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HIDROLOGIA APLICADA 
 
 
 
 
 
 
TEXTO BÁSICO 
 
Disciplina Ministrada na Universidade Estadual do Rio Grande do 
Sul, para o curso de graduação em Engenharia de Bioprocessos e 
Biotecnologia na unidade de Caxias do Sul. 
 
 
 
 
 
 
Adriano Rolim da PazAdriano Rolim da PazAdriano Rolim da PazAdriano Rolim da Paz 
adrianorpaz@yahoo.com.br 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Setembro/2004 
 
 
 
 
 
2 
 
 
Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo 1111 
Introdução à hidrologiaIntrodução à hidrologiaIntrodução à hidrologiaIntrodução à hidrologia 
 
 
 
Aspectos gerais 
 
 A Hidrologia pode ser entendida como a ciência que estuda a água, como a 
própria origem da palavra indica (do grego): hidrologia = hydor (“água”) + logos 
(“ciência” ou “estudo”). Entretanto, uma boa definição adotada por vários autores é a 
seguinte: 
 
 “Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, 
circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua 
reação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas 
vivas” (Definição do U.S. Federal Council of Service and Technology, 
citada por Chow, 1959, apud Tucci, 2000). 
 
 Como se pode perceber pela definição acima, a hidrologia é uma ciência 
consideravelmente ampla, cujo escopo de trabalho abrange diversas sub-áreas mais 
específicas, como por exemplo: 
 
- Hidrometeorologia: trata da água na atmosfera; 
- Limnologia: estuda os lagos e reservatórios; 
- Potamologia: estuda os rios; 
- Oceanografia: estuda os oceanos; 
- Hidrogeologia: estudas as águas subterrâneas; 
- Glaciologia: trata da ocorrência de neve/gelo na natureza. 
 
 
3 
Entretanto, cabe salientar que a maioria dos estudos envolve mais de uma das 
sub-áreas, já que os fenômenos e processos envolvendo a água na natureza (ocorrência, 
distribuição, propriedades físico-químicas, etc.) estão interrelacionados de tal forma que 
a explicação e o entendimento dos mesmos só são alcançados mediante a reunião dos 
conhecimentos das diversas sub-áreas. Por exemplo, como estudar os processos de 
deposição de nutrientes e sedimentos em um reservatório (limnologia) sem a 
caracterização do aporte dessas substâncias oriundo do curso d’água (rio) barrado para 
formar o reservatório (potamologia)? 
 
Tornando a análise um pouco mais geral, face ao caráter de escassez atribuído à 
água atualmente, sendo reconhecida a importância em preservar e usar racionalmente 
esse recurso, uma vasta gama de profissionais tem se dedicado a estudar a hidrologia, 
entre eles os engenheiros, economistas, estatísticos, químicos, biólogos, químicos, 
matemáticos, geólogos, agrônomos, geógrafos, etc. 
 
 Os problemas relacionados à água geralmente requerem um enfoque 
multidisciplinar, segundo o qual diversos especialistas contribuem em suas áreas para 
entender a situação e alcançar a melhor alternativa, sob determinados critérios. Um 
exemplo disso é um projeto que vise o barramento de um rio para formação de um 
reservatório, com o objetivo de captar água para abastecimento humano e irrigação. 
Simplificadamente, poder-se-ia dizer que o hidrólogo seria responsável pela 
caracterização da área contribuinte ao reservatório, estimando a vazão afluente e 
dimensionando a barragem; ao especialista em hidráulica caberia projetar o sistema de 
captação, bombeamento e distribuição da água; o biólogo analisaria o impacto do 
barramento do rio sobre o ecossistema, em particular sobre a biota aquática, bem como 
no levantamento das espécies que habitam a região a ser alagada; o sociólogo (e 
psicólogo) estaria envolvido com a remoção da população residente na área alagada pela 
barragem, a qual seria realocada; a vegetação que ficaria submersa com o enchimento 
do lago iria se degradar, merecendo o devido monitoramento da qualidade da água, que 
poderia ser realizado por um especialista na área de saneamento/química; o agrônomo 
iria definir as condições de irrigação das culturas agrícolas atendidas, e assim por 
diante. 
 
 
4 
 Por outro lado, também cabe salientar que, a despeito dos vários profissionais 
envolvidos na problemática da água, os estudos hidrológicos, propriamente ditos, 
geralmente envolvem técnicas originárias ou desenvolvidas a partir de conceitos de 
outras áreas, mas que o profissional que lida com a hidrologia deve estar familiarizado e 
ser capaz de aplica-las e entender seus resultados. Entre tais técnicas pode-se citar: 
teoria estocástica, séries temporais, análise multicritério, teoria das decisões, análise 
econômica, programação dinâmica, inteligência artificial, otimização, interpretação de 
imagens de satélite, etc. 
 
Breve histórico da hidrologia 
 
 A importância da água na história da humanidade é identificada quando se 
observa que os povos e civilizações se desenvolveram às margens de corpos d’água, 
como rios e lagos. A seguir serão listados alguns fatos marcantes da história da 
hidrologia, de maneira superficial, sendo maiores detalhes encontrados na bibliografia 
pesquisada, citada ao final deste documento. 
• Diversos autores citam registros de que no Egito Antigo, na época dos 
faraós, existiram obras de irrigação e drenagem. Também na Mesopotâmia, 
na região conhecida como Crescente Fértil, entre os rios Tigre e Eufrates, a 
água já era usada para irrigação. 
• Os filósofos gregos são considerados os primeiros a estudar a hidrologia 
como ciência. Por exemplo, Anaxágoras, que viveu entre 500 e 428 a. C, 
tinha conhecimento de que as chuvas eram importantes na manutenção do 
equilíbrio hídrico na Terra. 
• Mas apenas na época de Leonardo da Vinci é que o ciclo hidrológico veio a 
ser melhor compreendido. Um fato relevante foi o realizado por Perrault, no 
século 17, que analisou a relação precipitação-vazão, comparando a 
precipitação com dados de vazão. 
• No século 19 dá-se o início de medições sistemáticas de vazão e 
precipitação; 
• Até a década de 30, prevalece o empirismo, procurando descrever os 
fenômenos naturais, enquanto até a década de 50 é predominante o uso de 
indicadores estatísticos dos processos envolvidos; 
 
5 
• Com o advento do computador em conjunto com o aprimoramento de 
técnicas estatísticas e numéricas, deu-se um grande avanço na hidrologia. 
Foram desenvolvidos modelos precipitação-vazão e avanços na hidrologia 
estocástica. O escoamento subterrâneo, a limnologia e a modelação 
matemática de processos constituem outros desenvolvimentos importantes. 
 
A modelagem ajuda a entender e explicar padrões de ocorrência e possibilita 
simular cenários futuros, fornecendo subsídios importantes para responder a perguntas 
do tipo “o que aconteceria se...?”. Um exemplo de modelagem de processos é a 
simulação da circulação da água e do transporte de poluentes em um lago ou rio. Com 
um modelo computacional, é possível inferir sobre o que aconteceria se ocorresse um 
vazamento de óleo próximo a um lago, em termos de áreas atingidas, tempo de 
deslocamento da mancha de óleo, etc. Isso tudo sem o processo estar ocorrendo, apenas 
hipoteticamente, o que permite prever impactos e traçar alternativas de combate 
previamente. 
 
 
Ocorrência de água na Terra 
 
 Considera-se, atualmente, que a quantidade total de água na Terra, estimada em 
cerca de 1.386 milhões de km3, tem permanecido de modo aproximadamente constante 
durante os últimos 500 milhões de anos. Entretanto, as quantidades de água estocadas 
na Terra sob as diferentes formas (ou nos diferentes “reservatórios”) variaram 
substancialmente nesse período. 
 Na Figura 1.1 é apresentada a distribuição da água na Terra, conforme 
Shiklomanov (1997) apud Setti et al. (2001). 
 Verifica-se que cerca de 97,5% do volume total de água na Terra estão nos 
oceanos (água salgada), sendoapenas 2,5% do total constituído por água doce. Por sua 
vez, a água doce é encontrada principalmente sob a forma de geleiras, que representam 
68,7% do total de água doce. Considerando que as águas doces contidas em rios e lagos 
constituem as formas mais acessíveis ao uso humano e de ecossistemas, tem-se um 
percentual muito pequeno de água disponível – em torno de 0,27% da água doce o que 
corresponde a 0,007% do volume total de água. 
 
6 
 Assim, embora a Terra apresente 1.386 milhões de km3 de água, considera-se 
que o que está disponível ao uso humano é apenas 0,007% dessa quantidade. 
 
 
 
Reservatório Volume (x 103 km3) 
% do 
volume 
total 
% do 
volume 
de água 
doce 
Oceanos 1.338.000,0 96,5379 - 
Subsolo: 23.400,0 1,6883 - 
 Água doce 10.530,0 0,7597 30,0607 
 Água salgada 12.870,0 0,9286 - 
Umidade do solo 16,5 0,0012 0,0471 
Áreas congeladas 24.064,0 1,7362 68,6971 
 Antártida 21.600,0 1,5585 61,6629 
 Groenlândia 2.340,0 0,1688 6,6802 
 Ártico 83,5 0,0060 0,2384 
 Montanhas 40,6 0,0029 0,1159 
Solos congelados 300,0 0,0216 0,8564 
Lagos 176,4 0,0127 - 
 Água doce 91,0 0,0066 0,2598 
 Água salgada 85,4 0,0062 - 
Pântanos 11,5 0,0008 0,0328 
Rios 2,1 0,0002 0,0061 
Biomassa 1,1 0,0001 0,0032 
Vapor d'água na atmosfera 12,9 0,0009 0,0368 
Armazenamento total de água salgada 1.350.955,4 97,4726 - 
Armazenamento total de água doce 35.029,1 2,5274 100,0 
Armazenamento total de água 1.385.984,5 100,0 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 – Distribuição da água na Terra (adaptado de Shiklomanov, 1997, apud Setti 
et al. 2001). 
 
