aula4 hidrologia vazão de referência

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Vazão de Referência e 
estudos aplicados a vazões dos 
cursos d’ água 
 
 
Prof.ª Andrea de Oliveira Cardoso 
Vazões dos cursos d’água 
Escoamento superficial – consequência da precipitação efetiva sobre a 
bacia, sendo o de maior velocidade de transporte; 
Escoamento sub-superficial – parcela da água infiltrada que escoa 
através da zona não saturada do solo, no meio poroso constituinte dos 
horizontes mais superficiais do solo, ou seja, o escoamento faz-se com 
maior resistência hidráulica do que no caso superficial, levando mais tempo 
de percurso; 
Escoamento de base – água de recarga do armazenamento subterrâneo, 
apresenta as menores velocidades dos três componentes das vazões de 
um curso d’ água. Em geral, o escoamento através de um aquífero 
processa-se em regime laminar, demorando semanas ou até meses para 
contribuir para a vazão de um rio ou afluir a um lago. 
Há uma combinação dinâmica nas áreas de descarga que formam as vazões 
de um curso d’água, através dos escoamentos superficial, sub-superficial e 
de base, cada qual com seu volume e cronologia típicos. 
Vazões dos cursos d’água 
Em regiões com sazonalidade muito marcada o escoamento de base é o 
componente que mantém as vazões de um curso d’ água perene. 
estiagem 
Fluviograma típico de estação fluviométrica do sudeste brasileiro (Von Sperling, 2007) 
Estiagem intensificada: dependendo da extensão do período 
sem precipitação ou da insuficiente recarga dos aquíferos no 
período chuvoso. 
Cursos d’água - Tipos de Rios 
Perenes: Onde há líquido fluindo na calha do rio durante todo o tempo. 
Há vazões elevadas no período de chuvas, sendo originadas de 
escoamento superficial que atingem os fundos de vale, onde estão 
situados os rios. No período de seca, a vazão escoando é a vazão de 
base (contribuição das águas subterrâneas por escoamento de base), 
sendo que o lençol freático nunca desce abaixo do leito do curso 
d’água. 
Observa-se uma sazonalidade marcada. Ex: um rio em GO. 
Intermitentes: Durante o período de seca o curso d’água permanece 
seco. Nestas condições, o lençol freático se encontra a um nível inferior 
ao do leito do rio. Períodos de vazão com escoamento estão associados 
a períodos de chuva na bacia hidrográfica, e que o lençol d’água 
subterrâneo conserva-se acima do leito fluvial. 
Situados em 
regiões áridas 
e semi-áridas. 
Efêmeros: Existem apenas durante ou imediatamente após os períodos 
de precipitação e só transportam escoamento superficial. A superfície 
freática encontra-se sempre a um nível inferior ao do leito fluvial, não 
havendo possibilidade de deflúvio subterrâneo. 
Cursos d’água - Tipos de Rios 
 abastecimento industrial ou agrícola; 
 manutenção de calados (navegação); 
 geração de energia; 
 capacidade de autodepuração dos cursos d’água; 
 manutenção dos ecossistemas aquáticos e ribeirinhos. 
É importante estudar vazões de estiagem, visto que estiagem 
prolongada pode causar impacto em importantes atividades: 
Vazões de estiagem 
Conforme Ministério do Meio Ambiente (MMA) Instrução Normativa nº 4 de 21 de junho 
de 2000, anexo I, artigo 2º: 
 
Vazão ecológica é vazão mínima necessária para garantir a preservação do equilíbrio 
natural e a sustentabilidade dos ecossistemas aquáticos. 
Vazão de referência 
As legislações ambientais e de recursos hídricos utilizam determinados limites de 
vazões como referência, visando a garantia de preservação e sustentabilidade. 
Inciso XXXVI, do art. 2º, da Resolução CONAMA n.º 357/2005 
Vazão de Referência: “Vazão do corpo hídrico utilizada como base para o 
processo de gestão, tendo em vista o uso múltiplo das águas e a necessária 
articulação das instâncias do Sistema Nacional de Meio Ambiente - SISNAMA e 
do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos – SINGREH” 
Conselho Nacional de Recursos Hídricos – CNRH 
 
Resolução nº 129/2011- estabelece diretrizes gerais para a definição de vazões 
mínimas remanescentes. 
Art. 2º, consideram-se: 
I - vazão mínima remanescente: a menor vazão a ser mantida no curso de água 
em seção de controle; 
IV - vazão de referência: aquela que representa a disponibilidade hídrica do 
curso de água, associada a uma probabilidade de ocorrência. 
Aplicação de vazão de referência 
Exemplo 1, Geração de energia (períodos de excesso e déficit 
de vazão): Para definição de energia assegurada é necessária uma 
vazão de referência (déficit). Energia assegurada é a energia que 
pode ser suprida por uma usina com um risco de 5% de não ser 
atendida (garantia de 95%). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para identificar a vazão de referência é necessário utilizar um 
longo histórico fluviométrico. 
eHQP 
P = Potência (W) ; 
 = peso específico da água (N/m3) 
Q = vazão (m3/s) 
H = queda líquida (m) 
e = eficiência da conversão de energia 
hidráulica em elétrica 
e depende da turbina; do gerador e do sistema 
de adução (0,76 < e < 0,87) 
Aplicação de vazão de referência 
Exemplo 2: A determinação das eficiências requeridas para os 
tratamentos de esgotos nos diversos lançamentos deve ser determinada 
em condições críticas, que refletem períodos de estiagem no corpo 
receptor e ocorrem exatamente no período de vazão mínima, em que a 
capacidade de diluição do rio é menor. 
A vazão crítica deve ser calculada a partir de dados fluviométricos 
históricos do curso d’água, com base em vazão de referência. 
A definição da vazão de referência depende das condições das fontes de contaminações e 
das metas para um trecho de rio: 
• fontes de contaminações pontuais (cargas de cidades ou indústrias), as cargas tendem a ser permanente 
(condição sanitária), nesta condição a vazão mais crítica é de estiagem (Q7,10); 
• rio com uma meta que precisa ser atendida o maior tempo possível da série (Q95); 
Não considera as cargas difusas da agricultura e urbana (crítica período chuvoso) sobre o mesmo rio e os 
efeitos das alterações da quantidade de água sobre a sobrevivência da fauna e flora de curso d’água. 
Cálculo de Vazão de Referência – Vazão Crítica 
Os métodos mais utilizados para a determinação de vazão de 
referência, são: 
- Q90 (Q95) – vazão em que 90% (ou 95%) dos dados diários de 
vazão são iguais ou superior a ela (correspondente ao percentil 
10% ou 5%); 
- Q7,10 – vazão mínima com um período de retorno de 10 anos 
e período de duração de 7 dias consecutivos. No caso de 
vazões mínimas, o período de retorno é o tempo médio, em 
anos, necessário para que ocorram vazões menores ou iguais 
a certo valor, uma vez em um ano qualquer. 
Curva de Permanência 
A vazão de referência (Q90 e Q95) pode ser extraída da chamada curva 
de permanência das vazões locais: 
Bacia permeável: recebendo alimentação do lençol freático; 
Bacia mais impermeável: rápido regime de escoamento, grande 
variabilidade das vazões diárias, curva de permanência com maior 
inclinação; 
Rio intermitente: na maior parte do tempo não há vazão escoando pela calha 
e as vazões de referência Q90,Q95 e até Q50 são zero. 
Exemplo de curvas 
baseadas em vazões 
médias diárias de três rios 
distintos. Pela forma da 
curva pode-se fazer 
inferências sobre as 
características da bacia. 
Cálculo de vazão de referência Q90 e Q95 
No cálculo destas vazões deve ser utilizada toda a série histórica dos 
dados diários de vazão (total de dados = N), seguindo os passos: 
1) Ordenar os dados em ordem decrescente: m=1 para o maior, m=2 para 
o segundo maior, ... e m=N para o menor; 
2) Associar a cada par (m, Qm) uma probabilidade de que haja uma vazão 
superior a ela, calculada por:P = m/N 
Assim, para a maior vazão da série (m=1), a probabilidade de ocorrência de 
uma vazão superior é 1/N, para a segunda maior é 2/N, e assim por diante, 
até se ter a menor vazão, que tem associada a ela a probabilidade de 
excedência de N/N=1 (100%). 
Para encontrar as vazões Q90 e Q95, localiza-se o valor mais próximo 
das probabilidades de 90% e 95%, respectivamente. 
 
