1.Apostila_HIDROLOGIA-UNIVAG-3Revisão

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UNIVAG – CENTRO UNIVERSITÁRIO 
 GPA – CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA 
 
 
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APOSTILA DE HIDROLOGIA APLICADA 
MATERIAL DIDÁTICO PARA ESTUDO 
 
 
 
 
Material de apoio aos estudantes do 
curso de Engenharia Civil do Centro 
Universitário UNIVAG 
 
 
 
 
 
 
 
Várzea Grande – 2014 
3º Revisão 
 
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ÍNDICE 
 Pg. 
I. INTRODUÇÃO...................................................................................................... 4 
I.1. Autor................................................................................................. 4 
I.2. Adaptador......................................................................................... 4 
I.3. A Água.............................................................................................. 5 
I.4. Definição de Hidrologia.................................................................... 5 
I.5. Breve histórico da Hidrologia........................................................... 6 
I.6. Aplicações da hidrologia.................................................................. 6 
I.7. O ciclo hidrológico............................................................................ 9 
I.8. O estudo da hidrologia..................................................................... 10 
I.9. Exercício........................................................................................... 10 
II. BACIA HIDROGRÁFICA OU BACIA DE DRENAGEM...................................... 11 
II.1. Definição........................................................................................ 11 
II.2. Classificação dos cursos d'água.................................................... 12 
II.3. Índices que indicam a forma da bacia (Índices Fluviomorfológicos) 12 
II.4. Sistema de drenagem de uma bacia.............................................. 13 
II.5. Características do relevo................................................................ 15 
II.6. Exercícios........................................................................................ 16 
III. PRECIPITAÇÃO.................................................................................................. 17 
III.1. Definição........................................................................................ 17 
III.2. Formação das precipitações......................................................... 17 
III.3. Tipos de precipitação..................................................................... 17 
III.4. Medida das precipitações............................................................... 19 
III.5. Características Principais das Precipitações................................. 21 
III.6. Preenchimento de falhas nos registros de chuva de uma estação 23 
III.7. Verificação da homogeneidade de dados...................................... 23 
III.8. Curva intensidade-duração-frequência.......................................... 24 
III.9. Exercícios....................................................................................... 27 
IV. INFILTRAÇÃO,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,............. 28 
IV.1. Definição........................................................................................ 28 
IV.2. Fatores que influenciam na infiltração.......................................... 28 
IV.3. Curva de capacidade de infiltração................................................ 29 
IV.4. Medição da capacidade de infiltração............................................ 33 
IV.5. Exercícios...................................................................................... 34 
V. ÁGUAS SUBTERRÂNEAS................................................................................. 34 
V.1. Conceitos Básicos.......................................................................... 35 
V.2. Classificação dos Aquíferos............................................................ 35 
V.3. Exploração de Aquíferos................................................................. 36 
V.4. Exercícios....................................................................................... 42 
VI. EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO................................................................ 43 
VI.1. Evaporação.................................................................................... 43 
VI.2. Fatores que influem na evaporação.............................................. 43 
VI.3. Medição de evaporação................................................................. 44 
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VI.4. Medida da evaporação da superfície das águas........................... 44 
VI.5. Medida da evaporação da superfície do solo................................ 45 
VI.6. Medida da transpiração................................................................. 46 
VI.7. Fórmula geral da evaporação........................................................ 47 
VI.8. Fórmulas empíricas...................................................................... 47 
VI.9. Evapotranspiração em bacia hidrográfica...................................... 48 
VII. ESCOAMENTO SUPERFICIAL......................................................................... 49 
VII.1. Definição....................................................................................... 49 
VII.2. Algumas grandezas que caracterizam o escoamento superficial 50 
VII.3. Algumas definições....................................................................... 50 
VII.4. Estimativa do Coeficiente “Run Off” para uma Região................. 51 
VII.5. Curva-chave de uma seção de rio ou canal................................. 52 
VII.6. Previsão de vazões a partir de precipitações............................... 52 
VII.7. Previsão de cheias e determinação de enchente de projeto........ 55 
VII.8. Manipulação de dados de vazão.................................................. 59 
VII.9. Exercícios..................................................................................... 61 
VIII. RESERVATÓRIOS DE ESTIAGEM E BACIAS HIDRÁULICAS….................. 63 
VIII.1. Conceitos..................................................................................... 63 
VIII.2. Finalidade das barragens............................................................ 64 
VIII.3. Tipos construtivos de barragens.................................................. 65 
VIII.4. Dados básicos de projeto/Escolha do local de implantação........ 69 
VIII.5. Determinação do volume útil do reservatório de regularização... 70 
VIII.6. Exercícios.................................................................................... 71 
IX. BIBLIOGRAFIA................................................................................................ 71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Hidrologia Aplicada – Material Didático para estudo 
 
O presenteTexto foi elaborado pelo Eng. Antonio Sérgio Ferreira Mendonça (Msc. em 
Engenharia Civil pela COPPE/UFRJ e Ph. D. em Engenharia Civil pela CSU/EUA. 
Disponibilizado pela discente do Curso de Engenharia Civil do UNIVAG Adria Caroline 
da Silva (Turma ENC 102 Am) e adaptado pelo Prof. Esp. Walter Corrêa Carvalho 
Junior. 
 
Este texto serve como base de apoio para o estudo da Disciplina, podendo ser divulgado 
ou reproduzido total ou parcialmente para demais finalidades, desde que citada a fonte. 
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I - INTRODUÇÃO 
I.1. Autor 
Eng. Antônio Sérgio Ferreira Mendonça 
M. Sc. em Engenharia Civil - COPPE/UFRJ - 1977 
Ph. D. em Engenharia Civil - CSU - EUA – 1987 
Pós-Doc no Dep. Eng. Civil e Ambiental da Cornell University (NY) – EUA - 1998 
Membro do Conselho Estadual de Recursos Hídricos 
Membro do Comitê da Bacia do Rio Doce 
 
I.2. Adaptador 
Walter Corrêa Carvalho Junior 
Engº Sanitarista – UFMT – 2007 
Esp. em Tecnologia Ambiental – UFMT – 2010 
Esp. em Direito Ambiental – UFMT – 2014 
Aperfeiçoamento em Gestão de Recursos Hídricos – UFAL/UFSC – 2010 
Aperfeiçoamento em Segurança de Barragens – FPTI/ITAIPÚ – 2013 
Analista de Meio Ambiente da SEMA/MT desde 2009 
Professor da disciplina Hidrologia Aplicada no UNIVAG desde 2013 
 
 
 
 
 
 
 
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I.3. A Água 
A superfície do planeta Terra é formada por ¾ de água (doce e salgada) e apenas ¼ 
de terra (continentes e terras), assim distribuída: 
1. 0,01% nos rios; 
2. 0,35% nos lagos e pântanos; 
3. 2,34% nos pólos, geleiras e icebergs; 
4. 97,3% nos oceanos. 
 
