Hidrologia Aplicada

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Prof°. Ademar Cordero, Dr. 
Engenheiro Civil - UCPEL 
Mestre em Recursos Hídricos e Saneamento – UFRGS/IPH 
Doutor em Engenharia Hidráulica – Politécnico de Milão/Itália 
 
CAMPUS II - FURB 
End: Rua São Paulo, 3250 CEP: 89030-000 Blumenau/SC. 
Blumenau, 2013. 
 
Universidade Regional de Blumenau - FURB 
Centro de Ciências Tecnológicas - CCT 
Departamento de Engenharia Civil 
 
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
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SUMÁRIO 
1 CONCEITOS BÁSICOS E CICLO HIDROLÓGICO .................................................... 6 
1.1 CONCEITO DE HIDROLOGIA ................................................................................... 6 
1.2 HIDROLOGIA NAS ENGENHARIAS .......................................................................... 6 
1.3 USO DA ÁGUA .......................................................................................................... 7 
1.4 VOLUMES DE ÁGUA NO PLANETA TERRA E O CICLO HIDROLÓGICO ................. 9 
1.4.1 A água no planeta Terra .............................................................................................. 9 
1.5 CICLO HIDROLÓGICO ........................................................................................... 10 
1.6 HIDROLOGIA APLICADA ...................................................................................... 12 
1.7 QUANTIDADE DE ÁGUA ....................................................................................... 12 
1.8 QUALIDADE DA ÁGUA ......................................................................................... 12 
2 BACIAS HIDROGRÁFICAS ..................................................................................... 13 
2.1 CONCEITO .............................................................................................................. 13 
2.2 INDIVIDUALIZAÇÃO .............................................................................................. 13 
2.3 ÁREA DA BACIA .................................................................................................... 13 
2.4 BACIA COMO SISTEMA ......................................................................................... 14 
2.5 RIOS, RIBEIRÕES E CÓRREGOS .............................................................................. 14 
2.5.1 Definição ................................................................................................................ 14 
2.5.2 Classificação dos rios .............................................................................................. 14 
2.5.2.1 Baseada na permanência ou não de água durante o ano .............................................. 14 
2.5.2.2 Denominação: Rio, Ribeirão ou Córrego ........................................................... 14 
2.5.3 CARACTERÍSTICAS FLUVIOMORFOLÓGICAS ................................................... 14 
2.5.3.1 Índice de conformação .......................................................................................... 14 
2.5.3.2 Índice de compacidade .......................................................................................... 15 
2.5.3.3 Densidade de drenagem e Densidade de confluência ................................................ 15 
2.5.3.4 Sinuosidade do curso d’água ................................................................................. 16 
2.5.3.5 Sistema de ordenamento dos canais ........................................................................ 16 
2.5.3.6 Declividade e perfil longitudinal de um curso d’água .............................................. 17 
3 PRECIPITAÇÃO ....................................................................................................... 19 
3.1 CONCEITO ............................................................................................................ 19 
3.2 FORMAÇÃO DAS CHUVAS ................................................................................... 19 
3.3 CLASSIFICAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES ................................................................. 19 
3.3.1 Chuvas Convectivas (“chuvas de verão”) .................................................................. 19 
3.3.2 Chuvas Orográficas .................................................................................................. 20 
3.3.3 Chuvas Frontais ....................................................................................................... 20 
3.4 MEDIDAS DE PRECIPITAÇÃO ................................................................................ 20 
3.4.1 Pluviômetros .......................................................................................................... 21 
3.4.1.1 Instalação do aparelho............................................................................................ 22 
3.4.2 Pluviógrafos ......................................................................................................... 22 
3.4.2.1 Variedade de Aparelhos .................................................................................... 22 
3.4.2.2 Tipos de Pluviógrafos ........................................................................................... 22 
3.4.3 Pluviogramas .......................................................................................................... 23 
3.4.4 Ietogramas.............................................................................................................. 23 
3.4.5 Manipulação e processamento dos dados pluviométricos ............................................. 24 
3.4.6 Variação geográfica e temporal das precipitações ....................................................... 25 
3.4.6.1 Variação geográfica .............................................................................................. 25 
3.4.6.2 Variação temporal ................................................................................................. 25 
3.5 PRECIPITAÇÕES MÉDIAS SOBRE UMA BACIA HIDROGRÁFICA ......................... 26 
3.5.1 Método da média aritmética ..................................................................................... 27 
3.5.2 Método de Thiessen ................................................................................................ 27 
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3.5.3 Método das Isoietas ................................................................................................. 28 
3.6 ALTURA PLUVIOMÉTRICA ANUAL ...................................................................... 29 
3.6.1 Média, Desvio Padrão, Variância, Coeficiente de Variação e Valores Extremos ............. 29 
3.6.2 Frequência de totais anuais ....................................................................................... 29 
3.7 ALTURA PLUVIOMÉTRICA MENSAL ..................................................................... 30 
3.8 ALTURA PLUVIOMÉTRICA DIÁRIA ....................................................................... 30 
3.9 CHUVAS INTENSAS ............................................................................................... 30 
3.10 DURAÇÃO, INTENSIDADE E FREQUÊNCIA DAS PRECIPITAÇÕES ..................... 31 
3.10.1 Tipos de séries usadas nas análises estatísticas .......................................................... 31 
3.10.2 Variação da intensidade com a freqüência ................................................................ 31 
3.10.3 Relação Intensidade – Duração – Frequência (I-D-F) ............................................... 32 
3.10.4 Equações e gráficos de chuvas intensas ................................................................... 33 
3.10.5 Exercício ...............................................................................................................34 
3.10.5.1 Relação entre chuvas máximas de 1 dia e 24 horas .................................................. 36 
3.10.5.2 Relações entre chuvas de diferentes durações ......................................................... 36 
4 INTERCEPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO ............................................................... 38 
4.1 CONCEITO ............................................................................................................. 38 
4.2 INTERCEPTAÇÃO VEGETAL ................................................................................ 38 
4.2.1 Medições das variáveis ........................................................................................ 38 
4.3 ARMAZENAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA ........................................................... 39 
5 EVAPOTRANSPIRAÇÃO - EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO ............................ 40 
5.1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 40 
5.2 EVAPORAÇÃO ........................................................................................................ 42 
5.2.1 Medição de evaporação ............................................................................................ 42 
5.2.2 Determinação da Evaporação .............................................................................. 42 
5.3 TRANSPIRAÇÃO...................................................................................................... 43 
5.4 EVAPOTRANSPIRAÇÃO .......................................................................................... 43 
5.4.1 Medição da evapotranspiração por Lisimetro .............................................................. 43 
5.4.2 Estimativa da evapotranspiração por balanço hídrico ................................................... 44 
5.4.3 Determinação da Evapotranspiraçao Potencial............................................................. 45 
5.4.4 Evapotranspiração da Cultura .................................................................................... 46 
5.5 EVAPORAÇÃO EM RESERVATÓRIOS ................................................................... 46 
5.5.1 Através do Tanque Classe A ..................................................................................... 46 
5.5.2 Através do Balanço Hídrico ..................................................................................... 47 
6 INFILTRAÇÃO, ARMAZENAMENTO E ÁGUA SUBTERRÂNEA ......................... 49 
6.1 INFILTRAÇÃO......................................................................................................... 49 
6.2 EQUAÇÃO DE HORTON ....................................................................................... 49 
6.3 MOVIMENTO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA - EQUAÇÃO DE DARCY. .................... 50 
6.4 ARMAZENAMENTO DA ÁGUA ............................................................................... 51 
7 VAZÕES DE ENCHENTES ....................................................................................... 52 
7.1 ENTENDIMENTO DE UMA ENCHENTE ................................................................ 52 
7.1.1 Hidrograma .......................................................................................................... 52 
7.1.1.1 Precipitação inicial ............................................................................................ 52 
7.1.1.2 Escoamento superficial .................................................................................... 53 
7.1.1.3 Tempo de concentração (tc) .............................................................................. 53 
7.1.1.4 Tempo de retardamento da bacia ou tempo de retardo .................................... 53 
7.2 PERÍODO DE RETORNO ..................................................................................... 53 
7.2.1 Escolha do período de retorno ............................................................................ 53 
7.3 VAZÃO MÁXIMA .................................................................................................... 53 
7.3.1 Método racional ................................................................................................... 54 
7.3.1.1 Área da bacia (A) ............................................................................................. 54 
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7.3.1.2 Coeficiente de escoamento superficial (C) ........................................................ 55 
7.3.1.3 Intensidade da precipitação na bacia (i) ........................................................... 55 
7.3.1.4 Para determinar o tempo de concentração de uma bacia. ............................... 56 
7.3.2 Métodos estatísticos............................................................................................ 57 
7.3.2.1 Método de Gumbel ............................................................................................ 57 
7.3.2.2 Método Log-Normal.......................................................................................... 59 
7.3.2.3 Ajuste de distribuição considerando marcas históricas de enchentes .............. 59 
7.3.2.4 Período de retorno/risco .................................................................................... 59 
7.3.3 Hidrograma Unitário ............................................................................................... 63 
7.3.3.1 Proporcionalidade ................................................................................................. 64 
7.3.3.2 Superposição ........................................................................................................ 65 
7.3.3.3 Convolução .......................................................................................................... 65 
7.3.3.4 Hidrograma Unitário Sintético ............................................................................... 66 
7.3.3.5 Hidrograma Unitário Triangular do SCS (HUT-SCS) ............................................. 67 
7.3.3.6 Distribuição temporal das chuvas de projeto ........................................................... 69 
7.3.3.7 Atenuação das chuvas com a área ............................................................................ 69 
7.3.3.8 Vazões máximas com base em transformação chuva-vazão ........................................ 70 
7.3.3.9 Vazões máximas usando o hidrograma unitário ........................................................ 70 
7.3.3.10 Chuva efetiva ou volume de escoamento: Método SCS ........................................... 70 
8 MEDIÇÕES DE VAZÕES E CURVA-CHAVE ............................................................ 76 
8.1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 76 
8.2 MEDIÇÃO DE VAZÃO ........................................................................................... 76 
8.2.1 Tipos de medição de vazões ...................................................................................... 76 
8.2.1.1 Volumétrico ......................................................................................................... 76 
8.2.1.2 Calhas Parshall ..................................................................................................... 77 
8.2.1.3 Vertedores ............................................................................................................ 78 
8.2.1.5 Medição de vazão com molinete ............................................................................. 81 
8.2.1.5.1 Medição a vau ................................................................................................... 82 
8.2.1.5.2 Sobre ponte ........................................................................................................ 82 
8.2.1.5.3 Com teleférico....................................................................................................83 
8.2.1.5.4 Com barco fixo .................................................................................................. 83 
8.2.1.5.5 Com barco móvel ............................................................................................... 84 
8.2.1.5.6 Cálculo de uma vazão ......................................................................................... 84 
8.2.1.5.7 Alguns perfis de velocidades................................................................................ 85 
8.2.1.5.8 Média da área da seção e determinação da área de influência ................................... 86 
8.3 MEDIÇÃO DO NÍVEL D`ÁGUA ............................................................................... 89 
8.3.1 Régua limnímetrica .................................................................................................. 89 
8.3.2 Linígrafo ................................................................................................................. 90 
8.3.3 Quanto à gravação ................................................................................................... 90 
8.4 CURVA-CHAVE ..................................................................................................... 91 
8.4.1 Validade da curva-chave ........................................................................................... 92 
8.4.1.1 Variação da curva-chave com o tempo ..................................................................... 92 
8.4.1.2 Extrapolação da curva-chave .................................................................................. 93 
8.5 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PELO MÉTODO DE MANNING............................... 94 
9 CONTROLE DE CHEIAS E EROSÕES .................................................................. 95 
9.1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 95 
9.2 MEDIDAS PARA CONTROLE DAS CHEIAS .......................................................... 95 
9.2.1 Medidas estruturais intensivas .................................................................................. 95 
9.2.2 Medidas estruturais extensivas ............................................................................... 101 
9.2.3 Medidas não-estruturais ......................................................................................... 101 
9.3 EROSÕES .............................................................................................................. 103 
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9.3.1 Processos de erosão, transporte e depósito de sedimentos ......................................... 103 
9.3.2 Necessidade do controle das erosões ....................................................................... 103 
9.3.3 Controle das erosões através da sistematização hidráulico-florestal ............................. 104 
10 REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES EM RESERVATÓRIOS ............................... 105 
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 107 
 
