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Introdução à Hidrologia 1-1
Manual de Hidrologia
1 INTRODUÇÃO À HIDROLOGIA
1.1 IDEIAS GERAIS SOBRE A HIDROLOGIA
1.1.1 Objecto da hidrologia
A Hidrologia trata da ocorrência, circulação e distribuição da água na Terra, das suas 
propriedades físicas e químicas, da sua interacção com o meio, de acordo com a definição 
apresentada em 1982 pela Organização Meteorológica Mundial e que é aceite de forma 
generalizada.
Embora a Hidrologia abranja o conhecimento da água tanto nos continentes como na atmosfera e 
nos oceanos, o estudo dos ramos aéreo e oceânico é feito nas disciplinas específicas de 
Meteorologia e Oceanografia, ficando a Hidrologia propriamente dita dedicada ao ramo terrestre.
A Hidrologia da Engenharia (Engineering Hydrology na terminologia inglesa corrente) é uma 
parte restrita da Hidrologia que inclui as áreas pertinentes ao planeamento, projecto e exploração 
de obras de engenharia visando o controlo e a utilização da água para satisfação das necessidades 
humanas. O seu enfoque é, por isso, o da aplicação da ciência na solução de problemas de 
engenharia. 
1.1.2 A Hidrologia como disciplina do curso de Engenharia Civil
A Hidrologia da Engenharia, apesar do seu carácter aplicado, apresenta diferenças muito 
significativas no seu tratamento em relação à maioria das restantes disciplinas do curso de 
Engenharia Civil. Se, a título de exemplo, quisermos confrontar a Hidrologia com as 
disciplinas da área de Estruturas (Resistência de Materiais, Teoria das Estruturas, Pontes), 
podemos constatar:
a) o objecto de estudo das disciplinas de Estruturas engloba estruturas artificiais construídas 
em grande medida com materiais fabricados pelo Homem, sendo bastante bem previsíveis 
os comportamentos quer dos materiais quer das estruturas. No caso da Hidrologia, o 
objecto de estudo é o ciclo hidrológico nas suas várias componentes, que são fenómenos 
da Natureza e, por conseguinte, processos essencialmente aleatórios.
b) as diferenças no objecto de estudo traduzem-se em grandes diferenças no controlo sobre o 
mesmo que é grande no caso das Estruturas e pequeno ou nulo no caso dos processos que 
integram o ciclo hidrológico.
c) no que se refere aos métodos de análise, as disciplinas de Estruturas utilizam uma teoria 
matemática formal, baseada em hipóteses próximas da realidade, e ainda recorrem à 
análise experimental relativamente pouco dispendiosa. No caso da Hidrologia, há (ainda) 
um peso grande de empirismo para enfrentar fenómenos demasiado complexos para serem 
analisados com métodos matemáticos relativamente simples. Verifica-se a necessidade 
duma grande acumulação de informações (dados hidrológicos). A experimentação é, em 
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geral, muito dispendiosa.
d) no que respeita aos processos de cálculo, ambas as áreas têm beneficiado imenso do 
acesso a computadores cada vez mais potentes que, por sua vez, possibilitam o 
desenvolvimento e a utilização de programas de cálculo sempre mais sofisticados e o 
tratamento de quantidades crescentes de informação. No caso da Hidrologia, as 
ferramentas mais utilizadas são a análise estatística e os modelos de simulação hidrológica 
das componentes da fase terrestre do ciclo hidrológico, desde a precipitação até ao 
escoamento.
1.1.3 Objectivos da disciplina de Hidrologia
Os objectivos do estudo da disciplina de Hidrologia correspondem às necessidades de:
• aprofundar o conhecimento do ramo terrestre do ciclo hidrológico;
• utilizar os conhecimentos adquiridos em aplicações práticas como, por exemplo, 
- no dimensionamento de obras hidráulicas (descarregadores de barragens, secções de vazão 
de pontes, etc.);
- no dimensionamento de sistemas de drenagem de regadios e áreas urbanas;
- na determinação de necessidades de rega;
- na gestão dos recursos hídricos;
- na protecção do meio ambiente.