O Brasil possui 13,7% da água doce do planeta e 80% das águas brasileiras estão nos 
rios da Amazônia. 
A água é indispensável para a sobrevivência humana. Sua crescente utilização tem 
conduzido não só à redução de disponibilidade como também à degradação da 
qualidade. O aumento da demanda é conseqüência direta do crescimento 
populacional, do desenvolvimento industrial e do aumento de outras atividades 
humanas. Grande parte das formas de utilização da água resulta em resíduos, que por 
sua vez podem causar poluição. 
I.4. Definição de Hidrologia 
Ciência que trata da água na terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas 
propriedades físicas e químicas, suas relações com o meio ambiente, incluindo suas 
relações com a vida. (Definição recomendada pela United States Federal Council for 
Science and Technology, 1962) 
 
 
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I.5. Breve histórico da Hidrologia 
A Hidrologia é uma ciência jovem, tendo seu maior desenvolvimento neste século, sob 
a pressão do grande impulso que foi dado às obras hidráulicas. 
Os insucessos que vinham acontecendo anteriormente com as obras nos rios, 
resultantes principalmente de estimativas insuficientes de vazões de enchente, traziam 
conseqüências desastrosas que se agravavam com a ampliação do porte de obras, o 
progresso e desenvolvimento das populações ribeirinhas, bem como repercussões 
sobre a economia das nações pelo colapso operacional desses empreendimentos. 
Devido à importância do controle da poluição e do planejamento das bacias 
hidrográficas, a partir da década de 1970, uma maior conscientização da população a 
respeito dos problemas ambientais deu novo impulso aos estudos e à aplicação da 
hidrologia. 
I.6. Aplicações da hidrologia 
Os fenômenos hidrológicos são aqueles que definem os mecanismos de 
armazenamento e transporte entre as diversas fases do ciclo da água em nosso 
planeta que possuem relação direta do clima global e regional sob aspectos 
meteorológicos, geomorfológicos, de uso do solo entre outros. (NAGHETTINI & 
PINTO, 2007) 
Ainda segundo os mesmos autores, a „Hidrologia Aplicada‟ utiliza os princípios da 
hidrologia para planejar, projetar e operar sistemas de aproveitamento e controle de 
recursos hídricos que requerem quantificações confiáveis de fenômenos como: 
precipitação, escoamento e armazenamento superficial e subterrâneo, infiltração, entre 
outros. 
Algumas aplicações são enumeradas a seguir: 
a) Escolha de fontes de abastecimento de água para uso doméstico ou industrial 
b) Projeto e construção de obras hidráulicas 
b.1) Fixação das dimensões hidráulicas de obras de arte, tais como: pontes, bueiros, 
etc.; 
b.2) Projeto de barragens; localização; escolha do tipo de barragem, de fundação e do 
extravasor; dimensionamento. 
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c) Drenagem 
c.1) Estudo das características do Lençol Freático. 
c.2) Estudo das condições de alimentação e escoamento natural do lençol, 
precipitação, bacia de contribuição e nível d'água dos cursos. 
d) Irrigação – Visa suprir as deficiências pluviais, proporcionando teor de umidade no 
solo suficiente para o crescimento de plantas. 
d.1) Escolha do manancial. 
d.2) Estudo de evaporação e infiltração. 
e) Regularização dos cursos d'água e controle de inundações 
e.1) Estudo das variações de vazão; previsão de vazões máximas. 
e.2) Exame das oscilações de nível e das áreas de inundação. 
f) Controle da poluição e preservação ambiental 
Análise da capacidade de autodepuração dos corpos receptores (rios, lagoas, etc.) 
dos efluentes de sistemas de esgotos sanitários e industriais: vazões mínimas de 
cursos d'água, capacidade de reaeração e velocidade de escoamento. 
g) Controle da erosão 
g.1) Análise de intensidade e freqüência das precipitações máximas, determinação do 
coeficiente de escoamento superficial. 
g.2) Estudo da ação erosiva das águas e proteção por meio da vegetação e outros 
recursos. 
h) Navegação 
Obtenção de dados e estudos sobre construção e manutenção de canais navegáveis. 
i) Aproveitamento hidrelétrico: 
i.1) Previsão das vazões máximas, mínimas e médias dos cursos d'água para o estudo 
econômico e dimensionamento das instalações. 
i.2) Verificação da necessidade de reservatório de acumulação, determinação dos 
elementos necessários ao projeto e construção do mesmo: bacias hidrográficas, 
volumes armazenáveis, perdas por evaporação e infiltração. 
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j) Operação de sistemas hidráulicos complexos 
l) Recreação – Atividades recreativas, esportes náuticos, navegação, pescas 
recreativas e lazer contemplativo. 
m) Preservação e desenvolvimento da vida aquática – Manutenção de padrões 
adequados de qualidade das águas para conservação da fauna e da flora, com a 
manutenção de ambientes propícios às atividades humanas e à preservação da 
harmonia paisagística. Disponibilidade hídrica espaço-temporal: quantidade e 
qualidade de água. 
n) Estudos integrados de bacias hidrográficas para múltiplos propósitos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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I.7. O ciclo hidrológico 
O ciclo hidrológico é o movimento permanente da água, resultante dos fenômenos de 
evaporação, transpiração, precipitação, escoamento superficial, escoamento 
subterrâneo, infiltração, entre outros. 
Em determinadas circunstancias, a natureza parece trabalhar com os excessos. Ora 
provoca chuvas torrenciais que ultrapassam a capacidade de suporte dos cursos d‟ 
água, acarretando em inundações, ora parece que todo o ciclo hidrológico parou 
completamente. Esses extremos de enchente e seca são os que mais interessam para 
os engenheiros, pois muitos dos projetos de Engenharia Hidráulica são feitos com a 
finalidade de proteção contra estes mesmos extremos, e quando não previsto podem 
acarretar em danos. (FPTI/ANA, 2013 – Curso Hidrologia Básica) 
O ciclo hidrológico é representado esquematicamente e simplificadamente na figura a 
seguir: 
 
A representação esquemática não deve levar a uma idéia simplista do fenômeno que 
é, na realidade, muito complexo. O movimento de circulação do ciclo hidrológico se 
processa a custa da energia solar. 
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Energia Solar  Quando o sol começa a esquentar a água, ocorre evaporação. É ela 
que vai formar as nuvens que irão resultar na chuva. Chuva  Quando há uma 
grande concentração de gotas, as nuvens ficam pesadas e é formada a chuva. A água 
que cai sobre a terra servirá para animais, plantas e seres humanos. Vento  O vento 
move as nuvens, fazendo com que as chuvas sejam distribuídas por toda a extensão 
terrestre. Oceano  A água do oceano evapora com a energia solar e ajuda a formar 
as nuvens de chuva. Transpiração  A água retida nas plantas e na terra vai para a 
atmosfera e ajuda na formação das nuvens de chuva através da transpiração. Água 
Subterrânea  A água subterrânea vai para a atmosfera e ajuda na formação das 
nuvens de chuva através da transpiração da terra e das árvores quando elas são 
aquecidas pela energia solar. Evaporação  A água dos rios, lagos e oceanos 
evapora com a energia solar e forma as nuvens. Rios e Lagos  A água dos rios e 
lagos evapora com a energia solar e ajuda a formar as nuvens. 
I.8. O estudo da hidrologia 
Compreende a coleta de dados básicos como, por exemplo, a quantidade de água 
precipitada ou evaporada e a vazão dos rios; a análise desses dados para o 
estabelecimento de suas relações mútuas e o entendimento da influência de cada 
fator e, finalmente, a aplicação dos conhecimentos alcançados para a solução de 
inúmeros problemas práticos. 
A hidrologia não é uma ciência puramente acadêmica, sendo uma ferramenta 
imprescindível ao engenheiro em todos os projetos relacionados com a utilização ou 
controle de recursos hídricos. Os projetos de obras futuras são realizados com bases 
em dados do passado. 
As diversas obras de engenharia realizadas com o intuito de transformar a natureza 
para o bem comum pode degradar a qualidade e/ou quantidade dos recursos hídricos 
disponíveis. Para isso tem-se que aplicar os conhecimentos de natureza hídrica e 
utilização racional deste bem já considerado escasso a fim de sanear possíveis 
incompatibilidades entre os diversos usos antrópicos. 
I.9. Exercício 
1) Como a ação antrópica pode interferir no Ciclo Hidrológico? 
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II - BACIA HIDROGRÁFICA OU BACIA DE DRENAGEM 
II.1. Definição 
É uma área drenada por um curso d'água ou 
por uma série de cursos d'água tal que toda 
vazão efluente seja descarregada através de 
uma só saída, na porção mais baixa do seu 
contorno. 
Outro conceito: 
Bacia hidrográfica ou de drenagem de uma 
seção de um curso d'água é a área geográfica 
sobre a qual as águas precipitadas, que 
escoam superficialmente, afluem à seção 
considerada. 
1. Divisores de água: São linhas de separação entre bacias hidrográficas. 
2. Divisor topográfico: Fixa a área da qual provêm o escoamento superficial. 
 
