Unidade II

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UNIDADE 2 - CARACTERÍSTICAS DO 
MONITORAMENTO
1 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS........................................................................................
LISTA DE TABELAS.......................................................................................
1 COLETA DE DADOS DE PRECIPITAÇÃO (CHUVA)..................................
1.1 Pluviômetros...............................................................................................
1.2 Pluviógrafos................................................................................................
1.3 Radares Meteorológicos............................................................................
1.4 Satélite.......................................................................................................
2 COLETA DE DADOS DE NÍVEIS DOS CURSOS D'ÁGUA E DESCARGA 
LÍQUIDA (VAZÃO)..........................................................................................
2.1 Volumétrico................................................................................................
2.2 Calhas Parshall..........................................................................................
2.3 Vertedor.....................................................................................................
2.4 Ultrassônico...............................................................................................
2.5 Eletromagnético.........................................................................................
2.6 Colorimétrico ou radioativo........................................................................
2.7 Molinete.....................................................................................................
2.8 Medição do Nível d’água...........................................................................
3 COLETA DE DADOS DE DESCARGA SÓLIDA..........................................
3.1 Técnicas de amostragem...........................................................................
4 COLETA DE DADOS DE QUALIDADE DA ÁGUA......................................
5 TÉCNICA DE ANÁLISE DE DADOS DE PRECIPITAÇÕES, NÍVEIS E 
DESCARGA LÍQUIDA......................................................................................
6 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS...............
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LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Pluviômetro “Ville de Paris”
Figura 2 – Altura do pluviômetro
Figura 3 - Proveta Pluviométrica
Figura 4 – Pluviógrafo de báscula
Figura 5 – Estimativa de chuva usando radar
Figura 6 – Estimativa de chuva através de imagem de satélite
 Figura 7 – Calha Parshall ilustrando as condições de afogamento e saída livre
Figura 8 – Calha ParshallFigura
 9 – Vertedor triangular para medição de vazão em pequenos cursos d’água
Figura 10 – Vertedor triangular com soleira delgada em ângulo de 90º
Figura 11– Vertedor trapezoidal (Cipoletti)
Figura 12 – Vertedor retangular
Figura 13 – Esquema Emissor-receptor de ultra-som 
Figura 14 – Medidor de vazão ultrassônico baseado no efeito Doppler.
Figura 15 – Esquema de instalação e réguas na margem do rio
Figura 16 – Limnígrafo de boia
Figura 17 – Sensor de pressão 
Figura 18 – Gravação contínua em papel
Figura 19 – Distribuição da velocidade da corrente, concentração de sedimentos e da 
descarga sólida em suspensão na seção transversal 
Figura 20 – Garrafa de amostragem indicando níveis a serem obedecidos
Figura 21 – Exemplo de amostragem pelo método de igual incremento de largura
Figura 22 - Curvas Médias de Variação de Qualidade das Águas
Figura 23 – Análise de Dupla Massa – Sem inconsistências
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Valores de n e K para determinar a vazão
Tabela 2 – Métodos de medição de carga sólida
Tabela 3 – Parâmetros do Índice de Qualidade das Águas (IQA) e respectivos pesos
Tabela 4 – Classificação dos valores do Índice de Qualidade das Águas 
Tabela 5 – Calcular Precipitação
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1 COLETA DE DADOS DE PRECIPITAÇÃO (CHUVA)
No Brasil a precipitação é convencionalmente medida por meio de aparelhos 
chamados de pluviômetros ou pluviógrafos. Existe ainda a possibilidade de se medir 
a precipitação por meio de radar (radares meteorológicos) ou imagens de satélite, 
mas os erros associados a esses métodos ainda são relativamente grandes (TASSI 
et al., 2007). No entanto, pelo fato de apresentarem medidas em um contínuo 
espacial são excelentes ferramentas, que permitem a análise da distribuição 
espacial da chuva, ao contrário dos pluviômetros e pluviógrafos, na qual a medição é 
de caráter pontual.
Segundo Varejão-Silva (2005) denomina-se pluviometria (do latim pluvia, que 
significa chuva) à quantificação das precipitações. Em se tratando de precipitações 
sólidas (neve, por exemplo) essa quantificação é feita provocando-se antes a fusão 
do gelo.
A quantidade de precipitação é normalmente expressa em termos da espessura da 
camada d’água que se formaria sobre uma superfície horizontal, plana e 
impermeável, com 1m2 de área. A unidade adotada é o milímetro, que equivale à 
queda de um litro de água por metro quadrado da projeção da superfície terrestre.
Assim, 
1 litro/m2 = 1 dcm3/100 dcm2 = 0,1 cm = 1 mm.
Uma precipitação de 50 mm equivale à queda de 50 litros de água por metro 
quadrado de projeção do terreno (500.000 litros por hectare).
A precipitação é ainda caracterizada por sua duração (diferença de tempo entre os 
instantes de início e término) e por sua intensidade, definida como a quantidade de 
água caída por unidade de tempo e usualmente expressa em mm por hora (mm/h) 
(VAREJÃO-SILVA, 2005, p. 405).
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1.1 Pluviômetros
O pluviômetro é um aparelho dotado de uma superfície de captação horizontal, 
delimitada por um anel metálico e de um reservatório para acumular a água 
recolhida, ligado a essa área de captação. É um aparelho que fornece o total de 
água acumulado durante um intervalo de tempo (TASSI et al., 2007).
Em função dos detalhes construtivos, há vários modelos de pluviômetros usados no 
mundo. No Brasil é bastante utilizado o tipo “Ville de Paris” (Figura 1). Esse 
pluviômetro tem uma forma cilíndrica com uma área superior de captação da chuva 
de 400 cm2, de modo que um volume de 40 ml de água acumulado no pluviômetro 
corresponda a 1 mm de chuva.
Figura 1 - Pluviômetro “Ville de Paris”
Fonte: Disponível em: http://www.cchla.ufrn.br/estacao/index/fotos.html
Ainda segundo Tassi et al. (2007) a quantidade de chuva que entra no pluviômetro 
depende da exposição ao vento, da altura do instrumento e da altura dos objetos 
vizinhos ao aparelho. O efeito do vento altera as trajetórias do ar no espaço 
circundante ao pluviômetro e causa turbulência nas bordas do instrumento, 
produzindo erros na observação da chuva.
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A distância mínima dos obstáculos próximos (prédios, árvores, morros, etc.) deve 
ser igual a quatro vezes a altura desse obstáculo, devendo o local de instalação 
estar protegido do impacto direto do vento. O pluviômetro deve ser instalado a uma 
altura de 1,50 m do solo (Figura 2).
Figura 2 – Altura do pluviômetro
Fonte: disponível em: http://www.observatorio-phoenix.org/k_ensaios/24_k16_a.htm
Nos pluviômetros da rede de observação mantida pela Agência Nacional de Águas 
(ANA) a medição da chuva é realizada uma vez pordia, sempre às 7h da manhã, 
por um observador que anota o valor lido em uma caderneta (TASSI et al., 2007).
Normalmente, segundo Tassi et al. (2007) durante o processo de monitoramento e 
operação do instrumento podem ocorrer alguns erros que devem ser minimizados:
• Perdas por evaporação da água contida no coletor;
• Contagem incorreta do número de provetas resultantes, no caso de chuvas 
importantes;
• Água derramada durante a transferência do coletor para a proveta;
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• Graduação da proveta não correspondente à área da boca do pluviômetro;
• Leitura defeituosa da escala da proveta;
• Anotação incorreta na caderneta do observador.