 
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CAPITULO I 
 
1 CONCEITOS BÁSICOS E CICLO HIDROLÓGICO 
 
 
1.1 CONCEITO DE HIDROLOGIA 
 
Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação, 
distribuição espacial, suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o ambiente, 
inclusive com os seres vivos. A Hidrologia estuda a água na superfície terrestre, no solo e no 
sub-solo. De uma forma simplificada pode-se dizer que hidrologia tenta responder à pergunta: O 
que acontece com a água da chuva? 
A Hidrologia pode ser tanto uma ciência como um ramo da engenharia e tem muitos 
aspectos em comum com a meteorologia, geologia, geografia, agronomia, engenharia ambiental 
e a ecologia. A Hidrologia utiliza como base os conhecimentos de hidráulica, física e estatística. 
Existem outras ciências que também estudam o comportamento da água em diferentes 
fases, como a meteorologia, a climatologia, a oceanografia, e a glaciologia. A diferença 
fundamental é que a Hidrologia estuda os processos do ciclo da água em contato com os 
continentes. 
 
1.2 HIDROLOGIA NAS ENGENHARIAS 
 
A humanidade tem se ocupado com a água por uma questão de necessidade vital e como 
uma ameaça potencial pelo menos desde o tempo em que as primeiras civilizações se 
desenvolveram às margens dos rios. Foram construídos canais, diques, barragens, condutos 
subterrâneos e poços ao longo do rio Indus, no Paquistão, dos rios Tigre e Eufrates, na 
Mesopotâmia, do Hwang Ho na China e do Nilo no Egito, há pelo menos 5000 anos. 
Enquanto a Hidrologia é a ciência que estuda a água na Terra e procura responder à 
pergunta sobre o que ocorre com a água da chuva uma vez que atinge a superfície, a Engenharia 
Hidrológica é a aplicação dos conhecimentos da Hidrologia para resolver problemas relacionados 
aos usos da água. 
Entre os principais usos humanos da água estão: o abastecimento humano; irrigação; 
dessedentação animal; geração de energia elétrica; navegação; diluição de efluentes; pesca; 
recreação e paisagismo. As preocupações com o uso da água aumentam a cada dia porque a 
demanda por água cresce à medida que a população cresce e as aspirações dos indivíduos 
aumentam. Enquanto as demandas sobem, o volume de água doce na superfície da terra é 
relativamente fixo. Isto faz com que certas regiões do mundo já enfrentem situações de escassez. 
O Brasil é um dos países mais ricos em água, embora existam problemas diversos. 
A Engenharia Hidrológica também estuda situações em que a água não é exatamente 
utilizada pelo homem, mas deve ser manejada adequadamente para minimizar prejuízos, 
como no caso das inundações provocadas por chuvas intensas em áreas urbanas ou pelas 
cheias dos grandes rios. Relacionados a estes temas estão os estudos de Drenagem Urbana e de 
Controle de Cheias e Inundações. 
A água também é importante para a manutenção dos ecossistemas existentes em rios, lagos 
e ambientes marginais aos corpos d’água, como banhados e planícies sazonalmente 
inundáveis. Nos últimos anos a Hidrologia e a Engenharia Hidrológica têm se aproximado de 
ciências ambientais como a limnologia e a ecologia, visando responder questões como: Qual 
é a quantidade de água que pode ser retirada de um rio sem que haja impactos significativos 
sobre os seres vivos que habitam este rio? 
 
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1.3 USO DA ÁGUA 
 
Os usos da água são normalmente classificados em consuntivos e não consuntivos. 
Usos consuntivos alteram substancialmente a quantidade de água disponível para outros 
usuários. Usos não-consuntivos alteram pouco a quantidade de água, mas podem alterar 
sua qualidade. O uso de água para a geração de energia hidrelétrica, por exemplo, é um uso não-
consuntivo, uma vez que a água é utilizada para movimentar as turbinas de uma usina, mas 
sua quantidade não é alterada. Da mesma forma a navegação é um uso não-consuntivo, 
porque não altera a quantidade de água disponível no rio ou lago. Por outro lado, o uso 
da água para irrigação é um uso consuntivo, porque apenas uma pequena parte da água 
aplicada na lavoura retorna na forma de escoamento. A maior parte da água utilizada na 
irrigação volta para a atmosfera na forma de evapotranspiração. Esta água não está perdida 
para o ciclo hidrológico global, podendoretornar na forma de precipitação em outro local 
do planeta, no entanto não está mais disponível para outros usuários de água na mesma região em 
que estão as lavouras irrigadas. 
Os usos de água também podem ser divididos de acordo com a necessidade ou não de 
retirar a água do rio ou lago para que possa ser utilizada. Alguns usos da água que podem 
ser feitos sem retirar a água de um rio ou lago são a navegação, a geração de energia hidrelétrica, 
a recreação e os usos paisagísticos. Alguns usos da água que exigem a retirada de água, ainda 
que parte dela retorne, são o abastecimento humano e industrial, a irrigação e a 
dessedentação de animais. Os parágrafos que seguem descrevem com um pouco mais de 
detalhe alguns dos principais usos de água. 
 
Abastecimento humano 
 
O uso da água para abastecimento humano é considerado o mais nobre, uma vez que o 
homem depende da água para sua sobrevivência. A água para abastecimento humano é utilizada 
diretamente como bebida, para o preparo dos alimentos, para a higiene pessoal e para a 
lavagem de roupas e utensílios. No ambiente doméstico a água também é usada para irrigar 
jardins, lavar veículos e para recreação. 
O consumo de água em ambiente doméstico é estimado em 200 litros por habitante por 
dia. Aproximadamente 80% deste consumo retornam das residências na forma de esgoto 
doméstico, obviamente com uma qualidade bastante inferior. A tabela 1.1 mostra os percentuais 
médios dos diferentes consumos doméstico. 
 
Tabela 1.1 Abastecimento humano 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abastecimento industrial 
 
O uso industrial da água está relacionado aos processos de fabricação, ao uso no 
produto final, a processos de refrigeração, à produção de vapor e à limpeza. A fabricação 
de diferentes produtos tem diferentes consumos de água. Assim, a indústria de produção de 
papel, por exemplo, é reconhecidamente uma das que mais consomem água. 
 
Descrição Consumo (%) 
Higiene pessoal 35 
Descarga de vaso sanitário 30 
Lavagem de roupas 20 
Cozinhar e beber 10 
Limpeza 5 
Soma 100 
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8 
Irrigação 
 
A irrigação é o uso de água mais importante do mundo em termos de quantidade 
utilizada. A irrigação é utilizada na agricultura para obter melhor produtividade e para que a 
atividade agrícola esteja menos sujeita aos riscos climáticos. Em algumas regiões áridas, semi-
aridas, ou com uma estação seca muito longa, a irrigação é essencial para que possa existir a 
agricultura. No Brasil o uso de água para irrigação vem aumentando a cada ano. 
A quantidade de água utilizada na irrigação depende das características da cultura, do 
clima e dos solos de uma região, bem como das técnicas utilizadas na irrigação. 
 
Navegação 
 
A navegação é um uso não-consuntivo que pode ser bastante atrativo do ponto de vista 
econômico, principalmente para cargas com baixo valor por tonelada, como minérios e 
grãos. A navegação requer uma profundidade adequada do corpo d’água e não pode ser praticada 
em rios com velocidade de água excessiva. 
 
Assimilação e transporte de poluentes 
 
Os corpos de água são utilizados para transportar e assimilar os despejos neles 
lançados, como o esgoto doméstico e industrial. Mesmo em regiões em que o esgoto doméstico 
e industrial é tratado, as concentrações de alguns poluentes podem ser superiores às 
concentrações encontradas nos rios. Assim, utiliza-se a capacidade de diluição dos rios e 
lagos para diminuir a concentração dos poluentes. Também utiliza-se os rios para transportar os 
poluentes e, assim, afastá-los de onde são gerados. 
A capacidade de assimilação de um corpo d’água é limitada, e quando o lançamento de 
dejetos é excessivo, a qualidade de água de um rio não é mais suficiente para outros usos, como 
a recreação e a preservação dos ecossistemas. 
 
Recreação 
 
Um uso de água não consuntivo realizado no próprio curso d’água é a recreação. Este uso 
é bastante freqüente em rios com qualidade de água relativamente boa, e inclui atividades 
de contato direto, como natação e esportes aquáticos como a vela e a canoagem. Também 
podem existir atividades de recreação de contato indireto, como a pesca esportiva. 
 
Preservação de ecossistemas 
 
Além de todos os usos humanos mais diretos, é do interesse das sociedades que os rios e 
lagos mantenham sua flora e fauna relativamente bem preservadas. A manutenção dos 
ecossistemas aquáticos implica na necessidade de que uma parcela da água permaneça no 
rio, e que a qualidade desta água seja suficiente para a vida aquática. 
 
Geração de energia 
 
A água é utilizada para a geração de energia elétrica em usinas hidrelétricas que 
aproveitam a energia potencial existente quando a água passa por um desnível do terreno. 
A potência de uma usina hidrelétrica é proporcional ao produto da descarga (ou vazão) pela 
queda. A queda é definida pela diferença de altitude do nível da água a montante (acima) e a 
jusante (abaixo) da turbina. A descarga em um rio depende das características da bacia 
hidrográfica, como o clima, a geologia, os solos, a vegetação. 
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No Brasil a geração de energia elétrica está fortemente ligada à hidrologia porque a 
quase totalidade da energia gerada e consumida é oriunda de usinas hidrelétricas. 
Considerando os dados da década de 1990, o Brasil é o terceiro maior produtor de energia 
hidrelétrica do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos e do Canadá e a frente da China, da 
Rússia e da França. Entretanto, a energia hidrelétrica no Brasil corresponde a mais de 97% 
do total da energia elétrica gerada, enquanto que, na maior parte dos outros países, a energia 
hidrelétrica corresponde a percentuais muito menores do total. A dependência mundial da 
energia hidrelétrica é de apenas 20%. 
 
 
1.4 VOLUMES DE ÁGUA NO PLANETA TERRA E O CICLO HIDROLÓGICO 
 
 
1.4.1 A água no planeta Terra 
 
A água pode ser encontrada em estado sólido, líquido ou gasoso; na atmosfera, na 
superfície da Terra, no subsolo ou nas grandes massas constituídas pelos oceanos, mares ou 
lagos. Na Tabela 1.2 mostra, em termos de volumes e percentuais a água no nosso Planeta. 
 
 
Tabela 1.2 A água no planeta Terra 
Fonte Volume (km3) Porcentagem (%) 
Oceanos 1.348.000.000,00 97,390 
Gelo polar, geleiras, icebergs 27.800.000,00 2,008 
Água subterrânea, umidade do solo 8.030.000,00 0,580 
Lagos e rios 277.000,00 0,020 
Atmosfera 13.000,00 0,001 
Soma 1.384.120.000,00 100,000 
 
A água potável no nosso Planeta corresponde a 2,6 % do total ou um volume de 
aproximadamente 36.000.000,00 km3 . A Tabela 1.3 mostra onde podemos encontrá-la. 
 
 
Tabela 1.3 A água potável na Terra 
Fonte Volume (km3) Porcentagem (%) 
Capa de gelo polar, geleiras, icebergs 27.802.440,00 77,23 
Água subterrânea (até 800 m de profundidade) 3.549.078,00 9,86 
Água subterrânea (de 800 a 4.000 m) 4.446.000,00 12,35 
Umidade do solo 60.840,00 0,17 
Lagos (água potável) 125.280,00 0,35 
Rios 1.000,80 0,003 
Minerais hidratados 320,40 0,001 
Plantas, animais, seres humanos 1.000,80 0,003 
Atmosfera 14.040,00 0,04 
Soma 36.000.000,00 100,000 
 
 
 
 
 
 
 
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1.5 CICLO HIDROLÓGICO 
 
O ciclo hidrológico é o conceitocentral da hidrologia. O ciclo hidrológico está 
ilustrado na Figura 1.1. A energia do sol resulta no aquecimento do ar, do solo e da água 
superficial e resulta na evaporação da água e no movimento das massas de ar. O vapor de ar é 
transportado pelo ar e pode condensar no ar formando nuvens. Em circunstâncias 
específicas o vapor do ar condensado nas nuvens pode voltar à superfície da Terra na 
forma de precipitação. A evaporação dos oceanos é a maior fonte de vapor para a atmosfera e 
para a posterior precipitação, mas a evaporação de água dos solos, dos rios e lagos e a 
transpiração da vegetação também contribuem. A precipitação que atinge a superfície pode 
infiltrar no solo ou escoar por sobre o solo até atingir um curso d’água. A água que infiltra 
umedece o solo, alimenta os aqüíferos e cria o fluxo de água subterrânea. 
O ciclo hidrológico é fechado se considerado em escala global. Em escala regional podem 
existir alguns sub-ciclos. Por exemplo, a água precipitada que está escoando em um rio pode 
evaporar, condensar e novamente precipitar antes de retornar ao oceano. A energia que 
movimenta o ciclo hidrológico é fornecida pelo sol. 
A água também sofre alterações de qualidade ao longo das diferentes fases do ciclo 
hidrológico. A água salgada do mar é transformada em água doce pelo processo de 
evaporação. A água doce que infiltra no solo dissolve os sais aí encontrados e a água que escoa 
pelos rios carrega estes sais para os oceanos, bem como um grande número de outras substâncias 
dissolvidas e em suspensão. 
 