3. Divisor freático: Limite dos reservatórios de água subterrânea, de onde 
provêm o escoamento subterrâneo da bacia. 
4. Área de drenagem de uma bacia: É a área plana (projeção horizontal) situada 
no interior de seus divisores de água. 
5. Tempo de concentração de uma bacia: Tempo, a partir do início da 
precipitação, necessário para que toda a bacia esteja contribuindo para a seção em 
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estudo. Avalia o tempo necessário para que toda a bacia contribua para o escoamento 
superficial numa seção considerada. 
Das metodologias mais utilizadas é a equação de Kirpich, que tem a condicionante de 
ser melhor aplicável em bacias pequenas (menores que 10 Km²) e com pouca 
sinuosidade, de preferência canais retificados. 
 
Sendo: 
Ieq – declividade equivalente em m/km; 
L – comprimento do talvegue em km. 
 
II.2. Classificação dos cursos d'água 
Perenes: Contém água durante todo o tempo. O lençol subterrâneo mantém uma 
alimentação contínua e não desce abaixo do leito do curso d'água. 
Intermitentes: Escoam durante as estações das chuvas e secam nas de estiagem, 
transportando tanto escoamento superficial quanto subterrâneo. 
Efêmeros: Existem apenas durante ou imediatamente após o período de precipitação, 
só transportando o escoamento superficial. 
 
II.3. Índices que indicam a forma da bacia (Índices Fluviomorfológicos) 
São relações numéricas obtidas a partir de dimensões características da bacia 
hidrográfica com finalidade de permitir comparações entre bacias, particularmente 
úteis quando a bacia não dispõe de observações hidrológicas contínuas, deste modo 
permitindo avaliar a qualidade dos resultados das avaliações hidrológicas por métodos 
indiretos. Admite-se que bacias com índices fluviomorfológicos semelhantes 
apresentam comportamento hidrológicosimilar, principalmente em relação a 
precipitações intensas. 
 
 
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a) Coeficiente de compacidade (Kc) 
Relação entre o perímetro da bacia e o perímetro de um círculo de área igual a da 
bacia. Consiste na comparação da forma da bacia com a de um círculo perfeito, 
medindo o grau de irregularidade desta, neste caso igual a unidade (Kc=1,0) 
 
Sendo: 
P – perímetro da bacia em km; 
A – área da bacia em km². 
Quanto mais irregular a forma bacia, maior será o coeficiente de compacidade. O 
coeficiente igual à unidade corresponde a uma bacia circular. O valor mais próximo à 
unidade indica a tendência à maiores enchentes. 
b) Fator de forma ou Índice de Conformação (Ff) 
É a relação entre largura média da bacia e o comprimento axial da mesma. Proposto 
por Horton relaciona a forma da bacia com um retângulo, sendo que quanto mais 
estreita e alongada (Ff<1,0), a possibilidade de ocorrência de chuvas intensas 
cobrindo toda a bacia é menor que nas largas e curtas (Ff>1,0), podendo-se concluir 
que fator igual a unidade a bacia é de forma quadrada. 
O comprimento (L) é obtido seguindo o curso d'água mais longo desde a 
desembocadura até a cabeceira mais distante. A largura média é obtida pela divisão 
da área (A) pelo comprimento. 
 
Um fator de forma baixo sugere uma menor tendência às enchentes que outra bacia 
de mesmo tamanho e fator de forma maior. 
II.4. Sistema de drenagem de uma bacia 
É constituído pelo rio principal e pelos seus afluentes. O estudo das ramificações é 
importante, pois indica a maior ou menor velocidade com que a água deixa a bacia. 
 
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Ordem dos cursos d'água (Horton modificado por Strahler): 
1ª ordem 
Canais pequenos, sem afluentes. Dois canais de ordem n dão lugar a um de ordem n 
+ 1. A ordem do rio principal mostra o grau de ramificação da bacia. 
 
Densidade de drenagem (Dd) 
Relação entre a soma total dos comprimentos e a área de drenagem, oferecendo uma 
indicação da eficiência da drenagem de uma bacia. 
 
Dd < 0,5 Km / Km2 - drenagem muito pobre. 
Dd > 3,5 Km / Km2 - bacia excepcionalmente bem drenada. 
 
Sinuosidade de um curso d'água 
Relação entre o comprimento do curso principal e o comprimento do talvegue, sendo 
um fator controlador da velocidade do escoamento. 
 
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II.5. Características do relevo 
São importantes, pois a velocidade de escoamento superficial depende da declividade 
do terreno, o que determina o seu relevo. 
a) Curva hipsométrica 
Gráfico cota x área percentual da bacia situada acima da cota de referência. As 
áreas são obtidas a partir das curvas de nível na bacia. 
 
b) Elevação média da bacia pela curva hipsométrica 
 
A
HA
Hm
ii 

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16 
 
Onde: 
Hm = elevação média da bacia; 
Hi = elevação média entre duas curvas de nível consecutivas; 
Ai = área entre as duas curvas de nível; 
A = área total. 
 
c) Perfil longitudinal de um curso d'água 
Gráfico de elevações x distância até um ponto considerado. 
 
d) Declividade da Bacia 
A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais. 
Assim, quanto maior a declividade, maior será a velocidade de escoamento e bem 
mais pronunciados e estreitos serão os gráficos vazão x tempo das enchentes. 
Obtém-se a declividade da bacia, entre dois pontos, dividindo-se a diferença total de 
elevação entre dois pontos pela extensão horizontal desta bacia. 
 
 
S = Declividade em m/m 
∆H = Diferença de cotas (m) entre os pontos que definem início e fim da bacia; 
L = comprimento do canal entre estes pontos. 
 
II.6. Exercícios 
1) O que significa um fator de forma alto? 
2) Como a declividade pode influenciar na resposta da bacia a enchentes? 
3) Como o fator de Forma (Ff) e o Coeficiente de Compacidade (Kc) 
podem traduzir o comportamento de uma bacia hidrográfica? 
L
H
S


