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RESUMO P1 - HIDROLOGIA 
 
 
 
INTRODUÇÃO A HIDROLOGIA 
Ciência interdisciplinar que estuda a água na Terra, 
sua: 
● Ocorrência, circulação e distribuição; 
● Propriedades físicas, químicas e biológicas; 
● Relação com o meio ambiente e seres 
humanos 
 
O surgimento da hidrologia veio da necessidade de 
medidas de abastecimento de água e drenagem 
urbana 
 
Principais aplicações 
 
Engenharia Hidrológica: 
● Planejamento e gestão de recursos hídricos; 
● Avaliação de impactos do uso e ocupação do 
solo; 
● Análise do comportamento dos processos 
hidrológicos. 
Hidrologia Aplicada: 
● Projetos: abastecimento de água, irrigação, 
energia, drenagem urbana, navegação. 
● Áreas: planejamento rural, uso do solo, 
preservação ambiental, qualidade da água, 
energia, navegação… 
● Atua na resolução de problemas 
 
Medida de pluviosidade: 1𝑚𝑚 = 1𝐿/𝑚2
 
 Histórico da Hidrologia 
 
Antiguidade 
● Civilizações antigas construíram sistemas de 
irrigação. 
 
Séculos XIX e XX 
● Hidrologia se separa da hidráulica. 
● Desenvolvimento de métodos e instrumentos de 
coleta de dados. 
 
 
Atualidade 
● Mudanças climáticas; 
 
● Sustentabilidade; 
● Gerenciamento integrado de bacias 
hidrográficas. 
 
USO DA ÁGUA 
Importância → Essencial para a vida, saúde, economia 
e ambiente. 
 
 
 
● Acesso desigual e qualidade precária ainda são 
problemas globais. 
 
Classificação dos Usos 
 
Consuntivos → não retornam à fonte → Redução da 
disponibilidade quantitativa, espacial e temporal: 
● abastecimento, irrigação, indústria, etc. 
Não-consuntivos → retornam à fonte → pode haver 
alteração temporária no padrão de disponibilidade 
● geração de energia, navegação e lazer. 
 
Situação no Brasil 
● 82,5% têm acesso à água tratada; 
● 35 milhões de pessoas ainda sem acesso; 
● Mortalidade infantil associada à falta de 
saneamento. 
 
Vazão de retirada → Quantidade captada no corpo 
hídrico 
Vazão de consumo → Quantidade que não retorna 
Vazão de retorno → Fração da retirada que retorna ao 
corpo hídrico 
 
CICLO HIDROLÓGICO 
 
Componentes: 
● Condensação → Precipitação → Infiltração → 
Escoamento → Evaporação/Transpiração. 
 
● Envolve processos físicos e geográficos 
(gravidade, vento, relevo, temperatura). 
● O relevo define o caminho da água → formação 
de bacias hidrográficas. 
 
Fatores que promovem o ciclo: 
● Gravidade; 
● Energia solar; 
● Ventos; 
● Relevo; 
● Variações de temperatura. 
 
⚠ Novo Ciclo Hidrológico (USGS) → Impactos das 
ações humanas: 
● Barragens, poluição, drenagem de áreas 
úmidas, redirecionamento de rios. 
● Mudanças climáticas:Alteram padrões de 
precipitação, eventos extremos, acidificação 
dos oceanos. 
 
PROPRIEDADES DA ÁGUA 
 
Polaridade e Pontes de Hidrogênio → Responsáveis 
pela coesão e temperatura de ebulição elevada. 
 
Dissolução → Excelente solvente para substâncias 
polares/iónicas. 
 
Tensão Superficial → Cria um "filme" na superfície da 
água, habitat de microrganismos (Neuston). 
 
Densidade → Máxima a 4ºC. Gelo é menos denso que 
água líquida. 
 
Calor Específico e Viscosidade → Alta capacidade 
térmica (regula temperatura); resistência ao fluxo. 
 
Salinidade → Quantidade de sais dissolvidos. 
 
BACIA HIDROGRÁFICA 
 
Definição → Área de captação natural da água da 
chuva que converge para um único ponto de saída: o 
exutório. 
 
 
 
 
Componentes: 
● Rio 
● Exutório 
● Relevo 
 
Divisores de água: 
● Topográfico → linhas imaginárias sobre o 
relevo que divide o escoamento da água da 
chuva 
● Subterrâneo → Pacotes de rocha que dividem 
o fluxo de água 
 
Delimitação: 
● Traçar os divisores de águas. 
● Métodos: manual ou automático (SIG). 
 
 
 
 Equação Fundamental da Hidrologia 
 
 𝐼 − 𝑂 = ∆𝑆
∆𝑡
● I: Entradas (precipitação, escoamento, 
infiltração). 
● O: Saídas (evaporação, transpiração, 
escoamentos, infiltração). 
● ΔS: Variação no armazenamento (solo, lençol 
freático). 
 
 
Características da Bacia Hidrográfica 
 
Físico-Naturais → Clima, solo, rochas, vegetação. 
 
Morfométricas → Área, comprimento, declividade, 
forma, densidade de drenagem, ordem dos cursos 
d’água, tempo de concentração. 
 
Tipos de Cursos d’Água 
 
Tipo Característica 
Hidrológica 
Qt = Vazão Total 
Perene Calha sempre abaixo 
do lençol freático (LF) 
 𝑄𝑡 = 𝑄𝑠𝑢𝑝 + 𝑄𝑠𝑢𝑏
Intermite
nte 
Calha oscila ao longo 
do ano em relação ao 
lençol 
SECA → Calha acima 
do lençol 
ÚMIDO → Calha abaixo 
do lençol 
Depende do 
período 
SECA 
 𝑄𝑡 = 𝑄𝑠𝑢𝑝
ÚMIDO 
 𝑄𝑡 = 𝑄𝑠𝑢𝑝 + 𝑄𝑠𝑢𝑏
Efêmero Calha sempre acima 
do LF 
 𝑄𝑡 = 𝑄𝑠𝑢𝑝
 
Qsup → Vazão de superfície (escoamento superficial) 
Qsub → Vazão subterrânea (Lençol Freático) 
 
 
Efêmero → Alimentado apenas pelo escoamento 
superficial 
 
Principais Indicadores da Bacia 
 
Área → volume potencial de captação. 
● Região de captação da água da chuva 
 
Amplitude altimétrica → variação de altitude → 
energia potencial. 
● Diferença entre o ponto mais alto e o mais 
baixo 
 
 
 
Comprimento da drenagem principal → Caminho 
mais longo que a água pode percorrer na bacia 
● Soma dos trechos dos rios 
 
 
Declividade → influencia a velocidade do escoamento. 
● Declividade do curso d’água principal 
 
 𝑆 =
(𝑧
100
−𝑧
0
)
𝐿
 → Altitude do ponto inicial de drenagem 𝑧
100
 → Altitude do exutório 𝑧
0
L → Comprimento da drenagem principal 
 
Forma da bacia → influencia a resposta à chuva 
(rápida ou lenta). 
● Alongado → Resposta mais lenta → menor 
velocidade 
 
 
Coeficiente de forma (I-Pai-Wu) e compacidade 
(Gravelius) → quantificam a forma. 
● Razões entre o comprimento da bacia (L) e de 
um círculo com a mesma área (L’) 
 
 𝐹 = 𝐿
𝐿'
 
 
● Coeficiente de compacidade = Índice de 
Gravelius → Relação entre o perímetro da 
bacia e o perímetro de um círculo de área 
igual a bacia. 
 
 
 
 
 
 
 
Densidade de drenagem (Dd) → total de rios por km² 
● Razão entre o comprimento total dos cursos 
d’água e a área da bacia. 
 𝐷𝑑 =
∑𝐿
𝐴
𝐷
Dd → Densidade da drenagem ( ) 𝑘𝑚−1
L → km 
AD → área de drenagem da bacia ( ) 𝑘𝑚2
 
● A distância média do divisor de águas até o 
curso d'água é uma estimativa da média que 
a água percorre desde os pontos mais altos da 
bacia (divisores de água) até os cursos d’água 
principais. 
 
 𝑋
𝑑
= 1
2 · 𝐷
𝑑
 
Xd → distância média do divisor de águas até a rede 
de drenagem ( ) 𝑘𝑚
Dd → densidade da drenagem ( ) 𝑘𝑚−1
 
Ordem dos cursos d’água → hierarquia dos canais 
(Strahler). 
 
● Forma de classificar os rios dentro de uma 
bacia hidrográfica, de acordo com sua posição 
na rede de drenagem. 
 
Regras básicas: 
● Nascente (rio sem afluentes): é de ordem 1. 
● Quando dois rios da mesma ordem se unem, o 
rio resultante passa a ter ordem 
aumentadaem 1. 
○ Ex: 1 + 1 → ordem 2 
 2 + 2 → ordem 3 
● Quando rios de ordens diferentes se 
encontram, prevalece a maior ordem. 
○ Ex: 2 + 1 → ordem 2 
 
Tempo de concentração (tc) → Tempo de viagem até 
a gota de chuva atingir o exutório. 
● Maior em bacias grandes; menor em bacias 
pequenas 
● Menor em bacias montanhosas; maior em 
bacias planas 
→ Medida por traçadores radioativos ou equações 
empíricas 
 
● Equação de Kirpich: 
 
 𝑡𝑐 = 57 · ( 𝐿3
∆ℎ )0,385
 
 → tempo de concentração (min) 𝑡𝑐
L → comprimento do curso d’água principal (km) 
→ diferença de altitude no curso principal (m) ∆ℎ
 
Restrições: Uso restrito a bacias pequenas 
 
● Equação do corpo de engenheiros do exército 
dos EUA 
 
 𝑡𝑐 = 11, 46 · 𝐿0,76
𝑆0,19
 → tempo de concentração (min) 𝑡𝑐
L → comprimento do curso d’água principal (km) 
S → declividade do curso d’água 
 
● Equação de Watt e Chow 
 
 𝑡𝑐 = 7, 68 · 𝐿
𝑆0,5( )0,79
 
● Equação de Carter 
 
 𝑡𝑐 = 5, 96 · 𝐿0,6
𝑆0,3
 
● Equação de Dodge 
 
 𝑡𝑐 = 21, 88 · 𝐴0,41
𝑆0,17
A→ Área da bacia ( ) 𝑘𝑚2
 
● Método cinemático 
 
 𝑡𝑐 =
𝑖=1
𝑁
∑
1000·𝐿
𝑖
60·𝑣𝑖( )
 
e são o comprimento do subtrecho (km) e a 𝐿
𝑖 
𝑣
𝑖
velocidade de escoamentonele( 𝑚 · 𝑠−1)
respectivamente 
INFILTRAÇÃO 
 
Infiltração → Entrada da água da superfície para o 
solo. 
 
Fatores que Influenciam a Infiltração 
● Propriedades físicas do solo (textura, estrutura, 
porosidade, condutividade). 
● Umidade antecedente, relevo, cobertura 
vegetal. 
 
 
 
Solo → material mineral/orgânico que serve como 
meio natural para crescimento de plantas 
● Importância: vegetação, recarga de aquíferos, 
redução de escoamento superficial e erosão. 
 
● Volume total ocupado pelo solo: 
 
→ Volume total do solo ( 𝑉
𝑇
𝑚3)
→ Volume de sólidos ( ) 𝑉
𝑠
𝑚3
→ Volume dos poros ( 𝑉
𝑃
𝑚3)
 
● Porosidade do solo 
 
 → Porosidade (adimensional) α
→ Volume dos poros ( 𝑉
𝑃
𝑚3)
→ Volume total do solo ( 𝑉
𝑇
𝑚3)
 
● Grau de umidade 
 
→ Volume de água ( 𝑉
𝐴
𝑚3)
→ Volume total do solo ( 𝑉
𝑇
𝑚3)
→ Conteúdo de água do solo (adimensional ) Θ 
📌 Quando = , o solo é denominado saturado Θ α
 
 
 
Potencial de Água no Solo 
 
Componentes: 
● Potencial Gravitacional (ϕg): sempre presente, 
varia com relação a altura. 
● Potencial de Pressão (ϕp): Trabalho realizado 
contra a pressão atmosférica 
● Potencial Osmótico (ϕos): devido à presença 
de solutos. 
● Potencial Matricial: (ϕm): forças de retenção 
da água pelo solo (adsorção e capilaridade). 
 
Capacidade de Campo (CC): Teor de água retido no 
solo após drenagem gravitacional. 
ϕm = - 0,06 MPa ou – 0,08 MPa 
 
Conteúdo volumétrico de água no solo: Fração de 
volume de poros cheios de água em um solo 
 
Ponto de Murcha Permanente (PMP): Tensão da água 
no solo torna-se tão escassa que a água não pode ser 
mais utilizada pelas raízes das plantas 
 
 
 
● CAD (Capacidade de Água Disponível) 
 𝐶𝐴𝐷 = 𝐶𝐶 − 𝑃𝑀𝑃
 
 
 
Capacidade de infiltração ( taxa de infiltração estável) 
→ Limite máximo que o solo consegue absorver água 
em uma determinada condição (mm/h). 
 
Taxa de infiltração → Velocidade real com que a água 
penetra no solo por unidade de tempo (mm/h). 
 
Infiltração acumulada → Soma total da água infiltrada 
após um certo período (mm). 
 
Medição da Umidade 
● Direta: método gravimétrico (estufa). 
● Indireta: tensiômetro, TDR, FDR, sonda de 
nêutrons, sensores remotos (SMOS, GRACE) 
○ Tensiômetro mede a tensão da água 
no solo (potencial mátrico), indicando 
o nível de umidade. 
→ Solo seco: o tensiômetro perde água, 
e a coluna de mercúrio sobe 
→ Solo úmido: entra água no tubo, e a 
coluna de mercúrio desce. 
 
Métodos de Medição de Infiltração 
● Anéis concêntricos. 
● Permeâmetro de Guelph. 
● Parcelas com chuva natural. 
● Simuladores de chuva. 
 
Modelos de Infiltração 
● Físicos: Darcy-Buckingham, Green-Ampt, Philip. 
● Empíricos: Kostiakov, Horton (usado para 
estimar taxa de infiltração estável). 
 
ESCOAMENTO SUBTERRÊNEO 
 
Água subterrânea: localizada na zona saturada do 
solo 
● Aquífero: formação geológica que armazena e 
transmite água. 
 
Hidrogeologia: estudo da água no subsolo (ocorrência, 
qualidade, poluição). 
 
Propriedades Hidrogeológicas 
● Porosidade (η): razão entre volume de vazios e 
volume total 
○ Varia de acordo com a formação 
rochosa 
 
 
Lei de Darcy 𝑉 = 𝐾 · 𝑑ℎ
𝑑𝑥
 
V → velocidade da água através do meio poroso 
K → condutividade hidráulica saturada 
dh → variação de Carga Piezométrica 
dx → variação de comprimento na direção do fluxo 
dh/dx → perda de carga 
 
Tipos de Aquíferos 
● Freáticos (não-confinados): contato direto 
com a superfície. 
● Confinados (artesianos): entre camadas 
impermeáveis (sob pressão maior que a 
atmosférica) 
● Aquifugo: Materiais impermeáveis com 
baixíssimo grau de porosidade 
● Aquiclude: Permite o armazenamento mas não 
transmite. 
● Aquitardo: Rochas que permitem a circulação 
de forma muito lenta. 
 
 
 Escoamento Subterrâneo 
● Movimento lento (V=1 m/dia). 
● Fluxo laminar. 
● Tempo de residência alto (~280 anos). 
● Recarga anual pequena. 
○ Reservar grandes, confiáveis e 
naturalmente protegidas contra a 
poluição 
○ Despoluição lenta e caríssima. 
 
Interação Aquífero x Rio 
● Intercâmbio de fluxo entre águas superficiais e 
subterrâneas. 
 
 
Contaminação e Problemas 
● Fontes: aterros, pesticidas, fossas, resíduos 
industriais.
● Superexploração pode causar: 
○ Redução de vazão. 
○ Adensamento do solo (subsistência). 
○ Deterioração da qualidade da água. 
 
 
	RESUMO P1 - HIDROLOGIA