Figura 1.1 - Componentes do ciclo hidrológico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Evaporação superfície liquida 
Transpiração 
Transpiração 
Nuvem 
Precipitação 
Percolação 
Interceptação 
Armazenamento 
 em depressões 
 Evaporação 
Nuvem 
Oceano 
Rio, Lago 
Esc. Subterrâneo 
Escoamento Superficial 
 Evapotranspiração 
Infiltração Zona 
de 
Areação 
Zona 
de 
Saturação 
Evap. Direta 
Evap. Solo 
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11 
A umidade atmosférica volta à superfície da Terra na forma de chuva, granizo, neve ou 
orvalho. Uma parte dela será retida nas construções, árvores, arbustos e plantas. Essa água nunca 
alcança o solo, e a quantidade assim retida é chamada de perda por interceptação. 
A água que atinge o solo segue diversos caminhos. Como o solo é um meio poroso, há 
infiltração de toda precipitação que chega ao solo, enquanto a superfície do solo não se satura. 
A partir do momento da saturação superficial, à medida que o solo vai sendo saturado a 
maiores profundidades, a infiltração decresce até uma taxa residual, com o excesso não infiltrado 
da precipitação gerando escoamento superficial. A infiltração e a percolação no interior do solo 
são comandadas pelas tensões capilares nos poros e pela gravidade. A umidade do solo 
realimentada pela infiltração é aproveitada em parte pelos vegetais, que a absorvem pelas raízes e 
a devolve, quase toda, à atmosfera por transpiração, na forma de vapor de água. O que os 
vegetais não aproveitam, percola para o lençol freático que normalmente contribui para o 
escoamento de base dos rios. 
O escoamento superficial é impulsionado pela gravidade para as cotas mais baixas, 
vencendo principalmente o atrito com a superfície do solo. O escoamento superficial manifesta-
se inicialmente na forma de pequenos filetes de água que se moldam ao micro relevo do solo. A 
erosão de partículas de solo pelos filetes em seus trajetos, aliada à topografia preexistente, molda, 
por sua vez, uma micro rede de drenagem efêmara que converge para a rede de cursos d’água 
mais estável, formada por arroios e rios. A presença de vegetação na superfície do solo contribui 
para obstaculizar o escoamento superficial, favorecendo a infiltração em percurso. A vegetação 
também reduz a energia de impacto das gotas de chuva no solo, minimizando a erosão. 
Com raras exceções, a água escoada pela rede de drenagem mais estável destina-se ao 
oceano. Nos oceanos a circulação das águas é regida por uma complexa combinação de 
fenômenos físicos e meteorológicos, destacando-se a rotação terrestre, os ventos de superfície, 
variação espacial e temporal da energia solar absorvida e as marés. 
Em qualquer tempo e local por onde circula a água na superfície terrestre, seja nos 
continentes ou nos oceanos, há evaporação para a atmosfera, fenômeno que fecha o ciclo 
hidrológico ora descrito. Naturalmente por cobrir a maior parte da superfície terrestre, cerca de 
70%, a contribuição maior é dos oceanos. Entretanto o interesse maior, por estar intimamente 
ligada a maioria das atividades humanas, reside na água doce dos continentes, onde é importante 
o conhecimento de evaporação dos mananciais superficiais líquidos e dos solos, assim como da 
transpiração vegetal. A evapotranspiração, que é a soma da evaporação e da transpiração, 
depende da radiação solar, das tensões de vapor do ar e dos ventos. 
 
Chuva, Granizo, Neve, Orvalho e Geada 
 
Chuva, granizo e neve. Quando as gotículas de água, formadas por condensação, atingem 
determinada dimensão, precipitam-se em forma de chuva. Se na sua queda atravessam zonas de 
temperaturas abaixo de zero, pode haver formação de partículas de gelo, dando origem ao 
granizo. No caso de a condensação ocorrer sob temperaturas abaixo do ponto de congelamento, 
haverá a formação de neve. 
Orvalho ou geada. Quando a condensação se verifica diretamente sobre uma superfície 
sólida, ocorrem os fenômenos de orvalho ou geada, conforme se dê a condensação em 
temperaturas superiores ou inferiores a zero grau centígrado. 
 
 
 
 
 
 
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12 
1.6 HIDROLOGIA APLICADA 
 
A hidrologia aplicada está voltada para os diferentes problemas que envolvem a utilização 
dos recursos hídricos, preservação do meio ambiente e ocupação da bacia. O Quadro 1.1 
apresenta um resumo dos campos onde os conhecimentos da Hidrologia Aplicada são utilizados. 
 
Quadro 1.1 - Campos de atuação da Hidrologia. 
Planejamento Projeto Operação 
- gerenciamento de bacias 
- inventário energético 
- navegação 
- irrigação 
- energia 
- drenagem 
- abastecimento 
- controle de cheias 
- poluição 
- erosão 
- recreação 
- piscicultura 
- reservatórios 
- controle de cheias 
- irrigação 
- abastecimento 
- previsão hidrológica 
- geração de energia 
 
 
 
1.7 QUANTIDADE DE ÁGUA 
 
 
Embora com um risco de excessiva simplificação, o trabalho dos engenheiros com os 
recursos hídricos pode ser condensado em certo número de perguntas essenciais. Como as obras 
de aproveitamento dos recursos hídricos visam ao controle do uso da água, as primeiras 
perguntas referem-se naturalmente às quantidades de água. Quando se pensa na utilização da 
água, a primeira pergunta geralmente é: Que quantidade de água será necessária? 
Provavelmente é a resposta mais difícil de obter com precisão, dentre as que se pode propor em 
um projeto, porque envolve aspectos sociais e econômicos, além dos técnicos. Com base em uma 
análise econômica, deve ser também tomada uma decisão a respeito da vida útil das obras a 
serem realizadas. 
Quase todos os projetos de aproveitamento dependem da resposta à pergunta: Com quanta 
água pode-se contar? Os projetos de controle de cheias baseiam-se nos valores de pico do 
escoamento, ao passo que planos que visem a utilização da água o que importa é o volume 
escoado durante longos períodos de tempo. As respostas a estas perguntas são encontradaspela 
aplicação da Hidrologia, ou seja, o estudo da ocorrência e distribuição das águas naturais no 
globo Terrestre ou mais especificamente em bacias hidrográficas. 
 
 
1.8 QUALIDADE DA ÁGUA 
 
 
Além de ser suficiente em quantidade, a água deve satisfazer certas condições quanto à 
qualidade. Essa é uma preocupação fundamental no aproveitamento dos recursos hídricos. No 
entanto os problemas relativos à qualidade da água não serão abordados com profundeza nesta 
disciplina. O mesmo é tratado nas disciplinas de Saneamento. 
 
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13 
 
CAPITULO II 
 
 
2 BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 
O ciclo hidrológico é normalmente estudado com maior interesse na fase terrestre, onde o 
elemento fundamental de análise é a bacia hidrográfica. 
 
2.1 CONCEITO 
 
A bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água da precipitação que faz 
convergir os escoamentos para um único ponto da bacia, seu enxutório ou foz. 
A bacia hidrográfica compõe-se basicamente de um conjunto de áreas com declividade no 
sentido de determinada seção transversal de um curso d’água, medidas as áreas em projeção 
horizontal. São Sinônimos: bacia de captação, bacia coletora, bacia de drenagem superficial, 
bacia de contribuição, bacia imbrífera, bacia hidrológica. 
 
2.2 INDIVIDUALIZAÇÃO 
 
Sobre uma planta da região, com altimetria adequada, procura-se traçar a linha de divisores 
de água que separa a bacia considerada das contíguas. 
 
Figura 2.1- Divisor d´água de uma bacia hidrográfica 
 
 
2.3 ÁREA DA BACIA 
 
Delimitadas a bacia e as principais sub-bacias, as áreas são obtidas na planta topográfica 
por planímetro ou por qualquer outro método de medição. Ela é representada normalmente por 
“A”, e é um dado fundamental para definir a potencialidade hídrica da bacia hidrográfica., 
porque seu valor multiplicado pela lâmina de chuva precipitada define o volume de água 
recebido pela bacia. Por isto é considera-se como área da bacia hidrográfica a sua área 
projetada verticalmente. Também é possível determinar a área de uma bacia por cálculos 
matemáticos de mapas arquivados eletronicamente através de SIG (Sistema de Informações 
Geográficas). 
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14 
 
2.4 BACIA COMO SISTEMA 
 
A bacia hidrográfica pode ser considerada um sistema físico onde a entrada é o volume de 
água precipitado e a saída é o volume de água escoado pelo enxutório, considerando-se como 
perdas intermediárias os volumes evaporados e transpirados e também infiltrados 
profundamente. 
 
2.5 RIOS, RIBEIRÕES E CÓRREGOS 
 
2.5.1 Definição 
 
Em termo hidrológico rio é um sistema aberto com fluxo contínuo da nascente à foz, sendo 
que a manutenção do sistema de escoamento depende do balanço hidrológico. 
 
2.5.2 Classificação dos rios 
 
2.5.2.1 Baseada na permanência ou não de água durante o ano 
 
a) Efêmeros ou intermitentes: quando destituídos de água numa parte do ano. Nos 
efêmeros existe água apenas após períodos de precipitação e só transportam 
escoamento superficial. Já os intermitentes escoam durante as estações de chuva e 
secam nas de estiagem. 
b) Perenes: quando drena água o ano todo. 
 
2.5.2.2 Denominação: Rio, Ribeirão ou Córrego 
 
A denominação de rio, ribeirão ou córrego é em função da descarga, área de drenagem, 
largura do canal do rio ou ordem do rio. 
 
Tabela 2.1 – Denominação: Rio, Ribeirão ou Córrego 
 
Tamanho do rio 
Descarga 
média 
(m3/s) 
 
Área de drenagem 
(km2) 
Largura 
do rio 
(m) 
Ordem 
do rio* 
Rios muito grandes > 10.000 > 1.000.000 >1.500 >10 
Rios grandes 1.000 a 10.000 100.000 a 1.000.000 800 a 1.500 7 a 11 
Rios 100 a 1.000 10.000 a 100.000 200 a 800 6 a 9 
Pequenos rios 10 a 100 1.000 a 10.000 200 a 800 4 a 7 
Ribeirões 1 a 10 100 a 1.000 40 a 200 3 a 6 
Pequenos ribeirões 0,1 a 1 10 a 100 8 a 40 2 a 5 
Córregos < 0,1 < 10 <1 1 a 3 
Fonte: Meybeck et al. 1992 
 
2.5.3 CARACTERÍSTICAS FLUVIOMORFOLÓGICAS 
2.5.3.1 Índice de conformação 
 
É a relação entre a área de uma bacia hidrográfica e o quadrado de seu comprimento axial, 
medido ao longo do curso d’água, da desembocadura ou seção de referência à cabeceira mais 
distante, no divisor de águas. Uma bacia com índice de conformação baixo é menos sujeita a 
enchentes que outra do mesmo tamanho porém com maior índice de conformação. Isso se deve 
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15 
ao fato de que em uma bacia estreita e longa, com índice de conformação baixo, há menos 
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extensão; e 
também, numa tal bacia, a contribuição dos tributários atinge o curso d´água principal em vários 
pontos ao longo do mesmo. Caso não existam outros fatores que interfiram, quanto o valor deste 
índice se aproxima a unidade (um), a forma da bacia se aproxima de um quadrado e este tipo de 
bacia tem maior potencialidade de ocorrência de picos de enchentes elevados. 
 
 (adimensional) 
(2.1) 
 
onde: A = área da bacia, km2 
L = Comprimento do rio, km 
 
2.5.3.2 Índice de compacidade 
É a relação do perímetro de uma bacia hidrográfica e a circunferência de círculo de área 
igual à da bacia. 
 
C
PKc = 
 
onde: P= Perímetro, km 
C= Circunferência, km 
A= Área da bacia, km2 
 
A
PK c 28,0= (adimensional) (2.2) 
 
Este coeficiente é um número adimensional que varia conforme a bacia, 
independentemente do seu tamanho, quanto mais irregular for a bacia, tanto maior será o 
coeficiente de compacidade. Um coeficiente igual a unidade corresponderia a uma bacia circular. 
O valor do índice de compacidade indica maior potencialidade da bacia de produção de picos de 
enchentes elevados. Caso não existam outros fatores que interfiram, menor valor do índice de 
compacidade (próximo a 1) indica maior potencialidade de ocorrência de picos de enchentes 
elevados. 
2.5.3.3 Densidade de drenagem e Densidade de confluência 
a) Densidade de drenagem 
A relação entre o comprimento total dos cursos d’água efêmeros, intermitentes e perenes 
de uma bacia hidrográfica e a área total da mesma bacia é denominada densidade de drenagem. 
Este índice varia de 0,5 km/km2 , para bacias de drenagem pobre, a 3,5 km/km2 ou mais, para 
bacias excepcionalmente bem drenadas. 
 
dD = ∑
l
A (2.3) 
 
onde: Dd= Densidade de drenagem, km/ km2 
∑l = soma dos comprimentos dos rios, km 
A = Área da bacia, km2 
LI 2c
A
=
Figura 2.2 - Rios da bacia hidrográfica 
A 
L
A 
L
PC
A 
D 
Figura 2.3 - Perímetro da bacia hidrográfica 
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16 
 
b) Densidade de confluência 
 
Uma forma mais simples de representar a densidade de drenagem é calcular a densidade de 
confluência. A interpretação do resultado é semelhante ao da densidade de drenagem. 
 
D
Nc
Ac
=
 (2.4) 
 
onde: Dc= Densidade de confluência (Nc/ km2 ) 
Nc= Número de confluência 
A = Área da bacia, km2 
Se existir umnúmero bastante grande de cursos de água numa bacia (relativa a sua área), o 
deflúvio atinge rapidamente os rios e haverá provavelmente picos de enchentes altos e deflúvios 
de estiagem baixos. 
 
2.5.3.4 Sinuosidade do curso d’água 
 
A relação entre o comprimento do rio L e o comprimento de um tavegue Lt, é denominada 
sinuosidade do curso d’água, que é um fator de controlador da velocidade de escoamento. 
 
 
 
 
Lt
LSin = (2.5) 
 
onde: L = Comprimento do rio considerando a sinuosidade do mesmo, km 
Lt = Comprimento do rio em linha reta, km 
Este índice, ou seja, a sinuosidade pode distinguir entre os canais que são 
meandros e os que não são, para um valor acima de 1,5 seria considerado canal 
com meandros. 
 
2.5.3.5 Sistema de ordenamento dos canais 
Como critérios de ordenamento dos canais da rede de drenagem de uma bacia hidrográfica, 
destacam-se os de Horton ( 1945) e Strahler (1957). 
 
Figura 2.5 - Sistema de ordenamento de canais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 - Rios da bacia hidrográfica 
A 
LLt 
 
1
 
1
 
1
 
2
 
1
 
1
 
1
 
1
 
1
 
1
 
 2
 
3
1
 
3
 
 2
 
 3
 
2 
 2
 
1
 
 
 
3 
1 
1 
3 1
 2 
1 
1 1 
1 
 2 
3
1 
3 
 3 
 3 
3 
 2 2 
 
b) STRAHLER a) HORTON 
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17 
2.5.3.6 Declividade e perfil longitudinal de um curso d’água 
 
O perfil de um curso d’água é representado marcando-se os comprimentos desenvolvidos 
do leito em abscissas e a altitude do fundo (ou cota de água) em ordenadas. 
 
Declividade média de um curso d’água pode ser calculado por dois métodos: 
 
a) Linha d1 - que representa a declividade média entre dois pontos, obtida dividindo-se a 
diferença total de elevação do leito pela extensão horizontal do curso d’água entre os dois 
pontos. 
d
H
L1
=
∆
 (m/m) (2.6) 
 
onde: L = Comprimento do rio, m 
 ∆H = diferença de nível existente no comprimento L, desnível máximo, m 
 
b) Linha d2 - que determina uma área entre esta e o eixo das abscissas igual a área 
compreendida entre a curva do perfil e o mesmo eixo. É o valor mais representativo e racional da 
declividade do curso d’água. 
 
22
2
L
Ad BP=
 (m/m) ou 
L
hd ∆=2 (2.7) 
 
onde: L = Comprimento do rio, m 
ABP = área compreendida entre a curva do perfil e o mesmo eixo das abscissas, m. 
 
 
Figura 2.6 - Perfil longitudinal do rio Cometa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Distância a partir da seção de controle (em km) 
Altitude (m) 
 400 
 1200 
 1000 
 800 
 600 
 20 40 60 80 
d1 
d2 
880 m 
∆H = 900 m 
∆h = 480 m 
 
 1300 
ABP 
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18 
Figura 2.7 - Bacia do rio Itajaí 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 - Principais bacias hidrográficas brasileiras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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19 
 
 
CAPITULO - III 
 
3 PRECIPITAÇÃO 
 
3.1 CONCEITO 
 
Precipitação é a água proveniente do vapor d’água da atmosfera, que chega a superfície 
terrestre, sob a forma de: chuva, granizo, neve, orvalho, etc. 
Para as condições climáticas do Brasil, a chuva é a mais significativa em termos de 
volume. 
 
3.2 FORMAÇÃO DAS CHUVAS 
 
A umidade atmosférica é o elemento básico para a formação das precipitações. 
A formação da precipitação segue o seguinte processo: o ar úmido das camadas baixas da 
atmosfera é aquecido por condução, torna-se mais leve que o ar das vizinhanças e sofre uma 
ascensão adiabática. Essa ascensão do ar provoca um resfriamento que pode fazê-lo atingir o seu 
ponto de saturação. 
A partir desse nível, há condensação do vapor d’água em forma de minúsculas gotas que 
são mantidas em suspensão, como nuvens ou nevoeiros. Essas gotas não possuem ainda massa 
suficiente para vencer a resistência do ar, sendo, portanto, mantidas em suspensão, até que, por 
um processo de crescimento, ela atinja tamanho suficiente para precipitar. 
 
3.3 CLASSIFICAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES 
 
Conforme o mecanismo fundamental pelo qual se produz a ascensão do ar úmido, as 
precipitações podem ser classificadas em: convectivas, orográficas ou frontais. 
 
3.3.1 Chuvas Convectivas (“chuvas de verão”) 
 
Resultantes de convecções térmicas, que é um fenômeno provocado pelo forte 
aquecimento de camadas próximas à superfície terrestre, resultando numa rápida subida do ar 
aquecido. A brusca ascensão promove um forte resfriamento das massas de ar que se condensam 
quase que instantaneamente. 
Ocorrem em dias quentes, geralmente no fim da tarde ou começo da noite; 
Podem iniciar com granizo; 
Podem ser acompanhadas de descargas elétricas e de rajadas de vento; 
- Interessam às obras em pequenas bacias, como para cálculo de bueiros, galerias de águas 
pluviais, etc. 
 
Figura 3.1 - Chuva Convectiva 
 
 
 
 
 
 
 
 
Expansão 
Ar Quente 
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20 
 
 
 
3.3.2 Chuvas Orográficas 
 
Quando vem vento quente e úmido, soprando geralmente do oceano para o continente, e 
encontram uma barreira montanhosa, elevam-se e se resfriam adiabaticamente havendo 
condensação do vapor, formação de nuvens e ocorrência de chuvas. 
São provocadas por grandes barreiras de montanhas (ex.: Serra do Mar); 
As chuvas são localizadas e intermitentes; 
Possuem intensidade bastante elevada; 
Geralmente são acompanhadas de neblina. 
 
Figura 3.2 - Chuva Orográfica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.3.3 Chuvas Frontais 
 
Aquelas que ocorrem ao longo da linha de descontinuidade, separando duas massas de ar 
de características diferentes. São chuvas de grande duração, atingindo grandes áreas com 
intensidade média. Essas precipitações podem vir acompanhadas por ventos fortes com 
circulação ciclônica. Podem produzir cheias em grandes bacias. 
 
Figura 3.3 - Chuva Frontal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4 MEDIDAS DE PRECIPITAÇÃO 
 
- Quantifica-se a chuva pela altura de água caída e acumulada sobre uma superfície plana. 
- A quantidade da chuva é avaliada por meio de aparelhos chamados de pluviômetros e 
pluviógrafos. 
 
 L1 
Ar Frio 
Ar 
quente 
 L2 > L1 
Ar Úmido 
Frente Fria 
Frente Quente 
Ar quente 
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21 
Grandezas características das medidas pluviométricas: 
 
 • Altura pluviométrica: mediadas realizadas nos pluviômetros e expressas em mm. 
Significado: lâmina d’água que se formaria sobre o solo como resultado de certa chuva, caso não 
houvesse escoamento, infiltração ou evaporação da água precipitada. A leitura dospluviômetros 
é feita normalmente uma ou duas vez por dia às 7 horas da manhã e as 17 da tarde.. 
 • Duração: período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação, expresso 
geralmente em horas ou minutos. 
• Intensidade da precipitação: é a relação entre a altura pluviométrica e a duração da chuva 
expressa em mm/h ou mm/min. Uma chuva de 1mm/min corresponde a uma vazão de 1 litro/min 
afluindo a uma área de 1 m2. 
3.4.1 Pluviômetros 
 
O pluviômetro consiste em um cilindro receptor de água com medidas padronizadas, com 
um receptor adaptado ao topo. A base do receptor é formada por um funil com uma tela 
obturando sua abertura menor. No fim do período considerado, a água coletada no corpo do 
pluviômetro é despejada, através de uma torneira, para uma proveta graduada, na qual se faz 
leitura. Essa leitura representa, em mm, a chuva ocorrida nas últimas 24 horas. 
 
Figura 3.4 - Pluviômetro 
 
 
Dimensões de um pluviômetro padrão: 
1) um reservatório cilíndrico de 256,5 mm de diâmetro e 40 cm de comprimento, terminando 
por parte cônica munida de uma torneira para retirar a água. 
2) um receptador cilíndrico cônico, em forma de funil, com bordas perfeitamente circular, em 
aresta viva com 252,4 mm de diâmetro, sobrepondo-se ao reservatório e que determina a área 
de exposição do aparelho; é a parte mais delicada do aparelho e deve ser construído e 
conservado cuidadosamente; ele impede também a evaporação da água acumulada no 
reservatório. 
3) uma proveta de vidro, devidamente graduada, para medir diretamente a chuva recolhida. 
 
Obs. Os pluviômetros são normalmente observados uma ou duas vezes por dia, todos os dias, 
nos mesmos horários, eles indicam a altura pluviométrica diária (ou a intensidade média em 12 
horas). 
D > 2h 
h 
1,5 
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22 
A principio o resultado não depende da área; mas é preciso não se enganar no momento de 
calcular a lâmina precipitada; 
 
A
VP *10= (3.1) 
 
onde: P é a precipitação acumulada, em mm; 
 V é o volume recolhido, em cm3 
 A é a área de interceptação do anel, em cm2 
 
3.4.1.1 Instalação do aparelho 
 
Existem várias normas de instalação dos pluviômetros e pluviógrafos apesar das tentativas 
de homogeneização internacional. Em geral deve ser feita a uma altura média acima da superfície 
do solo, entre 1 m a 1,5 m. O aparelho deve ficar longe de qualquer obstáculo que pode 
prejudicar a medição (prédios, árvores, relevo, etc.). 
 
3.4.2 Pluviógrafos 
 
São aparelhos automáticos que registram continuamente a quantidade de chuva que 
recolhem. Estes equipamentos permitem medir as intensidades das chuvas durante intervalos de 
tempo inferiores àqueles obtidos com as observações manuais feitas nos pluviômetros. 
 
3.4.2.1 Variedade de Aparelhos 
 
Existe uma grande variedade de aparelhos, usando princípios diferentes para medir e 
gravar continuamente as precipitações. Pode-se examiná-los segundo as quatro etapas da 
aquisição: medição, transmissão do sinal, gravação, transmissão do registro. 
Os pluviógrafos possuem normalmente uma superfície receptora padrão de 200 cm2. 
Os registros dos pluviógrafos são indispensáveis para o estudo de chuvas de curta duração, 
que é necessário para os projetos de galerias pluviais. 
 
3.4.2.2 Tipos de Pluviógrafos 
 
Pluviógrafo de caçambas basculantes: consiste em uma caçamba dividida em dois 
compartimentos, arranjados de tal maneira que, quando um deles se enche, a caçamba bascula, 
esvaziando-o e deixando outro em posição de enchimento. A caçamba é conectada com um 
registrador, que pode armazenar os dados em uma memória em suporte eletrônico (data-logger) 
ou em um papel em forma gráfica, sendo que uma basculada normalmente equivale a 0,25 mm 
de chuva. 
Figura 3.5 - (a) Pluviógrafo de caçamba basculante 
 
 
 
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23 
 
 
Pluviógrafo de peso: Neste instrumento, o receptor repousa sobre uma escala de pesagem 
que aciona a pena e esta traça um gráfico de precipitação sob a forma de um diagrama (altura de 
precipitação acumulada x tempo) ou pode armazenar em uma memória em suporte eletrônico 
(data-logger). 
 
Figura 3.5 - (b) Pluviógrafo de peso 
 
 
3.4.3 Pluviogramas 
 
Os gráficos produzidos pelos pluviógrafos são chamados de pluviogramas. 
Os pluviogramas são gráficos nos quais a abscissa corresponde às horas do dia e a 
ordenada corresponde à altura de precipitação acumulada até aquele instante. 
 
Figura 3.6 - Exemplo de pluviograma 
 
 
3.4.4 Ietogramas 
 
Os ietogramas são gráficos de barras, nos quais a abscissa representa a escala de tempo e a 
ordenada a altura de precipitação. A leitura de um ietograma é feita da seguinte forma: a altura de 
precipitação corresponde a cada barra é a precipitação total que ocorreu durante aquele intervalo 
de tempo. 
 