No excel esses valores são localizados pelos percentil de 0,10 e 0,05, respectivamente. 
Cálculo de vazão de referência Q7,10 
A vazão Q7,10 pode ser entendida como o valor anual da menor média 
de 7 vazões diárias consecutivas que pode se repetir, em média, uma 
vez a cada dez anos, sendo obtida através dos seguintes passos: 
1) Calcular a média móvel de 7 termos (ex: dias 1 a 7, 2 a 8, 3 a 9, 
etc.) sobre toda a série; 
2) Seleciona-se, em cada ano, o período de 7 dias consecutivos que 
resulta na menor média de 7 valores de vazão; 
3) Com os valores da menor média de 7 dias procede-se a análise 
estatística, que permite interpolar ou extrapolar os valores para o 
tempo de retorno de 10 anos. 
A razão de ter, a cada ano, a menor média de 7 dias consecutivos, e 
não o menor valor absoluto da vazão, visa não tomar o critério 
excessivamente restritivo baseando em um único e menor valor da 
série. 
Após a determinação da menor média de 7 dias consecutivos de cada 
ano, parte-se para a análise de freqüência e para a determinação da 
vazão para o período de retorno desejado (10 anos), calculando: 
- Probabilidade acumulada de ocorrência de uma vazão igual ou 
inferior à considerada, em um ano qualquer: 
 p=m/(N+1) , onde m é o número de ordem (crescente) e 
 N é o número de variáveis (total de anos analisados) 
 
- Tempo de retorno (anos), ou seja, o número médio de anos, para 
que ocorra uma vazão igual ou inferior a considerada, uma vez, em 
um ano qualquer: 
 Tr=1/p 
 Tr= (N+1)/m , sendo tempo de retorno de 10 anos, Tr=10 
Cálculo de vazão de referência Q7,10 
Cálculo de vazão de referência Q7,10 
Para se determinar a vazão associada a um período de retorno 
qualquer (ex: 10 anos), deve-se plotar a distribuição dos valores em 
um gráfico de probabilidade. Para tanto, deve-se assumir uma 
distribuição de probabilidades para os dados de vazão analisados. 
Distribuições mais utilizadas: 
Weibull; 
Gumbel para valores mínimos; 
Log-normal; 
Log-Person tipo III. 
Tempos de retorno curtos, que não excedam grandemente o período 
de registro, tem sido suficientes para estudos de vazão de estiagem. 
Usualmente a vazão Q7,10 é mais restritiva (menores valores) do que 
as vazões Q90 e Q95. 
EX2) Exercício prático 
1) Escolha duas séries históricas longas de vazão diária em pontos distantes, sendo 
um de preferência em sua bacia de estudo; 
 
2) Através de dados históricos diários de vazão de rios, obtenha: a curva de 
permanência e as vazões de referência Q90 e Q95 (via curva e via percentil); 
 
3) Comente os resultados comparando cada curso d’água em termos da forma da 
curva de permanência e valores da vazões de referência. Faça inferências sobre as 
características da bacia nesse local, comparando com a sazonalidade da precipitação 
na bacia em locais próximos aos pontos estudados. 
 
4) Montar um relatório contendo a descrição dos métodos realizados, as figuras e as 
discussões. 
 
O relatório (EX2) deve ser enviado pelo TIDIA-ae até as 23h do dia 
16/06/2015, em arquivo PDF, na forma: CódigoExercício_NomeAluno.pdf 
Referências 
 
 
SARMENTO, R. Estado da arte da vazão ecológica no Brasil e no mundo. Produto 
2. Unesco/Ana/CBHSF junho de 2007. 
 
TOMAZ, P. Critério Unificado para Manejo das Águas Pluviais em Áreas Urbanas. 
Capitulo 15-Vazão base e vazão mínima ecológica. 25 de fevereiro de 2012. 
http://www.pliniotomaz.com.br/downloads/capitulo105_vazao_ecologica.pdf 
 
VON SPERLING, M. Estudos e modelagem da qualidade da água de rios. 1ª 
Edição. Ed. UFMG, 2007 588p. ISBN: 85-88556-07-2.