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17 
 
III - PRECIPITAÇÃO 
III.1. Definição 
Água proveniente do vapor d'água da atmosfera depositada na superfície terrestre de 
várias formas. Como, por exemplo, chuva, granizo, orvalho, neblina, neve ou geada. 
Será estudada em nosso curso, principalmente, a precipitação em forma de chuva por 
ser mais facilmente medida, por ser incomum a ocorrência de neve em nosso país e 
pelo fato das outras formas de precipitação geralmente contribuírem pouco para a 
vazão de rios e ainda pela chuva ser o maior fator interveniente em nossas obras civis. 
III.2. Formação das precipitações 
A atmosfera pode ser considerada como um reservatório e um sistema de distribuição 
e transporte do vapor d'água. 
A formação das precipitações está ligada à ascensão de massas de ar, que pode ser 
devida aos seguintes fatores: 
1. Convecção térmica; 
2. Relevo; 
3. Ação frontal de massas. 
A ascensão de ar provoca um resfriamento que pode fazê-lo atingir o seu ponto de 
saturação, ao que se seguirá a condensação de água em forma de minúsculas gotas 
que são mantidas em suspensão, como nuvens ou nevoeiros. 
Para que ocorra precipitação é preciso que as gotas cresçam a partir de núcleos, que 
podem ser gelo, poeira ou outras partículas, até atingirem o peso suficiente para 
vencerem as forças de sustentação e caírem. 
III.3. Tipos de precipitação 
a) Precipitações ciclônica: 
Estão associadas com o movimento de massas de ar de regiões de alta pressão para 
regiões de baixa pressão. Essas diferenças de pressão são causadas por 
aquecimento desigual da superfície terrestre. 
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A precipitação ciclônica pode ser classificada como frontal ou não frontal. Qualquer 
baixa de pressão pode produzir precipitação nãofrontal com o ar sendo elevado 
devido a uma convergência horizontal em áreas de baixa pressão. A precipitação 
frontal resulta da ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona de contato entre duas 
massas de ar de características diferentes. Se a massa de ar se move de tal forma 
que o ar frio é substituído por ar mais quente, a frente é conhecida como frente 
quente, e se por outro lado, o ar quente é substituído por ar frio, a frente é fria. 
São de longa duração e apresentam intensidade de baixa a moderada, espalhando-se 
por grandes áreas. Ex: chuvas de início de inverno em Cuiabá e Várzea Grande. Este 
tipo de precipitação é importante, principalmente, no desenvolvimento e manejo de 
projetos em grandes bacias hidrológicas. 
 
b) Precipitações orográficas ou de relevo: 
As precipitações orográficas resultam de ascensão mecânica de correntes de ar úmido 
horizontal sobre barreiras naturais, tais como montanhas. Ocorrência no litoral do 
Nordeste brasileiro. 
 
 
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c) Precipitações convectivas ou de convecção: 
São típicas das regiões tropicais. O aquecimento desigual da superfície terrestre 
provoca o aparecimento de camadas de ar de densidades diferentes, o que gera uma 
estratificação térmica da atmosfera em equilíbrio instável. Se esse equilíbrio, por 
qualquer motivo (vento, superaquecimento) for quebrado provoca uma ascensão 
brusca e violenta do ar menos denso, capaz de atingir grandes altitudes. Esta chuva 
manifesta-se de forma intensa e é de curta duração (podem durar apenas 10 minutos), 
geralmente concentradas em pequenas áreas. São importantes para projetos de 
pequenas bacias. Ocorrência das chuvas de verão em Cuiabá e Várzea Grande. 
 
III.4. Medida das precipitações 
A quantidade de chuva costuma ser expressa em altura de chuva (volume de chuva 
precipitado sobre uma superfície dividido pela área da superfície). Ao se estabelecer 
uma superfície de área igual a 1 m², todo o volume precipitado e acumulado pode ser 
mensurado. Deste modo concluiu-se que cada mm de chuva acumulada equivaleria a 
1 Litro de água equitativamente distribuído na área de interceptação. 
1 mm de chuva = 1 Litro de água / m² 
As medições podem ser feitas através de pluviômetros e de pluviógrafos. 
a) Pluviômetros 
São simplesmente receptáculos de água, cujas leituras são feitas geralmente em 
intervalos de 24 horas (7 horas da manhã), em recipientes graduados. Como exemplo, 
temos o pluviômetro tipo "Ville de Paris", muito utilizado no Brasil. 
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b) Pluviógrafos 
São aparelhos que registram em gráfico o total de precipitação acumulada ao longo do 
tempo, indispensáveis 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. 
 
 
 
 
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III.5. Características Principais das Precipitações 
 Altura pluviométrica 
Geralmente fornecida em centímetros ou milímetros e a medida é realizada nos 
pluviômetros. 
Intensidade pluviométrica 
Relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação. Geralmente 
expressa em mm/h, cm/h, mm/min. 
Duração 
Período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação (h ou min). 
Precipitação média sobre uma região 
 
a) Método da média aritmética 
Consiste em determinar a média aritmética das medidas dos aparelhos localizados na 
região. 
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Cuidado especial deve ser dado aos casos em que a média aritmética pode não ser 
representativa, devendo nestes casos fazer uso de outros métodos para aquisição da 
média de precipitação na bacia hidrográfica. 
b) Método das isoietas 
Neste método utilizam-se curvas de igual precipitação, sendo seu traçado bastante 
simples, semelhante ao das curvas de nível, onde alturas de chuva substituem a cota 
do terreno. 
 
 
 
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c) Método dos polígonos de Tiessen 
Neste método divide-se a região em áreas de influência dos postos, traçando, com as 
mediatrizes dos segmentos de reta que unem os pontos, polígonos. Os lados dos 
polígonos são os limites das áreas de influência. Da geometria plana, sabe-se que as 
mediatrizes de um triângulo se encontram em um único ponto. 
 
 
III.6. Preenchimento de falhas nos registros de chuva de uma estação 
Muitas estações apresentam falta de dados para determinados dias por ausência do 
operador ou defeitos no aparelho. Como existe necessidade de trabalhar com séries 
contínuas, as falhas devem ser preenchidas. Costuma-se utilizar dados de 3 estações 
próximas, da seguinte forma: 
Sendo N1, N2, N3 e Nxas médias de precipitações nas 3 estações e na que estamos 
preenchendo falhas, e sendo P1, P2, P3e Px as precipitações respectivas na data da 
falha: 
 
III.7. Verificação da homogeneidade de dados 
É feita pela análise de duplas massas e permite verificar se houve mudança de local, 
das condições do aparelho ou modificação do método de observação. Consiste em 
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24 
 
construir uma curva dupla acumulativa, na qual são relacionados os totais anuais 
acumulados de determinado posto com a média acumulada dos totais acumulados de 
todos os postos da região (qualquer mudança de declividade ou desvio na reta indica 
anormalidade). 
III.8. Curva intensidade-duração-frequência 
Chuva em uma região pode ser definida se intensidade, duração, e freqüência das 
várias chuvas intensas são conhecidas. Para uma estação, geralmente, são 
conhecidas as intensidadesdas chuvas para diversas durações, tais como 5, 10, 15, 
30, 60 e 120 min. Estes dados podem ser usados para determinação da freqüência de 
ocorrência das chuvas. Estes dados de freqüência podem ser representados pelas 
curvas de intensidade x duração. 
Exemplo de uma curva intensidade x duração para Vitória/ES: 
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Relação entre intensidade, duração e freqüência: 
 
Onde, 
i = intensidade máxima média para a duração; e, 
t, t0 e n são parâmetros a determinar. 
 
Onde, 
T = período de recorrência ou de retorno da chuva. 
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C, K e m são constantes a determinar. 
Período de retorno é o tempo médio, em anos, que uma chuva leva para ser igualada 
ou superada (intensidade). 
Metodologia 
A partir de dados de chuvas intensas (i e t), traça-se um gráfico com os logaritmos 
(log i x log t). Unindo-se os valores com o mesmo período de retorno obtém-se uma 
série de curvas paralelas. 
Por tentativas, verifica-se qual o valor de t0 que torna o gráfico log i x log (t+t0) uma 
linha reta. 
A partir da equação geral: 
 
Sendo esta uma equação de linha reta, os parâmetros log, C e n, podem ser obtidos 
do gráfico ou dos mínimos quadrados. 
A determinação dos coeficientes K e m pode ser feita utilizando o método gráfico ou 
dos mínimos quadrados. 
Para a fórmula obtida a partir da equação geral, temos: 
 
Tendo em vista a importância da relação intensidade-duração-frequência para projetos 
de drenagem de pequenas bacias, foram determinadas equações para diversas 
cidades brasileiras. 
Sendo, 
i = intensidade em mm/h; 
T em anos; 
t em minutos. 
São Paulo 
 