Os pluviômetros possuem reservatórios normalmente capazes de acumular a 
precipitação ocorrida durante 24 horas, exceto sob situações de excepcional 
abundância de chuva.
Para quantificar a água acumulada em um pluviômetro existem basicamente três 
processos: usar uma proveta especialmente graduada, uma régua, ou uma balança.
Uma proveta capaz de indicar a quantidade de água acumulada em um dado 
pluviômetro, diretamente em milímetros de precipitação, chama-se proveta 
pluviométrica (Figura 3). A graduação da escala dessa proveta leva em conta sua 
área de secção reta, bem como a do coletor do pluviômetro. Assim, uma dada 
proveta pluviométrica somente pode ser usada em instrumentos que tenham área 
de captação igual àquela considerada para definir a sua escala (VAREJÃO-SILVA, 
2005).
Figura 3 - Proveta Pluviométrica
Fonte: disponível em: http://imageshack.us/photo/my-images/706/proveta.png/
7 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Para efetuar a determinação da precipitação, a água acumulada no reservatório do 
pluviômetro deve ser previamente transferida à proveta. Faz-se a leitura da 
quantidade indicada pela coluna de água dentro da proveta sobre a escala, usando 
como referência o plano tangente ao menisco da coluna líquida, mantendo-se a 
proveta perfeitamente a prumo.
Uma régua pluviométrica é uma escala que se mergulha verticalmente no vasilhame 
contendo a água oriunda do pluviômetro. As réguas pluviométricas são 
confeccionadas em material de baixa capilaridade. Segundo Varejão-Silva (2005) na 
graduação da escala de uma régua pluviométrica são levadas em conta as áreas 
das secções retas do vasilhame (π r2), da própria régua (s) e do coletor (π R2). A 
distância (h) entre os dois traços consecutivos da escala, equivalentes à variação de 
1 mm de precipitação, será: 
Equação – Distância entre as escalas
h=πR2 / (πr 2−s ) .
O terceiro método de se quantificar a precipitação é por pesagem da água coletada. 
Ainda que muito mais exato, tem o inconveniente de exigir uma balança de precisão.
1.2 Pluviógrafos
São aparelhos que registram em gráfico o total de precipitação acumulada ao longo 
do tempo, imprescindíveis para estudos de precipitação de curta duração.
Tanto os pluviômetros quanto os pluviógrafos, costumam ter superfície receptora 
circular com área entre 200 e 500 cm2 e são geralmente instalados a 1,50 m do solo. 
Devem ser instalados de tal forma que não sofram influências de árvores, prédios ou 
outros obstáculos.
8 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
O pluviógrafo (Figura 4) permite um monitoramento contínuo; originalmente eram 
mecânicos, utilizavam uma balança para quantificar a água e um papel para registrar 
o total precipitado. Os pluviógrafos antigos com registro em papel foram 
substituídos, nos últimos anos, por pluviógrafos eletrônicos com memória 
(data-logger) (TASSI et al., 2007).
Figura 4 – Pluviógrafo de báscula
Fonte: Tassi et al., 2007.
O pluviógrafo mais comum atualmente é o de cubas basculantes, em que a água 
recolhida é dirigida para um conjunto de duas cubas articuladas por um eixo central. 
A água inicialmente é dirigida para uma das cubas e quando esta cuba recebe uma 
quantidade de água equivalente a 20 g, aproximadamente, o conjunto báscula em 
torno do eixo, a cuba cheia esvazia e a cuba vazia começa a receber água. Cada 
movimento das cubas basculantes equivale a uma lâmina precipitada (por exemplo, 
0,30 mm), e o aparelho registra o número de movimentos e o tempo em que ocorre 
cada movimento.
9 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
1.3 Radares Meteorológicos
Conforme anunciado anteriormente, os radares meteorológicos também podem 
medir a chuva, e esta medição está baseada na emissão de pulsos de radiação 
eletromagnética, que são refletidos pelas partículas de chuva na atmosfera, e na 
medição da intensidade do sinal refletido (Figura 5). A relação entre a intensidade do 
sinal enviado e recebido, chamado refletividade, é correlacionada à intensidade de 
chuva em cada instante e dentro de um raio de até 200 km.
Figura 5 – Estimativa de chuva usando radar
Fonte: Tassi et al,. 2007.
No Brasil são poucos os radares para uso meteorológico. No estado de São de 
Paulo é que existem alguns em operação. Em alguns países desenvolvidos como 
Estados Unidos, Inglaterra e Alemanha a cobertura por radares para estimar a 
chuva, é completa (TASSI et al., 2007).
1.4 Satélite
 
Também é possível fazer estimativas da precipitação a partir de imagens capturadas 
por sensores instalados em satélites (Figura 6). A temperatura do topo das nuvens, 
que pode ser estimada a partir de satélites, tem uma boa correlação com a 
10 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
precipitação (quanto mais quente a nuvem mais água ela contém). Além disso, 
existem experimentos de radares a bordo de satélites que permitem melhorar a 
estimativa baseada em dados de temperatura de topo de nuvem (TASSI et al., 
2007).
Figura 6 – Estimativa de chuva através de imagem de satélite 
Fonte: Tassi et al.,2007.
11 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
2 COLETA DE DADOS DE NÍVEIS DOS CURSOS D'ÁGUA E DESCARGA 
LÍQUIDA (VAZÃO)
No planejamento e gerenciamento do uso dos recursos hídricos, o conhecimento 
das vazões é necessário para se fazer um balanço de disponibilidades e demandas 
ao longo do tempo.
Periodicamente são feitas medições de vazão em determinadas seções dos cursos 
d’água (as estações ou postos fluviométricos). Diariamente ou de forma contínua 
medem-se os níveis d’água nos rios e esses valores são transformados em vazão 
através de uma equação chamada de curva-chave (PORTO et al., 2001).
Curva-chave é uma relação nível-vazão numa determinada seção do rio. Dado o 
nível do rio na seção para a qual a expressão foi desenvolvida, obtém-se a vazão. 
Não é apenas o nível da água que influencia a vazão: a declividade do rio e a forma 
da seção (mais estreita ou mais larga) também alteram a vazão, ainda que o nível 
seja o mesmo. 
Entretanto, tais variáveis são razoavelmente constantes ao longo do tempo para 
uma determinada seção. A única variável temporal é o nível. Assim, uma vez 
calibrada tal expressão, a monitoração da vazão do rio no tempo fica muito mais 
simples e com o custo muito menor (PORTO et al., 2001).
A expressão da curva-chave poder ser obtida através da medição de vazão em 
diversos níveis. Tais pares de pontos podem ser interpolados, definindo a expressão 
matemática da curva-chave.
As medições de vazão podem ser realizadas de diversas formas, que empregam 
princípios distintos: volumétrico, colorimétrico, estruturas hidráulicas (calhas e 
vertedores), velocimétrico, acústico e eletromagnético. A escolha do método 
dependerá das condições disponíveis em cada caso. Cada um destes métodos será 
12 O conteúdo deste material pode ser reproduzidodesde que citada a fonte.
apresentado a seguir.
2.1 Volumétrico
Este método é baseado no conceito volumétrico de vazão, isto é, vazão é o volume 
que passa por uma determinada seção de controle por unidade de tempo.
É utilizado um dispositivo para concentrar todo o fluxo em um recipiente de volume 
conhecido. Mede-se o tempo de preenchimento total do recipiente. Este processo é 
limitado a pequenas vazões, em geral pequenas fontes d’água, minas e canais de 
irrigação (PORTO et al., 2001).