Nas aplicações, a Hidrologia liga-se estreitamente às disciplinas antecedentes de Hidráulica Geral e 
às disciplinas subsequentes de Abastecimento de Água, Drenagem e Saneamento, Obras 
Hidráulicas.
1.1.4 Breve referência à História da Hidrologia
Sugere-se a leitura do excelente livro de A.K. Biswas, "History of Hydrology", no qual o autor faz 
uma interessante recapitulação dos principais marcos no progresso da Hidrologia, desde a 
Antiguidade aos fins do século XIX. Os elementos que a seguir se apresentam foram extraídos 
desse livro e do "Handbook of Applied Hydrology" de Ven Te Chow.
1.1.4.1 A Hidrologia na Antiguidade Oriental (Egipto, Mesopotâmia, China)
A civilização egípcia floresceu à volta do Nilo. Para além das extensivas obras de irrigação do 
tempo dos Faraós, há a referir a barragem de Saad-El-Kafara, datada de cerca de 2800 a.c. e cujos 
encontros permaneceram até aos nossos dias.
A importância dada à água, em particular às obras de irrigação e controle de cheias, na China 
Antiga era tão grande que, diz a lenda, um engenheiro que dirigiu grandes obras hidráulicas acabou 
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por se tornar o imperador Yü, o Grande.
Se a Hidráulica, pelo impacto directo das obras, ocupava o primeiro plano, a necessidade de 
conhecimentos sobre a ocorrência e a distribuição da água tornava-se também muito importante. 
Sendo a irrigação no Nilo feita por inundação, a medição dos níveis nesse rio foi desde logo sendo 
feita, através dos "nilómetros" (cisternas com escalas graduadas ligadas ao rio por condutas 
subterrâneas). O nilómetro de Roda, próximo do Cairo, tem um registo contínuo de níveis de 641 
d.c. a 1890 d.c., constituindo a mais longa série hidrológica do mundo.
A Mesopotâmia (nome que significa "entre rios") era uma região fértil, atravessada pelos rios 
Tigres e Eufrates, ambos de regime muito irregular, obrigando a grandes cuidados com os diques 
de protecção contra cheias e obras de irrigação. Essa preocupação aparece bem explícita no 
famoso Código de Hamurabi, imperador da Babilónia (cerca de 1700 a.c.)
1.1.4.2 A Hidrologia na Antiguidade Clássica - Grécia e Roma
As primeiras tentativas de explicação da circulação da água (donde surgem os rios?) aparecem com 
os filósofos gregos. Platão apresenta o conceito dum mar subterrâneo (Tartarus) com inúmeras 
ligações à superfície, dando origem aos rios, lagos e mares. Aristóteles defendia que o frio 
transformava o ar em água e isso acontecia tanto nas altas montanhas como no interior da terra, 
sendo essa a origem dos rios. Note-se que os Gregos dispunham de observações limitadas de 
muitos fenómenos e da sua interligação o que de certa forma explica a sua incapacidade de 
descobrirem o conceito do ciclo hidrológico. Apesar disso, filósofos como Anáxagoras e Teófrasto 
apresentaram hipóteses próximas da concepção moderna do ciclo hidrológico, infelizmente caídas 
no esquecimento devido à influência dominante de Aristóteles.
A civilização romana não foi tão fértil como a grega em pensadores, tendo no entanto produzido 
grandes obras de engenharia através da aplicação empírica da experiência adquirida. Apesar disso, 
Vitruvius apresenta no seu livro "De architectura libridecem" um conceito bastante claro do ciclo 
hidrológico, com a precipitação dando origem ao escoamento e a evaporação como fonte das 
nuvens. Há a referir ainda Hero de Alexandria que escreve que o caudal depende da área e da 
velocidade mas este conceito não se impôs até ao século XVI.
1.1.4.3 A Hidrologia na Idade Média
A Idade Média na Europa foi dominada ideologicamente pela Igreja que se opôs fortemente à 
pesquisa experimental, baseando-se nos dogmas e na escolástica, para evitar o aparecimento de 
heresias. Foi um período de cerca de 13 séculos de fraco desenvolvimento científico com o 
correspondente reflexo na Hidrologia.