Curitiba 
 
B. Horizonte 
 
Cuiabá 
  739,0
133,0
5,7
453,1016



t
T
i
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III.9. Exercícios 
1) O Pluviômetro Vile de Paris possui uma forma cilíndrica com área superior de 
captação de 400 cm² e é o Pluviômetro mais utilizado no Brasil. Supondo um 
Pluviômetro Vile de Paris que tenha seu funil todo em tamanho uniforme, após 
certo evento chuvoso a quantidade de água armazenada foi de 1000 mL. 
Quantos milímetros de chuva esse volume corresponde? Qual o diâmetro da 
boca desse pluviômetro? 
2) Qual o volume de água precipitado em uma chuva de 20 mm em uma área de 
1 ha? 
3) Numa bacia de 65 km², ocorreu uma chuva de intensidade 12 mm/dia. Qual o 
volume total precipitado sobre a bacia naquele dia? Considerando que esta 
bacia tem um coeficiente de deflúvio (relação escoamento superficial/chuva) de 
17,5%, qual foi o volume total escoado no exutório por conta desta chuva? 
4) Uma bacia hidrográfica de 25 Km² de área recebe uma precipitação média 
anual de 1.200 mm. Considerando que as perdas médias anuais por 
evapotranspiração valem 800 mm, determinar a vazão média de longo período 
(QMLT) em m³/s. 
5) Qual é a vazão de saída em m³/s, de uma bacia completamente impermeável, 
com área de 7,2 km², sob uma chuva constante de 20 mm.hora-1 e duração de 
uma hora? 
6) Considere a bacia hidrográfica abaixo e os postos pluviométricos nela 
instalada. Na tabela ao lado é apresentada as médias anuais de cada Posto. 
Preencha as falhas no posto B pelo método da ponderação regional. 
 
Ano Posto A Posto B Posto C
1986 1685 1658 1672
1987 1226 1158 1104
1988 1213 1161 1264
1989 1392 1301 1484
1990 1330 926 1000
1991 1771 1784 1720
1992 1852 1854 1850
1993 1751 1233 1250
1994 1382 1494 1396
1995 1850 1600
1996 1887 1411 1649
1997 2014 1709 1862
1998 1399 1258 1329
1999 1369 1348 1358
2000 1681 1602
2001 1153 1350 1278
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IV - INFILTRAÇÃO 
IV.1. Definição 
É o processo pelo qual a água penetra nas camadas superficiais do solo e se move 
para baixo, em direção ao lençol d'água. 
1. Capacidade de infiltração (f): É a máxima taxa com que um solo, em uma 
dada condição, é capaz de absorver água, depois de certo tempo „t‟, geralmente 
expressa em mm/h. 
2. Taxa de infiltração: Taxa de água que infiltra no solo. A taxa de infiltração só 
é igual à capacidade de infiltração, quando a chuva for de intensidade superior ou 
igual a esta capacidade. 
3. Excesso de precipitação: Diferença entre a precipitação e a capacidade de 
infiltração. 
4. Porosidade: é a relação entre o volume de vazios e volume total, expressa em 
porcentagem. 
5. Coeficiente de permeabilidade: é a velocidade de filtração em um solo 
saturado com perda de carga unitária; mede a facilidade ao escoamento. 
 
Fonte: Extraído das Notas de Aula de Hidrologia de Mauro Naghettini. 
 
IV.2. Fatores que influem na infiltração 
Tipo de solo: Quanto maior a porosidade, tamanho das partículas granulares ou 
estado de fissuração, maior a capacidade de infiltração. 
Cobertura vegetal: A vegetação, devido ao esforço causado pelas raízes, aumenta a 
capacidade de infiltração. 
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Umidade do solo: Solo úmido tem menor capacidade de infiltração que o solo seco. 
Efeitos da precipitação: Choques das gotas na superfície do solo causam 
compactação, diminuição de vazios, diminuindo a capacidade de infiltração. 
Ação do homem escavando a terra: Produção de falhas no solo, provocando o 
aumento de capacidade de infiltração. 
 
IV.3. Curva de capacidade de infiltração 
É a representação gráfica da variação da capacidade de infiltração antes e após a 
chuva. 
Curva padrão de capacidade de infiltração: 
 
f0 = capacidade de infiltração inicial. 
fc= constante de infiltração. 
 
a) Equação de Horton para a curva padrão: 
 
 
Onde: 
f = capacidade de infiltração em qualquer instante. 
Solução da equação 
Tomando logaritmos: 
 
 
 
A equação acima é da forma: y = mx + C 
Onde: y = t 
m = -1 / (k log e) 
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x = log (f - fc) 
C = [1 / (k log e)].log (f0 - fc) 
Em gráfico log (f - fc) x t, m representa a inclinação da reta, onde m = tg . 
 
Horton encontrou valores típicos para as icógnitas da equação dependendo do tipo de 
solo local definido pelo SCS, conforme demonstrado na figura abaixo. 
 
 
Vale salientar que a equação de Horton é concebida para bacias urbanas. Já para 
áreas rurais o ideal é se utilizar da infiltração pelo método do Soil Conservacion 
Service (SCS). 
 
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b) Método Soil Conservation Service (SCS): 
Fórmula proposta pelo SCS: 
 
Para P ≥ 0,2*S 
Onde, 
Pe - escoamento superficial direto em mm; 
P - precipitação em mm; 
S - retenção potencial do solo em mm. S despende do tipo de solo. 
0.2*S é uma estimativa das perdas iniciais (interceptação e retenção). 
A retenção potencial do solo deve ser considerada como: 
 
Sendo o Curve Number (CN) dado pelo SCS e dependente da umidade antecedente 
do solo e do tipo e ocupação do solo, podendo ser utilizada o quadro proposto pela 
USP. 
 
Quadro de valores para CN proposto pelo Departamento de Engenharia Hidrálica 
da USP São Carlos. 
 
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32 
 
Os tipos de solo a que se referem são definidos segundo a SCS: 
 
Solo A: Solos com baixa capacidade de produção de escoamento superficial, com alta 
infiltração. Ex: Solos arenosos profundos com pouco silte ou argila (até 8%). 
Solo B: Solos com menor permeabilidade que a classe anterior, sendo solos arenosos 
menos profundos ainda com baixo teor de argila total (até 20%). Camada de solo mais 
densa e com maior presença de humus. 
Solo C: Solos que produzem escoamento superficial acima da média e com 
capacidade de infiltração abaixo da mesma. Solos barrentos do tipo franco-argiloso e 
pouco profundo. 
Solo D: Solos que contém argila expansivas, com baixa capacidade de infiltração e as 
maiores condições de escoamento. Mais de 40% de argila total em sua composição e 
profundidade até 50 cm. Camada de solo quase impermeável ou horizonte de seixos 
rolados. 
 
Este método SCS distingue ainda 3 umidades antecedentes do solo: 
 
CONDIÇÃO I: solos secos – as chuvas nos últimos 5 dias não ultrapassam 15 mm. 
CONDIÇÃO II: situação média na época das cheias – as chuvas nos últimos 5 dias 
totalizaram entre 15 e 40 mm. 
CONDIÇÃO III: solo úmido (próximo da saturação) – as chuvas nos últimos 5 dias 
foram superiores a 40 mm e as condições meteorológicas forma desfavoráveis a altas 
taxas de evaporação. 
 
O quadro de valores Curve Number proposto pela USP estão na condição de umidade 
média (condição II). 
 
 
 
 
 
 
 
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Quadro de Conversão de Curvas CN para diferentes condições de umidade do 
solo. 
 