2.2 Calhas Parshall
As calhas Parshall são igualmente como os vertedores, estruturas construídas no 
curso d’água e possuem sua própria “curva-chave”. Assim, a determinação de vazão 
a partir do nível é direta para a seção onde a mesma está instalada. No entanto, se 
não há ondas de cheia propagando pelo canal, a vazão que passa pela calha é a 
mesma que passa por qualquer outra seção do rio. Pode-se então gerar a 
curva-chave para outras seções de interesse medindo o nível da água em tais 
seções e relacionando-os com a vazão medida pela calha ou vertedor (PORTO et 
al., 2001).
O método (calha ou vertedor) se aplica a escoamento sob regime fluvial. Isto 
consiste em forçar a mudança deste comportamento para o regime torrencial, 
medindo-se a profundidade crítica.
No caso da calha, tal mudança é condicionada por um estreitamento da seção 
conforme ilustrado abaixo nas Figuras 7 e 8.
13 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 7 – Calha Parshall ilustrando as condições de afogamento e saída livre
Fonte: Porto et al., 2001.
Figura 8 – Calha Parshall
Fonte: Porto et al., 2001.
14 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Assim, com o conhecimento do nível da água na região da profundidade crítica 
obtêm-se a vazão do canal, uma vez que a forma da seção da calha e a cota do 
fundo são conhecidas. Se a saída de jusante se dá de forma livre (sem afogamento), 
a vazão pode ser assim definida:
Equação – Vazão
QL=K .H
n
Onde: 
QL = vazão do canal;
H = profundidade crítica;
K e n = constantes que dependem das características da calha.
Conforme a Tabela 1 com valores de K e n para diversos padrões.
Tabela 1 - Valores de n e K para determinar a vazão
Valores de n- K (para vazão em m3/h)
W N
K
(inch) (mm)
1” 25,4 1,550 217,29
2” 50,8 1,550 434,58
3” 76,2 1,547 633,60
6” 152,4 1,580 1371,60
9” 228,6 1,530 1926,00
12” 304,8 1,522 2484,00
18” 457,2 1,538 3794,40
24” 609,6 1,550 5133,60
36” 914,4 1,556 7855,20
48” 1219,2 1,578 10566,00
60” 1524,0 1,587 13420,80
72” 1828,8 1,595 16254,00
84” 2133,6 1,601 19101,60
96” 2438,4 1,606 21963,60
Fonte: Norma ASTM 1941:1975.
15 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Caso a saída da água do canal se dá sob afogamento, forma-se um ressalto 
hidráulico e a vazão calculada pela expressão acima precisa ser corrigida:
Equação – Correção de vazão
QA=QL .C
Onde:
QA = vazão do canal:
C = coeficiente de redução:
As calhas Parshall não interferem no escoamento (como ocorre com os vertedores, 
ao provocarem o remanso), mas apresentam um forte limitante: sua viabilidade está 
restrita a pequenos canais (PORTO et al., 2001).
2.3 Vertedor 
Este dispositivo também se baseia na determinação da vazão a partir da medição 
do nível d’água. Existem diversos modelos de vertedores com diferentes curvas que 
relacionam o nível d’água com a respectiva vazão.
• Vertedores de soleira delgada
São composições hidráulicas que forçam o escoamento a passar do regime 
subcrítico (lento) para o regime supercrítico (rápido), para as quais a relação entre a 
cota e vazão é conhecida. Dessa forma, o nível de água medido a montante com 
uma régua pode ser utilizado para estimar diretamente a vazão (Figura 9).
16 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 9 – Vertedor triangular para medição de vazão em pequenos cursos d’água
Fonte: Collischonn, 2011
Um vertedor triangular de soleira delgada com ângulo de 90° (Figura 10), por 
exemplo, tem uma relação entre cota e vazão, que pode ser verificada pela seguinte 
equação:
Equação – Vazão vertedor triangular
Q=1,42.h2,5
Onde:
Q = vazão (m³/s);
h = carga hidráulica (m) sobre o vertedor que é a distância do vértice ao nível da 
água, medido a montante do vertedor.
A relação entre a cota e a vazão de um rio pode ser utilizada diretamente, porém 
sugere-se que na maioria dos casos seja realizada a verificação em laboratório.
17 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 10 – Vertedor triangular com soleira delgada em ângulo de 90º
Fonte: Collischonn, 2011
No caso de abertura trapezoidal, a forma que têm os lados com inclinação 4:1 
(indicador de declividade dos taludes -1 unidade na horizontal e 4 unidades na 
vertical) é conhecida como vertedor Cipoletti (Figura 11).
Figura 11– Vertedor trapezoidal (Cipoletti)
Fonte: Pereira e Mello
A dedução da equação de vazão parte da equação de Francis para vertedores com 
duas contrações laterais e que fornece:
Equação – Equação de Francis – vertedores com duas contrações laterais
Q=1,861. L .h
3
2
Onde:
Q = vazão (m³/s);
L = comprimento da soleira (m);
18 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
h = carga hidráulica (m). 
Além dos vertedores já apresentados, existem também os retangulares (Figura 12). 
A equação para determinação de vazão de vertedores retangulares mais utilizada é 
a proposta por Francis, pois é simples e oferece bons resultados.
Figura 12 – Vertedor retangular
Fonte: Pereira e Mello
• Equação de Francis para vertedores retangulares:
Equação – Equação de Francis – vertedores retangulares
Q=1,838. L .h
3
2
Onde:
Q = vazão (m³/s);
L = comprimento da soleira (m);
h = carga hidráulica (m).
2.4 Ultrassônico
Dois aparelhos emissor-receptores de ultrassom são dispostos de forma a emitirem 
19 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
pulsos de cerca de 4MHz na direção do fluxo de água. De montante para jusante a 
propagação do pulso é favorecida pelo fluxo de água, tendo a velocidade “v” 
acrescida à sua velocidade de propagação neste meio fluido. No sentido oposto, 
ocorre o contrário, conforme (Figura 13). Assim, como os dois pulsos são produzidos 
simultaneamente aparece uma defasagem no tempo de recepção (PORTO et al., 
2001).
Equação – Velocidade “v”
v= c
2 .∆T
2 . l
Onde:
∆T = diferença de tempo entre a recepção dos pulsos;
C = velocidade de propagação do som no fluido;
L = distância entre os emissor-receptores;
V = velocidade do escoamento na linha que liga os dois aparelhos;
Figura 13 – Esquema Emissor-receptor de ultra-som 
Fonte: Porto et al., 2001, p.12.
O aparelho da Figura 14 fundamenta-se em outro princípio, o efeito Doppler.
20 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 14 – Medidor de vazão ultrassônico baseado no efeito Doppler.
Fonte: Porto et al., 2001.
Este medidor possui emissores e receptores apontados para diversas direções. O 
pulso de ultrassom emitido pelo aparelho é refletido por partículas presentes na 
água. Portanto, o pulso refletido por uma partícula que caminha ao encontro do 
aparelho é captado por este com frequência maior à que foi emitida.
Por outro lado, o pulso refletido por uma partícula que se afasta do equipamento 
chega com velocidade e frequência menores que as emitidas. Com base nesta 
diferença de frequência produzida pelo efeito Doppler, o aparelho calcula 
diretamente a vazão do rio. Este equipamento possui um alcance de mais de 22 m e 
é bastante utilizadopara monitorar a vazão de forma permanente, sendo fixado, por 
exemplo, em pilares de pontes (PORTO et al., 2001).
2.5 Eletromagnético
O princípio eletromagnético do método produz o perfil de velocidades do 
escoamento. Assim, com o perfil da seção do rio pode se calcular sua vazão.
Um aparelho gera um campo magnético na água. Os íons presentes na água 
(concentração conhecida) movem-se com a velocidade da mesma e alteram o 
campo magnético que foi produzido. Tal perturbação é medida, fornecendo 
21 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
indiretamente a velocidade com que as partículas carregadas passaram pelo campo 
(PORTO et al., 2001).
2.6 Colorimétrico ou radioativo
Existem situações nas quais a aplicação dos métodos anteriores é inviável ou até 
mesmo impossível. Por exemplo:
• Escoamentos com velocidades altas, muita turbulência e leito irregular, como rios 
de montanhas;
• Perigos devido a transporte de grandes sólidos, como troncos de árvores, ou 
ainda presença de cachoeiras, etc.
Em situações como estas, pode-se utilizar uma técnica interessante, baseada na 
diluição de um produto químico (ex: corante) de concentração conhecida, aplicado 
ininterruptamente numa determinada seção do rio. Numa seção a jusante (o 
escoamento deve ser suficientemente turbulento para provocar a total diluição), 
mede-se a concentração deste produto.
Segundo Porto et al., (2001), a medição é feita depois de estabelecido o regime 
permanente, ou seja, têm-se ao mesmo tempo aplicação do traçador (solução 
química com vazão conhecida) na seção 1 e medição desta solução diluída na 
seção 2 a jusante.
A vazão pode então ser assim definida:
Equação – Vazão
q .C1=(Q+q ) .C 2
Onde:
q = vazão do produto traçador;
Q = vazão do rio;
22 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
C1 = concentração inicial do traçador;
C2 = concentração após total diluição no rio.
O produto químico utilizado como traçador não deve reagir com impurezas 
existentes na água do rio e muito menos se prejudicial à fauna ou à flora. Caso seja 
radioativo, deve-se corrigir o efeito do decaimento no tempo (PORTO et al., 2001).
2.7 Molinete
Molinetes: são aparelhos que permitem, desde que bem aferidos, o cálculo da 
velocidade mediante a medida do tempo necessário para uma hélice ou concha dar 
um certo número de rotações. Através de um sistema elétrico, o molinete envia um 
sinal luminoso ou sonoro ao operador em cada, 5, 10 ou 20 (ou outro número 
qualquer) voltas realizadas. Marca-se o tempo decorrido entre alguns toques, de 
forma a se ter o número de rotações por segundo (n). Cada molinete, quando 
tarado, recebe a sua curva V = a.n+b, onde “n” tem um significado acima visto e “a” 
e “b” são constantes do aparelho, o que permite o calculo da velocidade V (m/s) em 
cada ponto considerado (Pinto, 1976).
2.8 Medição do Nível d’água
O nível d’água deve ser medido simultaneamente com a medição vazão na 
operação de determinação da curva-chave, a fim de se obter os pares de pontos 
cota-descarga a serem interpolados. Uma vez definida a curva-chave, precisamos 
monitorar apenas o nível d’água para obtermos a vazão do rio. O sufixo grafo é 
aplicado quando o monitoramento do nível se dá de forma contínua ao longo do 
tempo, sendo os registros realizados em papel ou data-logger. O sufixo metro é 
aplicado a métodos que fazem a verificação do nível em intervalos discretos de 
tempo, como a leitura da régua por um operador (PORTO et al., 2001).
23 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
• Régua (limnímetro)
A forma mais simples para medir o nível de um curso d’água é colocar uma régua 
vertical na água e observar sua marcação. As réguas na maioria das vezes são 
constituídas de elementos verticais de 1 metro graduados em centímetro. São 
placas de metal inoxidável ou de madeira colocadas de modo que o elemento 
inferior fique na água mesmo em caso de estiagem excepcional conforme a (Figura 
15).
Figura 15 – Esquema de instalação e réguas na margem do rio
Fonte: Porto et al., 2001.
A leitura de cotas é feita pelo observador com uma frequência definida pelo órgão 
operador da estação, pelo menos uma vez por dia. Normalmente a precisão destas 
observações é da ordem de centímetros.
• Limnígrafo
Segundo Porto et al., (2001), este equipamento grava as variações de nível 
continuamente no tempo. Isto permite registrar eventos significativos de curta 
duração ocorrendo essencialmente em pequenas bacias.
É possível classificar os tipos de limnígrafos segundo as quatro etapas da aquisição: 
medição, transmissão de sinal, gravação e transmissão do registro.
24 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Quanto à medição:
Boia flutuante (Figura 16);
Figura 16 – Limnígrafo de boia
Fonte: Porto et al., 2001.
Sensor de pressão a gás, que possui uma membrana que separa o gás do interior 
da célula da água do leito do rio. Tal membrana se deforma em função da coluna 
d’água existente sobre ela, induzindo uma determinada pressão no gás, que é 
constantemente monitorada (Figura 17).
25 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 17 – Sensor de pressão 
Fonte: Porto et al., 2001.
Borbulhador, que emprega um princípio parecido com o do sensor de pressão a gás. 
A coluna d’água sobre o bico injetor é obtida a partir da pressão necessária para que 
as bolhas de ar comecem a sair.
Sensor eletrônico (ou transdutor de pressão), que também se baseia na deformação 
de uma membrana, percebida eletronicamente;
Ultrassônico, aparelho posicionado fora da água num suporte, emitindo 
constantemente pulsos de ultrassom contra a superfície do rio (PORTO et al., 2001).
• Quanto à transmissão do sinal:
Mecânica, (pena ou codificador colocado na ponta de uma alavanca tipo “rosca sem 
fim” movimentada com cabo e roldana) com sistema de redução da amplitude do 
sinal em uma escala definida (1:1, 1:2, etc, sendo 1:10 a mais comum). O 
mecanismo de rosca sem fim permite que se registrem níveis d’água quaisquer sem 
a necessidade de se alterar a dimensão do limnígrafo. Quando o cursor (“pena”) 
atinge o final do curso, seu trajeto é revertido. No gráfico do limnigrama (NA x 
tempo) esta reversão aparecerá como um ponto anguloso.
26 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Eletrônica (cálculo e digitalização do sinal transmitido pelo sensor).
Quanto à gravação
Em suporte de papel, que pode ser: fita colocada em volta de um tambor com 
rotação de uma hora a 1 mês; (Figura 18).
Figura 18 – Gravação contínua em papel
Fonte: Porto et al., 2001.
• Memorizada em suporte eletrônico (data-logger);
Transmitida em tempo real para uma central de operação.
27 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
3 COLETA DE DADOS DE DESCARGA SÓLIDA
O ciclo hidrossedimentológico ocorre paralelamente ao ciclo hidrológico nas bacias 
hidrográficas, pois é dependente do ciclo hidrológico nos processos de 
deslocamento, transporte e depósito de partículas sólidas presentes na superfície da 
bacia hidrográfica.
A produção de sedimentos na área de drenagem é afetada pelos seguintes fatores: 
a precipitação, tipo de solo e formação geológica, cobertura do solo, uso do solo, 
topografia, natureza da rede de drenagem, escoamento superficial, características 
dos sedimentos e hidráulica dos canais.
A quantidade medida do sedimento transportado pelos cursos d’água é chamada 
sedimentometria.
Segundo Carvalho et al., (2000), existem diversos métodos em sedimentometria, 
que podem ser classificados como métodos diretos eindiretos. No nosso país a 
sedimentometria tem sido realizada por amostragem de sedimento, análise no 
laboratório e cálculos de obtenção da descarga sólida, sendo este procedimento 
considerado um dos métodos indiretos.
A seguir serão apresentados os métodos de medição de carga sólida 
simplificadamente na Tabela 2.