2,5%
97,5%
Água doce 
Água salgada 
30%
69%
1%
outros 
água doce no 
subsolo água 
congelada 
 
7 
 
 
Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo 2222 
Ciclo hidrológicoCiclo hidrológicoCiclo hidrológicoCiclo hidrológico 
 
 
 
 
Descrição geral 
 
 Embora tenham sido estimados os volumes em cada um dos “reservatórios” na 
Terra (ver Figura 1.1), é importante lembrar que a água está em constante movimento, 
constituindo o que se denomina de ciclo hidrológico. Esse ciclo tem o Sol como 
principal fonte de energia, através de sua radiação, e o campo gravitacional terrestre 
como a principal força atuante. 
 A Figura 2.1 apresenta um esquema do ciclo hidrológico, identificando as 
diversas etapas que o compõem. 
 
 
8 
Figura 2.1 – Ciclo hidrológico (fonte: adaptado de EPA, 1998). 
 De maneira simplificada, o ciclo hidrológico pode ser descrito da seguinte 
forma: 
 
- ocorre evaporação da água dos oceanos e formação do vapor de água; 
- sob determinadas condições, o vapor precipita na forma de chuva, neve, granizo, 
etc (precipitação); 
- parte da precipitação não chega nem a atingir a superfície terrestre, sendo 
evaporada; 
- boa parte da precipitação atinge diretamente a superfície de lagos e oceanos, daí 
evaporando parcela; 
- da precipitação que atinge a superfície terrestre, uma parte é interceptada pela 
cobertura vegetal (interceptação), de onde parte evapora e parte acaba 
escorrendo até o solo; 
- da precipitação que chega ao solo, parcela infiltra sub-superficialmente 
(infiltração), e desta uma parte escoa até corpos d’água próximos, como rios e 
lagos (escoamento sub-superficial); 
- uma parte infiltrada percola atingindo os aqüíferos (percolação), que escoam 
lentamente até rios e lagos (escoamento subterrâneo); 
- ainda quanto à parte da precipitação que atinge o solo, esta vai escoar 
superficialmente (escoamento superficial), sendo retida em depressões do solo, 
sofrendo infiltração, evaporação ou sendo absorvida pela vegetação. O 
“restante” do escoamento superficial segue para rios, lagos e oceanos, governada 
pela gravidade; 
- a vegetação, que retém água das depressões do solo e infiltrações, elimina vapor 
d’água para a atmosfera (transpiração), através do processo de fotossíntese; 
- a água que alcança os rios, seja por escoamento superficial, sub-superficial ou 
subterrâneo, ou mesmo precipitação direta, segue para lagos e oceanos, 
governada pela gravidade. 
 
Cabe ressaltar que o ciclo hidrológico não apresenta um “começo” nem um 
“fim”, já que a água está em movimento contínuo, sendo o início da descrição do ciclo 
realizado a partir da evaporação dos oceanos apenas por questões didáticas. 
 
9 
Outro fato a ser ressaltado é que a evaporação está presente em quase todas as 
etapas do ciclo. 
Um termo normalmente usado para denotar a evaporação associada à 
transpiração da vegetação é a evapotranspiração. 
Apesar de haver algumas divergências quantos aos valores estimados de autor 
para autor, convém comentar que cerca de 383.000 km3 de água evaporam por ano dos 
oceanos (Wundt, 1953, apud Esteves, 1988). Isso equivaleria à retirada de uma camada 
de 106 cm de espessura dos oceanos por ano. Desse total evaporado, estima-se que 75% 
retornem diretamente aos oceanos sob a forma de precipitação, enquanto os 25% 
restantes precipitam sobre os continentes. 
Uma curiosidade evidenciada por Esteves (1988) é que a composição química da 
precipitação oceânica difere nitidamente da continental, particularmente no que diz 
respeito à concentração de íons como Na+, Mg2+ e Cl-, maior na precipitação oceânica. 
O ciclo hidrológico, como já colocado anteriormente, promove a movimentação 
de enormes quantidades de água ao redor do planeta. Entretanto, algumas das fases do 
ciclo são consideradas rápidas e outras muito lentas, se comparadas entre si. A Tabela 
2.1 ilustra esse comentário, ao apresentar alguns períodos médios de renovação da água 
nos diferentes “reservatórios”. Tais valores dizem respeito ao tempo necessário para que 
toda a água contida em cada um dos reservatórios seja renovada – dentro de uma visão 
bastante simplificada, é claro, da “entrada”, “circulação” e “saída” de água neles. 
 
 
Tabela 2.1 – Período de renovação da água em diferentes reservatórios na Terra. 
Fonte: Shiklomanov (1997) apud Setti et al. (2001). 
Reservatórios Período médio de renovação 
Oceanos 2.500 anos 
Águas subterrâneas 1.400 anos 
Umidade do solo 1 ano 
Áreas permanentemente congeladas 9.700 anos 
Geleiras em montanhas 1.600 anos 
Solos congelados 10.000 anos 
Lagos 17 anos 
Pântanos 5 anos 
Rios 16 dias 
Biomassa algumas horas 
Vapor d'água na atmosfera 8 dias 
 
 
 
10 
 A princípio, as etapas de precipitação e evaporação são consideradas as mais 
importantes dentro do ciclo hidrológico, pensando em termos de volume de água 
movimentado. Entretanto, à medida que se diminui a escala de análise, as demais fases 
do ciclo se tornam muito importantes. Por exemplo, analisando uma determinada área 
de dezenas de hectares, a interceptação, infiltração, percolação e escoamento superficial 
são bastante relevantes para entendimento dos processos hidrológicos. 
 
 
Impactos sobre o ciclo hidrológico 
 
 Observando a descrição do ciclo hidrológico, é fácil perceber o quanto ele é 
condicionado pelas características locais, como clima, relevo, tipo de solo, uso e 
ocupação do solo, geologia, tipo de cobertura vegetal, rede hidrográfica (rios), etc. Por 
exemplo, a interceptação que ocorre em uma área com mata nativa é muito superior à de 
áreas agrícolas, como o cultivo de fumo e arroz. Em áreas com solo tipo argiloso, pouco 
permeável, a infiltração se dá em menor quantidade do que em áreas com solo arenoso, 
mais permeável, enquanto que em áreas pavimentadas essa fase já não ocorre 
praticamente. Como o escoamento se processa movido pela ação da gravidade, em 
terrenos mais íngremes a tendência é ocorrer menor retenção da água em depressões do 
solo, com escoamentos mais rápidos do que em terrenos mais planos, onde há maior 
propensão ao acúmulo de água, facilitando a infiltração. 
 O homem vem modificando o meio em que vive,de modo à “adequá-lo” às suas 
necessidades, o que repercute em sensíveis alterações do ciclo hidrológico. Por 
exemplo, pode-se citar o barramento de rios, que modifica o regime de escoamento, 
aumenta a evaporação e eleva o nível das águas subterrâneas (lençol freático), além de 
outras conseqüências sobre a biota aquática. Outro exemplo é a impermeabilização do 
solo devido à urbanização, o que diminui a parcela infiltrada e aumenta o escoamento 
superficial, causando alagamentos. O desmatamento é outro exemplo, na medida em 
que diminui a interceptação, deixando os solos expostos à ação das gotas de chuva e do 
escoamento superficial, que erodem o solo e carreiam nutrientes e sedimentos para rios 
e lagos. 
 Para ilustrar o efeito da substituição da cobertura natural do solo pela 
urbanização sobre o ciclo hidrológico, tem-se a Figura 2.2. Observa-se que, após uma 
impermeabilização entre 30% e 50% da superfície, o escoamento superficial passa a 
 
11 
corresponder a 55% do total precipitado, enquanto esse percentual era equivalente a 
apenas 10% da precipitação para a situação de cobertura natural do solo. 
 
 
Figura 2.2 – Ilustração do efeito da urbanização sobre o ciclo hidrológico (os 
percentuais se referem à parcela da precipitação que “segue” cada uma das fases do 
ciclo). Fonte: adaptado de EPA (1998). 
 
 
 Além de alterar as fases do ciclo hidrológico, as atividades antrópicas1 têm uma 
série de repercussões sobre o meio ambiente, tais como: contaminação de corpos 
d’água, devido ao lançamento de efluentes de origem industrial, agrícola ou doméstico 
(esgoto das cidades); introdução de espécies exóticas (espécies que não eram 
encontradas na região na região e foram introduzidas pelo homem); ocupação de 
planícies de inundação; mudanças globais no clima; desmatamento; contaminação do ar, 
ocasionando chuvas ácidas, etc (Tabela 2.2). 
 
1
 atividade antrópica = aquela relativa à ação humana. 
 
12 
 
Tabela 2.2 – Atividade humana e seus impactos sobre a disponibilidade hídrica. (Fonte: 
adaptado de Tundisi, 2000). 
Atividade humana Impacto nos ecossistemas aquáticos Valores/serviços em risco 
Construção de 
represas 
Alteração do fluxo dos rios, transporte 
de nutrientes e sedimentos, 
intereferência na migração e 
reprodução de peixes 
Habitats, pesca comercial e 
esportiva, deltas e suas 
economias 
Construção de 
diques e canais 
Destruição da conexão do rio com as 
áreas inundáveis 
Fertilidade natural das várzeas e 
controles das enchentes 
Alteração do canal 
natural dos rios 
Danos ecológicos dos rios. Modificação 
dos fluxos dos rios 
Habitats, pesca comercial e 
esportiva. Produção de 
hidroeletricidade e transporte. 
Drenagem de áreas 
alagadas 
Eliminação de um componente 
fundamental dos ecossistemas 
aquáticos 
Biodiversidade. Funções naturais 
de filtragem e reciclagem de 
nutrientes. Habitats para peixes e 
aves aquáticas. 
Desmatamento/uso 
do solo 
Mudança de padrões de drenagem, 
inibição da recarga natural dos 
aquíferos, aumento da sedimentação 
Qualidade e quantidade da água, 
pesca comercial, biodiversidade 
e controle de enchentes. 
Poluição não 
controlada Prejuízo da qualidade da água 
Suprimento de água. Custos de 
tratamento. Pesca comercial. 
Biodiversidade. Saúde humana. 
Remoção excessiva 
de biomassa 
Diminuição dos recursos vivos e da 
biodiversidade 
Pesca comercial e esportiva. 
Ciclos naturais dos organismos. 
Introdução de 
espécies exóticas 
Supressão das espécies nativas. 
Alteração dos ciclos de nutrientes e 
ciclos biológicos 
Habitats, pesca comercial. 
Biodiversidade natural e 
estoques genéticos. 
Poluentes do ar 
(chuva ácida) 
Perturbação da composição química de 
rios e lagos 
Pesca comercial. Biota aquática. 
Recreação. Saúde humana. 
Agricultura 
Mudanças globais no 
clima 
Alteração drástica do volume dos 
recursos hídricos, dos padrões de 
distribuição da precipitação e 
evaporação, riscos de enchente 
Suprimento de água, transporte, 
produção de energia elétrica, 
produção agrícola, pesca. 
Crescimento da 
população e padrões 
gerais do consumo 
humano 
Aumento na pressão para construção 
de hidroelétricas, da poluição da água, 
da acidificação de lagos e rios. 
Modificação do ciclo hidrológico. 
Praticamente todas as atividades 
econômicas que dependem dos 
serviços dos ecossistemas 
aquáticos. 
 
