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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: Hidrologia e climatologia (ENR 5512) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Balanço hídrico climatológico 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Rosandro Boligon Minuzzi 
www.labclimagri.ufsc.br 
E-mail: rbminuzzi@cca.ufsc.br 
Telefone: 3721-5484 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Balanço hídrico climatológico” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
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1. Introdução 
 Para estudar o ciclo da água em uma cultura de maneira geral é necessário considerar o 
balanço hídrico. Este não é nada mais que o somatório das quantidades de água que entram e saem 
de um elemento de volume do solo e, num dado intervalo de tempo, o resultado é a quantidade líquida 
de água que nele permanece (água armazenada). Do ponto de vista do engenheiro aqüicultor, o 
balanço hídrico é fundamental, pois ele permite auxiliar na elaboração de planos ou projetos 
aqüícolas, como construções de barragens, açudes (dimensões, profundidade, local, etc) entre outras 
formas para criadouro de peixes, sabendo em quais épocas há excesso ou déficit de água no solo, 
pois parte do abastecimento de água dos reservatórios provém do solo de forma superficial ou 
subterrânea. 
 
Figura 1. Algumas ilustrações indicando as formas de escoamento que servem para abastecer rios, 
lagos, açudes, etc. 
 
2. Tipos e aplicações de balanço hídrico 
 2.1. Balanço hídrico climatológico 
 - Disponibilidade hídrica regional: caracterização e a comparação climática regional quanto à 
disponibilidade hídrica média do solo. 
 - Caracterização de secas: identificação e caracterização de períodos de secas. 
 
3. Elementos do balanço hídrico 
 Como a chuva é expressa em milímetros (mm), isto é, em litro (ou quilograma) de água por 
metro quadrado de superfície, para facilitar a contabilidade do balanço hídrico, adota-se também uma 
área superficial de 1 m² para o volume de controle. Portanto, o volume de controle torna-se uma 
função apenas da profundidade do sistema radicular das plantas, caso haja plantas na área de 
estudo. Admite-se que esse volume de controle seja representativo de toda a área em estudo, e no 
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caso do balanço hídrico climatológico, essa área é aquela representada pelo ponto de medida dos 
elementos meteorológicos, principalmente a chuva. 
 Genericamente, o balanço hídrico de uma área vegetada pode ser representado por: 
ENTRADAS SAÍDAS 
P = Precipitação 
I = Irrigação 
O = Orvalho 
Ri = Escoamento superficial (Run in) 
DLi = drenagem lateral 
AC = Ascensão capilar 
ET = Evapotranspiração 
Ro = Escoamento superficial (Run off) 
DLo = Drenagem lateral 
DP = Drenagem profunda 
 
 
Figura 2. Representação esquemática dos fluxos do balanço hídrico (Fonte: Pereira et al., 2002). 
 
 Chuva e orvalho dependem do clima da região, enquanto que as demais entradas dependem 
do tipo de solo e de relevo. O orvalho representa uma contribuição máxima de 0,5 mm/dia em locais 
úmidos, ou seja, uma contribuição pouco significativa em termos de abastecimento de água no solo. 
 A água cedida à superfície do solo pela chuva é função da intensidade e duração. Além 
desses dois parâmetros, é também função da textura do solo, profundidade da camada impermeável e 
inclinação da superfície. 
 a) se a inclinação do solo for muito acentuada e a intensidade pluviométrica elevada, a 
duração da chuva deixa de ser fator importante, pois neste caso, o escoamento superficial é o que 
mais ocorre. 
 b) quando a inclinação do solo é suave e a intensidade da chuva é baixa, a duração da chuva 
passa a ser fator primordial no abastecimento de água no solo. 
 As entradas e saídas do escoamento superficial e drenagem lateral tendem a se compensar, 
desde que, a superfície externa do volume de controle não seja muito grande. Drenagem profunda e 
ascenção capilar representam, respectivamente, saída e entrada de água pela área inferior do volume 
de controle. A drenagem profunda expressa o excesso de água que penetrou no volume pelas chuvas 
e/ou irrigação. Quanto mais profundo o volume de controle, menor a drenagem profunda e maior a 
ascenção capilar. 
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 O volume de controle é determinado pelo conjunto solo-planta-clima. Se o solo é profundo e a 
demanda atmosférica é alta, as raízes se aprofundam na procura de mais água para atender a 
demanda. Nessa situação, as plantas investem na formação do sistema radicular como modo de 
garantir sua sobrevivência. No entanto, se a demanda atmosférica for baixa, um volume menor de 
solo será suficiente para atendê-la. 
 A ascensão capilar (AC), que ocorre em períodos secos, e a drenagem profunda (DP), que 
ocorre em períodos extremamente chuvosos, podem ser determinados utilizando-se conhecimentos 
de física dos solos. 
 
4. Balanço hídrico climatológico (BHC) 
 No caso do balanço hídrico climatológico, desenvolvido por Thornthwaite & Mather (1955), 
determinamos a variação de água no solo, sem irrigação (I= 0). Outra simplificação, para fins práticos, 
é considerar desprezível a ascensão capilar (AC= 0). 
 A contabilização do BHC pode ser feita tanto na escala diária como em escalas maiores como 
a mensal, utilizando-se valores médios de vários anos (normal climatológica). 
 4.1. Determinação da capacidade máxima de água disponível (CAD) 
 Como o BHC desenvolvido por Thornthwaite & Mather (1955), é mais utilizado para fins de 
caracterização da disponibilidade hídrica de uma região em bases climatológicas e comparativas, a 
seleção da CAD é feita mais em função do tipo de cultura ao qual quer aplicá-lo do que do tipo de 
solo. Assim, pode-se adotar valores de CAD entre 25 e 50mm, para hortaliças; entre 75 e 100mm, 
para culturas anuais; entre 100 e 125mm, para culturas perenes; e entre 150 e 300mm, para espécies 
florestais. Quando desconsidera-se uma cultura específica no cálculo do balanço hídrico 
climatológico, utiliza-se a CAD=100mm. 
Uma vez que o objetivo seja determinar o armazenamento de água no solo (ARM) sem 
compará-lo com outros locais ou para uma cultura “não padrão” (que não seja grama), pode-se 
determinar o CAD por meio da seguinte expressão: 
 
 )(
10
.).(
mm
HDaPMPCCCAD −= 
 
em que, CC= umidade do solo à capacidade de campo (% peso); PMP= umidade do solo ao ponto de 
murcha permanente (% peso); Da= densidade aparente do solo (g/m³); H= profundidade efetiva 
(concentra cerca de 80% das raízes) do sistema radicular da cultura (cm). 
Importante saber: 
Capacidade de campo (CC%): limite superior da CAD, é o máximo que um solo armazena de água 
sem que haja perdas por percolação. 
Ponto de murcha permanente (PMP%): limite inferior da CAD, representa a percentagem de água 
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que o solo ainda conserva quando as plantas mostram os primeiros sinais de murchamento 
permanente, ou seja, representa o teor de umidade do solo, em que abaixo dele a planta não 
conseguirá retirar água do solo, na mesma intensidade que ela transpira. 
 
 As grandezas CC, PMP e Da são características do solo e devem ser determinados em 
laboratório de física dos solos competente. 
 Exemplo 1: Determinar CAD de um solo, sabendo-se que CC= 35% em peso, PMP= 20% em 
peso, Da= 1,2 g/cm³ e H= 80 cm. 
 
mmCAD 144
10
80.2,1).2035(
=
−
= 
 
 4.2. Elaboração do balanço hídrico climatológico 
 Sendo um balanço hídrico para fins climatológicos e uma cultura de referência (grama), 
consideramos no exemplo a seguir o CAD= 100mm e dados meteorológicosmédios de 1961 a 1990 
(30 anos). 
Importante: usar sempre números inteiros, fazendo-se aproximações nos cálculos. 
 
 1. ETo → a evapotranspiração de referência pode ser estimada por qualquer método, 
principalmente, se considerarmos que, neste caso, a escala é mensal. 
 2. P → preencher com alturas pluviométricas médias mensais. 
 3. P-ETo → diferença entre as colunas P e ETo, mantendo-se o sinal positivo ou negativo. 
Valor positivo indica chuva em excesso, e valor negativo representa retirada de água do solo nos 
meses secos quando o solo apresenta armazenamento restrito de água. 
 4. NegAc → denomina-se negativo acumulado ao somatório da seqüência de valores 
negativos de P-ETo. 
NegAc=(P-ETo)i + NegAci-1 quando, (P-ETo)< 0 






=
CAD
ARMCADNegAc ln. quando, (P-ETo)≥ 0 
 
 5. ARM → representa o armazenamento de água no solo. Logicamente, o valor do ARM 
nunca deve ultrapassar ao da CAD. 
As colunas do NegAc e do ARM devem ser preenchidas simultaneamente. Quando houver valor 
negativo na coluna P-ETo, deve-se iniciar o preenchimento da coluna do NegAc por este período 
(mês), após um período de valores positivos de P-ETo. Nesse primeiro mês o Negativo Acumulado 
será igual a P-ETo. Se o próximo período (mês) também apresentar valor negativo de (P-ETo), 
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acumula-se o valor do Negativo Acumulado com o valor do mês. Simultaneamente deve-se ir 
obtendo os valores do Armazenamento. 
 
)(
.
CAD
NegAc
eCADARM = quando, (P-ETo)< 0 
1)( −+−= ii ARMEToPARM quando, (P-ETo)≥ 0 
 
 6. ALT → representa a variação do armazenamento do período em questão (mês) em relação 
ao do período anterior. 
ALT= ARMi - ARMi-1 
 
 7. ETR → representa a evapotranspiração real, aquela que realmente ocorre independente da 
disponibilidade de água no solo. 
ETR=ETo quando (P-ETo)≥ 0 
ETR=P+│ALT│ quando (P-ETo)< 0 
 
 8. DEF → representa a deficiência hídrica, ou seja, a falta de água no solo. 
DEF=ETo-ETR 
 
 9. EXC → representa o excedente hídrico, ou seja, quando a quantidade de água ultrapassa o 
valor da CAD e, este excesso, se perde por drenagem profunda (percolação) e/ou escoamento 
superficial. 
EXC=0 quando ARM<CAD 
EXC=(P-ETo)-ALT quando ARM=CAD 
 
Exemplo 2: considere o balanço hídrico climatológico com a CAD= 100mm. 
 
 
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Aferição dos cálculos: 
∑P= ∑ETo+∑(P-ETo) 
∑P= ∑ETR+∑EXC 
∑ETo= ∑ETR+∑DEF 
∑ALT=0 
 
EXERCÍCIOS: 
1.Com dados climáticos mensais de 1961-1990 e considerando a CAD=100mm, realize o balanço 
hídrico abaixo e faça os testes de aferição. 
ETo(mm) P(mm) P-ETo Neg.Ac ARM(mm) ALT(mm) ETR(mm) DEF(mm) EXC(mm)
Jan 110 70
Fev 98 92 -6 -88 41 -3 95 3 0
Mar 105 90 -15 -103 36 -5 96 9 0
Abr 90 120
Mai 78 135
Jun 75 140 65 0 100 0 75 0 65
Jul 65 128 63 0 100 0 65 0 63
Ago 63 105
Set 70 102
Out 98 100
Nov 114 98
Dez 115 89
Soma 1081 1269
 
2. A figura abaixo, mostra a média climática mensal da precipitação (P) e da evapotranspiração de 
referência (ETo) para um determinado local. Baseado nas informações da figura: 
a) indique o mês de início e de final do período seco e do período chuvoso da localidade. 
0
20
40
60
80
100
120
140
160
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
(m
m
)
Eto P
 
3. Na realização de um balanço hídrico climatológico para a grama, foram encontrados os seguintes 
valores para um determinado mês: Armazenamento (ARM)= 114mm, Deficiência hídrica (DEF)= 
14mm e Excesso hídrico (EXC)= 0mm. Aponte o(s) erro(s) encontrados nesses valores, e explique o 
por quê? 
 
Bibliografia recomendada: 
PEREIRA, A.R.; ANGELOCCI, L.R.; SENTELHAS, P.C. Agrometeorologia: fundamentos e 
aplicações práticas. Editora Agropecuária, 478p. 2002 
PEREIRA, A.R.; VILLA NOVA, N.A.; SEDIYAMA, G.C. Evapo(transpi)ração. FEALQ, 183p. 1997.