Apostila de Hidrologia 2017.2

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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, 2017. 
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 
CAPITULO I ................................................................................................................................................................ 5 
1 CONCEITOS BÁSICOS E CICLO HIDROLÓGICO .............................................................................................. 5 
1.1 CONCEITO DE HIDROLOGIA ........................................................................................................................... 5 
1.2 HIDROLOGIA NAS ENGENHARIAS ................................................................................................................. 5 
1.3 USO DA ÁGUA .................................................................................................................................................... 5 
1.4 VOLUMES DE ÁGUA NO PLANETA TERRA E O CICLO HIDROLÓGICO ................................................. 7 
1.4.1 A água no planeta Terra ....................................................................................................................................... 7 
1.5 CICLO HIDROLÓGICO ...................................................................................................................................... 8 
1.6 HIDROLOGIA APLICADA .................................................................................................................................. 9 
1.7 QUANTIDADE DE ÁGUA ................................................................................................................................. 10 
1.8 QUALIDADE DA ÁGUA ................................................................................................................................... 10 
CAPITULO II ............................................................................................................................................................. 10 
2 BACIAS HIDROGRÁFICAS ................................................................................................................................ 10 
2.1 CONCEITO ......................................................................................................................................................... 10 
2.2 INDIVIDUALIZAÇÃO ....................................................................................................................................... 11 
2.3 ÁREA DA BACIA ............................................................................................................................................... 11 
2.4 BACIA COMO SISTEMA .................................................................................................................................. 11 
2.5 RIOS, RIBEIRÕES E CÓRREGOS ..................................................................................................................... 11 
2.5.1 Definição ............................................................................................................................................................ 11 
2.5.2 Classificação dos rios ........................................................................................................................................ 11 
2.5.2.1 Baseada na permanência ou não de água durante o ano .................................................................................. 11 
2.5.2.2 Denominação: Rio, Ribeirão ou Córrego ........................................................................................................ 11 
2.5.3 Características fluviomorfológicas .................................................................................................................... 12 
2.5.3.1 Índice de conformação ................................................................................................................................... 12 
2.5.3.2 Índice de compacidade ................................................................................................................................... 12 
2.5.3.3 Densidade de drenagem e Densidade de confluência ..................................................................................... 13 
2.5.3.4 Sinuosidade do curso d’água .......................................................................................................................... 13 
2.5.3.5 Sistema de ordenamento dos canais ............................................................................................................... 13 
2.5.3.6 Declividade e perfil longitudinal de um curso d’água ................................................................................... 14 
CAPITULO - III......................................................................................................................................................... 16 
3 PRECIPITAÇÃO .................................................................................................................................................... 16 
3.1 CONCEITO ......................................................................................................................................................... 16 
3.2 FORMAÇÃO DAS CHUVAS ............................................................................................................................. 16 
3.3 CLASSIFICAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES ....................................................................................................... 16 
3.3.1 Chuvas Convectivas .......................................................................................................................................... 16 
3.3.2 Chuvas Orográficas .......................................................................................................................................... 16 
3.3.3 Chuvas Frontais .................................................................................................................................................. 17 
3.4 MEDIDAS DE PRECIPITAÇÃO ........................................................................................................................ 17 
3.4.1 Pluviômetros ..................................................................................................................................................... 17 
3.4.1.1 Instalação do aparelho ..................................................................................................................................... 18 
3.4.2 Pluviógrafos ....................................................................................................................................................... 18 
3.4.2.1 Variedade de Aparelhos .................................................................................................................................. 19 
3.4.2.2 Tipos de Pluviógrafos ................................................................................................................................... 19 
3.4.3 Pluviogramas ..................................................................................................................................................... 19 
3.4.4 Ietogramas ......................................................................................................................................................... 20 
3.4.5 Procedimentos e processamentodos dados pluviométricos .............................................................................. 21 
3.4.6 Variação geográfica e temporal das precipitações ............................................................................................ 21 
3.4.6.1 Variação geográfica ....................................................................................................................................... 22 
3.4.6.2 Variação temporal ........................................................................................................................................... 22 
3.5 Precipitações médias sobre uma bacia hidrográfica ............................................................................................. 23 
3.5.1 Método da média aritmética .............................................................................................................................. 23 
3.5.2 Método de Thiessen .......................................................................................................................................... 23 
3.5.3 Método das Isoietas ........................................................................................................................................... 24 
3.6 ALTURA PLUVIOMÉTRICA ANUAL ............................................................................................................. 24 
3.6.1 Média, Desvio Padrão, Variância, Coeficiente de Variação e Valores Extremos ............................................. 25 
3.6.2 Frequência de totais anuais ............................................................................................................................... 25 
3.7 ALTURA PLUVIOMÉTRICA MENSAL ............................................................................................................ 26 
3.8 ALTURA PLUVIOMÉTRICA DIÁRIA ............................................................................................................. 26 
3.9 CHUVAS INTENSAS ......................................................................................................................................... 26 
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3.10 DURAÇÃO, INTENSIDADE E FREQUÊNCIA DAS PRECIPITAÇÕES ...................................................... 26 
3.10.1 Tipos de séries usadas nas análises estatísticas ................................................................................................ 27 
3.10.2 Variação da intensidade com a frequência ...................................................................................................... 27 
3.10.3 Relação Intensidade – Duração – Frequência (I-D-F) ................................................................................... 27 
3.10.4 Equações e gráficos de chuvas intensas ......................................................................................................... 28 
3.10.5 Exercício .......................................................................................................................................................... 29 
3.10.5.1 Relação entre chuvas máximas de 1 dia e 24 horas ....................................................................................... 31 
3.10.5.2 Relações entre chuvas de diferentes durações ............................................................................................... 31 
CAPITULO – IV ......................................................................................................................................................... 33 
4 INTERCEPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO ....................................................................................................... 33 
4.1 CONCEITO .......................................................................................................................................................... 33 
4.2 INTERCEPTAÇÃO VEGETAL .......................................................................................................................... 33 
4.2.1 Medições das variáveis ...................................................................................................................................... 33 
4.3 ARMAZENAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA ................................................................................................. 34 
CAPITULO – V .......................................................................................................................................................... 35 
5 EVAPOTRANSPIRAÇÃO - EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO .................................................................... 35 
5.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................... 35 
5.2 EVAPORAÇÃO ................................................................................................................................................... 36 
5.2.1 Medição de evaporação ...................................................................................................................................... 36 
5.2.2 Determinação da Evaporação ............................................................................................................................. 37 
5.3 TRANSPIRAÇÃO ................................................................................................................................................ 37 
5.4 EVAPOTRANSPIRAÇÃO ................................................................................................................................... 38 
5.4.1 Medição da evapotranspiração por Lisimetro .................................................................................................... 38 
5.4.2 Estimativa da evapotranspiração por balanço hídrico ........................................................................................ 39 
5.4.3 Determinação da Evapotranspiraçao Potencial .................................................................................................. 39 
5.4.4 Evapotranspiração da Cultura ............................................................................................................................ 40 
5.5 Evaporação em reservatórios ............................................................................................................................... 41 
5.5.1 Através do Tanque Classe A .............................................................................................................................. 41 
5.5.2 Através do Balanço Hídrico .............................................................................................................................. 42 
CAPITULO – VI ......................................................................................................................................................... 43 
6 INFILTRAÇÃO, ARMAZENAMENTO E ÁGUA SUBTERRÂNEA ............................................................... 43 
6.1 INFILTRAÇÃO .................................................................................................................................................... 43 
6.2 EQUAÇÃO DE HORTON .................................................................................................................................. 43 
6.3 MOVIMENTO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA - EQUAÇÃO DE DARCY. ........................................................ 44 
6.4 ARMAZENAMENTO DA ÁGUA ....................................................................................................................... 45 
CAPITULO VII ..........................................................................................................................................................46 
7 VAZÕES DE ENCHENTES .................................................................................................................................. 46 
7.1 ENTENDIMENTO DE UMA ENCHENTE ....................................................................................................... 46 
7.1.1 Hidrograma ..................................................................................................................................................... 46 
7.1.1.1 Precipitação inicial ......................................................................................................................................... 46 
7.1.1.2 Escoamento superficial .................................................................................................................................. 46 
7.1.1.3 Tempo de concentração (tc) ............................................................................................................................ 46 
7.1.1.4 Tempo de retardamento da bacia ou tempo de retardo.................................................................................... 46 
7.2 PERÍODO DE RETORNO ................................................................................................................................. 47 
7.2.1 Escolha do período de retorno .......................................................................................................................... 47 
7.3 VAZÃO MÁXIMA .............................................................................................................................................. 47 
7.3.1 Método racional ................................................................................................................................................ 47 
7.3.1.1 Área da bacia (A) ........................................................................................................................................... 48 
7.3.1.2 Coeficiente de escoamento superficial (C) ...................................................................................................... 48 
7.3.1.3 Intensidade da precipitação na bacia (i) ......................................................................................................... 49 
7.3.1.4 Para determinar o tempo de concentração de uma bacia ................................................................................. 50 
7.3.2 Métodos estatísticos .......................................................................................................................................... 51 
7.3.2.1 Método de Gumbel .......................................................................................................................................... 51 
7.3.2.2 Método Log-Normal ...................................................................................................................................... 52 
7.3.2.3 Ajuste de distribuição considerando marcas históricas de enchentes .............................................................. 52 
7.3.3 Hidrograma Unitário ......................................................................................................................................... 56 
7.3.3.1 Proporcionalidade ........................................................................................................................................... 57 
7.3.3.2 Superposição ................................................................................................................................................... 57 
7.3.3.3 Convolução ..................................................................................................................................................... 58 
7.3.3.4 Hidrograma Unitário Sintético ....................................................................................................................... 59 
7.3.3.5 Hidrograma Unitário Triangular do SCS (HUT-SCS) ................................................................................. 59 
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7.3.3.6 Distribuição temporal das chuvas de projeto ................................................................................................ 62 
7.3.3.7 Atenuação das chuvas com a área ................................................................................................................... 62 
7.3.3.8 Vazões máximas com base em transformação chuva-vazão ............................................................................ 62 
7.3.3.9 Vazões máximas usando o hidrograma unitário .............................................................................................. 63 
7.3.3.10 Chuva efetiva ou volume de escoamento: Método SCS ................................................................................ 63 
CAPITULO VIII ......................................................................................................................................................... 67 
8 MEDIÇÕES DE VAZÕES E CURVA-CHAVE ..................................................................................................... 67 
8.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................................... 67 
8.2 MEDIÇÃO DE VAZÃO ...................................................................................................................................... 67 
8.2.1 Tipos de medição de vazões ............................................................................................................................... 67 
8.2.1.1 Volumétrico .................................................................................................................................................... 67 
8.2.1.2 Calhas Parshall ................................................................................................................................................ 68 
8.2.1.3 Vertedores ....................................................................................................................................................... 69 
8.2.1.5 Medição de vazão com molinete ..................................................................................................................... 71 
8.3 MEDIÇÃO DO NÍVEL D`ÁGUA ........................................................................................................................ 73 
8.3.1 Régua limnímetrica ............................................................................................................................................ 73 
8.3.2 Linígrafo............................................................................................................................................................. 74 
8.3.3 Quanto à gravação .............................................................................................................................................. 75 
8.4 CURVA-CHAVE ................................................................................................................................................. 75 
8.4.1 Validade da curva-chave .................................................................................................................................... 76 
8.4.1.1 Variação da curva-chave com o tempo ........................................................................................................... 76 
8.4.1.2 Extrapolação da curva-chave .......................................................................................................................... 77 
8.5 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PELO MÉTODO DE MANNING ................................................................. 77 
CAPITULO IX ............................................................................................................................................................79 
9 CONTROLE DE CHEIAS E EROSÕES .............................................................................................................. 79 
9.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................... 79 
9.2 MEDIDAS PARA CONTROLE DAS CHEIAS ................................................................................................. 79 
9.2.1 Medidas estruturais intensivas ............................................................................................................................ 79 
9.2.2 Medidas estruturais extensivas .......................................................................................................................... 84 
9.2.3 Medidas não-estruturais .................................................................................................................................... 84 
9.3 EROSÕES ............................................................................................................................................................ 86 
9.3.1 Processos de erosão, transporte e depósito de sedimentos ............................................................................... 86 
9.3.2 Necessidade do controle das erosões ................................................................................................................. 86 
9.3.3 Controle das erosões através da sistematização hidráulico-florestal .................................................................. 87 
CAPITULO X ............................................................................................................................................................. 87 
10 REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES EM RESERVATÓRIOS .......................................................................... 87 
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................................................93 
 
 
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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 agrícola, engenharia 
ambiental e a ecologia. A Hidrologia utiliza como base os conhecimentos de hidráulica, física e 
estatística. 
 
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? 
 
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 
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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, podendo retornar 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 ambientedoméstico 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 domésticos. 
 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. 
 
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. 
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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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. 
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 frequente 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. 
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. 
 
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. 
 
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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 
 
1.5 CICLO HIDROLÓGICO 
O ciclo hidrológico é o conceito central 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 aquíferos e cria o 
fluxo de água subterrânea. 
O ciclo hidrológico é fechado se considerado em escala global. Em escala regional podem 
existir alguns subciclos. 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. 
 
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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9 
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 quechega 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 efêmera 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. 
 
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. 
 
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10 
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 encontradas pela 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. 
 
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. 
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11 
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). 
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. 
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12 
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 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. 
 
 
 
onde: P= Perímetro, km 
C= Circunferência, km 
A= Área da bacia, km2 
 
A
P
K 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. 
L
I 2c
A

Figura 2.2 - Rios da bacia hidrográfica 
A 
L 
A 
L 
P C 
A 
D 
Figura 2.3 - Perímetro da bacia hidrográfica 
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13 
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/ km
2 
l = soma dos comprimentos dos rios, km 
A = Área da bacia, km2 
 
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/ km
2 ) 
Nc= Número de confluência 
A = Área da bacia, km2 
Se existir um número 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. Este índice varia de 0,5 nós/km2, para bacias de drenagem pobre, a 3,5 nós/km2 ou 
mais, para bacias excepcionalmente bem drenadas. 
 
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
L
Sin 
 (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 2.4 - Rios da bacia hidrográfica 
A 
L Lt 
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14 
 
Figura 2.5 - Sistema de ordenamento de canais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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
A
d BP
 (m/m) ou 
L
h
d

2
 (2.7) 
onde: L = Comprimento do rio, mABP = área compreendida entre a curva do perfil e o mesmo eixo das abscissas, m. 
 
Figura 2.6 - Perfil longitudinal do rio Cometa 
 
 
 
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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15 
Figura 2.7 - Bacia do rio Itajaí 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 - Principais bacias hidrográficas brasileiras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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16 
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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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; 
Expansão 
Ar Quente 
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17 
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. 
 
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 dos pluviômetros 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 
 L1 
Ar Frio 
Ar 
quente 
 L2 > L1 
Ar Úmido 
Frente Fria 
Frente Quente 
Ar quente 
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18 
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). 
A principio o resultado não depende da área; mas é preciso não se enganar no momento de 
calcular a lâmina precipitada; 
 
A
V
P *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. 
D > 2h 
h 
1,5 
m 
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19 
 
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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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. 
 
 
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
20 
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. 
Figura 3.7 - (a) Ietograma 
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C
h
u
v
a
 (
m
m
)
Tempo (Horas)
Ietograma
Precipitações
 
3.7-(b)Exemplo de um evento de chuva (ietograma-invertido) com o respectivo evento de cheia 
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21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4.5 
Proce
dime
ntos 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: 
 
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 P
N
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 que o posto x falhou. 
 
3.4.6 Variação geográfica e temporal das precipitações 
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
ec
ip
ita
çã
o 
(m
m
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Ni
ve
l (
m
)
Precipitações registradas (mm)
Niveis registrados (m)
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
22 
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. 
Tabela 3.1 – Precipitação média mensal em Blumenau (1981-2014) 
Mês P (mm) Período 
correspondente 
Janeiro 240,9 úmido 
Fevereiro 185,1 úmido 
Março 160,8 úmido 
Abril 104,5 seco 
Maio 109,8 seco 
Junho 107,7 seco 
Julho 131,4 seco 
Agosto 99,2 seco 
Setembro 156,3 úmido 
Outubro 144,7 úmido 
Novembro 142,6 úmido 
Dezembro 160,7 úmido 
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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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
ec
ipi
taç
ão
 (m
m)
Precipitações Máximas
Precipitações Médias
Precipitações Mínimas
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
23 
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. 
 
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 
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
24 
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
PP
P 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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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) 
 
P1 
° 
° P4 
° P2 
° P3 
 
i i+1 i-1 
i-2 
Ai, i+1 
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
25 
 
3.6.1 Média, Desvio Padrão, Variância, Coeficiente de Variação e Valores Extremos 
a) Média Aritmética (
X
) 
X
X
n
i
i
n
 

1 n = número de dados e X = são os dados (Precipitação, Vazão, Etc.) (3.7) 
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 aleatórias é 
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

 (3.11) 
onde: z é uma função linear de x, denominada variável reduzida: 
x
x u



 
Na expressão acima, u é a média (do universo), geralmente estimada pela média amostral 
X
, 
e  é o desvio-padrão (do universo), geralmente estimado pelo desvio-padrão amostral S. A 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. 
Apostila de Hidrologia - Curso de Engenharia Civil – Universidade Regional de Blumenau – SC 
 
26 
 
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