 
Usos da água 
 
 Os setores usuários das águas são diversos, utilizando-as para diferentes fins. 
Dependendo do uso, há a necessidade de derivação da água e ocorre um consumo (uso 
consuntivo), retornando determinada parcela da água aos corpos d’águas. Outros usos, 
 
13 
como a navegação, por exemplo, são considerados não consuntivos, pois não alteram a 
quantidade deste recurso na natureza. 
 Na Tabela 2.3 são listados os principais usos da água, explicitando algumas 
características: existência ou não de derivação de águas do seu curso natural; a 
finalidade e os tipos de uso; as perdas por uso consuntivo da água; os requisitos de 
qualidade exigidos para cada uso e; os efeitos da utilização, especialmente de qualidade. 
 
Tabela 2.3 – Usos da água (Fonte: adaptado de Barth, 1987, apud Setti et al., 2001). 
Forma Finalidade Tipo de uso Uso consuntivo Requisitos de qualidade Efeitos nas águas 
abastecimento 
urbano 
abastecimento 
doméstico, industrial, 
comercial e público 
baixo, de 10%, sem 
contar as perdas nas 
redes 
altos ou médios, influindo 
no custo do tratamento 
Poluição orgânica e 
bacteriológica 
abastecimento 
industrial 
sanitário, de processo, 
incorporação ao 
produto, refrigeração e 
geração de vapor 
médio, de 20%, 
variando com o tipo de 
uso e de indústria 
médios, variando com o 
tipo de uso 
Poluição orgânica, 
substâncias tóxicas, 
elevação de 
temperatura 
irrigação 
irrigação artificial de 
culturas agrícolas 
segundo diversos 
métodos 
alto, de 90% Médios, dependendo do tipo de cultura 
Carreamento de 
agrotóxicos e 
fertilizantes 
abastecimento 
doméstico ou para 
dessedentação de 
animais 
baixo, de 10% Médios Alterações na qualidade 
com efeitos difusos 
Com 
derivação 
de águas 
aqüicultura estações de piscicultura e outras baixo, de 10% Altos 
Carreamento de 
matéria orgânica 
geração 
hidroelétrica 
acionamento de 
turbinas hidráulicas 
perdas por evaporação 
do reservatório baixos 
alterações no regime e 
na qualidade da água 
navegação 
fluvial 
manutenção de 
calados mínimos e 
eclusas 
não há baixos lançamento de óleo e 
combustíveis 
recreação, lazer 
e harmonia 
paisagística 
natação e outros 
esportes com contato 
direto, como iatismo e 
motonáutica 
lazer contemplativo 
altos, especialmente 
recreação de contato 
primário 
não há 
pesca 
com comerciais de 
espécies naturais ou 
introduzidas através de 
estações de 
piscicultura 
não há 
altos, nos corpos d'água, 
correntes, lagos, ou 
reservatórios artificiais 
alterações na qualidade 
após mortandade de 
peixes 
assimilação de 
esgotos 
diluição, 
autodepuração e 
transporte de esgotos 
urbanos e industriais 
não há não há 
poluição orgânica, 
física, química e 
bacteriológica 
sem 
derivação 
das águas 
usos de 
preservação 
vazões para assegurar 
o equilíbrio ecológico não há médios 
melhoria da qualidade 
da água 
 
 
 
 
 
14 
Escassez da água 
 
 Há algum tempo atrás, predominava a idéia da abundância da água na natureza, 
o que não gerava preocupação quanto à quantidade de água consumida ou desperdiçada 
por determinado uso. Entretanto, atualmente tem-se tentado tornar cadavez mais 
consensual a noção de escassez de água, pelo menos em termos relativos, em virtude da 
crescente demanda por esse valioso recurso. 
São diferenciados dois tipos de escassez: (a) escassez quantitativa e (b) escassez 
qualitativa. 
 A escassez quantitativa decorre da falta de água em quantidade suficiente para 
atender àqueles usos pretendidos, sendo comum a ocorrência no Nordeste brasileiro 
(região semi-árida, principalmente). Cabe salientar aqui a irregular distribuição 
temporal (precipitações concentradas em poucos meses do ano) e espacial (abundância 
de água na Amazônia e escassez no semi-árido nordestino). 
 A escassez qualitativa é resultante da falta de qualidade suficiente da água para 
atender os usos pretendidos, ocasionada principalmente pelo lançamento de esgotos das 
várias origens. 
 Assim, por ser um recurso escasso, a água é considerada dotada de valor 
econômico, como dispõe a Lei 9.433 de 19972, a chamada Lei das Águas. Por isso, além 
da gestão da oferta de água (busca de novos mananciais de abastecimento ou aumento 
da exploração dos existentes), praticada há mais tempo, tem-se ressaltado a necessidade 
da gestão da demanda pela água. Isso visa proporcionar um uso racional desse recurso e, 
para tanto, diversos instrumentos estão previstos na referida lei, entre eles alguns 
instrumentos econômicos, como a outorga e a cobrança pela água. A outorga se refere 
basicamente à concessão do direito de utilização da água, seja para captá-la, para usá-la 
como diluição de esgotos (efluentes) ou para geração de energia elétrica, a ser emitida 
pelo órgão responsável. A cobrança diz respeito ao pagamento de um valor pela retirada 
da água do corpo d’água ou pelo lançamento de efluentes no mesmo. 
 
 
 
 
 
 
 
2
 Lei Federal n. 9.433, de 8 de janeiro de 1997, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria 
o Sistema Nacional de Recursos Hídricos e dá outras providências. 
 
15 
Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo 3333 
Bacia HidrográficaBacia HidrográficaBacia HidrográficaBacia Hidrográfica 
 
 
 
Conceito de bacia hidrográfica 
 
 
 A expressão bacia hidrográfica é usada para denotar a área de captação natural 
da água de precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, 
que é chamado de exutório. A bacia é constituída por um conjunto de superfícies 
vertentes – terreno sobre o qual escoa a água precipitada – e de uma rede de drenagem 
formada por cursos d’água que confluem até resultar um leito único no exutório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 – Superfícies vertentes e rede de drenagem que compõem uma bacia 
hidrográfica. 
 
 
 
Fonte: adaptado 
de EPA (1998)
Fonte: adaptado 
de EPA (1998)
Superficies 
vertentes
Superficies 
vertentes
Rede de 
drenagem
Rede de 
drenagem
Superfícies 
Vertentes 
Rede de 
drenagem 
 
16 
 Relembrando os processos envolvidos no ciclo hidrológico (Capítulo 2), a bacia 
hidrográfica pode ser considerada como um sistema físico, cuja entrada é o volume de 
água precipitado e cuja saída é o volume de água escoado pelo exutório. Entretanto, esse 
é um sistema aberto, já que nem toda a precipitação (entrada de água) se torna 
escoamento no exutório (saída) ou fica armazenada na própria bacia. Há perdas 
intermediárias, relativas aos volumes evaporados, transpirados (pela vegetação) ou 
infiltrados profundamente (Figura 3.2). Tais volumes de água representam parcela da 
entrada no sistema que é “perdida” para a atmosfera ou para camadas profundas do 
subsolo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.2 – Representação da bacia hidrográfica como um sistema aberto. 
 
 Mesmo com esse aspecto de sistema aberto, o estudo hidrológico se dá a nível de 
bacia hidrográfica, cujo papel hidrológico é entendido como sendo o de transformar 
uma entrada de volume de água concentrada no tempo (que é a precipitação) em uma 
saída de água de forma mais distribuída no tempo (escoamento pelo exutório). 
Nesse meio termo, ou seja, entre a ocorrência da precipitação e a vazão de saída 
da bacia, decorrem todos os processos descritos no Capítulo 2, compondo o Ciclo 
Hidrológico. Há interceptação pela vegetação, erosão do solo, evaporação, transpiração, 
armazenamento da água em depressões do solo, infiltração sub-superficial e profunda, 
etc. Ocorrem também os diversos usos da água pela população residente na bacia, como 
captação de água para abastecimento doméstico, uso para lazer, banho, lançamento de 
esgotos e efluentes industriais, entre outros. Entretanto, como acontece cada processo do 
ciclo ou cada uso da água e em que intensidade vai variar conforme as características da 
Precipitação
Vazão
evaporação
transpiração
percolação profunda
limite da bacia 
hidrográfica 
rede de drenagem 
 
17 
bacia, como relevo, topografia, cobertura vegetal, tipo de solo, geologia, presença de 
áreas urbanas, atividades agropecuárias ou industriais, etc. 
Na Figura 3.3 são apresentados dois gráficos, denominados de hietograma e 
hidrograma. O primeiro se refere à representação da precipitação ocorrida ao longo do 
tempo, enquanto o hidrograma retrata o comportamento da vazão ao longo do tempo. 
Tais gráficos são apenas exemplos típicos e serão discutidos em mais detalhes no 
Capítulo referente ao Escoamento Superficial, mas permitem visualizar o papel 
hidrológico da bacia, transformando a entrada de água concentrada no tempo em uma 
saída mais distribuída. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.3 – Exemplo de gráficos da precipitação ao longo do tempo (hietograma) e da 
vazão (hidrograma), ilustrando o papel hidrológico de uma bacia hidrográfica. 
 
