teorico (1)

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Conteudista: Prof.ª M.ª Raquel Finkler
Revisão Textual: Prof.ª Esp. Lorena Garcia Aragão de Souza
Objetivos da Unidade:
Identificar os princípios de cada etapa do ciclo da água;
Compreender os principais modelos matemáticos relacionados às diferentes etapas do
ciclo hidrológico.
📄 Contextualização
📄 Material Teórico
📄 Material Complementar
📄 Referências
Hidrologia – Parte 2
Esta Unidade busca ressaltar a importância do conhecimento de cada
etapa do ciclo hidrológico, enfatizando a relevância e a necessidade da
hidrologia para a realização de projetos de obras hidráulicas e gestão
dos recursos hídricos.
Antes de começar, analise as notícias a respeito do tema.
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📄 Contextualização
Leitura 
Guia Prático de Utilização de Alertas do Governo Federal para Ações de
Preparação para Desastres
O Guia disponibilizado pretende contribuir para a compreensão dos órgãos
estaduais e dos municipais no que tange ao desenvolvimento de ações
voltadas ao monitoramento e à resposta a possíveis desastres. No
documento, são contempladas as descrições de alertas hidrológicos, os
monitoramentos hidrometeorológicos e os mapeamentos de riscos.
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ACESSE
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ACESSE
Leitura 
Asfalto Permeável Acaba com Enchentes e Contaminação do Mar
O asfalto permeável é uma tecnologia alternativa, que contribui para o
aumento da infiltração e para a redução do escoamento superficial da água.
Assim, a adoção dessa tecnologia é uma opção para a minimização das
enchentes.
https://www.gov.br/mdr/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/protecao-e-defesa-civil-sedec/copy_of_guiapraticodesastres.pdf
http://pbmc.coppe.ufrj.br/index.php/pt/noticias/614-asfalto-permeavel-acaba-com-enchentes-e-contaminacao-do-mar
Introdução
Olá, estudante! Nesta Unidade, iremos detalhar as etapas do ciclo
hidrológico. Como estudamos anteriormente, o ciclo é influenciado por
diferentes fatores ambientais, destacando a radiação solar.
Sendo assim, cada fase do ciclo da água irá apresentar uma dinâmica
em razão dos fatores intervenientes. Conhecer cada uma dessas
variáveis permitirá a realização de previsões de efeitos das chuvas, o
monitoramento dos recursos hídricos ao longo do tempo, a gestão de
reservatórios, os estudos qualiquantitativos dos recursos hídricos, o
planejamento de bacias hidrográficas, entre outros.
A precipitação é a etapa do ciclo em que há o retorno na água à
superfície da Terra. O escoamento superficial engloba os caminhos que
a água percorre sobre o solo, contribuindo para a formação dos
recursos hídricos superficiais. Essa etapa é de relevância para a
elaboração de projetos de obras hidráulicas. Anteriormente, já
analisamos os hidrogramas, que são a representação gráfica com a
indicação da variação da vazão da água ao longo do tempo em um rio ou
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📄 Material Teórico
canal. O foco dos nossos estudos, nesta Unidade, é a determinação da
precipitação média em uma bacia hidrográfica.
Ainda, iremos analisar o escoamento subterrâneo, que é a etapa do ciclo
relacionada ao deslocamento da água após sua infiltração no solo. E, por
fim, ainda nesta Unidade, estudaremos o fenômeno de
evapotranspiração, que envolve a transferência da água para a
atmosfera.
Precipitação
O fenômeno da precipitação é o conjunto de águas originadas do vapor
de água atmosférico que cai, em estado líquido ou sólido, sobre a
superfície da terra. De acordo com Barbosa Júnior (2022), a precipitação
é a água oriunda da atmosfera que se deposita na superfície terrestre
sob diferentes formas.
O conceito engloba, portanto, não somente a chuva, mas também a neve,
o granizo, o nevoeiro, o sereno e a geada, ou seja, o elemento
alimentador da fase terrestre do ciclo hidrológico, constituindo um fator
importante para os processos de escoamento superficial direto,
infiltração, evaporação, transpiração, recarga de aquíferos, vazão básica
dos rios e outros.
Quando se faz um estudo de planejamento a longo prazo do uso de uma
ou mais bacias hidrográficas, a precipitação é um dado básico, pois não
sofre influências diretas de alterações antrópicas provocadas no meio.
Nos projetos de drenagem, de construção de reservatórios de
regularização (barragens) e outros, os dados de precipitação serão
muitas vezes necessários para o dimensionamento das obras,
conduzindo a resultados mais seguros tanto quanto melhor for sua
definição.
O regime hidrológico de uma região depende de múltiplas variáveis
hidrometeorológicas e de suas propriedades físicas, geológicas e
topográficas. Entre esses fatores, merecem destaque a temperatura, a
umidade e o vento, que são relevantes em razão da influência que
possuem na precipitação. Possuem também relevância quanto à
interferência na ocorrência de lagos e pântanos, solos e vegetação, e na
determinação da velocidade de escoamento superficial. Além disso, vale
pontuar que as características geológicas impactam na topografia e na
definição de locais de armazenamento da água decorrente da
precipitação (BARBOSA JÚNIOR, 2022). As grandezas que caracterizam
a precipitação são resumidas no Quadro a seguir.
Quadro 1 – Grandezas características da precipitação
Grandeza Descrição
Altura pluviométrica
Refere-se à quantidade de água que
precipita em uma unidade
horizontal. Pode ser associada a
uma determinada chuva ou a uma
precipitação ocorrida em um
determinado tempo.
Grandeza Descrição
Intensidade
Relacionada à altura precipitada em
uma unidade de tempo, sendo a
mais usada no Brasil mm/h.
Duração
Refere-se ao intervalo de tempo em
que se considera a ocorrência da
precipitação.
Frequência da precipitação
Relacionado ao número de vezes
que ocorre ou que é superado um
certo evento crítico (tipicidade).
Tempo de
recorrência/Tempo de
retorno
Intervalo médio de tempo (em
anos) para que um evento seja
igualado ou superado. Refere-se ao
inverso da probabilidade de que um
evento seja igualado ou superado.
Fonte: Adaptado de SILVA, 2015; GARCEZ; ALVAREZ, 1988
A execução de medidas das precipitações é a base para a realização das
estimativas de precipitação média em uma bacia hidrográfica. A etapa
inicial envolve a análise dos valores medidos, sendo observados os
seguintes critérios (PINTO et al., 1976):
Detecção de erros grosseiros: entre as possibilidades estão o
registro de informações em dias que não existem ou quantidades
absurdas de precipitações;
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ACESSE
Preenchimento de falhas: é decorrente da falta de registros em datas
sem observação ou em intervalos de tempo;
Verificação da homogeneidade dos dados: é utilizada a curva dupla
acumulativa (ou curva de massa). A partir do resultado obtido, é
possível fazer as correções.
Leitura
Mapas da Distribuição Anual e Mensal de Chuva e Pluviograma da Bacia
Hidrográfica do Rio Parnaíba
As medidas de precipitação são realizadas com a utilização de pluviômetros.
Por sua vez, o registro contínuo da precipitação é chamado de pluviograma
ou registro pluviográfico. Pluviógrafos mecânicos convencionais têm
resolução que permite extrair informações de chuvas com intervalos de
tempo superiores a cinco minutos. Ainda, com esses dados, é possível
elaborar o hietograma da chuva. Para conhecer como elaborar um
hietograma, leia o artigo a seguir.
https://anais.abrhidro.org.br/job.php?Job=6875
Precipitação Média Sobre uma Bacia Hidrográfica
Para calcular a precipitação média em uma superfície qualquer, é
necessário utilizar as observações dos postos pluviométricos dessa
superfície e nas suas vizinhanças (PINTO et al., 1976). Existem três
métodos para o cálculo: método da média aritmética; método de
Thiessen e método das isoietas. Iremos analisar cada um deles na
sequência.
Método da Média Aitmética
O método da média aritmética é o mais simples de determinação da
precipitação média. Ele envolve a média das alturas de precipitação
registradas em vários pluviômetros. De acordocom Tucci (2007), todos
os pluviômetros apresentam o mesmo peso. Esse método é satisfatório
se os postos são uniformemente distribuídos sobre a bacia e a altura
medida nos diversos postos não variar muito em relação à média.
Recomenda-se a aplicação desse método quando a bacia hidrográfica
tem área inferior a 5.000 km2 (PINTO et al., 1976). A equação da
precipitação média desse método é dada pela Equação 1 (TUCCI, 2007).
Pm = 1/n * Ʃ Pi              (Eq. 1)
Na qual:
Pm = precipitação média da área;
Método de Thiessen
O método de Thiessen consiste em determinar a precipitação média por
meio de polígonos, que são áreas de “domínio” de um posto
pluviométrico. Considera-se que no interior dessas áreas, a altura
pluviométrica é a mesma do respectivo posto. Segundo PINTO et al.
(1976), nesse método são atribuídos pesos aos totais precipitados em
cada aparelho de medição, que são proporcionais à sua área de
influência.
O método de Thiessen é geralmente mais preciso que o método da
média aritmética, mas ele não é flexível, uma vez que um novo traçado
dos polígonos deve ser construído toda vez que há uma mudança nos
postos de trabalho, tal como a perda de dados de um posto em um
certo período de tempo. Outra falha do método é que ele não considera
diretamente as influências orográficas nas chuvas, ou variações de
distribuições espaciais de intensidade de uma chuva. 
Conforme Tucci (2007), a metodologia de determinação da precipitação
média de acordo com o método de Thiessen é: a) ligar os postos de
uma bacia por trechos retilíneos; b) traçar linhas perpendiculares aos
trechos retilíneos passando pelo meio da linha que liga ambos os
postos; c) prolongar as linhas perpendiculares até encontrar outra,
Pi = precipitação média no inésimo pluviômetro;
n = número total de pluviômetros.
sendo assim, há a formação dos polígonos; d) calcular a precipitação
média com o uso da Equação 2.
Pm = 1/A * Ʃ Ai.Pi               (Eq. 2)
Na qual:
Método das Isoietas
Considerado o mais preciso, esse método se baseia em curvas de igual
precipitação. A dificuldade maior em sua implementação consiste no
traçado dessas curvas, que requer sensibilidade do analista. 
O traçado das isoietas segue a metodologia descrita por Tucci (2007):
a) localizar no mapa da região de interesse os postos, indicando o total
precipitado para o período de avaliação; b) determinar linhas de igual
precipitação pela escolha de números inteiros ou característicos; c)
ajustar as linhas pela interpolação entre os demais pontos; d) sobrepor
o mapa de isoietas no mapa de relevo e fazer os ajustes necessários; e)
calcular a precipitação média da bacia hidrográfica pela Equação 3. 
Pm = precipitação média da área;
Pi = precipitação média no inésimo pluviômetro;.
Ai = área de influência do posto i;
A = área total da bacia hidrográfica.