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24 
Figura 3.7 - (a) Ietograma 
Ietograma
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tempo (Horas)
Ch
u
v
a 
(m
m
) Precipitações
 
 
3.7-(b)Exemplo de um evento de chuva (ietograma-invertido) com o respectivo evento de cheia 
 
 
3.4.5 Procedimentos e processamento dos dados pluviométricos 
 
Os postos pluviométricos são identificados pelo prefixo e nome e seus dados são 
analisados e arquivados individualmente. 
Os dados lidos nos pluviômetros são lançados diariamente pelo observador na folhinha 
própria, que a remete no fim de cada mês para a entidade encarregada. 
Antes do processamento dos dados observados nos postos, são feitas algumas análises de 
consistência dos dados: 
 
Dados horários do Evento ocorrido em Blumenau em Novembro de 2008
0
10
20
30
40
50
60
70
80
22/11/2008 23/11/2008 24/11/2008 25/11/2008
Pr
e
ci
pi
ta
çã
o
 
(m
m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
N
iv
el
 
(m
)
Precipitações registradas (mm)
Niveis registrados (m)
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25 
a) Detecção de erros grosseiros 
 
Como os dados são lidos pelos observadores, podem haver alguns erros grosseiros do tipo: 
- observações marcadas em dias que não existem (ex.: 31 de abril); 
- quantidades absurdas (ex.: 500 mm em um dia); 
- erro de transcrição (ex.: 0,36 mm em vez de 3,6 mm). 
No caso de pluviógrafos, para verificar se não houve defeito na sifonagem, acumula-se a 
quantidade precipitada em 24 horas e compara-se com a altura lida no pluviômetro que fica ao 
lado destes. 
 
b) Preenchimento de falhas 
 
Pode haver dias sem observação ou mesmo intervalo de tempo maior, por impedimento do 
observador ou o por estar o aparelho danificado. 
Nestes casos, os dados falhos, são preenchidos com os dados de 3 postos vizinhos, 
localizados o mais próximo possível, da seguinte forma: 






+++= C
C
x
B
B
x
A
A
x
x PN
N
P
N
N
P
N
N
P
3
1
 (3.2) 
onde: Px é o valor de chuva que se deseja determinar; 
Nx é a precipitação média anual do posto x; 
NA, NB e NC são, respectivamente, as precipitações médias anuais do postos vizinhos A, B e 
C; 
PA, PB e PC são, respectivamente, as precipitações observadas no instante queo posto x 
falhou. 
3.4.6 Variação geográfica e temporal das precipitações 
 
A precipitação varia geográfica, temporal e sazonalmente. O conhecimento da distribuição 
e variação da precipitação, tanto no tempo como no espaço, é imprescindível para estudos 
hidrológicos. 
 
3.4.6.1 Variação geográfica 
 
Em geral, a precipitação é máxima no Equador e decresce com a latitude. Entretanto, 
existem outros fatores que afetam mais efetivamente a distribuição geográfica da precipitação do 
que a distância ao Equador. 
 
3.4.6.2 Variação temporal 
 
Embora os registros de precipitações possam sugerir uma tendência de aumentar ou 
diminuir, existe na realidade uma tendência de voltar à média. Isso significa que os períodos 
úmidos, mesmo que irregularmente, são sempre contrabalançados por períodos secos. 
Em virtude das variações estacionais, define-se o ano hidrológico, em dois períodos, o 
úmido e o seco. A tabela 3.1 ilustra, com dados do posto de Blumenau, a definição destes dois 
períodos. 
 
 
 
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26 
Tabela 3.1 – Precipitação média mensal em Blumenau (1945-2009) 
Mês P (mm) Período 
correspondente 
Janeiro 201,7 úmido 
Fevereiro 188,8 úmido 
Março 157,3 úmido 
Abril 97,9 seco 
Maio 96,1 seco 
Junho 91,1 seco 
Julho 106,6 seco 
Agosto 95,5 seco 
Setembro 141,4 úmido 
Outubro 160,7 úmido 
Novembro 128,0 úmido 
Dezembro 152,8 úmido 
Média mensal no ano 134,8 Limite 
 
Define-se como período úmido os meses de setembro a março e período seco os meses de 
abril a agosto. 
 
Figura 3.9 - Precipitações mensais em Blumenau 
 
 
3.5 PRECIPITAÇÕES MÉDIAS SOBRE UMA BACIA HIDROGRÁFICA 
 
Para calcular a precipitação média de uma superfície qualquer, é necessário utilizar as 
observações dos postos dentro dessa superfície e nas suas vizinhanças. 
Existem três métodos para o cálculo da chuva média: método da Média Aritmética, método 
de Thiessen e método das Isoietas. 
 
Precipitação Mensal em Blumenau (1945-2009)
20
1,
7
18
8,
8
15
7,
3
97
,
9
96
,
1
91
,
1
10
6,
6
95
,
3 14
1,
4
15
0,
7
12
8,
0
15
2,
8
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
1000,0
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Mês
Pr
e
c
ip
ita
çã
o
 
(m
m
)
Precipitações Máximas
Precipitações Médias
Precipitações Mínimas
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27 
3.5.1 Método da média aritmética 
 
Admite-se que todos pluviômetros têm o mesmo peso. A precipitação média é então 
calculada como a média aritmética dos valores medidos. Este método ignora as variações 
geográficas da precipitação. 
 
∑
=
∗=
n
i
im PP n
1
1
 (3.4) 
 
onde: Pm = a precipitação média na área, em mm 
 Pi = a precipitação medida no i-ésimo pluviômetro, em mm 
 n = o número total de pluviômetro 
 
3.5.2 Método de Thiessen 
 
Este método considera a não-uniformidade da distribuição espacial dos postos, mas não 
leva em conta o relevo da bacia. Por isto este método dá bons resultados quando o terreno não é 
muito acidentado. 
A média será dada por: 
m
i
i
n
P
P Ai
A
=
=
∑
1
 (3.5) 
onde: 
Pm = a precipitação média na área, em mm 
Ai = a área de influência de cada posto i, 
Pi = a precipitação registrada no posto i, mm 
A = a área da bacia. 
A metodologia consiste no seguinte: 
a) ligue os postos por trechos retilíneos; 
b) trace linhas perpendiculares aos trechos retilíneos passando pelo meio da linha que liga 
os dois postos; 
c) prolongue as linhas perpendiculares até encontrar outra. 
O polígono é formado pela interseção das linhas, correspondendo à área de influência de 
cada posto. 
 
Figura 3.10 - Método de Thiessen 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
° P4 
 
P1 
° 
P2 
° 
° P3 
A3 A1 
A2 
A4 
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28 
 
3.5.3 Método das Isoietas 
 
Isoietas são linhas indicativas de mesma altura pluviométrica. Podem ser consideradas 
como “curvas de nível de chuva”. O espaçamento entre eles depende do tipo de estudo, podendo 
ser de 5 em 5 mm, 10 em 10 mm, 20 em 20 mm, etc. 
O traçado das isoietas é feito da mesma maneira que se procede em topografia para 
desenhar as curvas de nível, a partir das cotas de alguns pontos levantados. 
Descreve-se a seguir o procedimento de traçado das isoietas: 
1º. Definir qual o espaçamento desejado entre as isoietas. 
2º. Liga-se por uma semi-reta, dois postos adjacentes, colocando suas respectivas alturas 
pluviométricas. 
3º. Interpola-se linearmente determinando os pontos onde vão passar as curvas de nível, 
dentro do intervalo das duas alturas pluviométricas. 
 