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1.1.4.4 A Hidrologia no Renascimento - Século XVI
O Renascimento corresponde ao desabrochar definitivo do pensamento científico e da 
experimentação. A partir do século XVI, a Hidrologia, com as ciências irmãs da Hidráulica e daMeteorologia não parou de se desenvolver.
Leonardo da Vinci, conhecido sobretudo como um pintor de génio, tinha nos seus cadernos de 
notas conceitos essencialmente correctos sobre o ciclo hidrológico, sobre o escoamento em 
superfície livre e sobre a distribuição de velocidades numa secção.
Bernard Palissy, um cientista francês, apresentou a primeira formulação clara e completa do ciclo 
hidrológico, baseada em observações. Apresentou também ideias sobre o escoamento subterrâneo.
1.1.4.5 A Hidrologia nos Séculos XVII e XVIII
O século XVII é o século de Galileo, Kepler, Newton, Harvey, Descartes, Van Leeuwenhoek. No 
domínio da Hidrologia salientam-se os nomes de Perrault e Halley.
Benedeto Castelli apresenta uma explicação clara da relação entre caudal, secção transversal e 
velocidade, sistematizando ideias anteriores de Hero e Leonardo da Vinci.
Perrault, no seu livro "Da origem das fontes", demonstra brilhantemente que o escoamento no rio 
Sena (cabeceiras) podia ser totalmente explicado a partir da precipitação, apresentando um balanço 
hídrico rudimentar.
Mariotte realizou experiências similares e outras respeitantes à medição de velocidades. Halley, 
muito conhecido pelos seus trabalhos de Astronomia, tomou como exemplo o mar Mediterrâneo e 
mostrou que a evaporação dos mares era amplamente suficiente para justificar os escoamentos dos 
rios.
Os desenvolvimentos dos conceitos do ciclo hidrológico no século XVII e seguintes estão ligados 
às medições de precipitação, evaporação e caudal. É assim que começam a surgir os primeiros 
instrumentos hidrométricos modernos: udómetros, tinas de evaporação.
O século XVIII testemunha o florescimento das medições hidrológicas e do desenvolvimento 
teórico. Podem referir-se como marcos fundamentais a medição de velocidade com o tubo de Pitot, 
a equação de Bernouilli (conservação de energia) e a fórmula de Chézy para o cálculo do 
caudal numa secção transversal dum escoamento.
1.1.4.6 A Hidrologia no Século XIX
A ciência da Hidrologia avançou muito rapidamente durante o século XIX. Verificaram-se 
progressos importantes na medição de variáveis hidrológicas, nomeadamente com a introdução de 
udógrafos para registo contínuo da precipitação e de molinetes para a medição de velocidades em 
rios e canais. Nos países mais industrializados, iniciou-se a colheita sistemática de dados 
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hidrológicos e a sua análise.
Em termos de conceptualização teórica, os marcos mais significativos a registar são:
- o estudo de perfis de velocidade em canais, por Darcy e Bazin;
- a equação de Manning para o cálculo de caudais em escoamentos turbulentos uniformes;
- a fórmula racional para a determinação de caudais de cheia, por Thomas Mulvaney;
- a teoria do escoamento em meio poroso por Darcy, Dupuit, Thiem e Forcheimer;
- o diagrama de Rippl para cálculo de capacidades de albufeiras;
- a fórmula de Hagen – Poiseuille para o escoamento laminar.
1.1.4.7 A Hidrologia na actualidade
Os progressos alcançados na Hidrologia durante o século XX são numerosos e representam um 
avanço qualitativo na direcção dum conhecimento científico dos fenómenos. Ven Te Chow 
considerou três períodos para caracterizar o desenvolvimento da Hidrologia no século XX até à 
actualidade:
- período do empirismo (1900-1930) com uma grande abundância de fórmulas empíricas, 
criação de organismos para a recolha sistemática de dados hidrológicos, criação da 
Associação Internacional de Ciências Hidrológicas (nome actual);
- período da racionalização (1930-1950), caracterizados pelo aparecimento das teorias 
fundamentais da Hidrologia moderna, nomeadamente as teorias do hidrograma unitário, 
de Sherman; da infiltração, de Horton; do escoamento em meio poroso para poços em 
regime variável, de Theis; a análise estatística de fenómenos extremos, proposta por 
Gumbel; e do transporte de sedimentos, de Einstein;
- finalmente, um período de teorização (1950 - ), em que a Hidrologia faz cada vez mais 
uso de métodos matemáticos avançados e dos modernos conceitos de Mecânica de 
Fluidos e da Termodinâmica, em paralelo com uma utilização massiva de computadores 
como ferramenta básica de trabalho. 
A moderna Hidrologia, e em particular a Hidrologia da Engenharia, faz uma integração que se 
procura sempre mais perfeita, entre as teorias dos processos hidrológicos e a informação 
disponível, em termos de registos de precipitação, caudais e de outras variáveis hidrológicas 
fundamentais.
1.2 RESERVAS HÍDRICAS NA TERRA
A água é o líquido mais abundante na Terra. De facto, existe uma quantidade enorme, estimada em 
cerca de 1,600 x 106 km3. Aproximadamente 15 % desta água está quimicamente “presa” na crusta 
terrestre. A quantidade de água livre é cerca de 1,386 x 106 km3 (1,386 x 1015 m3). Poderia parecer 
que a quantidade de água na Terra fosse quase ilimitada. Contudo, esta imagem muda bastante se 
considerar a possibilidade de utilizar essa água. Para tal, pode-se analisar o Quadro 1.1, que mostra 
a importância das diferentes reservas hídricas. 
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Quadro 1.1. Importância das diversas reservas hídricas (cf. UNESCO, 1978)
Volume (103 km3) Volume de água 
total (%)
Volume de água 
doce (%)
Oceanos e mares
Lagos:
doce
salgados
Pântanos
Rios
Humidade do solo
Água subterrânea:
doce
salgada
Gelo e neve
Calotes polares
Água na atmosfera
Água biológica
1,338,000
91.0
85.4
11.5
2.1
16.5
10,530
12,870
340.6
24,023.5
12.9
1.1
96.5
0.007
0.006
0.0008
0.0002
0.0012
0.76
0.93
0.025
1.7
0.001
0.0001
-
0.26
-
0.03
0.006
0.05
30.1
-
1.0
68.6
0.04
0.003
TOTAL DE ÁGUA
ÁGUA DOCE
1,385,985
35,029
100
2.5 100
Deste quadro ressalta imediatamente a pequeníssima fracção de água utilizável pelo Homem em 
relação à totalidade da água existente no planeta. Vê-se que cerca de 97.5 % é água salgada e 1.7 
% corresponde às zonas polares. Além disso, uma boa parte da água subterrânea está situada a 
enormes profundidades o que torna o seu aproveitamento antieconómico nas condições actuais. 
A parcela correspondente às águas superficiais e ás águas subterrâneas pouco profundas, aquela 
que efectivamente pode ser utilizada com mais facilidade, é de facto bastante pequena, apenas cerca 
de 0.3 % da água que existe na Terra!
Introdução à Hidrologia 1-7
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O tempo de residência é o valor que se obtêm dividindo o volume da reserva pelo volume médio 
do correspondente fluxo de renovação. Assim, o tempo de residência representa o tempo médio 
que uma gota de água permanece numa certa reserva de água antes de passar para uma outra 
reserva. O quadro 1.2 apresenta valores do tempo de residência para as várias reservas hídricas.
Quadro 1.2. Tempo de residência para as várias reservas hídricas
Volume 
(103 km3)
Tempo de residência (ordem de 
grandeza)
Oceanos e mares
Lagos e albufeiras
Pântanos
Rios
Humidade do solo
Água subterrânea:
Gelos e glaciares
Atmosfera
1,338,000
176.4
11.5
2.1
16.5
23,400
24,364
12.9
≈4000 anos
≈10 anos
≈1-10 anos
≈2 semanas
≈2 semanas - 1 ano
≈2 semanas - 10,000 anos
≈10 - 1000 anos
≈10 dias
Note-se que, enquanto para as águas superficiais, especialmente para os rios, esses tempos são 
curtos, para os oceanos, glaciares e águas subterrâneas profundas esses tempos contam-se por 
centenas ou milhares de anos. Note-se também que as reservas representam uma imagem estática, 
um "instantâneo" das disponibilidades de água e pouco tem a ver com a sua importância para o 
ciclo hidrológico (que representa uma imagem dinâmica) onde a contribuição dos rios ou da 
atmosfera, por exemplo, é muito superior ao seu volume total instantâneo.
O tempo de residência também tem relevância no âmbito de poluição de recursos hídricos. Por 
exemplo, um rio com água poluída poderá, em princípio, ser limpo em relativamente pouco tempo 
(teoricamente, em apenas algumas semanas), quando as fontes poluentes deixam de existir. Nocaso dum lago grande, a sua limpeza já será um processo de muitos anos.
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1.3 O CICLO HIDROLÓGICO
1.3.1 Conceito de ciclo hidrológico. Diagrama de Horton
O conceito de ciclo hidrológico é extremamente útil para se iniciar o estudo da Hidrologia. O ciclo 
hidrológico pode ser descrito como um conjunto de arcos que representam os diversos caminhos 
através dos quais a água na natureza circula e se transforma, constituindo um sistema de enorme 
complexidade.
O ciclo hidrológico não tem início ou fim mas é habitual partir-se da evaporação da água dos 
oceanos e sua incorporação na atmosfera. Os processos que em seguida se desenrolam estão 
apresentados sob forma gráfica no diagrama de Horton, figura 1.1.
Figura 1.1 Diagrama de Horton
O vapor de água resultante da evaporação nos oceanos acumula-se na atmosfera e é transportado 
por massas de ar em movimento. Sob condições adequadas, o vapor condensa-se para formar 
nuvens que, por sua vez, podem dar origem a precipitação, quer sobre a terra quer sobre os 
oceanos. 
A precipitação que cai sobre a terra pode seguir caminhos diversos:
- parte evapora-se durante a queda;
- parte é interceptada por árvores, vegetação ou telhados de casas e volta a evaporar-se;
- parte atinge a superfície do solo, infiltrando-se ou ficando retida em depressões 
superficiais.
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A parte retida em depressões superficiais divide-se numa componente que se evapora e noutra que 
origina escorrimento superficial. A parte que se infiltra contribui, por um lado, para alimentar o 
processo de transpiração das plantas e de evaporação a partir do solo; por outro, por efeito da 
gravidade, vai alimentar as toalhas de água subterrânea. As águas subterrâneas contribuem para 
alimentar a vegetação, a evaporação a partir do solo e os escoamentos dos rios. Por efeito da 
gravidade, parte das águas subterrâneas vai ter directamente ao oceano.
O escorrimento superficial sobre o solo dá origem a linhas de água que se fundem em rios os quais, 
devido à gravidade, vão descarregar no oceano, alimentando no seu percurso lagos, pântanos e 
albufeiras. Em todo este processo, há continuamente evaporação da água da mesma forma que 
pode haver precipitação directamente sobre os rios e lagos. Também os rios contribuem muitas 
vezes para alimentar as toalhas de água subterrânea com que comunicam.
Com a descarga da água no oceano por escoamento superficial ou escoamento subterrâneo fecha-
se o ciclo hidrológico. O "motor" deste ciclo é a energia solar que, no processo de passagem de 
partículas de água para atmosfera por evaporação, lhes transmite a energia potencial necessária 
para o seu regresso ao oceano, actuadas pela gravidade a partir da precipitação.
A figura 1.2 faz uma outra representação do ciclo hidrológico. Aí estão indicadas os três ramos 
normalmente considerados no ciclo hidrológico: o ramo oceânico, objecto da Oceanografia; o ramo 
aéreo ou atmosférico, objecto da Meteorologia; e o ramo terrestre, objecto da Hidrologia.
Figura 1.2 O Ciclo Hidrológico
A figura 1.3 é ainda uma representação descritiva do ciclo hidrológico mas na qual se faz já uma 
avaliação quantitativa das variáveis envolvidas. P, E, ET, I, G e Q representam respectivamente a 
precipitação, a evaporação, a evapotranspiração, a infiltração, o escoamento subterrâneo e o 
escoamento superficial. As percentagens estão expressas em termos da precipitação total anual 
média que se estima em cerca de 860 mm.
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Figure 1.3 Representação quantitativa do Ciclo Hidrológico
1.3.2 Irregularidade espacial e temporal
É preciso salientar que as quantidades de precipitação, evaporação, escoamento e outras variáveis 
hidrológicas apresentam enormes irregularidades quer na sua distribuição geográfica quer na sua 
distribuição temporal. O facto de poder haver grandes variações destas quantidades de ano para 
ano num mesmo local significa que a sua caracterização apenas é possível numa base estatística a 
partir de longas séries de valores observados.
Em Moçambique, há dois organismos que desempenham um papel central na recolha e registo de 
dados relativos às variáveis hidrológicas. São eles:
- O Instituto Nacional de Meteorologia de Moçambique (INAM) que colecta dados de 
precipitação e evaporação, para além de outros relativos a variáveis climáticas 
(temperatura, humidade relativa, vento, radiação solar, etc.) que influem nas grandezas 
hidrológicas;
- a Direcção Nacional de Águas (DNA) que recolhe dados de precipitação, evaporação, água 
subterrânea e escoamento superficial.
Outros organismos como o Instituto Nacional de Investigação Agronómica (INIA) e algumas 
grandes empresas do sector agrícola possuem também informação hidrológica com interesse, 
sobretudo registos de precipitação, evaporação, evapotranspiração.
Introdução à Hidrologia 1-11
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1.4 BALANÇO HÍDRICO
Se se considerar uma certa região geográfica durante um determinado período de tempo, o 
movimento da água obedece ao princípio da conservação da massa traduzido pela equação da 
continuidade. Essa equação pode escrever-se como
dt
ds=O -I na sua forma contínua
ou como
s=tO)-(I ∆∆ na sua forma discreta
em que I representa a entrada de água no sistema por unidade de tempo, O é a saída de água do 
sistema também por unidade de tempo e •S é a variação do volume armazenado no interior do 
sistema. Designa-se por balanço hídrico a equação da continuidade aplicada a uma certa região e 
escrita em função das variáveis do ciclo hidrológico.
Figure 1.4 Representação conceptual do balanço hídrico
As regiões em que fazem estudos de balanços hídricos são definidas normalmente em função do 
objectivo que se pretende alcançar, podendo, no entanto, existir restrições de carácter político e 
administrativo à livre definição dessas regiões.
A figura 1.4, uma versão mais abstracta do ciclo hidrológico duma região, é útil porque permite 
uma tradução fácil do balanço hídrico em termos matemáticos. Na figura 1.4, as variáveis têm o 
seguinte significado:
P precipitação;
Q1, Q2 escoamento superficial que entra e sai da região;
G1, G2 escoamento subterrâneo que entra e sai da região;
Ss, Sso, Saq volume armazenado à superfície, no solo e no aquífero (água subterrânea);
E evaporação a partir de águas superficiais e do solo;
Introdução à Hidrologia 1-12
Manual de Hidrologia
T transpiração das plantas;
rso, raq água do solo e água subterrânea que reaparecem à superfície (ressurgência);
I infiltração (no solo);
R recarga (percolação para os aquíferos).
Conforme a região que se considere, assim se podem estabelecer os correspondentes balanços 
hídricos. Por exemplo, se se considerar toda a região representada na figura 1.4, ter-se-á a seguinte 
equação:
(P + Q1 + G1) - (Q2 + G2 + E + T) = •S
em que •S representa a variação total do volume armazenado. Note-se que nesta equação não 
aparecem a infiltração, a recarga e a ressurgência que, por serem processos "interiores" à região em 
estudo, não afectam o respectivo balanço hídrico.
Se agora se considerar apenas a superfície da terra, o balanço hídrico será:
(P + Q1 + r) - (Q2 + E + T + I) = •Ss
O balanço hídrico para um (único) aquífero será:
(G1 + R) - (G2 + raq) = •Saq
É um exercício relativamente simples estabelecer os balanços hídricos para outras regiões como, 
por exemplo, a camada superficial do solo ou do aquífero. Tenha-se em atenção que todas as 
variáveis que intervêm nas equações de balanços hídricos são expressas como volumes por unidade 
de tempo.
A equação do balanço hídrico pode ser consideravelmente simplificada quando a região 
considerada é a bacia hidrográfica e quando se adoptem longos períodos de tempo (pelo menos 
um ano). Numa bacia hidrográfica, não há, em condições naturais, outra entrada de água além da 
precipitação e há uma única saída de água. Por outro lado, num longo período de tempo a variação 
do volumearmazenado pode ser desprezada perante os valores acumulados das outras variáveis. 
Assim, a equação do balanço hídrico passa a ser nessas condições: 
P - (Q2 + E + T) = 0
O maior obstáculo na resolução de problemas práticos com utilização do balanço hídrico reside 
principalmente na dificuldade de medir ou estimar adequadamente as variáveis intervenientes. Por 
exemplo, a precipitação é medida pontualmente fazendo-se depois a extrapolação para toda a área 
envolvida1. Os caudais em rios podem ser medidos com razoável precisão excepto durante as 
cheias. As maiores dificuldades surgem, no entanto, associadas à medição ou estimação dos valores 
de infiltração, recarga, escoamento subterrâneo, evaporação, transpiração e volumes armazenados 
no solo e em aquíferos.
 
1 ver o capítulo sobre precipitação
Introdução à Hidrologia 1-13
Manual de Hidrologia
O balanço hídrico é uma ferramenta muito útil e que pode ser utilizada numa grande variedade de 
situações como, por exemplo:
• determinação do valor duma variável hidrológica quando todas as restantes que entram no 
balanço são conhecidas;
• estimação do erro global cometido na medição ou estimação das variáveis hidrológicas, quando 
todas as que entram no balanço hídrico são conhecidas;
• operação de albufeiras;
• avaliação das necessidades de rega.
O balanço hídrico é também a componente central dos modelos de simulação hidrológica - modelos 
matemáticos em que se procura reproduzir as características principais do movimento de água 
numa região a partir do momento em que ela precipita.
1.5 ANO HIDROLÓGICO
As variáveis hidrológicas, como a precipitação, o escoamento ou a evaporação, são claramente 
influenciadas por uma ciclicidade anual. Em Moçambique, isto é bem evidente nas duas mais 
importantes variáveis do ciclo hidrológico, a precipitação e o escoamento. Com efeito, tanto a 
precipitação como o escoamento atingem valores elevados nos meses de Dezembro a Março ao 
passo que no período de Junho a Setembro os seus valores são bastante baixos.
Em muitas aplicações, interessa utilizar os valores acumulados anuais de precipitação e 
escoamento, por exemplo para balanços hídricos anuais. Nesses casos, não se pode adoptar como 
período de registo o ano civil (1 Janeiro - 31 Dezembro) pois isso corresponderia a repartir por 
dois anos uma mesma época de chuvas. Considera-se por isso um ano especial designado por ano 
hidrológico.
Toma-se para início do ano hidrológico o fim da época de estiagem o que tem a vantagem de evitar 
a divisão duma mesma época de chuvas. Tem também vantagens para a efectivação de balanços 
hídricos anuais:
P - (R + E + T) = •S
pois no fim da época de estiagem pode aceitar-se que o armazenamento é sempre bastante pequeno 
pelo que •S é aproximadamente nulo. Procura-se, portanto, que os anos hidrológicos sejam 
(estatisticamente) independentes uns dos outros, o que obviamente não aconteceria se, por 
exemplo, se se usasse o ano civil.
O procedimento adoptado para a definição do início do ano hidrológico procura, de facto, 
minimizar a dependência estatística dos sucessivos anos hidrológicos. Ele consiste em formar séries 
anuais de escoamentos adoptando, alternativamente, diferentes meses para o seu início (Setembro, 
Outubro, Novembro, etc.) e determinar, para cada alternativa de início, o valor do coeficiente de 
Introdução à Hidrologia 1-14
Manual de Hidrologia
autocorrelação. O mês que origine o mais baixo coeficiente de autocorrelação deve ser o adoptado 
para início do ano hidrológico.
Em Moçambique, verifica-se que os escoamentos em dada região dão coeficientes de 
autocorrelação mais baixos tomando o ano hidrológico com início em 1 de Outubro ao passo que 
noutras regiões o mínimo coeficiente de autocorrelação corresponderia a um início em 1 de 
Novembro. Por razões de ordem organizativa, a Direcção Nacional de Águas adoptou como ano 
hidrológico o período que vai de 1de Outubro dum ano a 30 de Setembro do ano seguinte.
Introdução à Hidrologia 1-15
Manual de Hidrologia
EXERCÍCIOS
1. Numa albufeira com uma área de 10 km2 verificaram-se durante um período de 5 dias os 
seguintes valores: 
- Caudal afluente = 15 m3/seg.
- Caudal efluente = 3 m3/seg.
- Nível da água no 1º dia = 25,0 m.
- Nível da água no 6º dia = 25,4 m.
- Precipitação = 0 mm. 
a) Calcule o volume da água perdida por evaporação na albufeira, durante estes 5 dias
b) Calcule a altura média diária de evaporação da albufeira.
2. Considere um lago com uma saída natural. A área do lago é de 500 km2 e a da bacia 
drenante de 2800 km2. Durante um ano verificou-se que a precipitação na região foi de 600 mm e a 
evaporação no lago de 800 mm, não se tendo verificado uma variação sensível do nível do lago. O 
caudal médio descarregado ao longo do ano foi de 9 m3/s.
a) Calcule o caudal drenado da bacia para o lago.
b) Calcule a evaporação na bacia drenante.
3. Em que condições é que a precipitação numa bacia não produz
a) Nenhum escoamento superficial
b) Nenhum escoamento subterrâneo
c) Nenhum escoamento
4. Explique a presença e a ausência de água superficial e água subterrânea numa zona com 
dunas (p. ex. a ilha de Inhaca) e numa planície dum rio (p. ex. o rio Incomati).
5. Construiu-se uma barragem numa secção dum rio com uma bacia drenante de 1800 km2. A 
albufeira tem uma área inundada média de 35 km2 e uma capacidade de armazenamento de 600 
milhões m3. O caudal médio (afluente) do rio é de 5,6 m3/s. A precipitação anual média ponderada 
sobre a bacia é de 700 mm. O enchimento da albufeira depois da sua construção levou 5 anos. 
Durante esse período o caudal médio descarregado pela albufeira foi de 0,5 m3/s. Logo depois da 
construção da barragem (durante e depois do enchimento da albufeira) começou-se a tirar, 
anualmente, 12 milhões de m3 de água da albufeira para o abastecimento duma vila e para um 
regadio. 
a) Calcule o caudal médio descarregado pela albufeira depois do seu enchimento (numa 
situação de equilíbrio o nível médio da albufeira mantêm-se constante).
Introdução à Hidrologia 1-16
Manual de Hidrologia
b) Calcule as perdas anuais na albufeira por evaporação.
6. Na secção de saída (secção de referência) duma bacia hidrográfica de 1600 km2 foi 
construída uma barragem com uma albufeira com uma superfície de 35 km2 e uma capacidade de 
armazenamento de 600 milhões m3. A albufeira é alimentada por um rio que drena a bacia. O 
caudal médio no rio é de 4,5 m3/s. A precipitação anual média naquela zona é de 700 mm. O 
enchimento da albufeira depois da sua construção levou 5 anos.
a) Calcule as perdas anuais na albufeira por evaporação (assuma que a superfície da albufeira 
é constante).
b) Calcule a evapotranspiração anual (em mm) na bacia.