Pm = 1/A * Ʃ Ai,i + l
 * (Pi + Pi+ l)/2               (Eq. 3)
Na qual:
De acordo com Tucci (2007), a precipitação é um processo aleatório,
sendo que sua previsão é possível com poucos dias de antecedência e,
mesmo assim, pode apresentar erros.
As precipitações intensas são entendidas como ocorrência extrema,
com duração, distribuição temporal e espacial críticas para área ou
bacia hidrográfica. Garcez e Alvarez (1988) definem precipitações
intensas como o conjunto de chuvas decorrente de uma mesma
perturbação meteorológica com intensidade ultrapasse um valor de
chuva mínimo. Além disso, os autores comentam que a duração da
precipitação pode variar de alguns minutos a dezenas de horas e a área
atingida oscila entre poucos quilômetros a milhares de quilômetros
quadrados.
Pm = precipitação média da área;
Pi = precipitação correspondente à isoieta de ordem i;
Pi+1 = precipitação para o isoieta de ordem i+1;
Ai,i+1 = área entre as isoietas de ordem i e ordem i+1;
A = área de drenagem da bacia hidrográfica.
As precipitações intensas são as causas das cheias responsáveis por
grandes prejuízos, quando os cursos de água transbordam e inundam as
casas, as ruas e as escolas, podendo destruir plantações, pontes, entre
outras estruturas. De acordo com Silva (2015), as anomalias climáticas
como El Niño e La Niña impactam na intensidade das precipitações.
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ACESSE
A importância prática do estudo das chuvas intensas está relacionada
ao dimensionamento das obras de hidráulica, como galerias pluviais,
sistemas de drenagem e vertedouros de barragens. Do ponto de vista
hidrológico, representa uma contribuição para os estudos necessários
Leitura
Volume de Chuvas deve Subir no Rio Grande do Sul por conta do El Niño 
No mês de setembro de 2023, o Rio Grande do Sul foi afetado por chuvas
intensas que causaram a devastação de cidades e a morte de diversas
pessoas. O ocorrido pode estar relacionado ao fenômeno El Niño. Na notícia
disponível a seguir, você pode entender melhor o que ocorreu.
https://agenciabrasil.ebc.com.br/radioagencia-nacional/meio-ambiente/audio/2023-09/volume-de-chuvas-deve-subir-no-rio-grande-do-sul-por-conta-do-el-nino
para a definição de projetos de barragens e de reservatórios, no que diz
respeito às ondas de enchente de projeto, determinadas a partir da
distribuição das chuvas de projeto aos hidrogramas unitários.
Dos vários problemas de engenharia em que há necessidade de
conhecimento da frequência de ocorrência de chuvas de alta
intensidade, destaca-se como um dos mais importantes a estimativa de
vazões extremas para cursos de água sem medidores de vazão
apropriados.
Escoamento Superficial e
Escoamento Subterrâneo
O escoamento superficial é uma das fases básicas do ciclo hidrológico,
talvez a mais importante para o engenheiro, que é a fase que trata da
ocorrência e do transporte da água na superfície terrestre, pois a maioria
dos estudos hidrológicos está ligada ao aproveitamento da água
superficial e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu
deslocamento.
Barbosa Júnior (2022) define escoamento superficial como o segmento
do ciclo da água que se caracteriza pelo deslocamento da água na
superfície de terrenos e nos cursos d'água. O autor aponta, ainda, que
essa etapa do ciclo se origina nas precipitações. O Quadro 2 apresenta
uma síntese das grandezas características, que servem como base para
avaliação do escoamento superficial.
Quadro 2 – Grandezas características do escoamento superficial
Grandeza Descrição
Vazão (Q)
Refere-se ao volume de água escoado
em um intervalo de tempo.
Vazão específica
Relação entre a vazão e a área da bacia
contribuinte.
Altura média
Variável associada com o volume total
escoado em um intervalo de tempo e a
sua relação com a área da bacia
hidrográfica.
Coeficiente de
escoamento
superficial/Coeficiente
de runoff (C)
Refere-se à relação entre a quantidade
total de água escoada e a quantidade
de água precipitada na bacia
hidrográfica.
Nível de água (h)
Variável associada à altura atingida
pela água na seção em relação a uma
determinada referência.
Tempo de
recorrência/Tempo de
retorno
Intervalo médio de tempo (em anos)
para que um evento seja igualado ou
superado. Refere-se ao inverso da
Grandeza Descrição
probabilidade de que um evento seja
igualado ou superado.
Velocidade
Refere-se à relação entre espaço e
tempo percorridos pelo líquido.
Fonte: Adaptado de GARCEZ; ALVAREZ, 1988
Os escoamentos podem ser definidos conforme apresentado por Tucci
(2007) e Barbosa Júnior (2022):
Tucci (2007) aponta, ainda, que a maior parte dos escoamentos é
superficial e subterrâneo e para sua análise é importante a avaliação de
cada parcela no hidrograma. Os fatores que influenciam o fluxo de água
em uma seção do rio constam resumidamente descritos no Quadro 3.
Escoamento superficial (runoff): engloba o fluxo sobre a superfície do
solo e seus canais. De forma geral, abrange o excesso de precipitação
até a calha do rio;
Escoamento subsuperficial: referente ao fluxo junto às raízes de
vegetais;
Escoamento subterrâneo: é o fluxorelacionado à contribuição do
aquífero.
Quadro 3 – Fatores que influenciam o fluxo de água
Fator Descrição
Fatores
climáticos 
Os principais fatores estão associados à
intensidade e à duração da precipitação. Sendo
assim, quanto maior a intensidade da
precipitação, mais rapidamente o solo atinge sua
capacidade de infiltração, resultando no
escoamento superficial. Quanto maior a duração
da precipitação, maior a probabilidade de ocorrer
escoamento superficial. As precipitações em
solo úmido aumentam as chances de resultar em
escoamento superficial.
Fatores
fisiográficos
Há três fatores de maior influência: primeiro, a
área da bacia hidrográfica, uma vez que se refere
à superfície que irá receber a água da chuva. Em
bacias hidrográficas mais compactas, o
escoamento tende a se concentrar no canal
principal e, consequentemente, há o aumento dos
riscos de inundação. O segundo fator é o solo,
sendo que em solos com maior capacidade de
infiltração, espera-se um menor escoamento
superficial. E, por fim, a topografia, sendo que as
variáveis declividade e depressões acumuladoras
de água impactam no escoamento superficial.
Obras
hidráulicas
As obras acabam alterando o efeito das chuvas
intensas em uma bacia hidrográfica. Dessa forma,
quando há barragens instaladas, estas tendem a
acumular água no reservatório, reduzindo os
Fator Descrição
picos de vazão e retardando a sua propagação a
jusante.
Fonte: Adaptado de BARBOSA JÚNIOR, 2022
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ACESSE
Medição do Nível de Água
A estimativa do escoamento superficial por meio de medição do nível de
água é realizada em postos fluviométricos, em que a altura do nível de
Leitura 
Aspectos Conceituais Sobre Riscos de Inundações e Enchentes na RMSP
Como podemos perceber, há uma relação intrínseca entre precipitação –
escoamento superficial – ocorrência de inundações e enchentes. A leitura do
artigo a seguir irá ampliar o seu conhecimento sobre a ocorrência desses
eventos críticos. 
http://megacidades.ccst.inpe.br/sao_paulo/banco_dados/apendice4.php
água é obtida com auxílio das réguas linimétricas ou por meio dos
linígrafos. Os dados registrados nesses postos de medição são
essenciais para a realização dos estudos sobre escoamento superficial
das águas. A seguir, veja algumas informações sobre os diferentes
equipamentos que são utilizados para medidas do nível da água:
Limnímetros (fluviômetros): referem-se a réguas que são graduadas
em centímetros e que podem ser instaladas em um ou vários lances.
Precisam estar associadas a uma referência de nível conhecida. Ainda,
quando instaladas em postos de medições hidrológicos, os registros
de nível são registrados diariamente de uma a três vezes ao dia,
podendo ter maior frequência quando houver a passagem de ondas de
cheia (FINOTTI et al., 2009). A Figura 1 apresenta uma imagem de uma
régua linimétrica;
Figura 1 – Régua linimétrica utilizada para medição do nível da
água
Fonte: caxias.rs.gov.br 
#ParaTodosVerem: imagem de uma régua linimétrica. A imagem é um registro fotográfico
de uma margem de um recurso hídrico, com pequenas ondas e folhas flutuando sobre a
superfície da água. Na sequência, constam sete réguas linimétricas, na cor preta,
instaladas de forma sequencial e numeradas, na cor branca. Além disso, em cada régua,
há informações métricas para medição do nível do recurso hídrico (sobre uma base
branca constam os algarismos com as indicações de nível). Fim da descrição.
A fim de estabelecer a vazão em um recurso hídrico, deve ser
identificada a relação entre a altura do nível da água e a vazão. Essa
relação é definida mediante a elaboração de cota-descarga expressa
como representação gráfica, fórmula matemática e tabela de
calibragem. De acordo com Finotti et al. (2009), a curva cota-descarga
ou curva-chave pode ser determinada pela medição de descarga
realizada ao longo do tempo e englobando as oscilações tanto de cheia
quanto de seca. As curvas são definidas pelo ajuste matemático do
conjunto de pontos, sendo essas funções derivadas de equações
hidráulicas de fluxo.
Outro aspecto importante para a determinação da vazão em um curso d
´água é a determinação da velocidade de uma secção. Finotti et al.
Linígrafos: são equipamentos que registram automaticamente o nível
da água. Podem ser do tipo boia (que exige a instalação de poços
linígrafos, muitas vezes caros) e do tipo pressão (com funcionamento
baseado na determinação da pressão hidrostática da água) (FINOTTI
et al., 2009).
(2009) comentam que são diferentes os métodos que podem ser
utilizados para a determinação da vazão, sendo esses: medição e
integração da distribuição de velocidade, método acústico, método
químico, uso de dispositivos de geometria regular (vertedores e calhas
Parshall) e medição com flutuadores. Ainda, segundo os autores, o
método mais utilizado é o de medição e integração da distribuição de
velocidade. A velocidade pode ser aferida com o uso de diferentes
equipamentos:
Flutuadores: nesse método, a velocidade da água é medida por meio
da contagem do tempo de deslocamento de um flutuador em um
percurso. O método é relativamente simples, sendo utilizado para
medidas preliminares (GARCEZ; ALVAREZ, 1988);
Molinetes: equipamentos que medem a velocidade da corrente de
água por meio da contagem das rotações de uma hélice ou de um
conjunto de pás móveis. Os micromolinetes são destinados para a
medição de velocidades menores que 0,20 m/s, mas seguem o
mesmo princípio de funcionamento (GARCEZ; ALVAREZ, 1988). A
Figura 2 é um registro fotográfico da realização da medição com o
uso de molinete hidrométrico.
Figura 2 – Medição com o uso molinete hidrométrico
Fonte: Adaptada de ana.gov.br
#ParaTodosVerem: imagem de uma medição com uso de molinete hidrométrico. A
imagem é um registro fotográfico de uma calha de rio. Na margem à direita, há uma
pessoa segurando uma prancheta, sendo que esse objeto é indicado por uma legenda
com os seguintes dizeres: “prancheta para anotações dos dados”. Da margem esquerda à
direita, há uma trena medindo o canal que separa as duas margens do rio. Junto ao ponto
de fixação da trena, há uma régua instalada, sendo essa indicada com os dizeres: “régua
centimétrica utilizada para subdividir o curso d´água a cada 30 cm”. No centro da imagem,
na parte central da calha do rio, há uma pessoa segurando o molinete e com uma bolsa
pendurada no seu pescoço. A bolsa é indicada com os dizeres: “contador de pulsos
utilizado para quantificar o número de rotações de 60 segundos em cada subdivisão”. O
molinete hidrométrico segurado pelo homem no centro da imagem é indicado por uma
seta e pelos dizeres: “hélice posicionada contra o fluxo e em altura correspondente à
altura da lâmina d´água na subdivisão”. Fim da descrição.
Estimativa do Escoamento Superficial Mediante
Dados de Chuva
De acordo com Tucci (2007), o escoamento superficial é a parcela de
água que se desloca na superfície terrestre até encontrar uma calha
definitiva. No caso de bacias rurais, com cobertura vegetal, o
escoamento é influenciado pela vegetação e grande parte dele se infiltra.
Por sua vez, o escoamento em bacias urbanas sofre interferências em
razão das superfícies impermeáveis e dos sistemas de águas pluviais.
A estimativa da vazão do escoamento produzido pelas chuvas em
determinada área é fundamental para o dimensionamento dos canais
coletores, interceptores ou drenos. Existem várias equações para
estimar essa vazão, sendo muito conhecido o uso da equação racional.
O método racional foi desenvolvido pelo irlandês Thomas Mulvaney, em
1851, sendo aplicado quando há muitos dados de chuva e poucos dados
de vazão. De acordo com Barbosa Júnior (2022), a aplicação desse
método é restrita a pequenas bacias hidrográficas com áreas inferiores
a 2,5 km2.
A equação racional estima a vazão máxima de escoamento de uma
determinada área sujeita a uma intensidade máxima de precipitação,
com um determinado tempo de concentração, a qual é representadapela Equação 4 (BARBOSA JÚNIOR, 2022):
Qs = C * i * A               (Eq. 4)
Na qual:
Qs = vazão de escoamento superficial;
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i = intensidade da chuva;
A = área de drenagem da bacia hidrográfica;
C = coeficiente de escoamento superficial.
Leitura 
Métodos de Cálculo de Vazão de Escoamento Superficial em Bacias Rurais
de Diferentes Escalas
Para a determinação do escoamento superficial, outros métodos podem ser
aplicados, como: Método Racional Modificado, Método Ven Te Chow, I-PAI-
WU e McMath. No artigo publicado por Siqueira et al. (2023), foram
aplicados os diferentes métodos para determinar o escoamento superficial
em bacias rurais. Convido você para ler o artigo e conhecer mais sobre cada
metodologia empregada. 
https://revistas.uepg.br/index.php/ret/article/view/21258/209209217308
Infiltração
As águas provenientes das precipitações, quando em condições
adequadas, podem infiltrar no solo por efeito da gravidade ou de
capilaridade, passando a formar a fase subterrânea do ciclo hidrológico.
É um processo de grande importância prática, pois afeta diretamente o
escoamento superficial, que é o componente do ciclo hidrológico
responsável pelos processos de erosão e inundações.
A infiltração é definida por Pinto et al. (1976) como sendo o fenômeno
no qual ocorre a penetração nas camadas de solo próximas à sua
superfície, com posterior deslocamento, através dos espaços vazios
entre as partículas do solo e pela ação da gravidade, até a camada-
suporte, que retém a água. 
O fenômeno da infiltração é função das características do solo, do relevo
e dos obstáculos oferecidos ao escoamento superficial, notoriamente
do tipo e do porte da vegetação da área.
De acordo com Pinto et al. (1976), as fases da infiltração são:
Fase de intercâmbio: nesse momento, a água se encontra próxima à
superfície terrestre, estando sujeita à evaporação ou à absorção pelas
raízes dos vegetais;
Fase de descida: relacionada ao deslocamento vertical da água até ela
atingir uma camada-suporte de solo impermeável;
Quadro 4 – Grandezas características da infiltração
Grandeza Descrição
Capacidade de
infiltração
Quantidade de água máxima que um
determinado solo pode absorver em um
determinado tempo.
Distribuição
granulométrica
Refere-se à distribuição de partículas de
solo, considerando as suas dimensões.
Porosidade do solo
É a relação entre o volume de vazios e o
volume total de solo.
Velocidade de
filtração
Refere-se à velocidade média fictícia de
escoamento da água em um solo saturado.
Coeficiente de
permeabilidade
É a velocidade de filtração da água em um
solo saturado; quanto há de escoamento
com perda de carga unitária em uma certa
temperatura.
Suprimento
específico
Quantidade máxima de água em um solo
saturado por meio de drenagem natural.
Fase de circulação: com o acúmulo da água, há a formação dos
lençóis subterrâneos, que podem ser classificados como lençol
freático (quando a superfície é livre e sujeita à pressão atmosférica) e
lençol cativo (quando a água se encontra confinada entre duas
camadas impermeáveis). As grandezas associadas à infiltração são
descritas no Quadro 4.
Grandeza Descrição
Retenção específica
Volume de água retido por adesão e
capilaridade após o máximo de drenagem
natural.
Fonte: Adaptado de GARCEZ; ALVAREZ, 1988
Em razão da relevância do conceito, vale ressaltar que a capacidade de
infiltração só é atingida durante uma chuva se houver excesso de
precipitação. Caso contrário, a taxa de infiltração da água do solo não é
máxima, não se igualando à capacidade de infiltração. A capacidade de
infiltração apresenta magnitude alta no início do processo e, com o
transcorrer deste, atinge um valor aproximadamente constante após um
longo período de tempo. Os fatores que intervêm na capacidade de
infiltração constam resumidamente no Quadro 5.
Quadro 5 – Fatores que influenciam o fluxo de água
Fator Descrição
Tipo de solo
A capacidade de infiltração varia de
acordo com a porosidade, com o
tamanho das partículas do solo e com o
estado de fissuração das rochas.
Grau de umidade Em solos secos espera-se uma
capacidade de infiltração maior devido à
Fator Descrição
ação da gravidade e das forças capilares.
Compactação pela
ação antrópica e de
animais
A ação do homem e de animais resulta na
compactação do solo e na redução da
capacidade de infiltração.
Ação da precipitação
Devido à compactação e ao transporte de
material fino decorrentes da ação das
chuvas no solo, espera-se a diminuição
da porosidade deste, o que impacta na
capacidade de infiltração, que fica
reduzida.
Fonte: Adaptado de BARBOSA JÚNIOR, 2022
Para a quantificação da capacidade de infiltração, podem ser utilizados
dois métodos:
Infiltrômetro com aplicação de água por inundação: a determinação
ocorre pela definição do quociente entre a vazão de admissão de água
e a área da seção do tubo cravado no solo (GARCEZ; ALVAREZ, 1988);
Infiltrômetro com aplicação de água por aspersão: a capacidade de
infiltração é medida pela diferença de vazões de admissão e de
efluência superficial dividida pela área de aplicação. Esse método
reproduz a ação da precipitação sobre o solo (GARCEZ; ALVAREZ,
1988);
Métodos de Equacionamento Geral da Infiltração
A infiltração acumulada d’água no solo pode ser descrita pela aplicação
de métodos com diferentes enfoques, sendo esses (BARBOSA JÚNIOR,
2022): métodos baseados na curva da capacidade de infiltração,
método da função não linear da taxa de perda, método do índice ɸ e
método do SCS (Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos).
As principais metodologias baseadas na capacidade de infiltração são:
Horton, Kostiakov, Philip e Holtan. Nesta Unidade, iremos analisar apenas
a equação de Horton.
Ainda, é importante salientar que outro método de grande aceitação é o
Green-Ampt, que se baseia na equação de Darcy.
Simuladores de chuva (BARBOSA JÚNIOR, 2022).
Leitura 
Análise do Desempenho do Modelo de Kostiakov na Determinação da
Velocidade Básica de Infiltração e Plintossolo Pétrico Concrecionário
Como vimos anteriormente, são várias as metodologias de determinação da
infiltração da água em solos. Com o objetivo de você conhecer a aplicação
das equações, indicamos a leitura do artigo técnico publicado por Cordeiro
et al. (2021). Na publicação, os autores realizaram testes de infiltração em
Clique no botão para conferir o conteúdo.
ACESSE
Equação de Horton
A equação apresenta uma relação matemática entre três parâmetros,
indicando o decaimento da infiltração ao longo do tempo. A equação de
Horton, estabelecida em 1939, é descrita conforme consta na Equação 5
(BARBOSA JÚNIOR, 2022):
f = fc + (f0 – fc) * exp [-k * (t – te)]               (Eq. 5)
Na qual:
um solo do tipo plintossolo pétrico concrecionário. Em posse das
informações, foram feitos ajustes considerando o modelo Kostiakov para
determinação da taxa de infiltração.
f = capacidade de infiltração no tempo genérico;
f0 = capacidade de infiltração no tempo zero;
fc = capacidade de infiltração mínima ou taxa mínima de infiltração;
https://periodicos.ufv.br/rbas/article/view/11835/6688
Evapotranspiração
Em ciência e engenharia, utiliza-se frequentemente o termo
Evapotranspiração. Ele é a soma total da evaporação e da transpiração.
O termo procura responder à dificuldade em separar os dois fenômenos
na situação usual em que a cobertura vegetal não é completa. Com a
atual dificuldade crescente de obtenção de água em condições de
consumo e seu custo também crescente, torna-se fácil visualizar a
necessidade de estudos mais profundos sobre a evapotranspiração.
A evaporação é um conjunto de fenômenos físicos que propicia
mudança de estado da água ou outro líquido qualquer, do líquido para o
gasoso. O processo de evaporação pode ser responsável pela perda de
um volume substancial da água que faz parte do volume útil de um
reservatório. Isso significa perda de água potável para o abastecimento
e paraa irrigação, perda de potencial gerador de energia elétrica etc.
Surge então a necessidade de conhecimento do processo de
evaporação, dos principais fatores intervenientes e até mesmo dos
possíveis métodos de redução da evaporação.
k = fator que representa a taxa de decréscimo de f – constante de
Horton;
t = tempo contado a partir do início da chuva;
te = tempo em que ocorre o encharcamento da camada superficial do
solo.
A transpiração é um conjunto de fenômenos fisiológicos que se dão
através dos seres vivos, que promovem a mudança do estado líquido da
água para o estado gasoso, transferindo-a para a atmosfera. No caso de
solos vegetados, ocorrem simultaneamente a evaporação do solo e a
transpiração das plantas. Para saber a quantidade de água necessária
para a irrigação, é necessário calcular o volume de água que será
transpirado pelas plantas e evaporado pelo solo.
Para Oliveira (2016), a evapotranspiração influencia a geração de
energia, uma vez que pode ser associada às perdas de água em
reservatórios. Além disso, esse fenômeno influencia também a
precipitação. No Quadro 6 constam as grandezas associadas à
evapotranspiração, enquanto que o Quadro 7 descreve, resumidamente,
os fatores que influenciam a evaporação.
Quadro 6 – Grandezas características da evapotranspiração
Grandeza Descrição
Perdas por evaporação ou por
transpiração.
Referem-se à quantidade de
água que é evaporada ou
transpirada por área horizonte
ao longo de um período.
Intensidade de evaporação ou
de transpiração.
Rapidez em que se processa a
evaporação ou a transpiração.
Fonte: Adaptado de GARCEZ; ALVAREZ, 1988
Quadro 7 – Fatores que influenciam a evaporação
Fator Descrição
Umidade do ar
Em condições de saturação do ar por vapor,
ocorre a redução da evaporação. Quanto
menor a umidade do ar, maior será a
evaporação.
Temperatura
Espera-se que quanto maior for a
temperatura do ar, maior será o vapor
d’água. Portanto, o ar quente influencia a
evaporação positivamente.
Velocidade do
vento
Influencia o processo de evaporação, uma
vez que remove o ar úmido que está em
contato com a superfície.
Radiação solar
A disponibilidade de energia impacta na
intensidade da evaporação. Assim, em
regiões com maior radiação solar, maior
será a evaporação.
Pressão
barométrica
Essa variável deve ser considerada apenas
em elevadas altitudes, uma vez que em tais
condições, menor é a pressão barométrica e
maior é a evaporação.
Salinidade da água
Ocorrendo um aumento da salinidade,
espera-se que a evaporação seja reduzida.
Fonte: Adaptado de OLIVEIRA, 2016; PINTO et al., 1976
Equação para a Determinação da Evaporação
A determinação da evaporação pode ser realizada por meio de
diferentes métodos, sendo esses: equação de balanço hídrico, medições
diretas e uso de equações empíricas.
Os evaporímetros se referem aos equipamentos aplicados para a
realização da determinação da evaporação, sendo os mais conhecidos
os atnômetros e os tanques de evaporação (BARBOSA JÚNIOR, 2022).
Pinto et al. (1976) descrevem o instrumento como um recipiente
achatado em forma de bandeja, que pode ser quadrada ou circular,
contendo água no seu interior. A instalação deve ser próxima à massa de
água que se deseja medir a evaporação.
Balanço Hídrico para a Evaporação
Segundo Barbosa Júnior (2022), a determinação da evaporação em um
lago ou um reservatório pode ser medida por meio da Equação 6.
E = i + [(Qent – Qsai) / A] – (1/A) * (ΔVol/Δt)               (Eq. 6)
Na qual:  
E = evaporação;
i = intensidade da precipitação sobre a superfície do lago/reservatório;
Equação para a Determinação da
Evapotranspiração
Da mesma forma que para a evaporação, a evapotranspiração pode ser
determinada pela aplicação de métodos direitos, balanço hídrico e
modelos matemáticos (método de Thornthwaite, método de Blaney-
Criddle, equação de Penman, equação de Jensen & Haise e método de
Penman-Bavel).
Os lisímetros são os equipamentos utilizados para a medição da
evapotranspiração. De acorco com Silva (2015), o equipamento é
constituído por um recipiente preenchido com solo, contendo, ainda,
controle de entrada e de saída da água. Também, o equipamento permite
que seja simulado um solo com ou sem vegetação.
Balanço Hídrico para a Evapotranspiração
Qent = vazão de entrada do lago/reservatório;
Qsai = vazão de saída do lago/reservatório;
A = área do lago/reservatório;
ΔVol = diferença no volume de água contido no lago/reservatório em
um Δt;
Δt = intervalo de tempo.
O cálculo para definição da intensidade da evapotranspiração em uma
bacia hidrográfica consta na Equação 7 (BARBOSA JÚNIOR, 2022).
i * A – Q – ET * A = (ΔVol/Δt)               (Eq. 7)
Na qual:
ET = evapotranspiração;
i = intensidade da precipitação;
Q = vazão média na seção exutória;
A = área de drenagem da bacia hidrográfica;
ΔVol = diferença no volume de água da bacia hidrográfica em um Δt;
Δt = intervalo de tempo.
Em Síntese
Cada etapa do ciclo da água apresenta suas particularidades, sendo
condicionadas por diferentes fatores ambientais. O conhecimento sobre as
grandezas características de cada fase, assim como os fatores
influenciadores, permite compreender os modelos matemáticos aplicados
para a determinação do fluxo da água.
A precipitação pode ocorrer de diferentes formas, como chuva, neve, orvalho,
entre outras. Sua ocorrência é condicionada, em especial, pela radiação
solar, pela umidade e pelo vento. A importância do conhecimento sobre esse
fenômeno decorre da necessidade de obter dados a serem aplicados na
construção de reservatórios, entre outras infraestruturas hidráulicas. Os três
métodos para cálculo da precipitação média em uma bacia hidrográfica são:
método da média aritmética, método de Thiessen e método das isoietas.
O escoamento superficial é outra etapa do ciclo da água, que carece ter suas
grandezas, suas variáveis interferentes e suas equações elucidadas, uma vez
que muitas dessas são informações básicas para o dimensionamento de
infraestruturas hidráulicas. Para tanto, a instalação de redes de medições de
vazões fluviométricas permite o levantamento de dados, os quais serão
aplicados na determinação da sua oscilação, bem como em projetos.
Por fim, as etapas de infiltração, evaporação e evapotranspiração constituem
o ciclo hidrológico, nas quais equações e medidas diretas podem ser
realizadas para a determinação dos volumes de água que transitam entre os
meios. Tal conhecimento será aplicado para o dimensionamento de obras e
gestão de recursos hídricos, mas também representam importantes
informações aplicadas para o planejamento de cultivos agrícolas.
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta
Unidade:
  Vídeos  
Hidrologia 1: Medição de Vazão  –  A Curva Chave
No vídeo, o professor Walter Collischonn apresenta o método para a
determinação de vazão de cursos d'água com a aplicação de curvas
chave.
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📄 Material Complementar
A Rede Hidrometeorológica Nacional
A agência nacional de águas e de saneamento básico produziu esse
documentário, para esclarecer os principais detalhes da formulação da
rede hidrometeorológica, que disponibiliza dados de relevância para a
realização de estudos hidrológicos.
Hidrologia 1 Medição de vazão 6 A Curva chaveHidrologia 1 Medição de vazão 6 A Curva chave
https://www.youtube.com/watch?v=dqa4ejTvQjw
  Leitura  
Caracterização Pluviométrica da Bacia Hidrográfica do Rio
Negro em Território Brasileiro
O artigo publicado por Neves et al. (2019), na Revista AIDIS de Ingeniería
Y Ciencias Ambientales: investigación, desarrollo y práctica, apresenta a
caracterização pluviométrica da bacia do Rio Negro. Para tanto, os
autores utilizaram dados obtidos na HidroWeb e no software ArcGis. A
partir disso, foram construídos mapas de isoietas. O trabalho reforça a
influência dos fenômenos El Niño e La Niña no comportamento
pluviométrico da bacia em estudo.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
DOCUMENTÁRIO "A REDE HIDROMETEOROLÓGICANACIONAL"DOCUMENTÁRIO "A REDE HIDROMETEOROLÓGICA NACIONAL"
https://www.youtube.com/watch?v=cr10iz04rFw
ACESSE
Contribuição ao Estudo do Mapeamento da Capacidade de
Infiltração de Água no Solo na Bacia Hidrográfica
O estudo publicado na Revista Técnica de Ciências Ambientais, por Fantti
e Targa (2021), traz as suas contribuições para o desenvolvimento de
uma metodologia para identificação da capacidade de infiltração de
água no solo, com diferentes tipos de uso e de ocupação. Dessa forma,
é possível gerar dados que contribuam para estimar a infiltração de água
no solo.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
ACESSE
Análise das Chuvas Diárias na Região de São Carlos/SP por
Meio de Índices Climáticos e das Tendências Pluviométricas
A tese de doutorado de Sanches (2019), elaborada junto ao Programa
em Ciências da Engenharia Ambiental da Universidade de São Paulo,
busca identificar os padrões de pluviosidade na região de São Carlos/SP.
Os resultados encontrados pelo pesquisador indicam que há uma
tendência de aumento de episódios extremos de precipitação na série
histórica analisada, enquanto o número de dias com chuvas extremas foi
decrescente.
Clique no botão para conferir o conteúdo.
https://revistas.unam.mx/index.php/aidis/article/view/60759
http://www.ipabhi.org/repositorio/index.php/rca/article/view/79/85
ACESSE
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-20082019-093802/en.php
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS E SANEAMENTO BÁSICO (ANA). ANA e
CPRM lançam inédito manual para padronizar operação de estações
hidrométricas da Rede Hidrometeorológica Nacional. 18/11/2022.
Disponível em: <https://www.gov.br/ana/pt-br/assuntos/noticias-e-
eventos/noticias/ana-e-cprm-lancam-inedito-manual-para-padronizar-
operacao-de-estacoes-hidrometricas-da-rede-hidrometeorologica-
nacional>. Acesso em: 12/12/2023.
BARBOSA JÚNIOR, A. R. Elementos de hidrologia aplicada. 1. ed. São
Paulo: Blucher, 2022. (e-book)
FINOTTI, A. R. et al. Monitoramento de recursos hídricos em áreas
urbanas. 1. ed. Caxias do Sul: Editora EDUCS, 2009.
GARCEZ, L. N.; ALVAREZ, G. A. Hidrologia. 2. ed. rev. atual. São Paulo:
Blucher, 1988. 
MISSIAGGIA, F. B. et al. Validação do método do flutuador modificado
quando comparado ao molinete hidrométrico e método acústico para
uma microbacia localizada no município de Caxias do Sul-RS. In:
Página 4 de 4
📄 Referências
CONGRESSO INTERNACIONAL DE TECNOLOGIAS PARA O MEIO
AMBIENTE, 6., 2018, Bento Gonçalves. Anais [...] Bento Gonçalves: UCS –
Universidade de Caxias do Sul, 2018. p. 1-8. Disponível em:
<https://samaecaxias.com.br/Upload/Paginas/Pagina/deb344a8-db55-
4e96-b97f-ce63e20a9da1.pdf>. Acesso em: 12/12/2023.
OLIVEIRA, D. B. de (org.) Hidrologia. 1. ed. São Paulo: Pearson Education
do Brasil, 2016. (e-book)
PINTO, N. L. de S. et al. Hidrologia básica. 1. ed. São Paulo: Blucher,
1976.
SILVA, L. P. da. Hidrologia: engenharia e meio ambiente. 1. ed. Rio de
Janeiro: Elsevier, 2015. (e-book)
TUCCI, C. E. M. (org.) Hidrologia: ciência e aplicação. 4. ed. Porto Alegre:
Editora UFRGS/ABRH, 2007.