 
 Simplificadamente, pode-se descrever o processo de transformação da 
precipitação em vazão do seguinte modo: a precipitação que cai sobre as vertentes 
(superfícies que contribuem para os cursos d’água da rede de drenagem) infiltra-se 
totalmente no solo até saturá-lo. Nesse instante, decresce a taxa de infiltração, que passa 
a ser inferior à precipitação e aumenta o escoamento superficial (Figura 3.4), que segue 
até a rede de drenagem e daí até o exutório da bacia. Esse processo de formação do 
escoamento superficial é geralmente caracterizado como uma “produção de água” pelas 
vertentes. 
tempo
pre
cip
itac
ao
tempo
pre
cip
itac
ao
tempo
vazao
tempo
vazao
((((HietogramaHietogramaHietogramaHietograma))))
((((HidrogramaHidrogramaHidrogramaHidrograma))))
 
18 
 À medida que se processa o escoamento superficial nas vertentes, ocorre 
também o transporte de partículas do solo (sedimentos), devido à força erosiva das gotas 
da chuva e à própria ação do escoamento. Isso é referido como “produção de 
sedimentos” pelas vertentes, de forma análoga à produção de água, e será melhor 
discutido no Capítulo referente ao Transporte de Sedimentos. 
Importante ressaltar que as superfícies vertentes e a rede de drenagem são 
indissociáveis, visto que estão em constante interação. Durante a precipitação, as 
vertentes contribuem para os arroios e rios com água e sedimentos carreados. 
Entretanto, quando ocorre cheia no rio, este extravasa da sua calha principal, alcançando 
a planície de inundação, ocorrendo fluxo inverso de água e sedimentos (agora no 
sentido calha do rio para planície de inundação). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.4 – “Produção” de escoamento superficial nas superfícies vertentes de uma 
bacia hidrográfica. 
 
 
Delimitação da bacia hidrográfica 
 
Como já mencionado, a bacia hidrográfica é vista como o conjunto de áreas que 
contribuem para um determinado ponto. Entretanto, como definir tal áreade 
contribuição, também conhecida como área de drenagem? Normalmente, os limites da 
bacia são estabelecidos analisando a topografia do terreno (relevo), através das curvas 
de nível (linhas indicativas da altitude do terreno – cotas – em relação a um referencial, 
como o nível do mar). Seja utilizando mapas impressos ou arquivos eletrônicos, a bacia 
hidrográfica é delimitada identificando as áreas de maior cota, que constituem os 
 
19 
chamados divisores topográficos da bacia. Como o escoamento se dá pela ação da 
gravidade, e a bacia é definida como o conjunto de áreas que contribuem para um ponto, 
é fácil perceber que as regiões de terreno mais elevado estabelecem uma divisão entre a 
parte do terreno cujo escoamento segue até o rio em questão e a parte cujo escoamento 
segue para outro rio de outra bacia. 
 Também é importante ter em mente o conceito de “bacias dentro de bacias”, o 
qual é ilustrado pela Figura 3.5. Tendo o ponto A como base, a área contribuinte, ou 
seja, sua bacia hidrográfica é a indicada em tal figura. Entretanto, essa bacia está 
inserida na bacia do ponto B que, por sua vez, está contida na bacia do ponto C. Assim, 
conforme a escala em que se trabalhe e, principalmente, o interesse do estudo a ser 
realizado, serão tomadas as bacias “maiores” ou as sub-bacias e micro-bacias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.5 – Delimitação da área contribuinte conforme o ponto considerado (A, B ou 
C, cuja localização é indicada pelas setas). 
 
 Voltando à questão da delimitação de uma bacia, a rigor existem três tipos de 
divisores de bacias: divisor topográfico, baseado no relevo; divisor geológico, em 
função das características geológicas; e divisor freático, estabelecido de acordo com a 
posição do lençol freático (nível das águas subterrâneas no subsolo) (Figura 3.6). Mas, 
devido à falta de informações e à não praticidade no estabelecimento dos divisores 
geológicos e freáticos, geralmente são empregados apenas os divisores topográficas 
para identificar e delimitar uma bacia. 
 
 
 
 
A 
B 
C 
 
20 
Fonte: Villela (1975)Fonte: Villela (1975)
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.6 – Indicação dos divisores topográficos e freáticos de uma bacia hidrográfica 
(Fonte: Villela, 1975). 
 
 
 
Bacia hidrográfica x gestão dos recursos hídricos 
 
 Com base nas definições de bacia hidrográfica, percebe-se porque se adota a 
bacia hidrográfica como unidade para a gestão dos recursos hídricos. Como a bacia 
define todas as áreas contribuintes para um ponto, isso significa que os impactos, ações, 
intervenções, projetos em um ponto da bacia poderão repercutir em toda a área a jusante 
da área afetada inicialmente. Por exemplo, o lançamento de efluentes de uma indústria 
em um determinado ponto de um arroio irá influir na qualidade da água em todo o 
restante do arroio a jusante, bem como nos demais cursos d’água para o qual tal arroio 
conflui. Outro exemplo diz respeito ao desmatamento de uma parte da área da bacia, 
cujo efeito (maior geração de escoamento superficial) será sentido nos trechos a jusante 
da bacia. Assim, os problemas relativos à água são comumente tratados pensando na 
bacia hidrográfica onde estão inseridos, cuja delimitação prevalece sobre os limites 
municipais e estaduais, por exemplo. 
 Por isso, a Lei 9.433 (1997) estabelece como um dos princípios a definição da 
bacia hidrográfica como unidade territorial para implementação da Política Nacional de 
Recursos Hídricos. 
 
 
 
 
 
21 
 O território brasileiro foi dividido inicialmente em 8 regiões hidrográficas (R. 
H.), mas atualmente, segundo a Resolução 32 do Conselho Nacional de Recursos 
Hídricos (CNRH) de 15 de outubro de 2003, são estabelecidas 12 regiões hidrográficas 
(Figura 3.6): R. H. do Amazonas; R. H. do Tocantins; R. H. do Paraguai; R. H. do 
Paraná; R. H. do Atlântico Nordeste Ocidental; R. H. do Atlântico Nordeste Oriental; R. 
H. do Parnaíba; R. H. do São Francisco; R. H. do Atlântico Leste; R. H. do Atlântico 
Sudeste; R. H. do Atlântico Sul; R. H. do Uruguai. 
 
 
 
Figura 3.7 – Divisão hidrográfica nacional (Fonte: adaptado de ANA, 2004). 
 
 O Estado do Rio Grande do Sul, portanto, está inserido nas Regiões 
Hidrográficas do Uruguai e do Atlântico Sul. Por outro lado, o próprio Estado foi 
dividido em três regiões hidrográficas menores, que são: a Região Hidrográfica do 
Uruguai, a Região Hidrográfica do Guaíba e a Região Hidrográfica do Litoral (Figura 
3.8). 
 Vale ressaltar aqui que o conceito de região hidrográfica difere um pouco de 
bacia hidrográfica. As regiões hidrográficas foram traçadas com base nas bacias 
hidrográficas mas respeitando alguns limites geopolíticos. Por exemplo, tem-se a 
Região Hidrográfica Amazônica. Parte da bacia contribuinte ao rio Amazonas está além 
R.H. Amazônica 
R.H. Atlântico 
Nordeste Ocidental 
R.H. Atlântico 
Nordeste Oriental 
R.H. do Parnaíba 
R.H. do 
Tocantins 
R.H. do São 
Francisco 
R.H. Atlântico Leste 
R.H. Atlântico Sudeste 
R.H. Atlântico Sul 
R.H. do Uruguai 
R.H. do 
Paraná 
R.H. do Paraguai 
 
22 
da fronteira do Brasil, de modo que o traçado da região correspondente seguiu a 
delimitação do país na parte norte. 
 No caso do Rio Grande do Sul, a Região Hidrográfica do Uruguai constitui o 
conjunto de áreas que drenam para o Rio Uruguai, embora haja uma parcela de área 
contribuinte a esse corpo d’água situada na Argentina e no Uruguai. A Região 
Hidrográfica do Guaíba contempla todas as áreas cuja contribuição segue para o Lago 
Guaíba. Já a Região Hidrográfica do Litoral é composta pelas áreas que drenam 
diretamente para o oceano ou para o sistema de lagoas Mirim, Mangueira e Lagoa dos 
Patos. 
 
 
Figura 3.8 – Divisão hidrográfica do Estado do Rio Grande do Sul. 
 
 
 
 
23 
Fisiografia da bacia hidrográfica 
 
 
 A caracterização física da bacia hidrográfica, em termos de relevo, rede de 
drenagem, forma e área de drenagem, constitui o que se denomina de fisiografia. Para 
essa caracterização são utilizados mapas, fotografias aéreas, imagens de satélite 
(sensoriamento remoto) e levantamentos topográficos. Até um tempo atrás utiliza-se 
instrumentos como o curvímetro e o planímetro, que permitiam calcular comprimentos e 
áreas sobre mapas impressos. Entretanto, hoje em dia são empregados programas 
computacionais específicos, facilitando e agilizando enormemente essa tarefa. 
 A seguir serão apresentadas algumas características fisiográficas mais utilizadas. 
 
Área da bacia 
 A área da bacia (A) corresponde a sua área de drenagem, cujo valor corresponde 
à área plana entre os divisores topográficos projetada verticalmente. O conhecimento da 
área da bacia permite estimar qual o volume precipitado de água, para uma certa lâmina 
de precipitação3, pela expressão: 
 volume precipitado = lâmina precipitada x área da bacia 
 
 Como exemplo, a bacia do rio Caí tem uma área estimada em 4.983 km2, 
enquanto a área da bacia dos rios Taquari-Antas é de cerca de 26.536 km2. 
 
Forma da bacia 
 A forma da bacia, obviamente, é função da delimitação da área da bacia e tem 
influência no tempo transcorrido entre a ocorrência da precipitação e o escoamento no 
exutório. Em bacias de formato mais arredondado esse tempo tende a ser menor do que 
em bacias mais compridas, como ilustra a Figura 3.9 para três bacias hipotéticas. 
 Dois coeficientes são comumente empregados como indicativos da forma da 
bacia: fator de forma e coeficiente de compacidade. 
 
- Fator de forma: esse coeficiente é definido pela relação entre a largura média da 
bacia e o comprimento axial do curso d’água principal ( )CL . A largura média L 
é calculada pela expressão: 
 
3
 O conceito de lâmina de precipitaçãoé definido no Capítulo 4 – Precipitação. 
 
24 
cL
AL = , 
e, portanto, o fator de forma fK é determinado por: 
2
cc
f L
A
L
LK == 
 
Esse coeficiente dá uma idéia da tendência da bacia a cheias e, a princípio, 
comparando-se duas bacias, aquela de maior fator de forma estaria mais 
propensa a cheias do que a outra. 
 
- Coeficiente de compacidade: esse coeficiente é definido como a relação entre o 
perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de mesma área da bacia. 
Assim, considerando uma bacia de área A e um círculo também de área A, tem-
se que: 
r
P
P
PK
cículo
bacia
c
pi2
== e 2rA pi= 
 Logo: 
 
A
PKc 28,0= 
Pela sua definição, se 1=cK a forma da bacia é um círculo, sendo mais 
“irregular” quanto maior o valor desse coeficiente, o que implica em uma menor 
tendência a cheias. 
 
Figura 3.9 – Bacias hipotéticas de mesma área, onde o tempo entre a precipitação e a 
vazão no exutório tende a ser na seguinte ordem: t2<t1<t3, devido à forma da bacia. 
 
b. 1b. 1b. 1b. 1 b. 2b. 2b. 2b. 2 b. 3b. 3b. 3b. 3 
 
25 
Rede de drenagem 
 A rede de drenagem é constituída pelo rio principal e seus afluentes. O rio 
principal é identificado a partir do exutório da bacia, “subindo o rio”, ou seja, 
percorrendo o sentido inverso do fluxo da água, até percorrer a maior distância (em 
outras palavras, o rio principal é aquele maior curso d’água do exutório até a cabeceira 
da bacia). Quatro indicadores são utilizados, geralmente, para descrever a rede de 
drenagem de uma bacia: ordem dos cursos d’água, densidade de drenagem, extensão 
média do escoamento superficial e sinuosidade do curso d’água principal, os quais serão 
descritos a seguir. 
 
- Ordem dos cursos d’água: esse parâmetro dá uma idéia do grau de ramificação 
da rede de drenagem, sendo a regra mais usual de classificar cada curso d’água a 
que considera que todos os cursos d’água que não recebem afluência de outros 
são de ordem 1; dois de ordem n formam um curso d’água de ordem n+1; dois 
de ordens diferentes formam um de ordem igual àquele formador de maior 
ordem. A bacia hipotética da Figura 3.10 exemplifica esse processo. 
 
 
Figura 3.10 – Classificação dos cursos d’água de uma bacia quanto à ordem. 
 
- Densidade de drenagem: esse índice é definido pela relação entre o comprimento 
total dos cursos d’água da bacia )(∑ cl e sua área: 
A
l
D cd
∑
= 
 Os valores mais usuais da densidade de drenagem são: 2/5,35,0 kmkm Dd ≤≤ . 
- Extensão média do escoamento superficial: representa a distância média que 
água teria que percorrer, em linha reta, do ponto onde atingiu o solo até a rede de 
drenagem. Para sua determinação, considera-se um retângulo de área igual à da 
1111 
1111 
1111 
1111 
1111 
1111 1111 
2222 2222 
2222 
2222 3333 
3333 
 
26 
∑= Clx ∑= Clx
mlmlm
l2
ml4
ml2 ml2
ml4 ml4
bacia e com o maior lado igual à soma do comprimento total dos cursos d’água, 
como exemplifica a Figura 3.11. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.11 – Retângulo auxiliar de área igual à da bacia, para determinação da extensão 
média do escoamento superficial. 
 
Interpretando o retângulo anterior como sendo a bacia, é fácil perceber que a 
distância média que a água precipitada percorre até alcançar a rede de drenagem 
é um quarto do seu lado menor. No caso do retângulo, a rede de drenagem se 
limita ao curso d’água central, cujo comprimento é equivalente ao comprimento 
total dos cursos d’água da bacia original. 
 Como o retângulo da Figura 3.11 tem área igual à da bacia, tem-se que: 
∑
=⇒⋅=
c
mm l
Al lxA
4
4 
 
- Sinuosidade do curso d’água principal: representa a relação entre o comprimento 
do rio principal )( cL e a distância entre a nascente (cabeceira) e a foz )( cd , 
medida em linha reta. Esse termo dá uma idéia da “quantidade” de curvatura do 
rio, sendo determinado pela expressão: 
c
c
c d
LS = 
 A Figura 3.12 ilustra a definição das variáveis cL e cd , enquanto a Figura 3.13 
mostra um rio nos EUA que apresenta grande sinuosidade, evidenciada pela quantidade 
de meandros. 
 
 
 
 
 
 
27 
CLCL
CdCd
Fonte: EPA (1998)Fonte: EPA (1998)
 
 
 
 
 
 
Figura 3.12 – Representação do comprimento do rio principal )( cL e a distância entre 
sua foz e nascente )( cd . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.13 – Foto de um rio nos EUA dando idéia da sinuosidade de um curso d’água 
natural. 
 
 
Relevo da bacia 
 As características do relevo da bacia têm influência direta sobre o escoamento 
superficial, principalmente na velocidade do escoamento e na maior ou menor tendência 
ao armazenamento da água na superfície ou depressões do solo. Entretanto, o relevo 
também influencia a evaporação, a precipitação e a temperatura, por serem função da 
altitude, dentre outras variáveis. 
 
 
28 
38%
20% 40% 60% 80% 100%
50
100
150
Cota (m)
20% 40% 60% 80% 100%
50
100
150
20% 40% 60% 80% 100%
50
100
150
20% 40% 60% 80% 100%20% 40% 60% 80% 100%
50
100
150
50
100
150
Cota (m)
- Declividade da bacia: bacia com maior declividade tende a ter maior velocidade 
do escoamento e ser mais susceptível à erosão do solo, caso este esteja 
descoberto; a declividade da bacia é geralmente estimada pelo método das 
quadrículas, analisando as curvas de nível do terreno. O referido método foge ao 
escopo desta disciplina e não é descrito neste texto. 
 
- Declividade do curso d’água principal: para dois pontos quaisquer do curso 
d’água, a declividade é determinada pela relação entre a diferença total de 
elevação do leito (cotas) e a distância horizontal entre eles: 
..
1
horizdist
CotaDC
∆
= 
 
- Curva hipsométrica: representação gráfica do relevo médio da bacia, indicando 
para cada cota do terreno a porcentagem da área da bacia situada acima ou 
abaixo dessa cota. A Figura 3.14 mostra um exemplo típico de uma curva 
hipsométrica, na qual 38% da área da bacia está situada acima da cota 50 m. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.14 – Exemplo de uma curva hipsométrica, segundo a qual, por exemplo, 38% 
da área da bacia está em cotas superiores à 50 m. 
 
 
 
29 
Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo 4444 
PrecipitaçãoPrecipitaçãoPrecipitaçãoPrecipitação 
 
 
Aspectos gerais 
 
 A precipitação é entendida como qualquer forma de água proveniente da 
atmosfera que atinge a superfície terrestre, como, por exemplo, neve, granizo, chuva, 
orvalho, geada, etc. O que diferencia as várias formas de precipitação é o estado em que 
a água se encontra. 
 Devido a sua capacidade de gerar escoamento, a chuva constitui a forma de 
precipitação de maior interesse para a hidrologia. Como visto nos Capítulos 2 e 3 
anteriores, parcela da chuva que atinge o solo gera escoamento nas vertentes da bacia 
hidrográfica, alcançando a rede de drenagem e daí seguindo até o exutório da bacia. 
Como a precipitação constitui a “entrada” de água na bacia hidrográfica, 
tomando-a como um sistema físico, a estimativa da precipitação em uma bacia dá idéia 
da disponibilidade hídrica nela, servindo para avaliar a necessidade de irrigação, a 
previsão de enchentes nos rios, a operação de hidroelétricas, o atendimento às demandas 
para abastecimento público, etc. 
 
Mecanismo de formação da precipitação 
 
 A precipitação ocorre a partir da presença de vapor d’água na atmosfera, que sob 
determinadas condições precipita na forma de neve, gelo, chuva, etc. 
 Para a ocorrência de chuva, deve-se haver condições propícias para o 
crescimento das gotas de água, até que elas possuam peso superior às forças que as 
mantêm em suspensão naatmosfera. Esse crescimento se dá principalmente devido à 
presença dos chamados núcleos de condensação nas nuvens, que são partículas 
orgânicas, sais, cristais de gelo, produtos resultantes da combustão, entre outros. As 
gotas de chuva tendem a condensar sobre tais partículas e, mediante alguns processos 
 
30 
físicos, ocorre o crescimento das gotas, em parte devido ao choque das primeiras com 
outras gotas menores. Ao atingir peso suficiente, as gotas precipitam. 
 
Classificação da precipitação 
 
 A ocorrência de precipitação está geralmente relacionada à ascensão de ar 
úmido, após o qual se dá o processo de condensação sobre os núcleos e de crescimento 
das gotas, descritos no item anterior. Mas há diferentes mecanismos agindo no sentido 
de causar a referida ascensão do ar úmido e, conforme o tipo de mecanismo, as 
precipitações são classificadas em: 
 
- Convectivas: a ascensão do ar úmido e quente decorrente de uma elevação 
excessiva de temperatura; como o ar quente é menos denso, ocorre uma brusca 
ascensão desse ar que, ao subir, sofre um resfriamento rápido, gerando 
precipitações intensas com pequena duração, cobrindo pequenas áreas; ocorrem 
com freqüência em regiões equatoriais; 
 
- Orográficas: a ascensão do ar quente e úmido, proveniente do oceano, ocorre 
devido a obstáculos orográficos, como montanhas e serras; ao subir, ocorre o 
resfriamento e em seguida a precipitação; são caracterizadas por serem de 
pequena intensidade, mas longa duração, cobrindo pequenas áreas; como as 
montanhas constituem um obstáculo à passagem do ar úmido (com “potencial” 
para formar precipitação), normalmente existem áreas no lado oposto 
caracterizadas por baixos índices de precipitação, sendo chamadas de “sombras 
pluviométricas”; 
 
- Frontais: neste tipo de precipitação, a ascensão do ar decorre do “encontro” entre 
massas de ar frias e quentes; como resultado, o ar mais quente e úmido sofre 
ascensão, resfria-se e ocorre a precipitação, caracterizada por longa duração e 
intensidade média, cobrindo grandes áreas. 
 