4º. Procede-se dessa forma com todos os postos pluviométricos adjacentes. 
5º. Ligam-se os pontos de mesma altura pluviométrica, determinando cada isoieta. 
6º. A precipitação média é obtida por: 
 























 +
∗∗= ∑
=
+
+
n
i
ii
iim
PPP AA 1
1
1, 2
1
 (3.6) 
onde: 
Pm = a precipitação média na área, em mm 
Ai,i+1 = a área compreendida entre as isoietas i e i+1, 
Pi = a precipitação correspondente da isoieta i, mm 
Pi+1 = a precipitação correspondente da isoieta i+1, mm 
A = a área da bacia, 
 
Figura 3.11 - Método das Isoietas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
P1 
° 
° P4 
° P2 
° P3 
 
i i+1 i-1 
i-2 
Ai, i+1 
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29 
3.6 ALTURA PLUVIOMÉTRICA ANUAL 
 
A quantidade total de precipitação num ano é uma das mais interessantes características de 
uma estação pluviométrica, pois fornece de imediato uma idéia sintética do fenômeno no local. 
O valor da altura pluviométrica anual varia de região para região, desde próximo a zero, nas 
regiões desérticas, até o valor máximo conhecido de 25.000 mm (Charrapunji, Ïndia) 
 
3.6.1 Média, Desvio Padrão, Variância, Coeficiente de Variação e Valores Extremos 
 
a) Média Aritmética ( X ) 
X
X
n
i
i
n
=
=
∑
1
 X = são os dados (Precipitação, Vazão, Etc.) (3.7) 
 n = número de dados 
b) Desvio Padrão (S) 
S
X X
n
i
i
n
= ±
−
−
=
∑ ( )2
1
1
 X é a média (3.8) 
 
c) Variância (S2) 
S
X X
n
i
i
n
2
2
1
1
=
−
−
=
∑ ( )
 (3.9) 
 
d) Coeficiente de Variação (CV) 
C
S
XV
= *100
 (%) (3.10) 
 
e)Valores Extremos 
Extremo inferior: Mínimo 
Extremo superior: Máximo 
 
3.6.2 Frequência de totais anuais 
 
Um dos mais importantes resultados da Teoria das Probabilidades é o chamado teorema do 
limite central. Este teorema diz que, satisfeitas certas condições, a soma de variáveis aleatóriasé 
aproximadamente, normalmente distribuída, isto é, ela tende a seguir a lei de Gauss de 
distribuição de probabilidades. Como o total anual de precipitação pluvial é formado pela soma 
dos totais diários, é natural que se tente ajustar a lei de Gauss ao conjunto de dados observados. 
A lei de Gauss tem a expressão: 
F x P X x e duu
z( ) [ ] ( ) ,
/
= ≤ = −
−∞
∫
1
2
2 2
pi (3.11) 
onde: z é uma função linear de x, denominada variável reduzida: 
x
x u
=
−
σ
 
Na expressão acima, u é a média (do universo), geralmente estimada pela média amostral 
X , e σ é o desvio-padrão (do universo), geralmente estimado pelo desvio-padrão amostral S. A 
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30 
integral que fornece o valor de F(x) só pode ser avaliada numericamente, e foi tabelada, podendo 
ser encontrada em qualquer obra de referência Estatística. 
É comum apresentar-se o ajuste da lei de Gauss em forma gráfica, relacionando o total 
anual de precipitação pluvial (X) com o seu respectivo tempo de retorno (T). Os períodos de 
retornos são estimados por 
T
F x
=
1
( ) para F(x) ≤ 0,5, (3.12) 
T
F x
=
−
1
1 ( ) para F(x) > 0,5. (3.13) 
 
Assim, para cada valor de x, calcula-se o valor de z correspondente obtém-se F(x) de uma 
tabela e calcula-se finalmente T. Por fim plota-se em um gráfico num papel probabilístico 
aritmético-normal. 
 
3.6.3 Papel de Probabilidade - Gauss (Papel probabilístico aritmético-normal) 
 
Determinação das coordenadas para o traçado no papel de probabilidade aritmética da 
curva (“reta”) de distribuição de frequências. 
a) Na ordenada correspondente à frequência percentual acumulada de 15,87% marca-se a 
altura pluviométrica média menos o desvio padrão, X - S. 
b) Na ordenada correspondente à frequência percentual acumulada de 50% marca-se a altura 
pluviométrica média, X . 
c) Na ordenada correspondente à frequência percentual acumulada de 84,13% marca-se a 
altura pluviométrica média mais o desvio padrão, X +S. 
Portanto, no papel de probabilidade aritmética, a “reta” de distribuição de freqüências 
deve passar pelos pontos: 
 
P1 ( X - S; 15,87%) 
P2 ( X ; 50%) 
P3 ( X + S; 84,13%) 
 
3.7 ALTURA PLUVIOMÉTRICA MENSAL 
 
O estudo das alturas pluviométricas mensais pode ser feito nas mesmas bases indicadas 
para o estudo das alturas pluviométricas anuais. 
 
3.8 ALTURA PLUVIOMÉTRICA DIÁRIA 
 
Um estudo mais detalhado das precipitações levaria a reduzir o intervalo de análise ao dia 
que corresponde a observações dos pluviômetros. Geralmente, esse estudo é feito dentro do 
chamado “estudo chuvas intensas” 
 
3.9 CHUVAS INTENSAS 
 
- Conjunto de chuvas originadas de uma mesma perturbação meteorológica, cuja 
intensidade ultrapassa um certo valor (chuva mínima). 
- A duração das chuvas varia desde alguns minutos até algumas dezenas de horas. 
- A área atingida pode variar desde alguns km2 até milhares de km2. 
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
31 
- Conhecimento das precipitações intensas de curta duração → é de grande interesse nos 
projetos de obras hidráulicas, tais como: dimensionamento de galerias de águas pluviais, de 
telhados e calhas, condutos de drenagem, onde o coeficiente de escoamento superficial é bastante 
elevado. 
O conhecimento da freqüência de ocorrência das chuvas de alta intensidade é também de 
importância fundamental para estimativa de vazões extremas para cursos d´água sem medidores 
de vazão. 
 
3.10 DURAÇÃO, INTENSIDADE E FREQUÊNCIA DAS PRECIPITAÇÕES 
 
a) Duração (t): é o período de tempo durante o qual a chuva cai. Expressa normalmente por 
minuto, hora, dia, mês ou ano. 
b)Intensidade (i): é a precipitação por unidade de tempo, obtida como a relação 
(i=Precipitação/tempo). Expressa normalmente em mm/h ou mm/min. 
c) Frequência de probabilidade (F=P) e tempo de recorrência ou período de retorno (T) 
Na análise de alturas pluviométricas (ou intensidades), o tempo de recorrência (T) é 
analisado como sendo o número médio de anos durante a qual espera-se que a precipitação 
analisada seja igualada ou superada. O seu inverso é a probabilidade de um fenômeno igual ou 
superior ao valor analisado. Por exemplo, uma precipitação com 1% de probabilidade de ser 
igualada ou superada num ano tem um tempo de retorno igual a 100 anos. (T=1/F=1/0,01=100 
anos). 
A probabilidade ou frequência de ocorrência pode ser dada por: 
 
 
1+
==
N
mFP
 
m
N
FP
T 111 +===
 (Fórmula de Kimbal) (3.14) 
 
Onde: m é a ordem e N é o número de dados 
 
Exemplo: 
para m = 3 (ordem) → N = 31 (número de dados/anos) 09375,0
131
3
=
+
=F 
 
09375,0
111
===
FP
T ∴ T ≅ 11 anos 
 
3.10.1 Tipos de séries usadas nas análises estatísticas 
 
Três critérios podem ser adotados 
 
a) Sérias anuais. Neste critério as séries são constituídas dos máximos observados em cada 
ano, desprezando-se os demais dados mesmo que sejam superiores às dos outros anos. 
 
b) Sérias parciais. Neste caso as séries são constituídas dos “n” maiores valores observados, 
sendo “n” o número de anos do período analisado. 
 
c) Séries completas. Neste ultimo critério se adota todos os valores selecionados para a 
formação das séries. O primeiro critério é o mais adotado. 
 
3.10.2 Variação da intensidade com a frequência 
 
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32 
Em Hidrologia interessa não só o conhecimento das máximas precipitações observadas nas 
séries históricas, mas principalmente, prever com base nos dados observados, quais as máximas 
precipitações que possam vir a ocorrer com uma determinada freqüência. 
Em geral, as distribuições de valores extremos de grandezas hidrológicas, como a chuva e 
vazão, ajustam-se satisfatoriamente à distribuição de Gumbel, dada por: 
 
 
T
exXP
ye 11)( =−=≥ −−
 (3.15) 
 
 










 −
−−=
T
Ty 1lnln
 (3.16) 
 onde: 
 P = probabilidade de um valor extremo X ser maior ou igual a um dado valor x; 
 T = período de retorno; 
 y = variável reduzida de Gumbel. 
 
3.10.3 Relação Intensidade – Duração – Frequência (I-D-F) 
 
Para projetos de obras hidráulicas, tais como vertedores de barragens, sistemas de 
drenagem, galerias pluviais, dimensionamento de bueiros, entre outros, é necessário conhecer as 
três grandezas que caracterizam as precipitações máximas: intensidade, duração e freqüência (i-
d-f ou I-D-F). Correlacionando intensidades e durações das chuvas verificam-se que quanto mais 
intensa for uma precipitação, menor será sua duração. 
Na análise estatística da estrutura hidrológica das séries de chuva podem ser seguidos dois 
enfoques alternativos: séries anuais ou séries parciais. A escolha de um ou outro tipo de séries 
depende do tamanho das séries disponível e do objetivo do estudo. A metodologia das séries 
parciais