 
IV.4. Medição da capacidade de infiltração 
A forma mais comum de medir a capacidade de infiltração de um solo consiste de um 
aparato de dois anéis metálicos concêntricos, como mostrado na figura. Nele, é 
colocada água com mesmo nível nos dois compartimentos. A capacidade de infiltração 
é calculada a partir da quantidade de água necessária a ser adicionada ao cilindro 
interior, com finalidade de manter o nível d'água constante. O anel externo tem por 
finalidade evitar que o espraiamento lateral afete os resultados do cilindro interno. 
 
 
Também são utilizados simuladores de chuva, que são dispositivos que criam chuvas 
artificiais com taxas de precipitação controladas sobre os infiltradores com objetivo de 
reprodução das condições reais. 
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IV.5. Exercícios 
 
1) De posse da precipitação a seguir, calcule o volume infiltrado e o volume 
escoado superficialmente pelos métodos de Horton e SCS. Adote o tipo de solo 
B para Horton e para o SCS, adote o CN igual a 75. 
Tempo (hora) Precipitação Total (mm) 
0,50 5,00 
1,00 20,00 
1,50 30,00 
2,00 22,00 
2,50 15,00 
 
2) Determine a precipitação efetiva para uma precipitação de 5,0 mm utilizando o 
método do Soil Conservation Service para uma bacia com capacidade de 
retenção no solo (S) de 50 mm, equivalente a solos arenosos profundos, e com 
umidade antecedente em ponto de murcha, ou seja, condição I. 
 
V – ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
A água que atinge a superfície do terreno e que infiltra no solo configura o que se 
chama a fase subterrânea do ciclo hidrológico. 
Barreiras impermeáveis podem impedir o fluxo vertical e horizontal da água, 
preenchendo os poros do solo, dependendo principalmente de sua porosidade. Neste 
momento formam-se zonas saturadas (por água), recebendo o nome de lençóis 
freáticos. 
As águas subterrâneas possuem um movimento lento (fluxo laminar) em relação às 
águas superficiais, sendo que as velocidades típicas são da ordem de 1 m/dia. A maior 
consequência disto é que o tempo de residência é mais alto em relação a águas 
superficiais, em média 280 anos nas águas subterrâneas consequentemente estas 
sofrem menos interferência da variação climática de curto prazo, tornando-a uma 
reserva grande e confiável e naturalmente protegidas contra poluição, se não forem 
superexploradas. 
Porém, uma vez poluído pode levar séculos para se auto-descontaminar através de 
seus mecanismos de fluxo e os atuais métodos de descontaminação artificial são 
lentos e muito caros. 
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As vantagens do uso das águas subterrâneas para abastecimento público são: 
 Imunes a flutuações climáticas (secas prolongadas, por exemplo); 
 Relativamente protegidas contra poluição; 
 Geralmente dispensa tratamento e grandes adutoras; 
 Escalonamento das obras temporalmente mais flexível. 
 
V.1. Conceitos Básicos 
Aquíferos são formações geológicas capazes de armazenar e transmitir “quantidades 
significativas” de água sob gradientes naturais. Sendo que “quantidades significativas” 
são aquelas consideradas economicamente viáveis, portanto são relativas à 
disponibilidade de água e a atividade aser realizada. Por exemplo: 
 Abastecimento municipal: 500 a 10.000 m³/dia 
 Abastecimento residencial: 5 a 20 m³/dia 
 Indústrias: 1.000 a 5.000 m³/dia 
 Deserto: 0,5 m³/dia 
Aquitardes são formações que armazenam água, mas não a transmitem com 
facilidade (tipicamente argilas e folhelhos). São capazes de transmitir água para 
grandes áreas e são conhecidos como camadas confinantes drenantes. 
Aquicludes são casos extremos de aquitardes e em termos práticos são considerados 
impermeáveis. 
 
V.2. Classificação dos aquíferos 
Aquíferos Freáticos ou não confinados possuem uma superfície freática, ou lençol 
freático, que é a superfície superior da zona de saturação sujeita à pressão 
atmosférica. 
Aquífero Artesiano ou confinado são camadas geológicas permeáveis sujeitas a uma 
pressão maior que a atmosférica devido á camadas relativamente impermeáveis 
acima e abaixo do aquífero. Recebe recarga de água devido a uma área de recarga. 
Poços perfurados que atingem estas camadas apresentam o fenômeno de 
artesianismo, ou seja, o nível d‟água se eleva até atingir a linha piezométrica. 
Estes tipos de aquíferos são representados na figura a seguir. 
 
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V.3. Exploração de aquíferos 
Pelas vantagens já apresentadas, geralmente tende-se a utilizar águas subterrâneas 
principalmente para abastecimento público. Desta maneira inicia-se a exploração de 
aquíferos através dos poços subterrâneos. As variáveis envolvidas no bombeamento 
de um poço e que devem ser monitoradas são as seguintes: 
 Vazão de Bombeamento (Q) 
 Rebaixamento do Nível da Água dentro do Poço (s) 
 Tempo (t) 
 
A vazão de bombeamento é o volume de água por unidade de tempo extraído do 
poço por um equipamento de bombeamento, geralmente dado em m³/dia; 
Rebaixamento do nível da água dentro do poço é a distância entre o nível estático 
(NE) e o nível dinâmico (ND); 
Nível estático (NE) é a distância da superfície do terreno ao nível da água dentro do 
poço antes de iniciar o bombeamento; 
Nível dinâmico (ND) é a distância entre a superfície do terreno e o nível da água 
dentro do poço após o início do bombeamento; 
A variável Tempo é o tempo decorrido a partir do início do bombeamento. 
A figura a seguir, ilustra claramente estas variáveis. 
 
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Vazão Específica é a razão entre vazão de bombeamento (Q) e o rebaixamento (s) 
produzido no poço em função do bombeamento, para um determinado tempo. 
 
 
 
a) Lei de Darcy 
Os vazios do solo geralmente são interconectados e permitem, portanto, que a água 
se mova através dele. A facilidade ou dificuldade que um solo tem em transmitir água 
é a sua propriedade hidrogeológica mais significativa. Este parâmetro é chamado de 
condutividade hidráulica, representado pela letra K, e tem a dimensão de velocidade 
(m/dia). A tabela apresenta faixas de valores K diversos tipos de solo. 
 
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A lei de Darcy fornece uma descrição precisa do fluxo de água subterrânea em quase 
todos os ambientes hidrogeológicos, sendo até hoje, base para os modelos mais 
avançados. A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos solos saturados e é 
representada pela seguinte equação: 
 
 
Onde: 
 V = velocidade da água através do meio poroso; 
 K = condutividade hidráulica saturada (frequentemente utilizado em m/dia) 
 dh = variação de Carga Piezométrica 
 dL = variação de comprimento na direção do fluxo 
 dh/dL = perda de carga 
 
Henry Darcy conseguiu verificar as condições de escoamento (velocidade de 
escoamento) em fluxo laminar, ocorrendo pela seguinte condição: 
 
Ao se multiplicar a velocidade de Darcy pela área onde o líquido está passando, tem-
se a vazão. 
 
 
 
Obs: o sinal negativo é apenas para representar que o fluxo se dá abaixo da 
superfície. 
dL
dh
KV 
 
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b) Transmissividade 
Corresponde a quantidade de água que pode ser transmitida horizontalmente por toda 
a espessura do aquífero. 
 T = k * b; 
Onde T é transmissividade do aquífero (m²/dia) 
k é a condutividade hidráulica ou coeficiente de permeabilidade (m/dia) 
b é a espessura vertical do aquífero (m) 
 
c) Coeficiente de armazenamento 
É a relação entre a quantidade de água (VA) liberada por volume unitário de aquífero 
quando a carga piezométrica abaixa 1 m e seu consequente volume (Asup * ∆H). 
 
 
Sendo S o coeficiente de armazenamento do aquífeiro (admissional) 
VA é o volume de água liberado pelo aquífero (m³) 
Asup é a área superficial considerada neste aquífero (m²) 
∆H é o rebaixamento da carga piezométrica (m) 
 
Também pode ser conceituado como o volume de água libertado por uma coluna 
vertical do aquífero, de seção unitária, quando sua altura decresce uma unidade. Em 
aqüíferos confinados, S pode variar entre 0,00001 a 0,001. E aqüíferos não 
confinados, S pode variar entre 0,01 e 0,25. Aproximadamente igual ao rendimento 
específico. 
T e S são os parâmetros mais importantes de um aquífero e servem para 
classifica-los e são os parâmetros básicos para permitir a gestão das águas 
subterrâneas. Estes parâmetros são obtidos em testes de bombeamento (Manual 
disponível no site do professor). 
 
d) Vazão de escoamento em aquífero livre 
Em aquíferos livre o escoamento da vazão segue a hipótese de Dapuit, onde deve 
haver dois poços de monitoramento. 
, 
S = V
A
/(A
sup 
H) 
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Sendo q a vazão; k a condutividade hidráulica; h o rebaixamento no poço de referência 
e h0 o rebaixamento no segundo poço monitorado e x é a distância entre os poços. 
 
e) Vazão em aquífero Confinado (Equação de Thiem) 
Segue a quação: 
 
Em que, 
Q é a vazão em m³/dia; 
K é a condutividade hidráulica em m/dia; 
b é a espessura do aquífero em m; 
H1 é o rebaixamento no poço monitorado; 
H2 é o rebaixamento no segundo poço monitorado; 
R1 é o raio do poço monitorado; 
R2 é a distância entre o poço R1 e R2 (deve ser de pelo menos 1000 m)Esta equação é útil para se calcular a transmissividade em aquíferos onde não se têm 
parâmetros, pois T é igual k * b. 
 
f) Obtenção de parâmetros pela Equação de Theiss 
Baseado na analogia por condução de calor, Theiss obteve a solução para h = h0 
(antes do bombeamento) e h → h0 quando r → ∞. 
 
A vazão do poço deve ser constante e 
 
 
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Cooper e Jacob perceberam que para valores pequenos de r (menos de 1 km) e 
grandes valores de t (mais de 3 horas), o parâmetro u = r2S/4Tt fica muito pequeno e 
a série infinita pode ser aproximada para: 
W(u) ≈ – 0.5772 – ln(u) 
 
Com esta simplificação, o gráfico de rebaixamento/recuperação em função do 
logaritmo de t é uma reta e a solução para os parâmetros T e S tornam-se: 
 
 e 
 
Onde h10 é a diferença de rebaixamento entre dois ciclos logarítmicos consecutivos e 
t0 é o ponto onde a reta que contém os dados plotados do ensaio de bombeamento 
intercepta o eixo dos tempos e r é o raio do poço, conforme figura abaixo. 
 
 
Este equacionamento é ideal para obtenção dos parâmetros quando se tem 
apenas 1 (um) único poço. 
 
 
 
 
 
 
 
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V.4. Exercícios 
1) Calcule a transmissividade e a vazão no aquífero confinado a seguir. O k é de 
1 x 10-3 m/s. 
 
2) Considere um aquífero confinado entre duas camadas impermeáveis. Dois 
piezômetros, instalados a uma distância dL de 1000 metros mostram níveis de 
42,1 m e 38,3 m, respectivamente. A espessura do aquífero é de 10,5 m e a 
condutividade hidráulica é de 83,7 m/dia. Calcule a transmissividade do 
aquífero e a vazão através dele por unidade de largura (m³/dia.m). 
 
3) Calcular a Transmissividade e o Coeficiente de Armazenamento do teste de 
rebaixamento a seguir pelo método de Cooper e Jacob. A vazão de 
bombeamento foi de 496 m³/h, raio do poço é de 1 m e t0 é 0,18 min. 
 
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VI - EVAPORAÇÃO E TRANSPIRAÇÃO 
A evaporação das superfícies líquidas e a evapotranspiração (evaporação da água 
das camadas superficiais do solo, da água armazenada pela intercepção e da água 
que retorna à atmosfera sob o processo da transpiração) representam conjuntamente 
um processo muito importante do ciclo hidrológico. Numa escala continental, cerca de 
75 % da precipitação anual total retorna à atmosfera por evaporação e transpiração 
(Linsley et al., 1975). 
 
VI.1. Evaporação 
Transformação da água em vapor como conseqüência da incidência de raios solares. 
VI.2. Fatores que influenciam na evaporação 
A quantidade evaporada a partir de uma superfície de água é proporcional à diferença 
entre a pressão do vapor na superfície e a pressão do vapor no ar das camadas 
adjacentes (lei de Dalton). 
Em ar parado, a diferença de pressão do vapor diminui rapidamente e o processo de 
evaporação fica limitado pelo vapor difundido na atmosfera proveniente da superfície 
da água. A turbulência provocada por vento e por convecção térmica afasta o vapor 
das camadas em contato com a superfície da água e possibilita a continuidade da 
evaporação. 
Outros fatores: 
Temperatura da superfície 
Quanto maior a temperatura da superfície, maior a energia cinética das moléculas e 
maior o número de moléculas que escapam da superfície. 
Salinidade da água 
Os sais dissolvidos na água reduzem a pressão de vapor de uma superfície de água. 
Por isto a evaporação é mais lenta em águas salgadas. 
Grau de umidade relativa do ar 
 
Quanto maior a quantidade de água no ar atmosférico, maior o grau de umidade e 
maior a intensidade de evaporação da superfície d‟água. 
Pressão barométrica 
Quanto maior a altitude, menor a pressão barométrica e maior a intensidade da 
evaporação (a influência da pressão é pequena). 
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VI.3. Medição de evaporação 
Algumas definições: 
1. Evaporação potencial: Perda d'água para a atmosfera de uma superfície 
líquida (ou sólida saturada) exposta livremente às condições ambientais. 
2. Transpiração: Perda d'água para a atmosfera na forma de vapor, decorrente 
das ações fisiológicas e físicas dos vegetais. 
3. Evapotranspiração: Conjunto de evaporação do solo mais transpiração das 
plantas. É a grosso modo, a quantidade de água exigida pelas culturas para levá-las a 
maturidade. 
4. Evapotranspiração potencial: Perda d'água por evaporação e transpiração 
de uma superfície tal que: 
- Esteja totalmente coberta; 
- Teor de umidade esteja próximo da capacidade do campo. 
5. Evapotranspiração real: Perda d‟água observada nas condições reais. 
 
 
VI.4. Medida da evaporação da superfície das águas 
 
Evaporímetro Ordinário 
É um recipiente cilíndrico de eixo vertical (enterrado ou não), aberto para a 
atmosfera, contendo água no estado líquido. O abaixamento do nível da água 
no evaporímetro mede o quociente V/A, sendo V o volume de água que se 
evaporou durante um intervalo de tempo considerado e A a área da secção 
reta do recipiente. 
O mais usado é o tanque classe A do U.S. Wheater Service, que é um 
recipiente cilíndrico com diâmetro 121,9 cm e altura 25,4 cm, sendo cheio com 
água até 5 cm da borda. A medida da evaporação é obtida a partir do 
decréscimo de nível d‟água no tanque. As medidas são feitas através de um 
linímetro. 
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Evaporímetro Atmômetros 
São evaporímetros em que a superfície é porosa (cerâmica, papel de filtro, e 
etc.) e embebida em água. 
Costuma-se usar o evaporímetro Piche, um tubo longo e reto, de seção circular 
com uma extremidade fechada e outra aberta. A sua extremidade costuma ter 
uma presilha metálica para permitir fechá-la por meio de um disco circular de 
papel absorvente. O tubo é cheio de água e pendurado por um olhal para 
suspensão do aparelho. A água embebe o disco de papel e evapora para o 
ambiente. A altura d‟água evaporada, para um certo intervalo de tempo, é 
obtida pela diferença de altura no início e no fim do intervalo. 
 
VI.5. Medida da evaporação da superfíciedo solo 
Lisímetro 
Constituído de caixa estanque, enterrada no solo, aberta na face superior e 
contendo o terreno que se quer estudar. A amostra recebe as precipitações no 
local (medidas por pluviômetro ou pluviógrafo próximo), e o solo é drenado no 
fundo da caixa, sendo medida a água recolhida. 
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E = P - I + AR (equação do Balanço Hídrico) 
E = evaporação do solo 
P = precipitação 
I = água drenada 
AR = quantidade de água acumulada no lisímetro, medida a partir de 
determinações de umidade em vários pontos. 
 
Caixa coberta de vidro 
Constituída por uma caixa metálica coberta com vidro inclinado. A água evaporada 
condensa-se na superfície inferior do vidro e escoa por uma pingadeira para o 
recipiente de medição. 
 
VI.6. Medida da transpiração 
 
Fitômetro fechado 
Recipiente estanque contendo terra para alimentar a cultura. A tampa do fitômetro 
evita a entrada da precipitação e a evaporação da água do solo. São adicionadas 
quantidades conhecidas de água. 
Transpiração = (peso inicial + peso de água adicionada) - peso final 
Este método só serve para os casos de plantas de pequeno porte. 
Obs.: Os resultados na medição de evaporação e transpiração são afetados pela 
forma e dimensão dos aparelhos, assim como pela disposição dos mesmos. Por 
estas razões é necessário o estudo de coeficientes que correlacionem os 
resultados com as intensidades reais ocorridas em uma determinada área ou 
massa d'água. 
 
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VI.7. Fórmula geral da evaporação 
 
Fórmula e equação - Dalton (1928) 
E = C (es - e) 
Onde: 
C = função de vários elementos meteorológicos; 
es= pressão de saturação à temperatura da superfície; 
e = pressão de vapor do ar. 
Inúmeras fórmulas foram obtidas a partir da equação de Dalton. Entre elas, serão 
citadas duas: 
 
E = 0,131 V2 (es - e2) 
E = 0,13 (1 + 0,72 V2)(es - e2) 
 
V2= velocidade do vento 2 m acima da superfície evaporante (m/s); 
e2 = Pressão de vapor do ar a 2 m acima da superfície (mb). 
As pressões de saturação do vapor para diferentes temperaturas estão na tabela 
abaixo: 
Temperatura (°C) 0 5 10 15 20 
Pressão de vapor (mca) 0,062 0,089 0,125 0,174 0,238 
Temperatura (°C) 25 30 35 40 
Pressão de vapor (mca) 0,322 0,431 0,572 0,75 
 
VI.8. Fórmulas empíricas 
Para a determinação da umidade relativa do ar pode ser usado um aparelho 
chamado psicrômetro, que consiste de dois termômetros, um deles é chamado de 
bulbo úmido (uma vez que é envolvido por uma gaze saturada de água), e o outro 
é chamado de bulbo seco. A temperatura do bulbo úmido é menor que a do bulbo 
seco. A diferença é chamada de depressão do bulbo úmido e é usada para, com 
uso de tabela, determinar a umidade relativa do ar. 
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Para determinação da velocidade do vento podem ser usados anemômetros ou 
anemógrafos que medem tanto a velocidade, quanto a direção do vento. Os 
anemógrafos registram em gráficos a velocidade e a direção do vento. 
Algumas fórmulas: 
- Para o lago Henfer (Rússia), a equação considerada mais adequada foi: E = 
0,03594 (es - e8)V8 
E = Quantidade evaporada em mm/dia; 
es = Pressão de saturação do ar na superfície (mm de Hg); 
V8 = velocidade do vento 8 m acima da superfície; 
e8= Pressão de vapor a 8 m acima da superfície (mm de Hg). 
- Serviços hidrológicos da Rússia: E = 0,15 n (1 + 0,072 V2)(e's - e'2) 
E = Intensidade de evaporação em milímetros por mês; 
n = número de dias do mês; 
V2 = Velocidade do vento 2 m acima da superfície. 
- Fórmula de Fitzgerald: E = 12 (1 + 0,31 V2)(C’s - C’2) 
Cs = Pressão de saturação do vapor em milibares (1 milibar = 1000 dinas/cm2 = 0,75 
mm de Hg); 
C’s = Pressão de saturação do vapor, em mm de Hg; 
C2= Pressão de vapor d'água no ar, 2 m acima em milibares; 
C’2 = Pressão de vapor d'água no ar, 2 m acima em mm de Hg. 
Sendo que: 1 atm = 1013,2 milibares 
 
VI.9. Evapotranspiração em bacia hidrográfica 
Avaliação da evapotranspiração de uma bacia hidrográfica para longo período de 
tempo: 
P + R = Q + E + R + AR 
P = Precipitação média anual sobre a bacia hidrográfica, em mm; 
Q = Volume de água escoada na saída da bacia, convertida em altura anual média, 
em mm; 
E = Evapotranspiração anual, em mm; 
R = Reserva de água subterrânea no fim do período; 
R + AR = Reserva de água subterrânea no fim do período. 
UNIVAG – CENTRO UNIVERSITÁRIO 
 GPA – CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA 
 
 
Campus do UNIVAG - Centro Universitário, Bloco D 
Avenida Dom Orlando Chaves, nº 2655, Bairro Cristo Rei, Várzea Grande-MT. 
Telefones 3688-6058 / 6148 / 6150 / 6107 / 6215 / 6218 
 
49 
 
Quando o período de observação for muito longo, AR é muito pequeno em relação 
a P e Q: 
Então: 
E = P - Q (déficit de escoamento) 
Para cálculo do déficit de escoamento, diversas fórmulas foram propostas, entre 
outras: 
Fórmula de Contagne: D = P - k P2 
D = Déficit de escoamento médio anual (m); 
P = Precipitação média anual (m); 
k = 1 / (0,8 + 0,14 T) 
T = Temperatura média anual do ar em C. 
 
VII - ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
 
VII.1. Definição 
É a fase do ciclo hidrológico que trata da ocorrência e do transporte da água na 
superfície terrestre. É muito importante para o engenheiro, pois a maioria dos estudos 
hidrológicos está ligada ao aproveitamento da água superficial e à proteção contra 
fenômenos causados por seu deslocamento. Alguns fatores que influenciam o 
escoamento superficial: 
a) Climáticos 
- Intensidade de chuva; 
- Duração de chuva; 
- Precipitação antecedente. 
b) Fisiográficos 
- Área da bacia; 
- Forma da bacia; 
- Probabilidade; 
- Topografia; 
- Capacidade de infiltração. 
c) Obras hidráulicas 
Barragens 
Diminuem a velocidade de escoamento superficial. 
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 GPA – CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA 
 
 
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Avenida Dom Orlando Chaves, nº 2655, Bairro Cristo Rei, Várzea Grande-MT. 
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Retificação de trechos de rios 
Aumentam a velocidade de escoamento superficial. 
 
VII.2. Algumas grandezas que caracterizam o escoamento superficial 
a) Vazão ou descarga: é definido como uma certa quantidade de massa (volume) 
passando por uma seção (área) conhecida em um determinado período de tempo. 
b) Coeficiente de escoamento superficial ou "runoff" da bacia: Relação entre o 
volume escoado e o volume precipitado na bacia: