação no tempo
– Estações
– Hora do dia
• Variação no espaço
– Latitude
– Vegetação
– Presença de massas de água
>>Pressão atmosférica
• Medida
– Barômetro
• Variação:
– Altitude
– Umidade do ar
>>Evaporação
• Variação com :
– Presenças com
massa de água
– Temperaturas
– Ventos
– Umidade do ar
>>Radiação Solar
• Um dos fatores determinantes do
tempo e do clima
• Afeta processos físicos (aquecimento
e evaporação), biofísicos (transpiração)
e biológicos (fotossíntese)
• Instrumentos de medição
– Heliógrafo: Esfera de Cristal que
mede a duração da insolação local
– Actinógrafo: Mede o nível de energia
incidente no solo
>>Umidade relativa do Ar
• Definição
– Pressão de Vapor local /
Pressão de saturação
• Medida
– Psicrômetros
– Higrógrafos
>>Precipitação
• Medida
– Pluviômetros
– Pluviógrafos
Radar Meteorológico
• No radar meteorológico são empregadas, ondas eletromagnéticas de alta energia para
se alcançar grandes distâncias.
• As ondas eletromagnéticas ao passarem por uma nuvem, causam em cada gota uma
ressonância na frequência da onda incidente, de modo que cada gota produz ondas
eletromagnéticas, irradiando em todas as direções.
• Baseado no efeito Doppler 
• Para a maioria dos radares meteorológicos o limite inferior da taxa de precipitação é de mm/h,
a uma distância de 190 km. 
• Localização e a intensidade da chuva podem ser disponibilizados em tempo real de 5 em 5 min. 
Mapa de Chuva
Chuva acumulada
Monitoramento da atmosfera:
Principais produtos:
Hidrologia
PrecipitaçãoIntrodução
• Fonte de água da bacia hidrográfica
• Condiciona o regime do rio (vazões médias,
estiagens e cheias)
• Variações no tempo (sazonais, pluri-anuais e
maior duração)
• Variações no espaço
• Enfim, fenômeno natural com elevado grau de
aleatoriedade!
>>Tipos de precipitação
• Água Líquida
• Orvalho
• Sereno
• Nevoeiro (Fog)
• Geada
• Granizo
• Neve
- Para as condições climáticas do Brasil, a chuva é mais significativa.
- Os dados de precipitação são muito importantes para os projetos de drenagem, construção de
barragens, etc
Fatores Intervenientes
• Condições Atmosféricas:
– Temperatura;
– Pressão;
– Umidade;
– Vento.
• Condições de Superfície:
– Relevo
TIPOS DE CHUVA
1. Chuvas frontais
• Provocadas por “frentes” . No Brasil predominam as frentes
frias provindas do sul
• É de fácil previsão (é só acompanhar o avanço da frente)
• É de longa duração, intensidade baixa ou moderada, podendo
causar abaixamento da temperatura;
• Interessam em projetos de obras hidrelétricas, controle de
cheias regionais e navegação.
2. Chuvas orográficas
• São provocadas por grandes barreiras de
Montanhas;
• As chuvas são localizadas e intermitentes;
• Possuem intensidade bastante elevada;
• Geralmente são acompanhadas de neblina.
3. Chuvas Convectivas
•Típicas das regiões tropicais;
• São de grande intensidade e curta duração,
concentradas em pequenas áreas;
• Ocorrem em dias quentes, geralmente no
fim da tarde ou começo da noite;
• Podem ser acompanhadas de descargas
elétricas e de rajadas de vento;
• Interessam às obras em pequenas bacias,
como para cálculo de bueiros, galerias de
águas pluviais, etc.
Expressa-se a quantidade de chuva (h) pela
altura de água caída e acumulada sobre
uma superfície plana e impermeável.
• Altura pluviométrica (mm)
• Intensidade de precipitação (mm/h)
• Duração (h ou min)
>>Medidas Pluviométricas
• Intensidade
– É a relação entre a altura pluviométrica e
a duração expressa em (mm/h).
– Uma chuva de 1 mm/min corresponde a
uma vazão equivalente de 1 L/min afluindo
em uma área de 1 m².
• Frequência 
– Período de Retorno de um evento é o
tempo médio (em anos) em que esse evento
é superado ou igualado pelo menos uma vez. 
Precipitação média em uma
bacia hidrográfica 
• Pluviômetro
– Medida Pontual
• Bacia hidrográfica
– Conhecer o volume
• Planejamento recursos hídricos
Metodologias
• Média aritmética
• Polígonos de Thiessen
• Isoietas
Média aritmética
• Regiões de topografia relativamente plana
• Distribuição uniforme dos postos
pluviométrico
• Recomenda-se que o método da média
aritmética somente seja aplicado quando
Polígonos de Thiessen
• Pode ser utilizado mesmo quando não há distribuição uniforme dos postos
• Consiste em atribuir um fator de peso aos totais precipitados
• Pode considerar postos na vizinhança da região estudada
• Polígonos de Thiessen são áreas de “domínio” de um posto pluviométrico 
• Considera-se que no interior dessas áreas a altura pluviométrica é a
mesma do respectivo posto
Os polígonos são traçados da seguinte forma: 
1º. Dois postos adjacentes são ligados por um segmento de reta 
2º. Traça-se a mediatriz deste segmento de reta. Esta mediatriz divide para
um lado e para outro, as regiões de “domínio”
Isoietas
• Na construção das isoietas, o analista deve considerar os efeitos orográficos e a morfologia
da BH, de modo que o mapa final represente um modelo de precipitação mais real do que o
que poderia ser obtido de medidas isoladas.
• Construção das isoietas
– SIG - Interpolador
Método de Thiessen
• Método dos polígonos de Thiessen
• Variação espacial discreta da chuva
• Resultado é único (independe do
autor)
• Não considera a distribuição
espacial de um evento.
• Seu cálculo é facilmente
automatizado
Método das Isoietas
• Variação espacial contínua da chuva
• Resultado não é único (depende do
autor)
• Considera a distribuição espacial de
um evento.
• Seu cálculo pode ser parcialmente
automatizado (SIG).
Hidrologia
Precipitação: Análise de frequência
Distribuição Temporal
• A variação da precipitação no tempo é expressa pelo hietograma.
• Uma série de precipitações ao longo do ano deve definir a duraçãodos intervalos, p.ex. diária,
mensal ou mesmo anual.
• No banco de dados da ANA (SNIRH, HidroWeb) podem-se obter chuvas para diversos postos
espalhados pelo país: http://hidroweb.ana.gov.br/default.asp
• Estes dados são utilizados para caracterizar o comportamento pluviométrico de uma área ou
local.
• A série de precipitações mensais permite caracterizar a sazonalidade climática do local.
• A série de precipitações totais anuais caracteriza a série de longo período de chuvas de um
local.
• A série de um local (posto) não significa a ocorrência sobre uma determinada área
Indicadores
• Precipitação total anual média: é a média dos
totais de chuva anual.
• Precipitação total mensal média: média do
mesmo mês de vários anos.
• A distribuição estatística das variáveis acima
define por exemplo as necessidades de água
para determinados usos.
Distribuição Temporal
Precipitações Máximas
• Entende-se como a ocorrência extrema, com
duração, distribuição temporal e espacial
crítica para uma área ou bacia hidrográfica.
• As chuvas intensas são as causas das cheias,
causadoras de grandes prejuízos: inundações
de casas, ruas, destroem plantações, pontes,
rodovias e etc.
EQUAÇÕES DE CHUVAS INTENSAS
i: intensidade (mm/h)
Tr: tempo de retorno(anos)
t: duração da chuva(min)
a,b,c e d parâmetros
determinados para cada local.
• Quanto maior o período de retorno maiores
serão os picos de vazão, mais seguras e mais
caras serão as obras. Assim, o período de
retorno pode ser estabelecido com base em
estudos econômicos.
• Entretanto, a necessidade de considerarem-se
custos e benefícios de difícil quantificação ou
impossíveis de serem traduzidos em unidades
monetárias, limitam tal análise.
• A ocorrência de uma chuva intensa ocasiona uma lâmina precipitada cujo valor é superior ao
normal.
• Esta lâmina pode promover escoamento superficial direto de grande magnitude, além de
erosão e transporte de sedimentos.
• Estes são os problemas que a drenagem do solo, a drenagem superficial e as práticas
conservacionistas se propõem a solucionar.
• Para isto, a chuva intensa é o elemento básico para o dimensionamento destas estruturas
(barragens de terra, canais, terraços, bacias de contenção, dentre outras).
• Barragens: 1.000 a 10.000 anos.
• Galerias de águas pluviais: 5 a 10 anos.
• Canais em terra: 10 anos.
• Pontes e bueiros em córregos mais
importantes; e que dificilmente permitirão
ampliações futuras: 25 anos.
• Obras em geral em pequenas bacias urbanas:
5 a 50 anos
OBSERVAÇÕES
Aplicação
1-Calcular a intensidade da chuva para seguintes-
condições: período de retorno de 50 anos e
duração de 80 minutos.
4- Os parâmetros de um projeto de drenagem foram: risco tolerável de 10% e
intensidade média de 80 mm/h. Qual o tempo de duração?
5- Estimar qual o risco de um projeto com os seguintes parâmetros: intensidade média
de 50 mm/h e tempo de duração de 2 horas 37 minutos.
2- Qual é a intensidade da chuva com duração de 40 minutos que tem 1% de probabilidade de
ser igualada ou superada em um ano qualquer
3- Em 01/03/99, houve uma grande inundação, choveu cerca de 100 mm em 2 horas.
Determinar o período de retorno dessa chuva.
Análise de dados pluviométricos
• O objetivo de um posto pluviométrico é produzir
uma série ininterrupta de precipitações ao longo dos
anos
• Podem ocorrer períodos sem informações, ou
com falhas nas observações, decorrentes de
problemas com os aparelhos de registro e/ou
ausência do operador do posto.
• Por isso, os dados coletados devem ser
submetidos a uma análise preliminar, antes de
serem utilizados
• Preliminarmente ao processamento de dados
pluviométricos, é necessário proceder-se à
detecção de erros grosseiros nas observações,
originados normalmente de:
i) registros em dias que não existem (30 de fev, por
exemplo);
ii) registros de quantidades absurdas;
iii) erros de transcrição (preenchimento errado da
caderneta de campo).
• É necessário analisar a sua consistência dentro de
uma visão regional, isto é, comprovar o grau de
homogeneidade dos dados disponíveis num
posto com relação às observações registradas em
postos vizinhos.
• Para este fim, é prática comum no Brasil utilizar se
do método de análise de dupla massa
(desenvolvido pelo U. S. Geological Survey),
método este válido para as séries mensais anuais.
• O Método da Dupla Massa é baseado no
princípio que o gráfico de uma quantidade
acumulada, plotada contra outra quantidade
acumulada, durante o mesmo período, deve ser uma
linha reta, sempre que as quantidades sejam
proporcionais.
• A declividade da reta ajustada nesse processo
representa então, a constante de proporcionalidade.
Hidrologia
Tratamento de dados pluviométricos
• Anormalidades na estação pluviométrica,
decorrentes:
– Mudança do local ou das condições de operação
do aparelho;
– Erros sistemáticos;
– Mudanças climáticas;
– Modificação no método de observação podem ser
identificadas pela análise de dupla massa.
Mudança de declividade
• Este caso constitui exemplo típico da
presença de erros sistemáticos, da
mudança das condições de observação
do aparelho ou de alterações climáticas
no local
• Para se corrigir os valores
correspondentes ao posto sob análise,
existem duas possibilidades: corrigir os
valores mais antigos para a situação
atual ou corrigir os valores mais
recentes para a tendência antiga.
Alinhamento dos pontos em
retas paralelas
• O alinhamento dos pontos segundo
retas paralelas caracteriza a existência de
erros de transcrição de um ou mais
dados. Pode, ainda, decorrer da presença
de anos extremos em uma das séries
plotadas
• A ocorrência de alinhamentos segundo
duas ou mais retas aproximadamente
horizontais (ou verticais) pode ser a
evidência da comparação de postos com
diferentes regimes pluviométricos.
Distribuição errática dos pontos
• A distribuição errática dos pontos é
geralmente resultado da comparação de
postos com diferentes regimes pluviométricos,
sendo incorreta toda associação que se deseje
fazer entre os dados dos postos plotados.
Preenchimento de Falhas
• Comum a existência de falhas ou interrupções
– “Problemas técnicos” ausência de observador
• Preencher falhas em séries históricas
– Mensais, quinzenais, ou anuias
• Máximas diárias
– variabilidade espacial e temporal da chuva
Métodos Aplicados ao Preenchimento
de Falhas
• Regressão Linear • Média aritmética de estações vizinhas
– válido somente para regiões consideradas
hidrologicamente homogêneas
Em que Y são os dados da estação que se
deseja preencher, e X os da estação
vizinha. * As precipitações anuais não difiram em mais
de 10%. Precipitação anual normal é um valor
médio de um período mínimo de 30 anos
• Método do vetor de ponderação regional
– mensais ou anuais
– No mínimo três postos com pelo menos 10 anos
• Método da ponderação regional com base em
regressões lineares
– combinação da ponderação regional e da
regressão linear
Exemplo
Dado os postos, verificar a consistência do posto X
Preencher a falha do posto ES2 usando o
método da ponderação regional
Hidrologia
Infiltração
Infiltração é a passagem de água da superfície para o interior do solo. Pode-se definir também como
sendo o fenômeno de penetração da água nas camadas de solo próximas à superfície do terreno,
movendo-se para baixo, através de vazios, sob a ação da gravidade, até atingir uma camada suporte
que a retém, formando então a água do solo.
• Importante para: 
– crescimento da vegetação; 
– abastecimento dos aquíferos; 
(mantém vazão dos rios durante as estiagens) 
– reduzir escoamento superficial, cheias, erosão.
Água subterrânea
• Refere-se a água contida na zona de saturação;
• Esta água subsuperficial constitui a maior reserva
de água doce disponível, muitas vezes maior do que
todos os rios, lagos e reservatórios.
Infiltração x Percolação
• O processo de infiltração define a entrada de água
no solo.
• Já o movimento da água dentro do perfil é comu-
mente referido como percolação
A infiltração depende:
• Da água disponível para infiltrar;
• Da constituição e declividade do solo;
Fatoresque intervêem na infiltração
Permeabilidade do solo: Por exemplo a presença de argila no solo diminui sua porosidade, não
permitindo uma grande infiltração.
• Da cobertura vegetal;
• Das quantidades de água e ar, inicialmente
presentes no interior do solo (teor de
umidade).
Cobertura vegetal: Um solo coberto por vegetação é mais permeável do que um solo desmatado.
Inclinação do terreno: em declividades acentuadas a água corre mais rapidamente, diminuindo o
tempo de infiltração.
Tipo de chuva: Chuvas intensas saturam rapidamente o solo, ao passo que chuvas finas e
demoradas têm mais tempo para se infiltrarem.
Umidade do Solo: Em um solo mais úmido a infiltração é menor do que um solo mais seco.
Temperatura: Escoamento no solo é laminar (tranqüilo) em função da viscosidade da água.
Quanto maior a temperatura maior a infiltração de água no solo
CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO X TAXA DE INFILTRAÇÃO 
Capacidade de infiltração é a quantidade máxima de água que um solo em determinadas
condições pode absorver. Ela varia no decorrer da chuva.
Se uma precipitação atinge o solo com a uma intensidade menor que a capacidade de
infiltração toda a água penetra no solo, provocando uma progressiva diminuição da própria
capacidade de infiltração, já que o solo está se umedecendo.
Velocidade de infiltração
É a velocidade média do escoamento da água
através de um solo saturado, determinada pela
relação entre a quantidade de água que
atravessa a unidade de área do material do solo
e o tempo.
Depende da Permeabilidade e do gradiente
hidráulico e é determinada pela Lei de Darcy.
Enquanto há aporte de água, o perfil de
umidade tende à saturação em toda a
profundidade, sendo a superfície, naturalmente,
o primeiro nível a saturar.
Quando o aporte de água à superfície cessa, isto
é, deixa de haver infiltração, a umidade no
interior do solo se redistribui, evoluindo para
um perfil de umidade inverso, com menores
teores de umidade próximo à superfície e
maiores nas camadas mais profundas.
Método de Horton
fo = é a capacidade de infiltração inicial (t = 0)
fc = é a capacidade de infiltração final
k = é uma constante empírica para cada curva
f = é a capacidade de infiltração depois do tempo t.
t - tempo transcorrido desde o início da chuva.
Medição direta de capacidade de infiltração; 
Método de infiltrômetro de duplo-anel;
Método do infiltrômetro de sulco;
Método do balanço de entrada e saída de água
no sulco;
Método de irrigação por aspersão em uma
pequena área de teste.
Métodos de medição da capacidade de 
 infiltração
>>>>>>>>Método de infiltrômetro de duplo-anel;
Consiste em 2 anéis concêntricos.
Os anéis devem ser instalados no solo com auxilio de uma marreta .
Coloca-se água, ao mesmo tempo nos dois anéis;
E com uma régua graduada acompanhasse a infiltração vertical no cilindro interno p/
vários intervalos de tempo.
A capacidade de infiltração pode ser determinada por: Onde: 
V= Volume infiltrado:
a= área do cilindro interno (cm);
h= altura de água infiltrada (cm);
f= é a capacidade de Infiltração
instantânea (mm/h)
Ajustar o modelo de Horton aos dados apresentados na tabela
Hidrologia
Curva de permanência 
Série histórica de vazões:
Perguntas típicas
>Qual é a porcentagem do tempo em
que um rio tem vazão suficiente para
atender determinada demanda?
>Quanto de energia pode ser gerada durante
uma determinada porcentagem do tempo?
 >Qual é a potência mínima garantida em uma
porcentagem do tempo?
>O rio tem uma vazão aproximadamente
constante ou muito variável?
>Qual porcentagem de tempo em que o
rio apresenta vazões em determinada
faixa?
 Essas e outras questões podem ser respondidas mais facilmente com o uso de curvas de
duração ou curvas de permanência.
GENERALIDADES
• Uma curva de permanência de vazão é um
traçado gráfico que informa com que frequência
a vazão de dada magnitude é igualada ou
excedida durante o período de registro das
vazões.
• Num sentido estatístico, representa uma curva
de distribuição de frequências acumuladas de
ocorrência das vazões em um rio.
• A curva de permanência é utilizada na maioria
dos problemas de recursos hídricos;
• Relaciona a vazão com a sua probabilidade de ocorrência ao longo do tempo;
• Despreza a autocorrelação entre as vazões;
• Geralmente é definida com base em vazões diárias para o período da série histórica.
CONSTRUÇÃO DA CURVA DE PERMANÊNCIA
• A curva pode ser construída para as vazões
– vazões médias diárias
– vazões médias mensais
– vazões médias anuais.
i 1 dia P(i/N+1) i 1 dia P(i/N+1) i 1 dia P(i/N+1)
1 48 1,67 22 29,9 36,67 43 23,4 71,67
2 43,4 3,33 23 29,2 38,33 44 22,7 73,33
3 41,2 5,00 24 28,8 40,00 45 22 75,00
4 38,3 6,67 25 28,2 41,67 46 21,7 76,67
5 37,6 8,33 26 28 43,33 47 21,6 78,33
6 37,3 10,00 27 28 45,00 48 21,2 80,00
7 36,4 11,67 28 27,5 46,67 49 20,8 81,67
8 36,4 13,33 29 27,5 48,33 50 20,8 83,33
9 35,1 15,00 30 26,7 50,00 51 19,8 85,00
10 34,5 16,67 31 25,6 51,67 52 19 86,67
11 34,3 18,33 32 25,4 53,33 53 18 88,33
12 34,3 20,00 33 25,3 55,00 54 17,9 90,00
13 33,8 21,67 34 24,9 56,67 55 17,9 91,67
14 33,5 23,33 35 24,2 58,33 56 15,2 93,33
15 32,7 25,00 36 24,17 60,00 57 15,2 95,00
16 32 26,67 37 24,1 61,67 58 12,8 96,67
17 31,9 28,33 38 24 63,33 59 11,8 98,33
18 31,2 30,00 39 24 65,00
19 30,7 31,67 40 24 66,67
20 30,7 33,33 41 24 68,33
21 30,3 35,00 42 23,93 70,00
Análise e Interpretaçáo de uma
Curva de Permanência
>>A vazão de 75% da curva de permanência
significa que 75% do tempo as vazões são
maiores ou igual a Q75.
>>O período das grandes estiagens geralmente
ocorre para a probabilidade superior a 95%.
>>Esta curva é utilizada para avaliar a
distribuição do comportamento da vazão ao
longo do tempo e não para valores extremos.
VALORES CARACTERISTICOS
Q95; vazão de 95%, utilizada como
estimador de energia firme; 
Q50: mediana, significa que 50% dos
valores estão acima/abaixo deste valor, mas
geralmente é menor que a vazão média;
 A curva de permanência é utilizada para
avaliação econômica de PCH, a navegação
de um rio, as condições de variabilidade
ambiental de um rio entre outras aplicações.
Para maior facilidade de leitura das vazões menores
(próximas a 100% de frequência excedência) pode-se
colocar o eixo das vazões em escala logarítmica.
Em meses de estiagem, as curvas de duração tem menor inclinação do que as dos meses chuvosos
e também tem, em geral, valores extremos menores.
EXERCÍCIOS
1) O curso d’água abaixo é capaz de conduzir a vazão de 10 m3 /s em 90% do tempo?
2) Qual a porcentagem do tempo em que a vazão de 20 m3/s é igualada ou excedida?
3) Um agricultor pretende utilizar 395 hm3/ano do rio abaixo para irrigação. Para adquirir os
equipamentos necessários para irrigação esta buscando financiamento no Banco Rural, que libera o
credito apenas se
houver um risco menor que 5% de falha na produção agrícola. Perguntase: O agricultor conseguirá o
crédito? Justifique sua resposta
Hidrologia
Fluviometria Por que medir vazões?
• Criar séries históricas
• Análise de vazões mínimas
• Análise de vazões médias
• Análise de vazões máximas: dimensionamento
de vertedores, bacias de detenção, etc.
• Operação em tempo real
Como fazer a medição de vazões?
• Medição Volumétrica
• Conceito de vazão, Q = ΔV / Δt
• Aplicável para pequenas vazões
• Aplicável onde a água pode ser recolhida
• Medição Colorimétrica (ou radiativa) 
• Aplicável a rios com turbulência (rios de
montanha) para garantir mistura completa 
• Quando o “soluto” é radiativo, deve-se
corrigir o efeito do decaimento no tempo
Medição com Vertedores
Vertedor triangular (90°):
Q=1,42*h^2,5
Vertedor retangular
com contrações:
Q=1,838* b*h^1,5
Medição com Calhas Parshall
– Qlivre = K.Hn
– Qafogado = Qlivre . Coeficiente de Redução
Medição a Vau
–Molinete preso a uma haste;
–Para pequenas profundidades (1,20 m)
e pequenas vazões.
Medição sobre Pontes
–Problemas pela influência das estruturas; 
–Localização da ponte em boa sessão para
medição
Medição com barco fixo
–É a mais frequente;
–Marco fixado a um cabo de aço;
–Cabo presonas margens;
–Posições das verticais medidas no cabo.
Perfil de velocidades
Número de verticais de medição:
Procura pela representatividade
do perfil de velocidades
Número de pontos por vertical:
• Procura pela representatividade do perfil de
velocidades
– h<1m => 0,6h
– h>1m => 0,2h e 0,8h
• Velocidade média por vertical (aproximação):
– V0,6h ou (V0,2h + V0,8h)/2
Requisitos para uma boa medição:
• Número de verticais adequado
• Evitar correntes inclinadas
• Rapidez para evitar variação do NA
• Evitar vibração do molinete
• Evitar que o cabo do molinete fique inclinado
Curva - Chave
Introdução
• Medição de vazão: Processo caro.
– Técnicos qualificados, equipamentos específicos
(como molinetes), guinchos, barcos...
– Impossível realizar medições muito frequentes.
• As medições de vazão são realizadas com o
objetivo de determinar a relação entre o nível
da água do rio em uma seção e a sua vazão.
Forma
Escalas Limnimétricas Postos Fluviométricos
Limnígrafo Ultrassônico
Posto de Medição de Vazão
• Requisitos para uma boa seção:
– local de fácil acesso
– forma regular da seção
– trecho retilíneo
– margem e leito não erodíveis
– velocidade entre 0.2 e 2 m/s
– controle por regime uniforme ou crítico
Curva Chave 
forma geral:
Q = a *(H- H0) ^b
onde: 
Q= vazão (m³/s) 
H= nível da água (m)
H0,a e b= parâmetros de ajuste.
Quem faz essas medições?
 Onde estão esses e outros dados?
 A lei 9433 e a construção do Sistema Nacional de
Informações Sobre Recursos Hídricos (SNIRH).
Vazões medidas em campo para diversos níveis do Arroio Sepultura, localizado na bacia
hidrográfica do Sepultura, situada no Município de Caxias do Sul – RS. Estimar a curva-chave e
indicar o erro que esta sendo cometido na estimava de vazões
Hidrologia
Análises estatísticas de série de vazões
Principais séries
• Médias anuais
• Máximas ou cheias
• Mínimas
Estimativas de vazões máximas
• Usos:
– Dimensionamento de estruturas de drenagem
– Dimensionamento de vertedores
– Dimensionamento de proteções contra cheias
– Análises de risco de inundação
– Dimensionamento de pontes
Estimativas de vazões mínimas
• Usos:
– Disponibilidade hídrica em períodos críticos
– Legislação de qualidade de água
Série de vazões máximas Média Média Anual
Mínimas de cada ano
Importância da curva de permanência
• Algumas vazões da curva de permanência (por exemplo a Q90) são utilizadas como referências na
legislação ambiental e de recursos hídricos. Importância da curva de permanência.
• As ações e legislações existentes, nos Sistemas Estaduais de Gestão de Recursos Hídricos,
apresentam critérios de estabelecimento de uma “vazão ecológica”, que visa evitar que o rio seque
pelo excesso de uso.
• Nesta forma de proceder, escolhe-se uma vazão de referência (baseada na curva de permanência
de vazões ou num ajuste de probabilidade de ocorrência de vazões mínimas, Q90 ou Q7,10, por
exemplo) e arbitra-se um percentual máximo desta vazão que pode ser outorgado. O restante da
vazão de referência é considerado como sendo a “vazão ecológica”.
Vazões de referência, máximas outorgáveis e remanescentes
Vazões de referência, máximas outorgáveis e remanescentes
definidas por órgãos ambientais de Estados Brasileiros:
Calcule a vazão Q7,10 do rio Xingu em Altamira (PA).Compare com o valor obtido utilizando
como referencia o valor de 90% de permanência.