 
 
 
 
31 
Caracterização da precipitação 
 
 Uma precipitação, no caso chuva, é caracterizada pelas seguintes grandezas: 
 
- altura pluviométrica (P): representa a espessura média da lâmina de água 
precipitada, sendo geralmente adotada como unidade o milímetro (mm); 
significa a espessura da lâmina de água que recobriria toda a região, supondo-se 
que não houvesse infiltração, evaporação nem escoamento para fora da região; 
 
- duração (t): representa o período de tempo durante o qual ocorreu a precipitação; 
geralmente se utilizam horas (h) ou minutos (min) como unidade; 
 
- intensidade (i): fazendo-se a relação da lâmina de água precipitada com o 
intervalo de tempo transcorrido, obtém-se a intensidade dessa precipitação, 
geralmente em mm/h ou mm/min; assim i = P/t; 
 
- tempo de recorrência (Tr): representa o número médio de anos durante o qual se 
espera que uma determinada precipitação seja igualada ou superada; por 
exemplo, ao se dizer que o tempo de recorrência de uma precipitação é de 10 
anos, tem-se que, em média, deve-se esperar 10 anos para que tal precipitação 
seja igualada ou superada. 
 
Medição da precipitação 
 
 Os instrumentos usuais de medição da precipitação são o pluviômetro e o 
pluviógrafo, descritos sucintamente a seguir. 
O pluviômetro é constituído por um recipiente metálico dotado de funil com anel 
receptor (Figura 4.1), geralmente com uma proveta graduada para leitura direta da 
lâmina de água precipitada. Esse instrumento armazena a água da chuva e, fazendo-se a 
leitura da proveta, tem-se a lâmina precipitada (P). Normalmente, a leitura é feita 
diariamente, às 7h da manhã, por uma pessoa encarregada (operador) – geralmente, um 
morador da região, cujo acesso diário ao equipamento seja fácil, e que recebe orientação 
do órgão/empresa responsável pelo monitoramento. 
 
32 
Fonte: Studart, 
2003.
Fonte: Studart, 
2003.
Assim, o pluviômetro indica a precipitação ocorrida nas últimas 24 horas, desde 
a última leitura, a qual é anotada pelo operador em uma caderneta diariamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.1 – Foto de um pluviômetro. (Fonte: Studart, 2003). 
 
 O outro instrumento utilizado para registrar a precipitação, o pluviógrafo, difere 
do pluviômetro basicamente por possuir um mecanismo de registro automático da 
precipitação, gerando informações mais discretizadas no tempo, isto é, informações em 
intervalos de tempo menores. Os equipamentos mais antigos utilizam um braço 
mecânico para traçado de um gráfico em papel graduado com os valores precipitados 
(Figura 4.2). Os pluviógrafos mais modernos armazenam tais informações em meio 
magnético (Figura 4.3) ou enviam em tempo real por sistema de transmissão remoto de 
dados. 
 Para acionamento do mecanismo de registro, seja em papel ou em meio 
magnético, há dois tipos principais de sensores: cubas basculantes, cujo enchimento e 
vertimento aciona o registro; reservatório equipado com sifão, sendo a variação do nível 
no reservatório a responsável pelo acionamento do registro. 
 Dessa forma, o pluviógrafo permite ter informações mais detalhadas ao longo do 
tempo, além de uma maior precisão também. Outra grande vantagem é não necessitar da 
visita diária do operador, cuja visita fica restrita à troca de papel ou para descarregar os 
dados em um computador portátil, em períodos como 15 dias ou um mês. Em tais casos, 
 
33 
o operador já passa a ser alguém com conhecimento mais especializado, geralmente um 
técnico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.2 – Foto de pluviógrafo com mecanismo de registro em papel graduado. 
(Fonte: Studart, 2003). 
 
 
Figura 4.3 – Foto de pluviógrafo com mecanismo de registro em meio magnético. 
(Fonte: Hobeco, 2003). 
 
 
 
 
 
34 
Análise de dados de precipitação 
 
 Um posto de medição de chuva (posto pluviométrico) é instalado e mantido com 
o objetivo de obter uma série ininterrupta de dados de precipitação ao longo dos anos. 
Entretanto, é comum a ocorrência de problemas mecânicos ou com o operador, de modo 
que normalmente existem períodos sem registros das precipitações ou com falhas nas 
observações. 
 Como falhas são designados dados cujos valores são incoerentes ou denotam 
erros grosseiros, os quais são detectados por análise visual no primeiro contato com a 
série histórica de dados ou mesmo só no momento do processamento das informações, 
durante os estudos hidrológicos. 
 São comuns as falhas cuja origem é o preenchimento errado da caderneta pelo 
operador, constando valores absurdos de tão elevados ou com casas decimais acima da 
precisão do instrumento. Por exemplo, em dados diários, uma precipitação de 1000 mm 
com certeza representa uma falha de leitura, pois esse valor equivale ao precipitado 
anual em algumas regiões. Outro exemplo é um valor de 1,25 mm, sabendo que o 
pluviômetro usado tem graduação de 0,1 mm. 
 Também pode ocorrer que o operador não pôde comparecer ao local e “estime” 
um valor para leitura, que, às vezes, é perceptível – o operador repete o último valor 
anotado ou coloca zero, por exemplo. 
 Entretanto, as falhas também podem ter origem em problemas mecânicos no 
sensor ou no registrador do instrumento, causado por intempéries ou até por animais ou 
vandalismo. 
 Enfim, é normal que as séries históricas de precipitação contenham falhas, as 
quais devem ser identificadas e excluídas, tornando as séries com “espaços” sem 
informação. Isso por que os estudos hidrológicos requerem séries contínuas de 
precipitação. Vale lembrar que, por exemplo, um dia com falha já incapacita o uso do 
valor da precipitação mensal naquele mês, dada pela soma das precipitações diárias. 
 
Preenchimentode falhas 
 
 Para realizar o preenchimento de falhas em séries de dados de precipitação, 
tornando-as contínuas, são usualmente empregados os métodos da ponderação regional, 
regressão linear e uma combinação dos dois anteriores. A seguir tais métodos serão 
 
35 
brevemente apresentados, sendo a descrição detalhada encontrada na bibliografia 
indicada ao final deste documento. 
 
- Método da ponderação regional 
Este método consiste em estimar a precipitação ocorrida no posto com falha 
considerando-a proporcional às precipitações em postos vizinhos, sendo o fator de 
proporcionalidade função da precipitação média em tais postos, levando em 
consideração ainda a precipitação média no próprio posto com falha. 
Tal método é utilizado selecionando ao menos três postos vizinhos àquele com 
falha, os quais devem estar localizados em região climatologicamente semelhante ao 
posto com falha. 
 Por exemplo, considerando que em uma série de dados de um posto X tenham 
sido encontradas falhas, e considerando que existem os postos Y, Z e W situados em 
regiões de clima semelhante e com dados disponíveis, as falhas citadas podem ser 
preenchidas pela seguinte equação, conforme o método da ponderação regional: 
Xm
Wm
W
Ym
Y
Zm
Z
X PP
P
P
P
P
P
P ⋅





++=
3
1
, 
onde PXm, PYm, PZm e PWm são as precipitações médias nos postos X, Y, Z e W, 
respectivamente; PX, é a precipitação no posto X a determinar; PY, PZ e PW são as 
precipitações nos postos Y, Z e W, respectivamente, no intervalo de tempo referente 
àquele da precipitação no posto X a determinar. 
 Esse método é normalmente usado para séries mensais ou anuais, não sendo 
recomendado para séries diárias, devido à grande variabilidade temporal e espacial da 
precipitação. 
 
- Método da regressão linear 
 Outro método de preenchimento de falhas de dados de precipitação consiste em 
utilizar a técnica da regressão linear simples ou múltipla, segundo a qual a precipitação 
no posto com falhas é correlacionada estatisticamente com a precipitação em um posto 
vizinho com dados disponíveis, no caso da regressão simples, ou vários postos vizinhos, 
no caso da regressão múltipla. 
Basicamente, o referido método consiste em ajustar uma equação do tipo (para 
regressão linear múltipla): 
 
36 
 
dPcPbPaP WZYX +⋅+⋅+⋅= , 
onde Px é a precipitação a ser determinada no posto X com falha; Py, Pz e Pw são as 
precipitações nos postos vizinhos Y, Z e W, respectivamente; a, b, c, d são coeficientes 
a ajustar com base nas séries de dados disponíveis dos quatro postos. 
O método mais comum de determinar os coeficientes a, b, c, d é o método dos 
mínimos quadrados, que procura ajustar tais valores de modo a minimizar o somatório 
do quadrado das distâncias de cada valor em relação à média e cuja descrição foge ao 
escopo deste texto, mas é facilmente encontrada em qualquer livro de Estatística, como 
por exemplo Spiegel (1972). 
 
- Método da ponderação regional com base em regressões lineares 
 Sendo uma combinação dos dois métodos anteriores, este consiste em 
estabelecer regressões lineares entre o posto com falhas e cada um dos postos vizinhos 
selecionados. Para cada regressão linear, obtém-se um coeficiente de correlação (que 
estima o “grau de correlação” em cada regressão) e a partir desses coeficientes são 
determinados os pesos de cada posto na equação de determinação da precipitação no 
posto com falha. 
 Assim, a precipitação no posto com falha é determinada por uma ponderação das 
precipitações nos postos vizinhos, sendo os pesos de cada posto estabelecidos em 
função do grau de correlação dos seus dados com os do posto com falhas, obtidos 
mediante regressão linear. Maiores informações sobre esse método podem ser 
encontradas em Tucci (2000). 
 
Análise de consistência 
 
 Dispondo das séries de precipitação sem falhas, preenchidas por algum dos 
métodos descritos anteriormente, convém realizar uma análise de consistência, para 
avaliar a homogeneidade das informações entre os postos pluviométricos. Embora à 
primeira vista os dados possam estar com valores supostamente coerentes, é possível 
haver inconsistência nas informações dos totais precipitados, oriundos de problemas 
como troca de operador, troca de equipamento, mudança nas condições vizinhas ao 
local onde o equipamento está instalado, etc. 
 
37 
 Caso sejam identificadas inconsistências, devem ser revistas as falhas 
preenchidas bem como tentar identificar outras falhas não apontadas inicialmente. 
 Para detectar tais inconsistências, geralmente são empregados os métodos da 
Dupla Massa e do Vetor Regional. O primeiro método é descrito resumidamente a 
seguir, enquanto o segundo pode ser encontrado em detalhes em Tucci (2000). 
 
- Método da Dupla Massa 
 Este é um método simples, desenvolvido pelo U.S. Geological Survey (Tucci, 
2000), o qual consiste em traçar em um gráfico os totais acumulados de precipitação do 
posto a consistir (posto cuja consistência se quer analisar) versus os totais acumulados 
de um posto base de comparação. 
 Se os pontos de tal gráfico se alinharem em uma reta aproximada, isso indica 
uma proporcionalidade entre os dados dos dois postos em questão, como ilustra a Figura 
4.4-a. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.4 – Exemplos de resultados da análise de consistência do Posto Y tendo como 
base o posto X (totais precipitados acumulados). 
 
 
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
Posto Y
Posto X
(a) (b) 
(c) (d) 
 
38 
Entretanto, pode ocorrer que os pontos se alinhem em uma reta até certo instante 
e em outra a partir daí, sendo duas retas de declividades diferentes (Figura 4.4-b). Isso 
indica uma mudança de tendência no posto a consistir (no caso, posto Y), que pode ser 
causada por erros sistemáticos (por exemplo, mudança do operador, que está fazendo a 
leitura do instrumento erroneamente), por alterações climáticas, como a construção de 
um lago artificial próximo ao local de medição, entre outras. 
Também pode ocorrer dos pontos se alinharem em duas ou mais retas de mesma 
declividade (paralelas) (Figura 4.4-c). A principal causa são erros de transcrição dos 
dados, causados pelo operador ou durante o processamento das informações. 
Quando o gráfico dos totais acumulados apresenta a forma da Figura 4.4-d, onde 
os pontos estão distribuídos de forma dispersa, sem haver nenhuma tendência clara, isso 
indica, geralmente, que os postos em questão apresentam regimes pluviométricos 
distintos, não devendo ser usados conjuntamente nos estudos hidrológicos. 
 
Análise de freqüência dos totais precipitados 
 
 Uma análise simples e rápida de se fazer sobre os totais precipitados é verificar 
com qual freqüência eles ocorreram historicamente, com base nos dados observados 
disponíveis. Para tanto, os dados são dispostos em ordem decrescente de valores, sendo 
atribuído a cada um deles um número (m) correspondente a sua ordem – o primeiro 
(maior valor) recebe o valor m = 1, o segundo m = 2, e assim sucessivamente até o 
número de dados ou registros disponíveis, representado por n. O valor de m varia então 
de 1 até n. 
 A freqüência (F) é determinada pelas equações abaixo, conforme se opte pelo 
método da Califórnia ou de Kimball: 
 
n
mF = 
1+
=
n
mF 
 
 Convém ressaltar que o valor de F representa a freqüência com que o valor da 
precipitação de ordem m foi igualada ou superada, tendo como fonte de informações a 
série de dados disponíveis. Como já ressaltado, a precipitação é um fenômeno aleatório, 
(método da Califórnia) 
(método de Kimball) 
 
39 
de grande variabilidade temporal e espacial,e a estimativa da freqüência F apenas dá 
uma idéia da probabilidade de ocorrência de cada valor da precipitação na área em 
estudo, havendo técnicas estatísticas mais complexas para realizar previsões mais 
confiáveis. 
 
Precipitação média em uma bacia 
 
 Os postos pluviométricos registram a precipitação pontual, naquele local onde 
estão instalados e, devido à variabilidade espacial e temporal da precipitação, as 
medições em postos geograficamente próximos são distintas. Para os estudos 
hidrológicos acerca de uma bacia hidrográfica, uma das informações mais 
imprescindíveis é o regime pluviométrico da região. Uma forma, então, de incorporar as 
medições pontuais dos postos e espacializar tais informações para a área da bacia é 
determinando a precipitação média. 
 A precipitação média em uma bacia é entendida como sendo a lâmina de água de 
altura uniforme sobre toda a sua área, associada a um período de tempo (um dia, um 
mês, etc.). Obviamente, isso constitui uma simplificação, mas que permite inferir sobre 
o regime pluviométrico da região e servir de comparação entre bacias. 
 Com base nos dados disponíveis de postos inseridos na área da bacia 
hidrográfica ou em regiões próximas, costuma-se estimar a precipitação média em uma 
bacia empregando o método aritmético, o método de Thiessen ou o método das isoietas, 
os quais serão descritos a seguir. 
 
Método artimético 
 Esse método é o mais simples e consiste apenas em obter a precipitação média a 
partir da média aritmética das precipitações nos postos selecionados. Assim, supondo 
que estejam disponíveis dados dos postos X, Y, Z e W, a precipitação média na bacia da 
Figura 4.5 pode ser estimada como: 
 
4
WZYX
m
PPPPP +++= , 
onde PX, PY, PZ, PW, são as precipitações nos postos X, Y, Z e W, respectivamente, e Pm 
é a precipitação média na bacia. 
 
 
40 
 
 
Figura 4.5 – Postos com dados disponíveis para estimativa da precipitação média da 
bacia do exemplo. 
 
 
 Esse método não considera a localização geográfica dos postos, relativamente à 
bacia. Para o exemplo dado, a precipitação registrada no posto W tem a mesma 
“importância” daquela medida em Y, situada no interior da bacia, na estimativa da 
precipitação média via o método aritmético. 
 
Método de Thiessen 
 Esse método determina a precipitação média em uma bacia a partir das 
precipitações observadas nos postos disponíveis, incorporando um peso a cada um 
deles, em função de suas “áreas de influência”. Com base na disposição espacial dos 
postos, são traçados os chamados polígonos de Thiessen, que definem a área de 
influência de cada posto em relação à bacia em questão. 
Dessa forma, a precipitação média é obtida pela ponderação dos valores 
registrados em cada posto e de suas áreas de influência. Considerando quatro postos 
com informação disponível (postos X, Y, Z e W), a precipitação média estimada por 
esse método é: 
 
A
PAPAPAPAP WWZZYYXXm
⋅+⋅+⋅+⋅
= , 
onde: PX, PY, PZ, PW são as precipitações nos postos X, Y, Z e W, respectivamente; AX, 
AY, AZ, AW são as áreas de influência dos postos X, Y, Z e W; Pm é a precipitação média 
na bacia; A é a área da bacia que, no caso, corresponde à soma das áreas AX, AY, AZ, AW. 
 
41 
 
Para o traçado dos polígonos de Thiessen, inicialmente os postos são unidos por 
linhas retas formando um polígono fechado (Figura 4.6-b); em seguida, são traçadas 
retas perpendiculares aos segmentos que unem os postos, dividindo-os em duas partes 
iguais (Figura 4.6-c); essas retas perpendiculares são prolongadas até o cruzamento com 
as demais, definindo os polígonos de Thiessen e, portanto, as áreas de influência de 
cada posto na bacia (Figura 4.7). 
 
 
Figura 4.6 – Exemplo do traçado dos polígonos de Thiessen, para estimativa da 
precipitação média na bacia, com base nos dados dos postos X, Y, Z e W. 
 
 
 
Figura 4.7 – Definição dos polígonos de Thiessen e das áreas de influência dos postos 
X, Y, Z e W para estimativa da precipitação média na bacia do exemplo. 
 
 Esse método incorpora, portanto, a questão da disposição espacial dos postos, 
relativamente à bacia, diferindo a “importância” de cada posto através da hipótese que 
(a) (b) (c) 
(a) (b) 
 
42 
cada um teria sua área de influência na bacia. Como essas áreas não variam, visto que os 
postos têm localização fixa, o cálculo pode ser automatizado, agilizando o processo. 
Entretanto, uma crítica a esse método é que ele não leva em conta as 
características do relevo, apresentando bons resultados parar terrenos levemente 
ondulados e também quando há uma boa densidade de postos de medição da 
precipitação. 
 
Método das isoietas 
 O método das isoietas, como o próprio nome sugere, utiliza as isoietas para 
determinação da precipitação média em uma bacia. As isoietas são linhas de igual 
precipitação, traçadas para um evento específico ou para uma determinada duração. Por 
exemplo, pode-se ter um mapa com as isoietas referentes ao evento chuvoso ocorrido 
em tal data, ou as isoietas de precipitação mensal na bacia. Enquanto a primeira seria 
obtida a partir dos dados do evento especificado, a segunda seria com base nas séries de 
dados mensais disponíveis. 
 As isoietas são determinadas por interpolação a partir dos dados disponíveis nos 
postos da área em estudo, podendo depois ser ajustadas conforme o relevo. Na Figura 
4.8 é apresentado um exemplo fictício das isoietas em uma bacia hidrográfica, 
correspondendo a valores mensais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.8 – Exemplo de isoietas mensais, com valores em mm. 
 