28 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Tabela 2 – Métodos de medição de carga sólida
Descarga 
Sólida
Medição Descrição
Equipamentos ou 
metodologia de 
medida
Descarga 
Sólida em 
Suspensão
Direta
Usa 
equipamentos 
que medem 
diretamente 
no curso d' 
água a 
concentração 
ou outra 
grandeza 
como a 
turbidez ou 
ultrassom.
Medidor Nuclear 
(portátil ou Fixo); 
Ultrassônico ótico; 
Ultrassônico 
Doppler de 
dispersão; 
Turbidímetro; 
ADCP (Doppler)
Indireta Coleta de 
sedimento por 
amostragem 
da mistura 
água-sedimen
to, análise de 
concentração 
e 
granulometria 
e cálculos 
posteriores de 
descarga 
sólida.
Diversos tipos de 
equipamentos: de 
bombeamento, 
equipamentos que 
usam garrafas ou 
sacas, sendo 
pontuais 
instantâneos, 
pontuais por 
integração e 
integradores na 
vertical (no Brasil 
usa-se 
29 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
principalmente a 
série 
norte-americana - 
U-59, DH-48, 
DH-59, D-49, P-61 
e amostrador de 
saca).
Descarga 
Sólida
Medição Descrição
Equipamentos ou 
metodologia de 
medida
Descarga 
Sólida de 
Arrasto
Direta Amostradores ou 
medidores 
portáteis de 
três tipos 
principais (a 
amostra é 
coletada em 
diversos 
pontos da 
seção 
transversal, 
determinada 
o seu peso 
seco, a 
granulometria 
é calculada a 
descarga de 
1) Cesta ou caixa - 
medidores 
Muhlhofer, 
Ehrenberger, da 
Autoridade Suiça e 
outros;
2) Bandeja ou tanque - 
medidores 
Losiebsky, 
Polyakov, SRIHH e 
outros 3) 
Diferença de 
pressão - 
medidores 
Helly-Smith, 
Arnhem, Sphinx, do 
USCE, Karolyi, do 
30 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
arrasto); o 
medidor fica 
apoiado no 
leito entre 2 
min. a 2 
horas de tal 
forma a 
receber no 
receptor 30 a 
50% de sua 
capacidade.
PRI, Yangtze, 
Yangtze-78 VUV e 
outros
Indireta Coleta de 
material do 
leito, análise 
granulométric
a, medida da 
declividade, 
da 
temperatura, 
parâmetros 
hidráulicos e 
cálculos da 
descarga de 
arrasto e de 
material do 
leito por 
fórmulas (de 
Ackers e 
Tipos de equipamento: 
1) De penetração 
horizontal, tipos 
caçamba de 
dragagem e de 
concha.
2) De penetração 
vertical, tipos de 
tubo vertical, 
caçamba de 
raspagem, 
caçamba de 
escavação e 
escavação de 
pedregulho. 
3) Tipo piston-core 
que retém a 
31 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
White, Colby, 
Einstein, 
Engelund e 
Hansen, 
Kalinske, 
Laursen, 
Meyer-Peter 
e Muller, 
Rottner, 
Schoklitsch, 
Toffaleti, Yang 
e outras).
amostra por vácuo 
parcial.
Descarga 
Sólida
Medição Descrição
Equipamentos ou 
metodologia de 
medida
Descarga Sólida 
de Arrasto
Indireta 1) Traçadores 
radioativos 
2) Traçadores 
de diluição, 
sendo ambos 
os métodos 
com a 
colocação do 
traçador no 
sedimento e 
seu 
Métodos: 
1) Por coloração 
direta do traçador 
no sedimento do 
leito do rio 
2) Por coleta do 
sedimento, 
colocação do 
traçador no 
sedimento e seu 
retorno ao leito.
32 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
acompanham
ento com 
equipamento 
apropriado (o 
traçador deve 
ser escolhido 
de tal forma a 
não poluir o 
meio 
ambiente).
Método acústico - 
utilizado para 
pedras que se 
chocam no 
medidor.
(Pouco eficiente)
Descarga Sólida 
Total
Direta Uso de estruturas 
tipo blocos, 
no leito, para 
provocar 
turbulência e 
todo o 
sedimento 
Faz-se amostragem 
do sedimento e 
calcula-se como 
descarga em 
suspensão.
33 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
fica sem 
suspensão.
Descarga 
Sólida
Medição Descrição
Equipamentos ou 
metodologia de 
medida
Descarga Sólida 
Total
Indireta Coleta de material 
em suspensão 
e do leito, 
análise de 
concentração, 
análise 
granulométric
a, medida de 
temperatura, 
parâmetros 
hidráulicos e 
cálculo da 
descarga total 
- método 
modificado de 
Einstein e 
método 
simplificado 
de Colby.
Diversos tipos de 
equipamentos: de 
bombeamento, 
equipamentos 
que usam 
garrafas ou 
sacas, sendo 
pontuais 
instantâneos, 
pontuais por 
integração e 
integradores na 
vertical (no Brasil 
usa-se 
principalmente a 
série 
norte-americana - 
U-59, DH-48, 
DH-59, D-49, 
34 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
P-61 e 
amostrador de 
saca).
Fonte: Carvalho et al., 2000, p.18.
Os equipamentos de medida ou de amostragem em suspensão podem ser 
classificados em vários tipos, conforme disposto por (Carvalho et al., 2000):
• Instantâneos ou integradores;
• Portáteis ou fixos;
• De bocal ou com bico;
• Instantâneos pontuais, pontuais por integração e por integração na vertical;
• Amostrador de tubo horizontal, de garrafa, de saca compressível, de 
bombeamento, de integração, fotoelétrico, nuclear, ultrassônico ótico, 
ultrassônico de dispersão e ultrassônico Doppler;
• Os equipamentos também podem ser classificados pela orientação de seus 
bicos ou bocais como na direção da corrente ou em 90º com a corrente.
3.1 Técnicas de amostragem
• Amostragem do material em suspensão 
Os métodos ou técnicas de amostragem são: pontual instantâneo, pontual por 
integração e integração na vertical ou em profundidade.
Para Carvalho et al., (2000), as amostragens pontuais são empregadas somente em 
35 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
trabalhos específicos ou científicos, sendo a mais rotineira a integração na 
vertical, porque permite a obtenção da concentração e da granulometria média 
na vertical. Na amostragem por integração a amostra é coletada em um certo 
tempo, normalmente superior a 10s, o que permite a determinação da 
concentração média mais significativa do que a pontual instantânea.
A obtenção de valores médios em toda a seção é realizada através da amostragem 
em várias verticais, uma vez que a distribuição de sedimentos é variável em 
toda a largura do rio e em profundidade, conforme mostra a Figura 19.
Figura 19 – Distribuição da velocidade da corrente, concentração de sedimentos e da 
descarga sólida em suspensão na seção transversal 
Fonte: Guy et al., 1970 apud Carvalho et al., 2000.
Recomenda-se não fazer amostragens em locais de águas paradas, devendo-se 
considerar somente a largura de água corrente. Tente não realizar amostragens 
36 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
atrás de bancos de areia e pilares de pontes.
Também é recomendado medir a temperatura da água para aquisição da 
viscosidade cinemática, que é utilizada em diversas fórmulas de transporte de 
sedimento. Para que a aquisição do dado seja correta, o termômetro deve ser 
mergulhado completamente na água até que a temperatura se regularize, realizandoa leitura quase na superfície, na horizontal, sem retirá-lo da água.
Segundo Carvalho et al., (2000), além da necessidade de fazer amostragens em 
verticais ao longo de toda a seção transversal, tanto em largura quanto em 
profundidade, deve-se ter cuidado para coletar amostras em quantidade suficiente 
,para que sejam realizadas análises com a precisão desejada.
Para o sedimento em suspensão deve-se fazer a sua análise de concentração e se 
necessário também de granulometria. Fatores como quantidade e características dos 
sedimentos, bem como qualidades químicas de componentes contidos na água 
influenciam o processamento das amostras. Para não ocorrer erros de pesagem 
deve-se ter cuidado para que as amostras possuam a quantidade de sedimento 
necessário para oferecer condição de boa análise e com precisão desejada. Se as 
amostras contêm grandes quantidades de sedimento, requerem bipartição da 
amostra para não causar problemas de pesagem, ambos conduzindo a erros 
indesejáveis.
• Amostragem por integração na vertical
Para Carvalho et al., (2000), a amostragem por integração na vertical pode ser 
realizada em um só sentido ou em dois, de descida e subida. Faz-se em um só 
sentido apenas quando se controla a entrada da amostra por abertura e fechamento 
de válvula, como no caso do amostrador P-61. Os equipamentos DH-48, DH-59, 
D-49, amostrador de saca e outros só permitem a amostragem em dois sentidos.
37 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Neste tipo de amostragem por integração na vertical, a mistura água-sedimento é 
acumulada continuamente no recipiente, e o amostrador se move verticalmente em 
uma velocidade de trânsito constante entre a superfície e um ponto a poucos 
centímetros acima do leito, entrando a mistura numa velocidade quase igual à 
velocidade instantânea da corrente em cada ponto na vertical.
Esse procedimento é conhecido com IVT, Igual Velocidade de Trânsito ( do inglês, 
ETR, equal transit rate). Para não correr o risco de coletar sedimento de arrasto, o 
amostrador não deve tocar o leito.
Para que a velocidade de entrada da amostra seja igual ou quase igual à velocidade 
instantânea da corrente é necessário que o bico fique na horizontal, ou seja, o 
amostrador deve ter cuidado para se movimentar sem haver inclinação. Isso ocorre 
quando a velocidade de trânsito, ou de percurso é proporcional à velocidade média. 
Segundo estudos em laboratório, os bicos apresentam diferentes constantes de 
proporcionalidade, conformes as seguintes relações apresentadas por (Carvalho et 
al., 2000):
Bico de 1/8”: vt = 0,2.vm
Bico de 3/16” e¼”: vt = 0,4.vm
Sendo
Vt – velocidade máxima de trânsito ou de percurso do amostrador
Vm – velocidade média da corrente na vertical de amostragem
Para a prática de campo calcula-se o tempo de amostragem pelas seguintes 
equações:
38 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Equação – Tempo de amostragem para Bico de 1/8”
tmin = 
2 . p
Vt
= 2 . p
0,2 .Vm
Equação – Tempo de amostragem para Bico de 3/16” e 1/4"
tmin = 
2 . p
Vt
= 2 . p
0,4 .Vm
Sendo 2.p a distância percorrida de ida e volta pelo amostrador na profundidade p 
da superfície para o leito.
Numa coleta por integração vertical o ideal é coletar aproximadamente 400 mL de 
amostra água-sedimento para amostradores com garrafas com capacidade máxima 
de 500 mL, nos quais são normalmente utilizados na maioria das medições 
realizadas no País, conforme ilustração (Figura 20) abaixo:
39 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 20 – Garrafa de amostragem indicando níveis a serem obedecidos
Fonte: Carvalho et al., 2000.
• Amostragem por igual incremento de largura, IIL
Devido a sua simplicidade esse é método mais utilizado para amostragem da 
mistura água-sedimento. Neste método IIL a área da seção transversal é divida 
numa serie de verticais igualmente espaçadas. Em cada vertical se utiliza a 
amostragem por integração na vertical, mas com a mesma velocidade de trânsito em 
todas as verticais. 
Para isso deve-se usar sempre o mesmo amostrador com o mesmo bico. Como as 
velocidades médias em cada vertical são diferentes, diminuindo geralmente do 
talvegue para as margens, então as quantidades amostradas por garrafa vão se 
reduzindo a partir do talvegue com quantidades proporcionais ao fluxo conforme 
mostrado na (Figura 21).
40 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Segundo Carvalho et al., (2000), para a operação de campo e obtenção adequada 
das diversas amostras, em primeiro lugar é realizada a medida da descarga líquida 
com verticais escolhidas igualmente espaçadas para se obter as velocidades médias 
da corrente para o cálculo dos tempos de amostragem. Em seguida, selecionam-se 
as verticais escolhidas para as amostragens, dentre as quais é escolhida a vertical 
de referência, a qual apresenta a maior velocidade média, se a seção for regular, ou 
o maior produto entre velocidade média e profundidade, se a seção for irregular.
Assim, nessa vertical obtém-se a primeira amostra, adotando os procedimentos com 
o cálculo do tempo mínimo de amostragem.
Figura 21 – Exemplo de amostragem pelo método de igual incremento de largura
Fonte: Edwards/Glysson, 1988 apud Carvalho et al., 2000.
Conforme a velocidade, o bico é escolhido: em baixas velocidades usa-se o bico de 
1/4"; em velocidades moderadas, o bico de 3/16” e em maiores velocidades, o de 
1/18”.
Ainda segundo Carvalho et al., (2000), é necessário que a primeira amostra parcial 
seja otimizada, isto é, que seja coletado um volume até o limite permitido pela 
garrafa do amostrador utilizados na posição de coleta, ou seja, na horizontal. As 
41 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
amostras parciais obtidas em cada vertical devem ser combinadas em uma só 
amostra composta para determinação da concentração média e, caso seja 
necessário, da granulometria.
• Amostragem por igual incremento de descarga, IID
No método IID, a seção transversal é dividida lateralmente em segmentos, 
representando iguais incrementos de descarga para que seja feita em cada um 
deles uma coleta de amostra, dividindo cada incremento em duas porções iguais.
Segundo Carvalho et al., (2000), para esse procedimento é necessário primeiro 
efetuar a medição da descarga líquida e calculá-la. A partir desta medição, faz-se 
um gráfico utilizando-se as porcentagens acumuladas da descarga, em ordenadas, 
em função das distâncias em relação ao ponto inicial das medições em abscissas. 
Fazem-se também os desenhos da seção transversal na parte inferior do gráfico e o 
gráfico das velocidades médias em cada vertical da seção. Nas ordenadas obtêm-se 
as porcentagens iguais ao número de amostras desejadas.
O próximo passo é a obtenção no gráfico das abscissas e profundidades desejadas 
para as posições das coletas. Cada amostra parcial pode ser coletada utilizando o 
bico do amostrador de acordo com a velocidade da corrente, calculando a 
velocidade de trânsito máxima e o tempo mínimo de amostragem. A regra seguinte, 
é que todas as amostras tenham o mesmo volume; é desejável ser de 400 mL ou 
próximo disso, para amostradores de 500 mL de capacidade. Nesse método podem 
ser coletados de 5 a 15 amostras parciais, que podem ser combinadas em uma só 
amostra composta, ou analisadas individualmente.
• Anotações necessárias
Segundo Carvalho et al., (2000), existem dois processos de etiquetagem ou de 
42 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
identificação das amostras: o primeiro é etiquetar cada garrafa com todos os dadosnecessários; o segundo é simplificar a etiquetagem da garrafa e criar uma lista 
paralela. 
Em qualquer processo é necessário identificar posto e rio, data, hora da coleta, 
número da garrafa, abscissa e profundidade de amostragem, nível d’água, 
temperatura da água, amostrador utilizado e nome do hidrometrista, todas 
indispensáveis. Outras informações úteis podem constar de um relatório do 
hidrometrista. Os recipientes com as amostras devem ser bem tamponados para 
evitar derramamento durante transporte para o laboratório. Se possível, colocar um 
esparadrapo ou fita colante indicando o nível d'água no frasco.
43 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
4 COLETA DE DADOS DE QUALIDADE DA ÁGUA
Para uma adequada gestão dos recursos hídricos são primordiais o monitoramento e 
a avaliação da qualidade das águas superficiais e subterrâneas, permitindo assim a 
caracterização e análise de tendências em bacias hidrográficas, sendo essenciais 
para várias atividades de gestão, tais como: planejamento, outorga, cobrança e 
enquadramento dos cursos de água.
No Brasil o monitoramento da qualidade da água é realizado por uma variedade de 
órgãos estaduais de meio ambiente e recursos hídricos, companhias de saneamento 
e empresas do setor elétrico. Assim, não existem procedimentos padronizados de 
coleta, frequência de coleta e análise das informações. Para permitir a comparação 
dos resultados e tornar possível que se apliquem em diferentes locais as 
experiências adquiridas, os procedimentos de coleta e análise dos dados devem ser 
uniformes.
Segundo o Programa Nacional de Avaliação da Qualidade das Águas (PNQA) 
lançado pela Agência Nacional de Águas, no monitoramento da qualidade das 
águas, são acompanhadas as alterações nas características físicas, químicas e 
biológicas da água, provenientes de atividades antrópicas e de fenômenos naturais.
Uma rede de monitoramento de qualidade de água é constituída dos seguintes 
elementos:
• Pontos de coleta, denominados estações de monitoramento, definidos em 
função dos objetivos da rede e identificados pelas coordenadas geográficas.
• Conjunto de instrumentos, utilizados na determinação de parâmetros em 
campo e em laboratório.
• Conjunto de equipamentos utilizados na coleta: baldes, amostradores em 
profundidade (garrafa de Van Dorn), corda, frascos, caixa térmica, veículos, 
barcos e motores de popa.
44 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
• Protocolos para a determinação de parâmetros em campo, para a coleta e 
preservação das amostras, para análise laboratorial dos parâmetros de 
qualidade e para identificação das amostras.
• Estrutura lógica de envio das amostras: locais para o envio das amostras, 
disponibilidade de transporte, logística de recebimento e encaminhamento 
das amostras para laboratório.
Para indicar a contaminação orgânica da água usa-se o Índice de Qualidade das 
Águas, utilizados atualmente por dez unidades da Federação.
Segundo o PNQA o uso de índices de qualidade da água surge da necessidade de 
sintetizar a informação sobre vários parâmetros físico-químicos, visando informar à 
população e orientar as ações de planejamento e gestão da qualidade da água.
O Índice que Qualidade das Águas (IQA) foi elaborado em 1970 pelo National 
Sanitation Foundation (NSF), dos Estados Unidos, a partir de uma pesquisa de 
opinião realizada com especialistas em qualidade de águas.
No Brasil, a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb) de São 
Paulo o utiliza desde 1975. Nas décadas seguintes, outros Estados brasileiros 
adotaram o IQA, que hoje é o principal índice de qualidade da água utilizado no país.
Segundo o PNQA os parâmetros de qualidade que fazem parte do cálculo do IQA 
refletem, principalmente, a contaminação dos corpos hídricos ocasionada pelo 
lançamento de esgotos domésticos. É importante também salientar que esse índice 
foi desenvolvido para avaliar a qualidade das águas, tendo como determinante 
principal sua utilização para o abastecimento público, considerando aspectos 
relativos ao tratamento dessas águas.
A avaliação da qualidade da água obtida pelo IQA apresenta limitações, já que este 
45 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
índice não analisa vários parâmetros importantes para o abastecimento público, tais 
como substâncias tóxicas, protozoários patogênicos e substâncias que interferem 
nas propriedades organolépticas da água.
O IQA é composto por nove parâmetros, com seus respectivos pesos (W), que 
foram fixados em função da sua importância para a conformação global da 
qualidade da água (Tabela 3).
Tabela 3 – Parâmetros do Índice de Qualidade das Águas (IQA) e respectivos pesos
PARÂMETROS PESOS
Oxigênio dissolvido w= 0,17
Coliformes termotolerantes w= 0,15
Potencial hidrogeniônico (pH) w= 0,12
Demanda bioquímica de oxigênio 
(DBO5,20)
w= 0,10
Temperatura da água w= 0,10
Nitrogênio total w= 0,10
Fósforo total w= 0,10
Turbidez w= 0,08
Resíduo total w= 0,08
Fonte: Adaptado de Cetesb 2008.
Além de seu peso (w), cada parâmetro possui um valor de qualidade (q), obtido do 
respectivo gráfico de qualidade em função de sua concentração ou medida (Figura 
22). 
46 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 22 - Curvas Médias de Variação de Qualidade das Águas
1 1 0 ¹ 1 0 ² 1 0 ³ 1 0 4 1 0 5
C . F . # / 1 0 0 m l
N o t a : s e C . F . > 1 0 , q = 3 , 05 1
 q 1
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
C o l i f o r m e s F e c a i s
p a r a i = 1
w = 0 , 1 51
2
 q 2
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
p H
p a r a i = 2
p H , U n i d a d e s
N o t a : s e p H < 2 , 0 , q = 2 , 02
s e p H > 1 2 , 0 , q = 3 , 02
3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2
w = 0 , 1 22
0
 q 3
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
D e m a n d a B i o q u í m i c a d e O x i g ê n i o
p a r a i = 3
D B O , m g / l5
N o t a : s e D B O > 3 0 , 0 , q = 2 , 05 3
5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0
w = 0 , 1 03
0
 q 4
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
N i t r o g ê n i o T o t a l
p a r a i = 4
N . T . m g / l
N o t a : s e N . T . > 1 0 0 , 0 , q = 1 , 04
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 1 0 0
w = 0 , 1 04
0
 q 5
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
F ó s f o r o T o t a l
p a r a i = 5
P O - T m g / l4
N o t a : s e P o - T > 1 0 , 0 , q = 1 , 054
1 2 3 4 5 6 7 8 1 0
w = 0 , 1 05
- 5
 q 6
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
T e m p e r a t u r a
( a f a s t a m e n t o d a t e m p e r a t u r a d e e q u i l í b r i o )
p a r a i = 6
N o t a : s e t < - 5 , 0 q é i n d e f i n i d o∆ 6
0 5 1 0 1 5 2 0
w = 0 , 1 06
A t , ° C
s e t > 1 5 , 0 q = 9 , 0∆ 6
0
 q 7
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
T u r b i d e z
p a r a i = 7
T u r b i d e z U . F . T .
N o t a : s e t u r b i d e z > 1 0 0 , q = 5 , 07
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 1 0 0
w = 0 , 0 87
0
 q 8
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
R e s í d u o T o t a l
p a r a i = 8
R . T . m g / t
N o t a : s e R . T . > 5 0 0 , q = 3 2 , 08
1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0
w = 0 , 0 88
0
 q 9
1 0 0
9 0
8 0
7 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
1 0
0
Ox i g ê n i o D i s s o l v i d o
p a r a i = 9
O . D . % d e s a t u r a ç ã o
N o t a : s e O D . % s a t . > 1 4 0 , q = 4 7 , 09
4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0
w = 0 , 1 79
Fonte: Cetesb, 2008.
O cálculo do IQA é feito por meio do produtório ponderado dos nove parâmetros, 
seguindo a seguinte fórmula:
Equação – Índice de qualidade de água
IQA=∏
i=1
n
qiW i
Onde:
IQA = Índice de Qualidade das Águas, um número entre 0 e 100;
47 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
qi = qualidade do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da respectiva 
“curva média de variação de qualidade”, em função de sua concentração ou medida 
e,
wi = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído 
em função da sua importância para a conformação global de qualidade, sendo que: 
Equação 
∑
i=1
n
W i=1
Onde:
n = número de variáveis que entram no cálculo do IQA.
Os valores do IQA são classificados em faixas, que variam entre os estados 
brasileiros conforme o (Tabela 4).
Tabela 4 – Classificação dos valores do Índice de Qualidade das Águas 
Faixas de IQA 
utilizadas nos 
seguintes 
Estados: AL, MG, 
MT, PR, RJ, RN, 
RS
Faixas de IQA utilizadas 
nos seguintes 
Estados: BA, CE, ES, 
GO, MS, PB, PE, SP
Avaliação da Qualidade 
da Água
91-100 80-100 Ótima
71-90 52-79 Boa
51-70 37-51 Razoável
26-50 20-36 Ruim
0-25 0-19 Péssima
Fonte: Adaptado de Cetesb 2008.
48 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
5 TÉCNICA DE ANÁLISE DE DADOS DE PRECIPITAÇÕES, NÍVEIS E 
DESCARGA LÍQUIDA
O objetivo de um posto de medição de chuvas é o de obter uma série ininterrupta de 
precipitações ao longo dos anos ou o estudo da variação das intensidades de chuva 
ao longo das tormentas. Em qualquer caso pode ocorrer a existência de períodos 
sem informações ou com falhas nas observações, devido a problemas com os 
aparelhos de registro e/ou com o operador do posto (TASSI et al., 2007).
Alguns processos empregados na consistência dos dados serão descritos a seguir:
• Identificação dos erros grosseiros
Os erros mais comuns observados são:
• Preenchimento errado do valor na caderneta de campo;
• Soma errada do número de provetas, quando a precipitação é alta;
• Valor estimado pelo observador, por não se encontrar no local no dia da 
amostragem;
• Crescimento de vegetação ou outra obstrução próxima ao posto de 
observação;
• Danificação do aparelho;
• Problemas mecânicos no registrador gráfico.
Após a análise, as séries poderão apresentar falhas, que devem ser preenchidas por 
alguns dos métodos indicados a seguir.
• Preenchimento de falhas
Quando se trabalha com precipitação deseja-se uma série ininterrupta e mais longa 
possível de dados. No entanto, podem ocorrer dias, ou períodos maiores em que o 
49 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
dado de precipitação não foi obtido, ocasionando assim uma falha. Para o 
preenchimento de falhas podemos utilizar os seguintes métodos:
• Método de Ponderação Regional;
• Método de Regressão Linear.
O método de Ponderação Regional é um método simplificado normalmente utilizado 
para o preenchimento de séries mensais ou anuais de precipitações, visando a 
homogeneização do período de informações e a analise estatística das 
precipitações.
Designado por x a estação que apresenta falha e por A, B e C as estações vizinhas, 
pode-se determinar a precipitação Px da estação x pela média ponderada dos 
registros das três estações vizinhas, onde os pesos são as razões entre as 
precipitações médias anuais, assim, tem-se:
Equação – Precipitação Px
Px= 1
3 ( NxNA PA+ NxNB PB+ NxNC PC)
Onde: 
PA, PB e PC = Precipitação nas estações A, B, C.
NA, NB e NC = Médias nas estações A, B, C.
Px, Nx = Precipitação média na estação em questão.
Exemplo: Considerando as precipitações dadas na tabela 5, calcular a precipitação.
50 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Tabela 5 – Calcular Precipitação
Ano A B C D
1965 284,60 232,00 289,60 216,60
1966 129,00 139,00 122,70 117,50
1967 95,80 96,60 100,70 97,80
1968 89,80 80,00 92,70 131,10
1969 129,20 124,50 128,70 118,80
1970 158,60 149,80 174,60 150,00
1971 53,20 147,30 163,40 140,40
Média 148,60 138,46 153,13 140,18
Fonte: Nota do autor
Assim, temos:
Px= 1
3 (140,18148,60 89,80+140,18138,46 80,00+140,18153,13 92,70)
P x=83,52
51 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
6 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS 
• Método da Dupla Massa 
Um dos métodos mais conhecidos para a análise de consistência dos dados de 
precipitação é o Método da Dupla Massa, desenvolvido pelo Geological Survey 
(USA). 
A principal finalidade do método é identificar se ocorreram mudanças no 
comportamento da precipitação ao longo do tempo, ou mesmo no local de 
observação. Esse método é baseado no princípio que o gráfico de uma quantidade 
acumulada, plotada contra outra quantidade acumulada, durante o mesmo período, 
deve ser uma linha reta, sempre que as quantidades sejam proporcionais (TASSI et 
al., 2007).
A declividade da reta ajustada nesse processo representa, então, a constante de 
declividade. Especificamente, devem-se selecionar os postos de uma região, 
acumular para cada um deles os valores mensais (se for o caso), e plotar num 
gráfico cartesiano os valores acumulados correspondentes ao posto a consistir (nas 
ordenadas) e de outro posto confiável adotado como base de comparação (nas 
abscissas). Pode-se também modificar o método, considerando valores médios das 
precipitações mensais acumuladas em vários postos da região, e plotar esses 
valores no eixo das abscissas.
A Figura 23 exemplifica a análise de Dupla Massa para os postos 3252006 e 
3252008, para um período de 37 anos de dados de precipitação mensal, onde se 
pode observar que não ocorreram inconsistências. A declividade da reta determina o 
fator de proporcionalidade entre as séries. A possibilidade de não alinhamento dos 
postos segundo uma única reta existe e pode apresentar as seguintes situações:
52 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Figura 23 – Análise de Dupla Massa – Sem inconsistências
Fonte: Tassi et al., 2007.
Quando o gráfico anterior formar uma reta quer dizer que o posto pertence àquela 
região meteorológica.
Alguns casos típicos serão apresentados abaixo por Barbosa, 2010:
Caso 1: Ok
- Série de valores proporcionais, homogênea;
Série confiável.
Fonte: Barbosa, 2010.
53 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Caso 2: Pode estar correto
- Erros sistemáticos;
- Mudança nas condições de observação;
- Existência de uma causa física real, por exemplo, presença de um reservatório 
artificial e mudança no microclima;
- Pode ter ocorrido mudança de localização dos postos.
Pode-se modificar a reta dependendo do segmento que se considerou mais correto.
Fonte: Barbosa, 2010.
Caso 3: Não está correto
- Possíveis erros de transcrição;
- Talvez os postos pertençam a regiões meteorológicas diferentes.
Fonte: Barbosa, 2010
54 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Caso 4: Não está correto
- Postos em regiões meteorológicas diferentes.
Fonte: Barbosa, 2010.
Correção dos dados (Caso 2):
Passar os valores mais antigos para a tendência atual;
Passar os dados mais recentes para a tendência antiga.
Equação – Precipitação acumulada ajustada
Pc=Pa+ Ma
Mo
( Po−Pa )
Onde: 
Pc = precipitação acumulada ajustada à tendência desejada.
Pa= Valor da ordenada correspondente à interseção das duas tendências.
Ma = Coeficiente angular da tendência desejada.
Mo = Coeficiente angular da tendência a corrigir.
Po = Valor acumulado a ser corrigido.
55 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.
Fonte: Barbosa, 2010.
56 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte.