bacias hidrograficas

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2 BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 
 2.1 Conceitos Básicos 
 
Bacias hidrográficas são definidas como áreas nas quais a água escoa para 
um único ponto de saída, conhecido como seção de controle. Todos os corpos d’água 
que nascem nas cabeceiras de uma bacia fluem para a seção de controle, também 
conhecida como exutório da bacia. Portanto, consiste de uma área na qual ocorre uma 
captação da água proveniente da atmosfera e que é convertida em escoamento, a 
partir de limites geográficos, conhecidos como divisores de água, e direcionamento do 
fluxo para a seção de controle. 
Bacias hidrográficas normalmente fazem parte de outras bacias de maior porte 
e assim sucessivamente, até as grandes bacias como do Rio Paraná, São Francisco e 
Amazonas. Sendo assim, a adoção do termo sub-bacia hidrográfica pode ser mais 
apropriado, haja vista que os critérios de definição quanto ao tamanho, são 
imprecisos. Assim, tem-se, por exemplo: a bacia hidrográfica, da qual o Campus da 
UFLA faz parte, é integrante de uma bacia maior, que engloba o município de Lavras; 
esta por sua vez, integra a bacia do Alto Rio Grande. A bacia do Alto Rio Grande é 
uma sub-bacia da bacia do Rio Grande, a qual possui sua seção de controle junto à 
sua afluência junto ao Rio Paranaíba, formando assim, o Rio Paraná, sendo, portanto, 
uma sub-bacia da Bacia do Rio Paraná. Observa-se que todos os pequenos corpos 
d’água que nascem na bacia da UFLA atingirão o oceano Atlântico, na seção de 
controle da Bacia do Rio Paraná, na Argentina. 
Destacam-se os seguintes elementos fisiográficos numa bacia hidrográfica: 
- Divisores de Água: linha que representa os limites da bacia, determinando 
o sentido de fluxo da rede de drenagem e a própria área de captação da 
bacia hidrográfica; 
- Seção de Controle: local por onde toda a água captada na bacia (enxurrada 
e corpos d’água) é drenada; 
- Rede de Drenagem: constitui-se de todos os corpos d’água da bacia e 
canais de escoamento, estes não necessariamente perenes. São canais 
perenes aqueles em regime permanente de fluxo. São considerados 
intermitentes os corpos d’água que fluem somente na época das chuvas, 
ou seja, quando as nascentes (aqüíferos) estão abastecidas. Com a 
estação de déficit hídrico, tais canais podem vir a secar; e são efêmeros os 
canais pelos quais fluem água somente quando ocorre escoamento 
originado de precipitação, ou seja, a enxurrada. Quando a precipitação 
termina, o fluxo cessa em pouco tempo. 
A rede de drenagem é extremamente importante para caracterização e manejo 
das bacias hidrográficas, determinando suas características de escoamento 
superficial1 e o potencial de produção e transporte de sedimentos. Observa-se que 
estas propriedades hidrológicas são de grande importância para o manejo da bacia, 
especialmente no contexto ambiental e são diretamente influenciadas pelas 
características da rede de drenagem. 
Cobertura vegetal e classe de solos são ambas fundamentais para 
caracterização do ambiente e controlam a dinâmica da água dentro da bacia 
hidrográfica. Cada cobertura vegetal exerce uma influência diferente no tocante às 
características de evapotranspiração e de retenção da precipitação. Da mesma forma, 
os tipos de solo, que além do aspecto evaporativo, interferem decisivamente nos 
processos de infiltração de água e por conseqüência direta, nas características do 
escoamento superficial e transporte de sedimentos. 
Igualmente importante, é o formato da bacia hidrográfica. Bacias hidrográficas 
geralmente apresentam 2 formatos básicos, com tendência a serem circulares ou 
elípticas (alongadas). As formas têm importância especial no comportamento das 
cheias. As primeiras têm tendência de promover maior concentração da enxurrada 
num trecho menor do canal principal da bacia, promovendo vazões maiores e 
adiantadas, relativamente às bacias alongadas, que produzem maior distribuição da 
enxurrada ao longo do canal principal, amenizando, portanto, as vazões e retardando 
as vazões máximas. 
 
2.2 Parâmetros fisiográficos importantes no contexto hidrológico 
2.2.1 Classificação de Bacias Hidrográficas 
 
a) Pequenas Bacias 
O conceito de pequenas bacias é controverso. Não está somente associado ao 
tamanho (área) das mesmas, mas ao objetivo dos estudos que serão desenvolvidos. 
Algumas propriedades são importantes para se definir uma bacia hidrográfica como 
pequena: 
- uniformidade da distribuição da precipitação em toda a área da bacia; 
- uniformidade da distribuição da precipitação no tempo; 
 
1
 Neste contexto, escoamento superficial refere-se a todos os componentes deste, inclusive o 
subterrâneo. 
- o tempo de duração da chuva geralmente excede o tempo de concentração 
da bacia; 
- a geração de escoamento e produção de sedimentos ocorrem em grande 
parte nas vertentes da bacia e, o armazenamento e o fluxo concentrados nos 
cursos d’água não são significativos. 
Estas propriedades são estabelecidas com o objetivo de facilitar a modelagem 
do processo de transformação chuva-vazão. Contudo, há um problema que não pode 
ser desconsiderado, que é a questão da variabilidade, principalmente espacial, dos 
eventos de precipitação e da capacidade de infiltração de água no solo, que 
combinados, produzirão grande variação na geração do escoamento superficial. 
Portanto, o conceito de homogeneidade também deve ser considerado, especialmente 
em função dos objetivos a serem alcançados. Estes devem ser norteados em função 
de uma melhor compreensão das relações físicas e matemáticas que envolvem os 
vários componentes do ciclo hidrológico. 
 
b) Bacias Representativas 
Tais bacias são definidas de forma que possam representar uma região 
homogênea. São instrumentadas com aparelhos para monitoramento e registro dos 
eventos hidrológicos e climáticos. Estas bacias são utilizadas para estudos 
hidrológicos sem que haja alteração de suas características fisiográficas, em especial 
solo e cobertura vegetal, que são mantidas estáveis. Assim sendo, há necessidade de 
grandes séries históricas de dados hidrológicos, em especial de vazão e precipitação. 
O principal objetivo de bacias representativas instrumentadas é produzir 
informações hidrológicas e meteorológicas para toda uma região homogênea a que 
pertencem. Além de longos períodos de análise são feitos estudos climáticos, 
hidrogeológicos e pedológicos. Enfim, bacias representativas instrumentadas têm 
como objetivos científicos: 
- avaliação detalhada dos processos físicos, químicos e biológicos do ciclo 
hidrológico, necessitando-se de longas séries históricas e mínima alteração 
do meio; 
- calibração de modelos hidrológicos para simulação do comportamento da 
bacia, associado ao escoamento superficial, água no solo e 
evapotranspiração da região homogênea, que a bacia representa; 
- simular os efeitos de mudanças naturais de aspectos fisiográficos no ciclo 
hidrológico. 
 
 
c) Bacias Experimentais 
São bacias hidrográficas que visam basicamente a estudos científicos dos 
componentes do ciclo hidrológico e eventuais influências nos componentes deste. 
Assim, pode-se produzir alterações intencionais nas características de uso do solo e 
vegetação na bacia. Normalmente, por constituírem-se em áreas destinadas 
estritamente a pesquisa, o tamanho destas bacias não ultrapassa 4 km2, sendo, 
portanto, de pequenas dimensões. Os principais objetivos das bacias experimentais 
são: 
- avaliar a influência de manejos como desmatamento e influência de 
diferentes usos do solo na produção de erosão e no ciclo hidrológico; 
- testar, validar e calibrar modelos de previsão hidrológica; 
- treinamento de técnicos e estudantes com os aparelhos de medição 
hidrológica (medidores de vazão, linígrafos, molinetes, etc) e climática; 
- como em bacias representativas, estudos detalhadosde processos físicos, 
químicos e biológicos do regime hídrico das bacias; 
Normalmente, busca-se um estudo comparativo dos efeitos de manejos, 
portanto, é necessário que haja mais de uma bacia monitorada. 
 
d) Bacias Elementares 
São bacias de pequena ordem, constituindo-se na menor unidade 
geomorfológica onde ocorre, de maneira completa, o ciclo hidrológico. Apresentam 
áreas inferiores a 5 km2, permitindo as seguintes considerações: 
- uniformidade em toda área dos eventos pluviométricos; 
- características de vegetação e pedologia semelhantes em toda a bacia; 
- controle sobre a entrada de sedimentos provenientes de outras áreas; 
- identificação rápida e precisa de mudanças no horizonte superficial dos solos 
que constituem as bacias; 
- não haja efeitos significativos da concentração de água e sedimentos nas 
calhas dos cursos d’água, quando comparada à produção destes nas 
vertentes. 
 
Se houver condições de comprovação de tais premissas, podem-se conduzir 
estudos numéricos precisos do ciclo hidrológico, que ajudarão no entendimento dos 
processos envolvidos com o mesmo. Em bacias experimentais e elementares podem-
se fazer estudos cuja necessidade de informações varie de um período extenso de 
análise (grandes séries históricas) ou períodos bastante curtos, tudo dependendo dos 
objetivos. Por exemplo: na avaliação dos efeitos de diferentes práticas agrícolas pode-
se trabalhar com períodos curtos de análise; já na avaliação dos efeitos de 
desmatamento ou função hidrológica de diferentes coberturas vegetais, há 
necessidade de uma série maior de dados para se chegar a resultados conclusivos. 
 
2.2.2 Caracterização Fisiográfica de Bacias Hidrográficas 
 
a) Divisores de Água 
O divisor de águas delimita a área de captação da Bacia Hidrográfica. Existem 
dois tipos de divisores: o topográfico e o geológico ou freático. O primeiro diz respeito 
à linha que une os pontos mais elevados do relevo e o segundo, os pontos mais 
elevados do aqüífero. O divisor geológico varia ao longo do ano em função das 
estações. Normalmente, não há coincidência entre os dois divisores, prevalecendo, 
quase sempre, o topográfico, por ser fixo e de mais fácil identificação. Na Figura 2.1a 
é mostrada uma carta topográfica com a delimitação de uma pequena bacia 
hidrográfica, com seus principais elementos fisiográficos. Na Figura 2.1b, o mesmo 
trabalho, porém, utilizando ferramentas de geoprocessamento e sensoriamento 
remoto, notadamente, o modelo digital de elevação. 
 
Figura 2.1 Formas de obtenção de uma bacia hidrográfica: carta topográfica (a) e 
modelo digital de elevação e ferramentas de geoprocessamento (b). 
 
b) Área da Bacia Hidrográfica 
Corresponde à área limitada pelos divisores de água, conectando-se na seção 
de controle. É um dos elementos mais importantes da Bacia Hidrográfica, pois é 
básico para quantificação de todos os parâmetros e grandezas hidrológicas. 
 
c) Solos da Bacia Hidrográfica 
O Levantamento Pedológico é uma das primeiras etapas do estudo fisiográfico 
e geomorfológico de uma bacia hidrográfica, sendo base para estudos hidrológicos. A 
clara distinção entre classes de solo permite estabelecer como os manejos deverão 
ser implantados visando ao uso adequado de cada solo, ou seja, visando à aplicação 
do manejo conservacionista, que objetiva adequar o uso do solo dentro de sua 
capacidade física e química e sugerir as melhores formas de correção de deficiências. 
Desta forma, pode-se trabalhar e corrigir problemas associados à erosão e cultivo de 
culturas enquadradas nos limites de cada solo, caracterizados pela Classe de 
Capacidade de Uso ou Aptidão Agrícola. 
O Levantamento Pedológico é de suma importância para experimentos que 
visam ao estudo de variabilidade espacial e temporal de alguns atributos do solo e 
estabelecer uma base de informações que será útil para justificar eventuais 
comportamentos hidrológicos na bacia hidrográfica. 
O mapa da Figura 2.2 contém as classes de solo de uma bacia hidrográfica 
representativa dos Latossolos da região Alto Rio Grande. Observa-se predomínio de 
Latossolos em relação às demais classes de solo existentes na mesma. 
 
Figura 2.2 Mapa de solos de uma bacia hidrográfica representativa dos Latossolos da 
região Alto Rio Grande, MG. 
 
 Na Figura 2.3 consta o mapa de solos de uma sub-bacia hidrográfica de 
cabeceira, ou seja, uma sub-bacia localizada junto a um importante divisor de águas 
topográfico de uma bacia de drenagem de grandes dimensões. Estas sub-bacias 
apresentam elevada declividade, refletindo em solos pouco profundos e mais 
susceptíveis à erosão. No caso específico, tem-se a sub-bacia hidrográfica do Ribeirão 
Lavrinha, na Serra da Mantiqueira, importante divisor de águas da bacia do Rio 
Grande. 
 
 
Figura 2.3 Mapa de solos de uma sub-bacia hidrográfica de cabeceira da região Alto 
Rio Grande, MG (Fonte: Menezes, 2007). 
 
d) Forma da Bacia 
O formato superficial da bacia hidrográfica é importante pela influência que 
exerce no tempo de transformação da chuva em escoamento e sua constatação na 
seção de controle. 
Comparando-se bacias de mesma área e que geram a mesma quantidade de 
escoamento (deflúvio), aquela cujo tempo de deflúvio é menor deve possuir, 
proporcionalmente, maior vazão máxima. Exatamente a forma superficial da bacia é 
quem determina este comportamento diferenciado. 
Existem alguns coeficientes que são utilizados para quantificar a influência da 
forma no modo de resposta de uma bacia à ocorrência de uma precipitação. 
Especialmente, podem-se destacar os seguintes: 
Coeficiente de Compacidade – kc 
É a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência (perímetro) de um 
círculo de área igual à da bacia, sendo, portanto, adimensional. Assim, por meio de 
manipulação matemática, pode-se chegar à seguinte expressão: 
 
pi
⋅
=�
⋅pi
=
Ac4D 
4
DAc
2
 
(1) 
DPc ⋅pi= 
(2) 
 
Substituindo 1 em 2 tem-se: 
 
pi
⋅⋅pi
=
c
c
A2
P 
(3) 
Pela definição de kc, tem-se: 
Pc
Pkc BH= 
(4) 
Substituindo 3 em 4, obtém-se: 
BH
BH
BH
BH
A
P28,0
A2
Pkc ⋅=
⋅
pi
pi⋅
= 
(5) 
 
Em que, Ac é a área do círculo e igual à área da bacia (ABH), Pc é o perímetro 
do círculo, PBH é o perímetro da bacia hidrográfica e D é o diâmetro da circunferência 
de área igual à área da bacia. Normalmente, PBH e ABH são trabalhados em km e km2, 
respectivamente. 
Observa-se que quanto mais próximo de um círculo uma bacia se assemelhar, 
maior será a sua capacidade de proporcionar grandes cheias. Isto ocorre porque há 
conversão do escoamento superficial, ao mesmo tempo, para um pequeno trecho do 
rio principal, havendo acúmulo do fluxo. Na Figura 2.4 pode-se observar o 
comportamento teórico do escoamento em uma bacia circular e em uma elipsoidal. 
Nesta última, o fluxo é mais distribuído ao longo de todo o canal principal, produzindo 
cheias de menor vulto. 
 
Figura 2.4 Representação da distribuição do fluxo superficial em duas bacias, uma 
circular e outra, elipsoidal. 
 
Quanto mais próximo da unidade for este coeficiente, mais a bacia se 
assemelha a um círculo. Assim, pode-se interpretá-lo da seguinte forma: 
1,00 – 1,25 = bacia com alta propensão a grandes enchentes 
1,25 – 1,50 = bacia com tendência mediana a grandes enchentes 
> 1,50 = bacia com menor propensão a grandes enchentes 
 
Fator de forma – kf (ou Índice de Gravelius) 
Expressa a relação entre a largura média da bacia e o seu comprimento axial. 
Assim, tem-se: 
ax
_
L
Lkf = 
(6) 
 Em que, L é largura média eLax, o comprimento axial da bacia. A forma de 
obtenção deste índice está representada na Figura 2.5. Um polígono é construído 
contornando a bacia e a partir das dimensões das larguras ao longo do polígono, é 
calculada uma média dos valores. 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 Representação gráfica do cálculo do fator de forma. 
 
n
L
L
n
1i
i�
=
=
−
 
(7) 
 
O fator de forma pode assumir os seguintes valores: 
 1,00 – 0,75.: sujeito a enchentes 
 0,75 – 0,50.: tendência mediana 
 < 0,50.: menor tendência a enchentes 
 
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: 
ax
2
BH
L
AIc = 
(8) 
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. No entanto, pode 
assumir valores acima e abaixo de 1. Se a bacia possuir a forma de um retângulo, por 
exemplo, e o comprimento axial for correspondente ao menor lado deste retângulo, o 
índice poderá ser menor que 1. Se esta mesma bacia apresentar comprimento axial no 
sentido do maior lado, o índice poderá ser acima de 1. 
Observa-se que quanto maior o número de larguras e quanto mais próximo o 
polígono que envolve a bacia se aproximar do formato desta, mais próximos serão o 
fator de forma e o índice de conformação. 
 
Exemplo de Aplicação 2.1 
Calcular os fatores de forma para uma bacia cujo perímetro é 11,3 km, área de 800 ha 
e comprimento axial de 4,5 km. Foram determinados 7 valores de largura ao longo da 
bacia, iguais a 1,5 km, 2,6 km, 3,5 km, 4,5 km, 4,3 km, 2,8 km e 1,1 km. 
 
a) Coeficiente de Compacidade 
Aplicando-se diretamente a equação 1, obtém-se: 
12,1
8
3,1128,0 =⋅=kc .: Bacia com grande tendência a grandes enchentes. 
b) Fator de forma e Índice de Conformação 
( )
40,0
5,4
8
644,0
5,4
9,2
 9,2
7
1,1...5,1
2
_
==
==
=
++
=
Ic
kf
kmL
.: Bacia com tendência mediana a enchentes 
Conclusão: observa-se que, com base no fator de forma, a bacia terá tendência 
mediana a enchentes. Com base no coeficiente de compacidade, a bacia apresentará 
alta tendência a grandes enchentes. Como o primeiro expressa uma tendência a 
enchentes (não diz respeito à grandeza desta enchente) e o segundo expressa a 
dimensão da cheia, os índices são complementares. Assim, esta bacia apresentará 
tendência mediana a enchentes e se estas ocorrerem, poderão ser de grande vulto. 
 
e) Sistema ou rede de drenagem 
Constituída por um curso d’água principal e seus tributários a rede de 
drenagem, está associada à eficiência de drenagem da área da bacia e à 
potencialidade para formar picos elevados de vazão. Podem ser classificados em: 
- Perenes: são aqueles nos quais se verifica, durante todo o tempo, mesmo 
nas secas mais severas, escoamento da água. Isto é garantido pela 
drenagem do aqüífero, cujo nível deve situar-se acima do fundo do leito do 
rio, para garantir energia ao escoamento. 
- Intermitentes: são aqueles cujo escoamento não ocorre no período das 
secas mais severas. 
- Efêmeros: são aqueles onde se verifica escoamento apenas durante e 
imediatamente após ocorrência de uma chuva. 
 
Classificação dos Cursos d’água 
Método de Horton 
Esta metodologia pode ser resumida da seguinte forma: 
- Cursos d’água de 1a Ordem: são aqueles que não possuem tributários; 
- Cursos d’água de 2a Ordem: formados pela união de 2 ou mais cursos de 1a 
ordem; 
- Cursos d’água de 3a Ordem: formados pela união de 2 ou mais cursos de 2a 
ordem, podendo receber cursos d’água de 1a ordem. 
 
Assim, um canal de ordem u pode possuir tributários de ordem u-1 até 1. Isto 
significa designar a maior ordem ao rio principal, desde a seção de controle até sua 
nascente. O mesmo raciocínio é valido para cursos d’água de 2a ordem, ou seja, 
desde a junção com um de 3a ordem até sua nascente. Portanto, tem-se uma 
subjetividade associada com a localização desta nascente. Existe um método para 
separar a nascente do tributário de ordem 1, que consiste em passar uma 
perpendicular pela junção dos canais e adotar o canal determinado pelo menor ângulo. 
Exemplificando: 
 
Como o ângulo y é menor que x, tem-se que o canal principal (ordem 2) passa 
a ser o de cor azul. 
 
Método de Strahler 
- Cursos d’água de 1a Ordem: são todos os canais sem tributários, mesmo que 
corresponda à nascente dos cursos d’água principais; 
- Cursos d’água de 2a Ordem: são formados pela união de 2 ou mais cursos 
de 1a ordem, podendo ter afluentes de 1a; 
- Cursos d’água de 3a Ordem: são formados pela união de 2 ou mais cursos 
de 2a ordem, podendo receber cursos d’água de 2a e 1a ordens. 
Da mesma forma, resume-se este método da seguinte maneira: um canal de 
ordem u é formado por 2 canais de ordem u-1, podendo receber afluência de qualquer 
ordem inferior. Observa-se que a subjetividade a respeito de nascentes deixa de existir 
neste método. Pode-se analisar também que, o método de Horton apresentará um 
menor número de canais. No exemplo anterior, a classificação seria dada da seguinte 
forma: 
 
 
O canal de 2a ordem começa na junção dos de 1a ordem, ou seja, não há 
designação de nascentes. 
A ordem da rede de drenagem fornece informação sobre o grau de ramificação 
e permite inferir sobre o relevo da bacia. De modo geral, quanto mais ramificada for a 
rede de drenagem, mais acidentado deve ser o relevo. 
 
Densidade de Drenagem (Dd) 
Reflete as condições topográficas, pedológicas, hidrológicas e de vegetação da 
bacia. É a relação entre o comprimento total dos canais (�L ) e a área da Bacia 
Hidrográfica (ABH). 
BHA
LDd �=
 
(9) 
 O valor obtido é muito dependente do material utilizado, ou seja, fotografia 
aérea ou carta topográfica. Podem variar de 0,93 km/km2 a 2,09 km/km2, quando se 
utiliza cartas topográficas, e 5 a 13 quando se utiliza fotografias aéreas. Pode-se 
classificar uma bacia, com base neste índice, da seguinte forma: 
- baixa densidade: 5 km km-2 
- média densidade: 5-13 km km-2 
- alta densidade: > 13 km km-2 
Existem controvérsias quanto aos valores absolutos que indicam se a 
densidade é elevada ou baixa. De toda forma, o que se conclui através da 
comparação das densidades de duas bacias, é que, aquela de maior Dd é mais 
acidentada. 
 
Densidade da Rede de Drenagem (DR) 
Representa a relação entre o número de cursos d’água e a área da bacia. 
BHA
NDR = 
(10) 
Em que N é o número total de cursos d’água. 
Pode-se observar que, conforme o método de classificação da ordem da rede 
de drenagem será obtido um valor diferente para este coeficiente. O método de Horton 
fornece um número menor de cursos d’água e, portanto, uma menor DR. 
 
Extensão média do escoamento superficial (Cm) 
Este parâmetro relaciona a densidade de drenagem da bacia hidrográfica (ou a 
área desta) com um comprimento médio lateral da rede de drenagem. A importância 
deste parâmetro está no cálculo do tempo de concentração da bacia hidrográfica. 
Existem várias metodologias para o cálculo do tempo de concentração da bacia, entre 
eles, pode-se destacar o método do SCS-USDA, que é baseado na velocidade do 
escoamento. Assim, dispondo-se da trajetória e da velocidade do fluxo, determina-se o 
tempo de concentração com base na definição física de velocidade. A Figura 2.6 
exemplifica a forma de obtenção deste parâmetro. 
 
 
Figura 2.6 Representação do comprimento médio lateral do escoamento superficial.A área da bacia hidrográfica pode ser aproximadamente calculada pela 
seguinte expressão: 
( ) Cm4LABH ⋅⋅�= 
(11) 
 
Combinando-se a equação 9 (densidade de drenagem) com a 11, resulta em: 
dD4
1Cm
⋅
= 
(12) 
Em que Cm é obtido em km se a densidade de drenagem estiver expressa em 
km/km2. 
 
Sinuosidade do Curso d’água principal (S) 
Representa a relação entre o comprimento do canal principal e o comprimento 
de seu talvegue (Lt), medido em linha reta. Observa-se que este fator é adimensional 
e quanto maior seu valor maior a sinuosidade do curso d’ água, sendo que esta tende 
a aumentar da cabeceira para a foz do rio. A Figura 2.7 representa um curso d’água 
principal e seu talvegue. 
 
tL
LS = 
(13) 
 
Figura 2.7 Representação do curso d’água e seu talvegue. 
 
 
 
Declividade do Curso d’água principal (Álveo) 
Este parâmetro é de suma importância para o manejo de bacias hidrográficas 
haja visto que influencia diretamente na velocidade do escoamento da água na calha 
da bacia e consequentemente no tempo de concentração2 da mesma. Existem 3 
métodos para sua determinação: 
Cálculo direto com base na diferença entre as cotas da nascente e da seção de 
controle (h1): 
( ) 100
L
1h%S1 ⋅= 
(14) 
Cálculo com base na altura de um triângulo de área igual à área sob o perfil do 
curso d’água principal. 
( ) 100
L
2h%S2 ⋅= 
(15) 
 
2
 Este conceito será apresentado no Capítulo Escoamento Superficial. 
Tanto S1 quanto S2 são dados em percentagem se h1, h2 e L estiverem na 
mesma unidade, normalmente em metros. 
A Figura 2.8 exemplifica os cálculos acima: Área sob O, A e L (perfil) é igual à 
área O, B e L. A primeira pode ser facilmente obtida (planímetro, AutoCad, etc), após 
plotagem do perfil do curso d’água, normalmente numa escala vertical 10 vezes maior 
que a horizontal. Desta forma, h2 é calculado por: 
 
( )
L
OAL Área22h ⋅= 
(16) 
 
Figura 2.8 Representação gráfica dos cálculos de declividade pelos métodos S1 e S2. 
 
 O terceiro método baseia-se na média harmônica ponderada da raiz quadrada 
das declividades dos diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a extensão 
de cada trecho. 
 
� ��
�
�
��
�
�
�
=
i
i
i2
1
3
S
L
LS 
(17) 
2
i
i
3
D
L
LiS
	
	
	
	
	
	
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
= 
(18) 
 
DS i = 
(19) 
i
i
i L
dnD = 
(20) 
 
Em que, dni é diferença de cotas entre um trecho e outro; Li é o comprimento 
do respectivo trecho; Di é a declividade do respectivo trecho. A Figura 2.9 exemplifica 
este método. 
 
Figura 2.9 Representação gráfica do método de ponderação pela raiz quadrada das 
declividades dos diversos trechos do álveo. 
 
Obs: Vários autores ressaltam que o cálculo mais adequado é fornecido pelo método 
de ponderação pela raiz quadrada da declividade de cada trecho. Este método é o que 
mais se aproxima do perfil do curso d’água principal, detectando-se a influência 
topográfica dos diversos trechos do canal principal. 
 
Exemplo de Aplicação 2.2 
Fazer um estudo da rede de drenagem de uma bacia hidrográfica cujas características 
fisiográficas (rede de drenagem e curvas de nível) estão esquematizadas abaixo. A 
área da bacia é de 8,5 km2. 
 
 
a) Classificação da Ordem da Rede de Drenagem 
 
 
b) Densidade de Drenagem 
 
�L =14,98 km 
76,1
5,8
98,14
==dD km km-2 
 
 
 
 
c) Densidade da Rede de Drenagem 
Por Strahler: 
29,1
5,8
11
==DR canais km-2 
Por Horton: 
82,0
5,8
7
==DR canais km-2 
d) Extensão média do escoamento superficial 
142,0
76,14
1
=
⋅
=Cm km 
 
e) Sinuosidade do Curso d’água Principal 
 
 
 
f) Declividade do Curso d’água Principal 
f.1) ( ) 1001%1 ⋅= L
hS 
h1 = 870-730 = 140 m 
L = 6,28 km = 6280 m 
S1 (%) = 2,23 % 
 
 
f.2) Perfil do Curso d’água principal e triângulo de área igual à área sob o perfil. 
 
Área sob o perfil = 460000 m2 
Triângulo de área igual à do perfil: 
m 49,146
460000
2
6280
460000
2
2
2
2
=
=
⋅
=
⋅
h
h
hB
 
( ) % 33,2100
6280
49,146%2 =⋅=S 
 
 
 
 
 
 
f.3) Na Tabela abaixo constam os dados a respeito do comprimento de cada trecho e a 
respectiva diferença de nível. 
 
Trecho Li (m) dni (m) Di ( DiL / ) 
1 500 20 0,0400 2500,00 
2 1200 20 0,0167 9295,16 
3 1480 20 0,0135 12731,44 
4 800 20 0,0250 5059,64 
5 1300 20 0,0154 10480,94 
6 600 20 0,0333 3286,34 
7 400 20 0,0500 1788,85 
� 6280 45142,37 
%95,1
37,45142
6280
D
L
LiS
2
2
i
i
3 =�
�
�
�
�
�
=
	
	
	
	
	
	
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
=
 
 
f) Características do Relevo da Bacia Hidrográfica 
 
Declividade da Bacia 
A declividade da bacia é um parâmetro importante uma vez que está 
diretamente associada ao tempo de duração do escoamento superficial e de 
concentração da precipitação nos leitos dos cursos d’água. Isto afeta a forma e os 
valores máximos do hidrograma de escoamento na bacia3. 
Pode-se definí-la matematicamente da seguinte forma: 
 
3
 Detalhes deste parâmetro serão apresentados no Capítulo “Escoamento Superficial”. 
( ) ( ) 100CN
A
D%I i
BH
⋅�⋅= 
(21) 
Em que, I é a declividade média da bacia (%), D é a equidistância entre as 
curvas de nível (m) e � iCN é o comprimento total das curvas de nível (m). A área da 
bacia deve estar em m2. 
 
 
 
 
Elevação Média da Bacia Hidrográfica 
( )
BH
n
1i
ii
A
ae
E
� ⋅
=
=
 
(22) 
Em que, E é a elevação média da bacia (m), ei a elevação média entre duas curvas de 
nível consecutivas (m), ai área entre as curvas de nível e ABH é a área da bacia, ambas 
na mesma unidade. 
 
Curva Hipsométrica 
A curva hipsométrica representa a variação da elevação da área de uma bacia 
hidrográfica. Esta curva é obtida quando se acumulam as áreas que estão acima ou 
abaixo de determinada altitude. A Figura 2.10 representa o formato de uma curva 
hipsométrica. 
 
 
Figura 2.10 Representação esquemática de uma curva hipsométrica. 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo de Aplicação 2.3 
Faça um estudo das características do relevo (declividade, elevação e curva 
hipsométrica) da bacia do exemplo 2.2. 
 
a) Declividade média da bacia: Soma dos comprimentos de cada curva de nível. 
 
CN Comprimento (km) 
730 0,0 
750 3,5 
770 4,3 
790 6,5 
810 8,9 
830 8,4 
850 7,2 
870 
890 
3,1 
0,0 
� 41,9 
 
( ) ( ) %86,910041900
8500000
20100CN
A
D%I i
BH
=⋅⋅=⋅�⋅=
 
 
 
b) Elevação média da bacia 
Curvas ei (m) ai (km2) ei x ai 
730-750 740 0,25 185,0 
750-770 760 0,82 623,2 
770-790 780 1,20 936,0 
790-810 800 1,30 1040,0 
810-830 820 1,60 1312,0 
830-850 840 1,83 1537,2 
850-870 860 1,10 946,0 
870-890 880 0,40 352,0 
� 8,50 6931,4 
 
( )
BH
n
1i
ii
A
ae
E
� ⋅
=
=
= m 5,815
5,8
4,6931
= 
 
c) Curva Hipsométrica 
Curvas ai (km2) Área acima (km2) % área acima 
Área abaixo 
(km2)% área abaixo 
730-750 0,25 8,50 100 0 0 
750-770 0,82 8,25 97,1 0,25 2,9 
770-790 1,20 7,43 87,4 1,07 12,6 
790-810 1,30 6,23 73,3 2,27 26,7 
810-830 1,60 4,93 58,0 3,57 42,0 
830-850 1,83 3,33 39,2 5,17 60,8 
850-870 1,10 1,50 17,6 7,00 82,4 
870-890 0,40 0,40 4,7 8,10 95,3 
890 0 0,00 0,0 8,50 100,0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Graficamente: 
 
 
 
2.3 Manejo de Bacias Hidrográficas 
 
 No contexto do planejamento do meio físico, as bacias hidrográficas são 
unidades de trabalho fundamentais devido aos diferentes aspectos que as 
caracterizam, especialmente no tocante aos recursos naturais solo e água. Manejar 
adequadamente a bacia hidrográfica consiste de uma série de ações que visam 
conciliar o uso dos recursos naturais existentes na mesma com o mínimo de impactos 
sobre a natureza. 
 A hidrologia desempenha papel central no que diz respeito ao manejo das 
bacias, uma vez que o entendimento da dinâmica da água é de fundamental 
importância em todos os aspectos. No entanto, é pouco provável que haja sucesso no 
manejo ambiental das bacias hidrográficas se o comportamento físico dos solos, 
associado à cobertura vegetal, não for devidamente estudado e compreendido. Isto 
ocorre porque a participação do solo e seu uso no ciclo hidrológico da bacia 
hidrográfica define a dinâmica da água em seus compartimentos, destacando-se a 
recarga de aqüíferos, com conseqüente geração do escoamento subterrâneo, 
produção e gênese das enxurradas e seus efeitos, especialmente na figura do 
transporte de sedimentos e inundações, e o comportamento evapotranspirativo das 
bacias hidrográficas, o qual está intimamente associado à umidade do solo, com 
conseqüências diretas na produção agropecuária. 
 No entanto, os estudos que norteiam o manejo das bacias hidrográficas 
necessitam de ferramentas que estão diretamente ligadas à evolução tecnológica, 
como geoprocessamento e sensoriamento remoto, os quais determinam, com precisão 
e em tempo real, o comportamento espacial do uso atual do solo, confrontando-o à 
sua capacidade de uso ou aptidão agrícola. Além disto, a aplicação de ferramentas, 
como a geoestatística e os Sistemas de Informação Geográfica (SIGs), para geração 
de mapas do comportamento espacial de atributos físicos do solo, permite que sejam 
feitas análises com alto nível de precisão. Associando estes atributos ao uso atual, é 
possível desenvolver inferências fundamentais para o diagnóstico ambiental da bacia 
hidrográfica. Além disto, auxilia na calibração de modelos hidrossedimentológicos, os 
quais também se constituem de uma ferramenta poderosa no auxílio ao manejo do 
solo e da água em escala de bacias, permitindo simulação de diferentes cenários e 
seus efeitos na dinâmica da água e sedimentos. 
 Neste contexto, a seguir será apresentado um estudo de caso, o qual consiste 
de um levantamento básico de informações fisiográficas e estudo da distribuição 
espacial dos atributos hidrológicos do solo mais influenciados pelo manejo e sua 
relação com o uso do solo. 
 
2.3.1 Estudo de caso: caracterização fisiográfica e manejo da bacia hidrográfica 
do ribeirão Marcela, Alto Rio Grande, MG 
 
a) Caracterização Fisiográfica 
 Características fisiográficas básicas da bacia hidrográfica do ribeirão Marcela. 
Dados: área = 477,6 ha; perímetro = 8,94km; comprimento axial = 2,47km; largura 
média da bacia = 1,91km; comprimento do talvegue = 3,51km. Na tabela abaixo, 
constam valores de área entre cotas bem como comprimento das respectivas curvas 
de nível. 
 
Cota Ai (km2) Li (km) 
950-960 0,06 0,418 
960-980 0,63 1,920 
980-1000 1,23 1,021 
1000-1020 1,23 0,330 
1020-1040 1,07 0,142 
1040-1060 0,55 0,000 
� 4,78 3,831 
 
 A localização geográfica da bacia hidrográfica encontra-se na Figura 2.11, bem 
como o mapa básico das características fisiográficas (rede de drenagem, curvas de 
nível e divisores de água). É interessante destacar também a localização das 
nascentes da bacia, as quais são responsáveis pela manutenção do escoamento, 
sendo importantes indicadores da qualidade ambiental da mesma. 
 
Figura 2.11 Localização geográfica e mapa básico da bacia hidrográfica do ribeirão 
Marcela, constando curvas de nível e rede de drenagem. 
 
Levantamento das características fisiográficas associadas à forma da bacia 
 
a) Coeficiente de Compacidade 
Aplicando-se diretamente a equação 1, obtém-se: 
14,1
78,4
94,828,0 =⋅=kc .: Bacia com alta propensão a grandes enchentes. 
b) Fator de forma e Índice de Conformação 
 
783,0
47,2
78,4
773,0
47,2
91,1
 91,1
2
_
==
==
=
Ic
kf
kmL
.: Bacia com tendência mediana a enchentes 
 
Baseado no fator de forma da bacia hidrográfica pode-se afirmar que a mesma 
possui tendência mediana a enchentes. O coeficiente de compacidade indica uma alta 
tendência a grandes enchentes. Assim, conclui-se que a bacia apresenta tendência 
mediana a enchentes e se estas ocorrerem, poderão ser de grande vulto. 
 
Levantamento das características fisiográficas associadas à rede de drenagem da 
bacia 
 
a) Classificação da ordem da rede de drenagem 
 
 
 
b) Densidade de drenagem 
Dispondo-se todos os canais da rede de drenagem determinou-se o comprimento total 
dos mesmos. 
 
� L= 8,59Km. 
 
80,1
78,4
59,8
==Dd km km-2 
 
Como pode-se observar o valor de 1,80 km km-2 é um resultado típico de cálculo 
baseado em cartas topográficas. 
 
c) Densidade da rede de drenagem 
 
Por Strahler: 
72,2
78,4
13
==DR canais km-2 
 
 
 
Por Horton: 
67,1
78,4
8
==DR canais km-2 
 
d) Extensão média do escoamento superficial 
 
139,0
80,1*4
1
==Cm km 
 
e) Sinuosidade do curso d´água principal 
 
09,1
51,3
831,3
==S 
 
f) Declividade do curso d´água principal 
h1) ( ) 1001%1 ⋅= L
hS 
h1 = 1040-950 = 90 m 
L = 3,831 km = 3831 m 
%35,2100
3831
90(%)1 ==S 
 
 
 
 
 
h2) Método da declividade equivalente constante 
 
Cota Li (m) dni (m) Di ( DiL / ) 
950-960 418 10 0,0239 2702,49 
960-980 1920 20 0,0104 18812,08 
980-1000 1021 20 0,0196 7294,97 
1000-1020 330 20 0,0606 1340,47 
1020-1040 142 20 0,1408 378,37 
� 3831 30528,38 
 
%57,1
38,30528
3831 2
2
3 =�
�
�
�
�
�
=
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
��
�
�
��
�
�
=
�
�
Di
Li
Li
S
 
Levantamento das características fisiográficas associadas ao relevo da bacia 
 
a) Declividade média da bacia 
Comprimento total das curvas de nível =32,59km 
 
( ) ( ) 100% ⋅⋅= � i
BH
CN
A
DI = % 64,1310032590
4778000
20
=⋅⋅ 
 
b) Elevação média da bacia 
Curvas ei (m) ai (km2) ei x ai 
950-960 955 0,06 53,48 
960-980 970 0,63 611,1 
980-1000 990 1,23 1219,68 
1000-1020 1010 1,23 1242,3 
1020-1040 1030 1,07 1106,22 
1040-1060 1050 0,55 581,7 
� 4,78 4814,48 
 
( )
BH
n
i
ii
A
ae
E
�
=
⋅
=
1
 = m 21,1007
78,4
48,4814
=
 
 
c) Curva Hipsométrica 
Curvas ai (km2) Área acima (km2) % área acima 
Área abaixo 
(km2) % área abaixo 
950-960 0,06 4,78 100,00 0,06 1,16 
960-980 0,63 4,72 98,84 0,69 14,36 
980-1000 1,23 4,09 85,64 1,92 40,15 
1000-1020 1,23 2,86 59,85 3,15 65,92 
1020-1040 1,07 1,63 34,08 4,22 88,40 
1040-1060 0,55 0,55 11,60 4,78 100,00 
� 4,78 
 
 
Curva Hipsométrica 
 
 
 
b) Diagnóstico do uso atual do solo na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela 
A distribuição do uso do solo na bacia hidrográfica está apresentada na Tabela 
2.1 e o mapa da bacia com a distribuição dos usos, na Figura 2.12. Há forte 
predominância de pastagens, principalmente a natural, de baixa capacidade de 
suporte, apresentando variação da qualidade do pasto ao longo do ano. A razão pela 
qual se destaca a pastagemé a vocação leiteira da região, sendo esta a sua principal 
atividade econômica. Entretanto, são observados outros usos, mas de menor 
expressão, quando comparados à atividade pecuária leiteira. Este fato permite inferir 
que as terras estão subutilizadas, pois grande parte da área da bacia apresenta 
aptidão para lavoura em pelo menos um dos três níveis de manejo, conforme mapa da 
Figura 2.13, e atualmente apenas 17,37% estão sendo utilizadas com esta atividade 
(Tabela 2.1). 
Tabela 2.1 Distribuição percentual das unidades de mapeamento (uso do solo) na 
sub-bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela. 
 
Unidade de mapeamento Área (ha) Percentual (%) 
Pastagem natural e plantada 362,36 75,87 
Cultura de milho 79,73 16,69 
Fragmentos de mata natural 19,83 4,15 
Eucaliptal 9,13 1,91 
Lago 3,27 0,68 
Cultura de maracujá 1,73 0,36 
Canavial 1,53 0,32 
Total 477,58 100 
 
 
Figura 2.12 Mapa de uso atual do solo na bacia hidrográfica do Ribeirão da Marcela. 
 
Figura 2.13 Mapa de aptidão agrícola da sub-bacia hidrográfica do ribeirão Marcela4. 
 
Analisando os mapas de aptidão agrícola das terras e de uso atual do solo, a 
primeira informação que se obtém é que o uso das terras na bacia hidrográfica não se 
estão em conformidade com as classes de aptidão, evidenciando a falta de 
planejamento ou desconhecimento da aptidão agrícola das terras. 
Do ponto de vista econômico, o uso atual do solo pode não estar sendo viável 
aos agricultores, pois estes poderiam estar trabalhando com culturas mais rentáveis, 
melhorando até mesmo a qualidade das pastagens, o que se traduziria em maior 
capacidade de suporte, aumentando assim, a produção de leite. 
As condições de manejo do solo na bacia hidrográfica foram monitoradas “in 
loco” por Gomes (2005), tendo sido possível perceber a inexistência de práticas de 
manejo conservacionista, como plantio em nível, terraços, cordões de contorno, 
rotação do pastejo, controle de erosão nas estradas, dentre outras. Pôde-se verificar 
ainda, a adoção de queimadas como técnica de limpeza, permitindo inferir que, além 
 
4
 Elaborado por Giarola et al. (1997). 
da subutilização em que as terras se encontram, os agricultores que nelas trabalham, 
contribuem paulatinamente para a degradação do solo. 
Outro fato que chama a atenção é a inexistência de mata ciliar ao longo da rede 
de drenagem e a pouca cobertura vegetal nas proximidades das nascentes, 
restringindo-se à presença de pequenos fragmentos. Visualiza-se na área de recarga 
de duas nascentes, a presença de lavoura de milho, na qual não foi constatada 
adoção de práticas de manejo conservacionista, o que pode ser um indício de que 
estas nascentes estão sendo assoreadas, não descartando-se sua contaminação 
diretamente por agro-químicos carreados pelas enxurradas ou mesmo por 
contaminação subterrânea. Com relação às nascentes que se encontram inseridas em 
meio à pastagem, detecta-se que elas sofrem diretamente as conseqüências do 
pastejo em seu entorno, detectando-se pisoteio do gado e sua utilização como 
bebedouros, o que seria facilmente corrigido com o cercamento do seu entorno e 
estruturação de locais mais apropriados para consumo de água pelos animais 
(Gomes, 2005). Há de se ressaltar que o gado pode estar compactando o solo da área 
de recarga das nascentes, o que dificultará o processo de infiltração, e por 
conseqüência, reabastecimento de aqüíferos, propiciando o rebaixamento do mesmo, 
além de favorecer as condições para escoamento superficial, o que consiste em perda 
da capacidade de produção hídrica da bacia ao longo do ano, além de contribuir 
diretamente com o assoreamento das mesmas. É de se esperar que a dinâmica de 
uso do solo afete a variabilidade de alguns atributos hidrológicos do solo, 
principalmente daqueles que herdam influência do manejo, caso da densidade do solo, 
matéria orgânica e condutividade hidráulica saturada (Gomes, 2005). 
 
c) Comportamento espacial de atributos hidrológicos do solo susceptíveis ao 
manejo 
Os mapas apresentados neste item foram elaborados por Gomes (2005). As 
condições de manejo do solo podem ser observas em função da distribuição espacial 
dos atributos densidade do solo (DS) e matéria orgânica (MO) (Figura 2.14), volume 
total de poros (VTP) e condutividade hidráulica saturada (ko) (Figura 2.15), porosidade 
drenável (µ) e capacidade de retenção de água na camada de 0-20 cm (CTA) (Figura 
2.16). Os mapas foram obtidos por meio de krigagem geoestatística. 
Pela gradação de cores, observa-se que há grande variabilidade para os 
atributos estudados ao longo da sub-bacia. Confrontando as Figuras 2.11 (uso atual) e 
2.14 (distribuição espacial da densidade do solo), observam-se menores valores da 
densidade do solo nas áreas cultivadas com lavouras e sob eucalipto (1,05 g cm-3), 
sendo o contrário constatado nas áreas ocupadas com pastagens (1,15 g cm-3). O 
valor característico para este atributo nos Latossolos desta bacia, encontra-se próximo 
de 0,95 g cm-3, sendo indício de compactação dos solos, principalmente nas áreas sob 
pastejo. 
 
Figura 2.14 Distribuição espacial dos atributos Densidade do Solo (DS) e Matéria 
Orgânica (MO) na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela. 
 
A região situada na parte superior esquerda da bacia (cultivada com milho), 
apresenta menores valores de DS, uma vez que o preparo do solo na bacia, para 
culturas anuais, vem sendo realizado com base no método convencional, com aração 
seguida de 2 ou 3 gradagens, o que propicia, na superfície, redução da densidade do 
solo pelo desprendimento da estrutura do solo e considerável pulverização. 
Constata-se a presença de manchas claras (maior DS), nas regiões de recarga 
de algumas nascentes, o que é indicativo de perturbação das condições de infiltração 
e restrição ao fluxo de água em direção ao aqüífero, favorecendo o escoamento 
superficial, araste de partículas, assoreamento, aumento da resistência mecânica à 
penetração radicular e redução da aeração e disponibilidade de água às plantas. 
Com relação à matéria orgânica, percebe-se ligeira uniformidade, com 
manchas indicativas de maiores percentuais isolados ao sul no sentido leste-oeste. Na 
região sudeste, tem-se a gleba ocupada com eucalipto, e a sudoeste um cerrado 
denso e pouco pastejado. Em ambas as situações, há condições favoráveis ao 
acumulo de matrial orgânico, culminando com maior percentual de MO. O fato de a 
bacia estar ocupada, na sua maior parte, por pastagem, explica a uniformidade dos 
percentuais de matéria orgânica encontrados (1,5 a 2,5 dag kg-1). 
Estes fatos corroboram com a hipótese de que a densidade do solo e o teor de 
matéria orgânica herdam influência do manejo empregado no uso das terras. Por isto, 
tais atributos podem ser considerados bons indicadores das condições de uso, 
ocupação e equilíbrio dos recursos presentes nas bacias hidrográficas, sendo 
importantes para diagnóstico das condições de manejo nas mesmas. 
 
Figura 2.15 Variabilidade espacial dos atributos hidrológicos Volume Total de Poros 
(VTP) e condutividade hidráulica saturada (k0) na bacia hidrográfica do Ribeirão 
Marcela. 
 
Figura 2.16 Variabilidade espacial dos atributos hidrológicos porosidade drenável (µ) e 
Capacidade de Armazenamento (CTA) na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela. 
 
A variabilidade observada nas Figuras 2.15 e 2.16 para os atributos 
hidrológicos porosidade total, condutividade hidráulica saturada, porosidade drenável e 
capacidade total de retenção de água, é função da interação da variabilidade 
intrínseca e extrínseca, não sendo possível quantificar a contribuição isolada de uma 
ou de outra. A variabilidade intrínseca é condicionada pela mudança, ainda que 
pequena, de atributos do solo, em função das diferentes unidades pedológicas 
presentese a variações, dentro das próprias unidades, tais como relevo, cujas cotas 
mais baixas na parte sul da bacia (caso particular da bacia em estudo) ou ao longo 
das várzeas, condiciona o acúmulo de matéria orgânica, favorece a presença de maior 
umidade, tornando os solos mais susceptíveis à compactação, o que por sua vez 
reduziria o volume total de poros, afetando assim o fluxo de água. 
A distribuição espacial da densidade do solo e da VTP evidencia a 
predominância da variabilidade extrínseca existente entre estes dois atributos. 
Visualizam-se maiores valores para a VTP, em regiões de menor densidade do solo, 
sendo o contrário também verdadeiro. Segundo Gomes (2005), esta gleba estava sob 
vegetação natural até o ano 2000 e esporadicamente era pastejada. A partir de então, 
passou a ser ocupada com culturas anuais. Em função do pouco tempo de uso com 
atividades agrícolas, a densidade do solo, até o ano de 2005, ainda não foi alterada 
pelas operações motomecanizadas que ali ocorrem. 
A variabilidade espacial da condutividade hidráulica saturada pode ser 
visualizada na Figura 2.15. A gradação de cores é fortemente pronunciada, 
destacando-se valores na faixa de 0,55; 0,60; 0,65 e 0,70 m dia-1 respectivamente. 
Predomina o valor de 0,55 m dia-1 no sentido sudoeste – centro e o valor de 0,7 m dia-1 
ao sul. Alguns trabalhos têm classificado solos com valores de k0 superiores a 0,72 m 
dia-1 como solos de muito alta condutividade hidráulica; valores entre 0,36 e 0,72 m 
dia-1, solos de alta condutividade; valores entre 0,12 e 0,36 m dia-1 média e menores 
que 0,12 m dia-1 baixa condutividade. Quando os valores de condutividade 
encontrados são comparados às classes propostas, verifica-se que os solos da bacia 
hidrográfica possuem alta condutividade hidráulica, sendo uma sub-bacia com alta 
propensão à infiltração e com elevado potencial para recarga de aqüíferos e 
manutenção do escoamento base. 
Confrontando-se o mapa de solos com o de k0, constata-se que os maiores 
valores de k0 encontram-se na área de Latossolo Vermelho Distrófico típico, o que 
também pode estar relacionado com fatores pedogenéticos e de formação desta 
classe de solo. É sabido que a orientação do material de origem deste solo (granito-
gnaisse) na bacia hidrográfica influenciou neste processo. No caso deste Latossolo, o 
material está orientado verticalmente, favorecendo uma maior drenagem natural e a 
formação de hematita, que confere cor mais avermelhada ao solo. Para a outra classe 
de Latossolo da bacia (Latossolo Amarelo), o material de origem, apesar de ser o 
mesmo, está orientado de forma horizontalizada, dificultando o processo de drenagem 
interna e produzindo um ambiente diferenciado, privilegiando a formação de goethita, 
caracterizando cores mais amareladas. Em termos de manejo, dentro da hidrologia, 
espera-se, por exemplo, que em nascentes sob o Latossolo Vermelho, haja maior 
condição para recarga de aqüífero, favorecendo a produção de água nestas áreas, as 
quais devem, portanto, ser manejadas com maior critério. 
A porosidade drenável (µ) apresenta comportamento bem característico, 
crescendo no sentido leste-oeste da bacia hidrográfica, com predomínio do Latossolo 
mais avermelhado nesta região. Este atributo é fundamental para o entendimento das 
condições hidrológicas da bacia, pois está intimamente ligado à recarga de aqüíferos e 
geração do escoamento subterrâneo. 
A capacidade total de armazenamento (CTA) é um dos atributos físico-hídricos 
do solo de maior importância, pois além de garantir suprimento hídrico às plantas, diz 
o quanto de água o solo pode armazenar a uma certa profundidade, por um 
determinado período, o que interfere na freqüência das irrigações. Pode-se dizer que a 
CTA é função da interação de todos os outros atributos discutidos anteriormente. 
Especialistas relatam que a disponibilidade total de água de um solo de textura 
fina, deve estar entre 1,2 a 2,4 mm de água por cm de solo, o que equivale a uma 
capacidade total de armazenamento (CTA) entre 18 a 36 mm para uma camada de 15 
cm de solo. Pela Figura 2.16, constata-se que a CTA da bacia hidrográfica, para a 
camada de 15 cm de solo, encontra-se entre 22 a 28 mm, destacando-se a região 
nordeste da bacia. Na parte sul, no sentido sudeste-sudoeste, percebe-se também 
uma faixa de maior CTA. Neste sentido, tem-se terras cultivadas com eucalipto e 
cerrado mais denso, propiciando maiores percentuais de matéria orgânica, o que 
confere ao solo maior capacidade total de armazenamento. 
Este estudo de caso tem por objetivo direcionar os levantamentos pedológico e 
hidrológico dentro da sub-bacia para indicar áreas com potencial para sofrer 
degradação ambiental, fruto das ações antrópicas de uso agrícola do solo. 
Evidentemente, as observações desenvolvidas não esgotam a análise e sim, fornecem 
subsídios para engenheiros e técnicos conduzirem suas ações, propiciando uso 
sustentado da bacia hidrográfica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências Bibliográficas 
 
BROOKS, K.N.; FFOLLIOTT, P.F.; GREGERSEN, H.M.; DEBANO, L.F. Hydrology 
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Solos da região sob influência do reservatório da hidrelétrica de 
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107 p. Dissertação de Mestrado, UFLA, Lavras, MG. 
 
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3 CICLOS HIDROLÓGICO E HIDROSSEDIMENTOLÓGICO 
 
3.1 Ciclo Hidrológico 
3.1.1 Definição 
O ciclo hidrológico corresponde à dinâmica da água no meio físico, 
compreendendo seus diferentes estados físicos (líquido, vapor e sólido), ocupando 
diferentes ambientes terrestres, tais como solo, atmosfera, leitos naturais de corpos 
d´água, montanhas e outros. A fonte básica de energia que torna o ciclo possível 
provém do sol, na forma de radiação solar. 
Esta dinâmica pode ser analisada em escala global, continental, grandes 
bacias hidrográficas que drenam áreas em diferentes países, como a Bacia 
Amazônica, Bacia do Rio Nilo, Bacia do Rio Paraná e outras bacias hidrográficas que 
drenam áreas em diferentes estados da federação, como os Rios Grande, São 
Francisco e Tietê, e bacias hidrográficas com áreas de drenagem de centenas de 
hectares, como a do Ribeirão Marcela, mencionada no capítulo anterior, ou 
microbacias com algumas dezenas de hectares, as quais constituem-se em 
laboratórios para estudos da hidrologia de campo, bem como estudos mais avançados 
na área de modelagem hidrossedimentológica. Enfim, o ciclo hidrológico pode ser 
concebido em diversas áreas de drenagem, variando de acordo com os objetivos 
técnicos, científicos e disponibilidade de recursos e equipamentos para 
monitoramento. 
O ciclo hidrológico pode ser mais bem entendido e estudado quando se tem 
como referência uma bacia hidrográfica de menor magnitude, onde os componentespossam ser devidamente estabelecidos por meio de monitoramento. Na Figura 3.1 
está esquematizado o ciclo da água com seus componentes principais, tendo-se uma 
bacia hidrográfica como referência. 
O principal componente de entrada do ciclo hidrológico é a precipitação, seja 
na forma de chuva seja na forma de neve. A partir da precipitação, parte da água pode 
ser interceptada pela cobertura vegetal, cuja quantidade depende das características 
da mesma (especificamente, o Índice de Área Foliar), retida pelas folhagens, escorrer 
pelos troncos das árvores e atingir o solo ou sofrer evaporação direta. Existem muitas 
controvérsias a respeito da importância da interceptação no ciclo hidrológico, havendo 
ainda poucas respostas científicas para a questão. 
A parte da precipitação que passa pela cobertura vegetal, ao atingir a 
superfície do solo, é dividida em duas parcelas: uma que infiltra no solo e outra que 
gera escoamento superficial direto (enxurrada). A parcela que infiltra tem uma função 
ambiental e agronômica extremamente importante, porque fornece água para as 
plantas através da fração retida pela matriz do solo e a outra fração, não retida, 
possibilita a recarga de aqüíferos e abastecimento de nascentes, sendo responsável 
direta pela manutenção do escoamento base (ou subterrâneo) na bacia durante os 
períodos de déficit hídrico, parcela fundamental para o desenvolvimento de atividades 
produtivas, de abastecimento e gestão ambiental. 
A parcela que escoa pela superfície, impulsionada pela gravidade, é a principal 
responsável pelo transporte de sedimentos, e corresponde a uma fração da 
precipitação que pode provocar danos ao ambiente da bacia hidrográfica, 
representando perda de água bem como solo agricultável e insumos agrícolas, o que 
invariavelmente, contamina corpos d’água na bacia, reduz o potencial agrícola das 
terras e aumenta a propensão da bacia a cheias devido ao assoreamento dos corpos 
d’água. O escoamento superficial direto também possui algumas outras 
nomenclaturas, como deflúvio superficial ou enxurrada, termos estes bastante comuns 
na hidrologia. 
 
Figura 3.1 Representação do ciclo hidrológico e seus principais componentes. 
 
Para fechar o ciclo, a água absorvida pelas plantas e aquela presente no solo, 
sofrem um processo conjunto conhecido como evapotranspiração (evaporação da 
água direta do solo e transpiração das plantas, a partir de seus mecanismos 
fisiológicos), que é a transferência da água, na forma de vapor, para a atmosfera, 
mediante consumo de energia solar. A parcela do ciclo hidrológico associada à 
evapotranspiração é substancial, podendo representar até 60% do ciclo. Infelizmente, 
são poucos os estudos “in situ” sobre a evapotranspiração em bacias hidrográficas, 
dificultando um melhor entendimento da dinâmica da água na mesma. 
Ao se analisar os componentes do ciclo hidrológico na Figura 3.1, constata-se 
que o papel do homem como usuário dos recursos naturais em uma bacia hidrográfica 
(solo, água e vegetação natural), pode desencadear alterações em um ou mais dos 
componentes, gerando mudanças no ciclo hidrológico, via de regra, culminando com 
redução da capacidade de infiltração e aumento do escoamento superficial com 
conseqüente aumento da erosão. Isto significa que, ao se utilizar práticas pouco 
conservacionistas, haverá não somente perda de solo, mas também de água pelo 
aumento da parcela que escoa. Isto implica, necessariamente, em menor recarga 
subterrânea e menor disponibilidade de água. 
 
3.1.2 Equacionamento do Balanço Hídrico 
 
Com base na dinâmica da água apresentada na Figura 3.1, pode-se chegar a 
uma equação para o balanço hídrico numa bacia hidrográfica, para um determinado 
intervalo de tempo, a qual apresenta-se a seguir. 
 
bsub ESETALpEESdSiLcP ++∆++++=+ 
(1) 
 
Em que: 
- P = precipitação; 
- Lc = capilaridade; 
- Si = Interceptação; 
- ESd = escoamento superficial direto; 
- Esub = escoamento sub-superficial; 
- Lp = percolação; 
- ∆A = variação de armazenamento de água no solo; 
- ET = evapotranspiração; 
- ESb = escoamento subterrâneo (ou base) 
 
Normalmente, deseja-se estudar o comportamento da evapotranspiração na 
bacia hidrográfica ou simular o escoamento superficial, o qual é composto pela soma 
dos escoamentos (ESd + Esub +ESb). Um modelo de simulação hidrológica é passível 
de ajuste de forma que cada membro da equação acima possa ser representado por 
um modelo específico que melhor se ajusta aos objetivos da simulação. 
Cada um dos componentes da equação 1 pode ser medido por uma 
aparelhagem específica, como o escoamento superficial por linígrafos associados a 
calhas, vertedores ou estações fluviométricas5, a umidade do solo, para determinação 
do armazenamento de água no solo, por tensiômetros, as lâminas percolada e capilar, 
por piezômetros, a precipitação por pluviômetros ou estações climatológicas, a 
interceptação por diferença entre a precipitação total e pluviômetros distribuídos no 
interior da vegetação e assim sucessivamente. No entanto, a evapotranspiração numa 
bacia hidrográfica pode apenas ser estimada com base em modelos empíricos, como 
os de Pennam-Monteith ou Priesly-Taylor6. Assim, observa-se a necessidade de se 
estudar esta variável de forma mais precisa, haja vista sua íntima relação com as 
 
5
 Maiores detalhes sobre hidrometria no Capítulo “Escoamento Superficial”. 
6
 Detalhes destes modelos no Capítulo “Evapotranspiração”. 
condições de umidade do solo, demanda atmosférica e características fisiológicas. 
Tomando-se a evapotranspiração como variável dependente, a equação 1 pode ser 
simplificada em: 
 
( ) AEStLcLpSiPET ∆−−−−−= 
(2) 
 
A diferença Lp – Lc pode ser obtida por piezômetros ou poços de observação do 
aqüífero ou se a camada de monitoramento estiver consideravelmente distante da 
superfície do aqüífero, pode-se considerá-la desprezível. Os escoamentos podem se 
resumir ao escoamento superficial total, uma vez que o monitoramento na seção de 
controle da bacia compreenderá todos os contribuintes do mesmo, não sendo 
necessário avaliá-los separadamente para análise do deflúvio médio associado a um 
intervalo de tempo. A equação 2 pode, então, ser reescrita da seguinte forma: 
 
AEStSiPET ∆−−−= 
(3) 
 
É importante destacar o intervalo de tempo para o qual se deseja estudar o 
balanço hídrico. Assim, quando se busca a um estudo em escala menor que a anual, é 
necessário estudar a variação do armazenamento de água no solo, ficando o mesmo 
da seguinte forma: 
 
1tt AAA −−=∆ 
(4) 
 
Em que At é o armazenamento no tempo t e At-1 no tempo anterior a t. Os 
tempos t e t-1 podem ser dias, semanas ou meses. No entanto, quando se busca a um 
estudo anual da evapotranspiração na bacia hidrográfica, é plausível admitir que a 
variação de armazenamento é nula ao longo do ano hidrológico, uma vez que haverá 
compensação entre os períodos em que esta for negativa (período de déficit hídrico) e 
os períodos em que for positiva (período de chuvas). Na Figura 3.2 é possível 
visualizar o comportamento médio esperado da variação do armazenamento de água 
no solo ao longo do ano hidrológico. 
 
Figura 3.2 Comportamento esperado da variação do armazenamento de água no solo 
ao longo do ano hidrológico. 
 
Com esta consideração, o balanço hídrico numa bacia hidrográfica pode ser 
realizado, com algumas restrições, por: 
 
 EStSiPET −−= 
(5) 
 
 A diferença P-Si é contabilizada por estações meteorológicas ou pluviômetros 
acima e abaixo do dossel para o ano todo e ESt, em lâmina, obtido por: 
 
cahidrográfi bacia da Área
tempo QES t
×=
−
 
(6) 
 
 A vazão a ser usada é o valor médio anual oriundo de monitoramento das 
vazões e é conhecida como deflúvio médio anual. Com isto, torna-se 
consideravelmente simples estudar o balanço hídrico em uma bacia hidrográfica se a 
escala de tempo for anual e houver disponibilidade de dados hidrométricos e 
pluviométricos. 
 Na Tabela 3.1 apresentada a seguir, consta o balanço hídrico médio anual das 
principais bacias hidrográficas brasileiras, bem como a relação entre o deflúvio e o 
total precipitado, o qual, nesta situação, diz respeito à capacidade de geração de 
escoamento total na bacia. Observa-se que bacias geograficamente localizadas na 
região Nordeste e próxima a esta, como Atlântico Nordeste e São Francisco, 
apresentam os menores coeficientes, sendo que pouco mais de 10% da precipitação é 
convertida em escoamento. Neste caso, a evapotranspiração proporcionalmente ao 
total precipitado, corresponde a uma grande parcela do ciclo, com maior 
representatividade do que em bacias consideradas úmidas, como as das regiões Norte 
e Sul/Sudeste do Brasil. 
 
Tabela 3.1 Balanço hídrico das principais bacias hidrográficas do Brasil. 
Bacia Precipitação 
(mm) 
Deflúvio 
(mm) 
Evapotranspiração 
(mm) 
C 
Amazônica 2544,18 1042,26 1501,92 0,409 
Tocantins 1765,81 470,75 1295,06 0,267 
Atlântico Norte 2135,60 781,88 1353,70 0,366 
Atlântico Nordeste 1121,23 125,42 995,81 0,112 
São Francisco 986,32 151,21 835,11 0,153 
Paraná 1436,02 402,74 1033,28 0,280 
Uruguai 1698,87 715,76 983,11 0,421 
Atlântico Sul 1480,36 643,39 836,97 0,435 
C = deflúvio/precipitação; Fonte: Tundisi (2003). 
 
3.2 Ciclo Hidrossedimentológico 
 Este processo não é, na sua essência, um ciclo, uma vez que o solo perdido 
por erosão não retorna ao seu local de origem. É, portanto, um “ciclo aberto”. 
 A erosão hídrica é a principal forma de erosão na maioria dos países, 
especialmente os tropicais, sendo a água, associada às suas fases no ciclo 
hidrológico, o mecanismo principal de geração e transporte do solo erodido. Assim, 
conforme destacado, a chuva além de ser o principal componente de entrada do ciclo 
da água, propicia o início do processo erosivo, provocando desprendimento de solo 
pelo impacto de gotas, as quais exercem um trabalho transformando energia potencial 
em cinética, com desprendimento de pequenas partículas de solo. Além disto, o 
salpicamento, que consiste no deslocamento das partículas soltas pelo impacto das 
gotas, é a primeira fase do ciclo hidrossedimentológico, onde tais partículas são 
lançadas a distâncias de até 2,0 m do seu local de origem, apenas pelo salpicamento, 
especialmente no sentido do declive. 
 A partir do excesso de chuva ou sua elevada intensidade, ocorre a formação de 
uma pequena lâmina d`água na superfície do solo, a qual, impulsionada pela 
gravidade, forma escoamento na forma de enxurrada. Esta enxurrada, à medida que 
se concentra em alguns trechos da superfície, adquirem cada vez mais energia, 
provocando, além de erosão propriamente dita, conhecida como erosão laminar, pela 
ação de forças horizontais sobre as partículas de solo e turbulência do escoamento 
pelo contínuo impacto de gotas de chuva sobre a enxurrada, exerce função de 
transporte dos sedimentos, sendo esta a segunda fase do ciclo. 
 O escoamento proveniente das encostas, transportando sedimentos, encontra 
sulcos constituintes da rede de drenagem das bacias hidrográficas, e inicia-se assim, o 
processo de transporte de sedimentos e escoamento nos sulcos de drenagem, os 
quais também produzem erosão pela ação de forças de cisalhamento sobre o canal. O 
transporte de sedimentos nos sulcos ou corpos d`água existe quando a capacidade de 
transporte de sedimentos, exercida pelo escoamento (energia hidráulica), supera a 
carga de sedimentos carreados até os mesmos. Em caso contrário, ocorrerá um 
processo de decantação dos sedimentos em suspensão pela ação da gravidade, 
sendo esta a terceira fase do ciclo hidrossedimentológico. Neste caso, o transporte de 
sedimentos em suspensão não mais existe e ocorre apenas o transporte por arraste 
no fundo dos leitos. 
 A partir da decantação de sedimentos em suspensão ocorrerá um processo de 
deposição de partículas. Nesta fase, já não ocorre mais translocação de material, com 
o mesmo acumulando-se no fundo dos leitos, iniciando-se a fase de assoreamento, a 
qual é concluída através de um processo conhecido como consolidação, sendo estes 
dois últimos (deposição e consolidação), as etapas finais do ciclo 
hidrossedimentológico. 
 Na Figura 3.3 está apresentado um esquema fluvial, tendo-se como referência 
uma bacia hidrográfica. Desta Figura, observa-se que a trajetória do escoamento e a 
distribuição dos sedimentos podem, em termos genéricos, apresentar-se em 3 etapas 
no espaço: nas “vertentes” ou “bacias de cabeceiras”, com predomínio de material 
mais grosseiro no leito e um processo de escavação vertical do leito, sendo este 
profundo e pouco largo; na fase conhecida como “calha”, há maior acúmulo de água 
no rio que na fase anterior, com velocidade do escoamento menor (menor 
declividade), sendo uma fase de transição. Inicia-se o processo de sedimentação de 
partículas, com ligeiro assoreamento do leito. Na última fase, conhecida como “várzea” 
ou “planície aluvial”, verifica-se grande acúmulo de material no leito do rio, havendo 
alargamento da seção e redução da profundidade. O fundo do rio, nesta etapa, 
normalmente apresenta material de textura fina (argila e silte) e a velocidade do 
escoamento é baixa, uma vez que este estará próximo ao seu ponto de deságüe. 
 
 
 
Figura 3.3 Comportamento fluvial numa bacia hidrográfica (Adaptado de Bordas & 
Semmelmann, 2001). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências Bibliográficas 
 
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TUNDISI, J.G. Água no século XXI: enfrentando a escassez. São Carlos: RiMa, 
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