 
43 
 A precipitação média na bacia pode ser obtida, portanto, a partir das isoietas 
traçadas, fazendo uma média ponderada em função das áreas entre duas isoietas 
consecutivas e o valor médio entre elas, como mostra a expressão a seguir: 
 
A
PPA
P
ii
ii
m
∑ 










 +
⋅
=
+
+ 2
1
1,
, 
onde Ai,i+1 é a área entre a isoieta i e a consecutiva i+1; Pi e Pi+1 são as precipitações 
referentes às isoietas i e i+1; Pm é a precipitação média na bacia; e A é a área da bacia 
que, no caso, é equivalente ao somatório das áreas entre as isoietas. 
 O emprego das isoietas para determinação da precipitação média em uma bacia 
tem a vantagem de que leva em consideração a disposição espacial dos postos na bacia, 
quando realiza a interpolação para traçado das isoietas, e também o relevo da bacia, ao 
permitir ajustar o traçado por ele. 
 
Precipitações máximas 
 
 A precipitação máxima é entendida como aquela ocorrência extrema, com 
duração, distribuição espacial e temporal críticas para uma área ou bacia hidrográfica. 
Em diversos estudos hidrológicos, o maior interesse é justamente conhecer ou estimar 
qual a precipitação máxima, ou seja, qual o total de precipitação, sua duração e 
distribuição espacial e temporal que sejam críticas para a área em estudo. Geralmente, 
para os estudos de drenagem urbana e de previsão de enchentes torna-se imprescindível 
a caracterização das precipitações máximas. Além disso, os dados de vazão estão menos 
disponíveis do que de precipitação e, com base nestes, pode-se determinar a 
precipitação máxima e então estimar a vazão de enchente na bacia. 
 É importante perceber que uma precipitação máxima deve ser caracterizada 
pelas grandezas intensidade, duração e freqüência ou tempo de retorno. Dizer que a 
precipitação máxima em uma certa bacia é 120 mm não permite saber nada, sem 
informar a duração, pois esse total precipitado pode ocorrer em um dia ou em um mês, 
representando situações completamente distintas. E ao associar a intensidade e duração 
da precipitação com seu tempo de retorno, é possível ter uma idéia da freqüência de 
ocorrência da precipitação máxima especificada e, portanto, o quanto determinadoprojeto está “vulnerável” ou “seguro” ao considerar tal precipitação máxima. 
 
44 
 Assim, para caracterizar a precipitação máxima em uma área, são normalmente 
empregadas as chamadas curvas i-d-f ou curvas intensidade-duração-freqüência. Tais 
curvas são obtidas a partir de dados de pluviógrafos, como apresentado por Tucci 
(2000). 
 Para um determinado tempo de retorno (Tr), a curva i-d-f estabelece as máximas 
intensidades da precipitação (i) para cada duração (t), tendo geralmente a seguinte 
forma: 
 
4
2
)( 3
1
c
c
r
ct
Tci
+
⋅
= , 
onde c1, c2, c3, c4, são coeficientes ajustados para cada região; i é a intensidade da 
precipitação em mm/h; t é a duração em minutos e Tr é o tempo de retorno em anos. 
 Por exemplo, as curvas i-d-f para a cidade de Curitiba (PR) e para a região do 
Parque da Redenção, em Porto Alegre (RS), são: 
 
15,1
217,0
)26(
5950
+
⋅
=
t
Ti r (curva i-d-f de Curitiba – PR) 
88,0
052,0
)12(
1265
+
⋅
=
t
Ti r (curva i-d-f da Redenção, Porto Alegre –RS) 
 
 Assim, para um tempo de retorno de 10 anos, a precipitação máxima com 
duração de 2 horas, para a área próxima ao Parque da Redenção, em Porto Alegre, tem 
intensidade de 19 mm/h. Já para Curitiba, essa precipitação tem intensidade de 32 
mm/h. 
 Outra forma de apresentar a curva i-d-f é graficamente, como exemplifica a 
Figura 4.9, referente à cidade de Caxias do Sul, na qual são traçadas as curvas para os 
tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos. Por exemplo, para um Tr = 10 anos e uma duração 
de 2 h, a intensidade da precipitação máxima em Caxias do Sul é em torno de 30 mm/h. 
 
 
 
 
 
 
45 
 
 
Figura 4.9 – Curva i-d-f de Caxias do Sul, para os tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos 
(nas ordenadas, tem-se a intensidade da precipitação, em mm/h; nas abscissas, a duração 
da precipitação, em horas) (Fonte: IPH, 2001). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46 
Capítulo Capítulo Capítulo Capítulo 5555 
Escoamento SuperficialEscoamento SuperficialEscoamento SuperficialEscoamento Superficial 
 
 
 
 
Introdução 
 
 
Conforme visto no Capítulo 2, uma das etapas do ciclo hidrológico compreende 
o escoamento superficial, cuja principal origem é a precipitação. Notadamente, dentre as 
várias formas de precipitação (granizo, neve, chuva, etc), ao se estudar o escoamento 
superficial o maior interesse e praticamente o único se resume à chuva, pela própria 
capacidade de gerar escoamento superficial. 
Relembrando o ciclo hidrológico, a precipitação que atinge o solo vai sendo 
armazenada nas depressões do solo e infiltrando até saturá-lo, quando então o 
escoamento superficial fica mais intenso. Esse é o chamado escoamento superficial 
“livre”, que ocorre sobre as diversas superfícies que compõem a bacia hidrográfica. Tal 
escoamento passa, então, a constituir a microrrede de drenagem, formando pequenos 
canaletes de água que procuram seguir caminhos preferenciais no solo, conforme a 
topografia (relevo), a presença de obstáculos, como rochas, raízes, plantas, etc, sob ação 
da gravidade. Ocorre, então, a formação de pequenos cursos d’água, os córregos, que 
também vão confluindo uns aos outros até alcançarem os rios. 
Nota-se, portanto, que há um longo caminho da água precipitada na bacia até o 
curso d’água principal, escoando inicialmente sobre o solo nas superfícies vertentes e 
daí seguindo o direcionamento da rede de drenagem, dos menores filetes de água até os 
maiores rios. 
Entretanto, a água que corre nos rios não tem como origem apenas o escoamento 
superficial sobre as superfícies vertentes da bacia. Uma parte da vazão4 do rio é 
proveniente do escoamento sub-superficial e subterrâneo, como descrito no Capítulo 2. 
Ou seja, parcela da água precipitada que infiltra vai escoar sub-superficialmente e outra 
 
4
 Vazão = volume por unidade de tempo, geralmente em m3/s ou l/s. 
 
47 
parcela vai se juntar ao escoamento subterrâneo, alimentando os rios. A rigor, há ainda a 
parcela da precipitação que cai diretamente sobre a superfície dos rios, mas que é 
geralmente desprezível, se for considerada relativamente às demais contribuições. 
Resumindo, em um corpo d’água o escoamento tem como origem as seguintes 
componentes: 
- precipitação direta sobre a superfície do corpo d’água; 
- escoamento superficial nas vertentes da bacia; 
- escoamento sub-superficial; 
- escoamento subterrâneo. 
 
Hidrograma 
 
 Para estudar ou avaliar o escoamento superficial, é de grande utilidade o traçado 
do hidrograma, que consiste em um gráfico da evolução da vazão ao longo do tempo. 
Para um rio, o hidrograma se refere a uma seção transversal específica, já que ao longo 
do seu curso o rio vai recebendo mais contribuições (volumes de água) e aumentando 
sua vazão5, de jusante para montante. Assim, tomando uma determinada seção de um 
rio, o hidrograma correspondente indica o volume de água escoado por unidade de 
tempo através daquela seção. 
 Como comentado anteriormente, há um longo percurso para a água precipitada 
percorrer até atingir uma determinada seção do rio principal na bacia, além de 
“intervirem” ao longo desse caminho outras etapas do ciclo hidrológico, como 
evaporação, transpiração, infiltração, etc. Portanto, o comportamento da vazão ao longo 
do tempo é o resultado de todos os processos e etapas do ciclo hidrológico que 
ocorreram na bacia hidrográfica em questão, desde a ocorrência da precipitação até a 
composição dessa vazão. 
 Vendo a bacia hidrográfica como um sistema físico, cuja entrada é a precipitação 
e a saída é a vazão no seu exutório, como comentado no Capítulo 3, entende-se que o 
hidrograma representa a “resposta” da bacia, naquele ponto ou seção considerada, à 
precipitação que ocorreu na sua área de contribuição. E o modo como ocorre essa 
“resposta”, ou seja, o formato do hidrograma (como evoluiu a vazão ao longo do 
 
5
 Em capítulo posterior, será dado maior ênfase às características do fluxo de água em um rio 
propriamente dito (fluxo fluvial). 
 
48 
Vazão no Rio Uruguai (RS), seção em Garruchos
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
27/jul 06/ago 16/ago 26/ago 05/set 15/set 25/set
data (ano de 1965)
v
a
zã
o
 
(m
3/
s
)
tempo), é reflexo direto das particularidades de cada bacia hidrográfica, estando 
envolvidos fatores como grau de urbanização, tipo de solo, área, etc. 
 A título de curiosidade e ilustração, na Figura 5.1 é apresentado um hidrograma 
composto por dados observados (vazões diárias medidas no próprio rio)6 no Rio 
Uruguai, na seção localizada em Garruchos, a cerca de 300 km a montante de 
Uruguaiana. Esse hidrograma é referente ao período entre julho e setembro de 1965, 
com destaque para a cheia que ocorreu entre os dias 16 e 30 de agosto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.1 – Hidrograma na seção transversal do Rio Uruguai localizada em Garruchos, 
no período de 27/jul/1965 a 15/set/1965. 
 
 
 O hidrograma no Rio Uruguai apresentado ilustra bem a questão da resposta da 
bacia a um evento chuvoso. Observa-se que a vazão no rio oscilava em torno de 1.000 
m3/s até 16 de agosto, quando começa a aumentar relativamente rápido, superando 
30.000 m3/s por volta do dia 24 de agosto. Claramente, essa ascensão do hidrograma foi 
devido à ocorrência de uma precipitação intensa na área de contribuição a montante. 
Antes da precipitação, praticamente apenas o escoamento subterrâneo estava 
contribuindo para a formação daquela vazão no rio, em torno de 1.000 m3/s. 
 Então, dada à ocorrência de um evento chuvoso, a resposta da bacia

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