Livro Hidrogeologia-1

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TICIANA M. CARVALHO STUDART 
 
 
 
 
 
 
 
 
2006 
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RODUÇÃO À HIDROLOGIA 
 a toa que o Planeta Terra é chamado de “o Planeta Azul” - dois terços de sua superfície são 
os pela água de mares e oceanos (Figura 1.1). Na realidade, existe água em praticamente todo 
 sobre a superfície terrestre, na forma de rios, lagos, mares e oceanos; sob a superfície 
tre, na forma de água subterrânea e umidade do solo e na atmosfera, na forma de vapor 
. A água, em certos locais, pode ocorrer de forma quase ilimitada, como nos oceanos, ou em 
idades praticamente nulas, como nos desertos. 
 
Figura 1.1 – Planeta Terra 
r da maior parte da água do Planeta, em qualquer momento, estar contida nos oceanos, a 
a está em contínuo movimento, em um ciclo cuja fonte principal de energia é o sol e cuja 
al força atuante é a gravidade. A esta transferência ininterrupta da água do oceano para o 
ente e do continente para o oceano (Figura 1.2), dá-se o nome de Ciclo Hidrológico. 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
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. INTRODUÇÃO À HIDROLOGIA 
Não é a toa que o Planeta Terra é chamado de “o Planeta Azul” - dois terços de sua superfície são cobertos pela água de mares e oceanos (Figura 1.1). Na realidade, existe água em praticamente todo lugar: sobre a superfície terrestre, na forma de rios, lagos, mares e oceanos; sob a superfície terrestre, na forma de água subterrânea e umidade do solo e na atmosfera, na forma de vapor d’água. A água, em certos locais, pode ocorrer de forma quase ilimitada, como nos oceanos, ou em quantidades praticamente nulas, como nos desertos.
Figura 1.1 – Planeta Terra
Apesar da maior parte da água do Planeta, em qualquer momento, estar contida nos oceanos, a mesma está em contínuo movimento, em um ciclo cuja fonte principal de energia é o sol e cuja principal força atuante é a gravidade. A esta transferência ininterrupta da água do oceano para o continente e do continente para o oceano (Figura 1.2), dá-se o nome de Ciclo Hidrológico.
OCEANOS CONTINENTE
CICLO HIDROLÓGICO
Figura 1.2 – Transferência da água oceano x continente
1.1. Etimologia e definição de Hidrologia
A palavra HIDROLOGIA é originada das palavras gregas HYDOR, que significa “água” e LOGOS, que significa “ciência”. Hidrologia é, pois, a ciência que estuda a água.
Definição 1: Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e sua reação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas relacionada com toda a água da Terra, sua ocorrência, distribuição e circulação, suas propriedades físicas e químicas, seu efeito sobre o meio ambiente e sobre todas as formas da vida. (Definição proposta pelo US Federal Council for Sciences and Technology (Chow, 1959)).
Por ser muito ampla, é difícil pensar numa ciência que não esteja incluída nesta definição. A Botânica, ao estudar o transporte de água através dos vegetais ou a Medicina, ao estudar a água no corpo humano, fariam parte da Hidrologia. Na prática, a definição de Hidrologia é:
Definição 2: A Hidrologia estuda as fases do ciclo hidrológico, descrevendo seu passado, tentando prever seu futuro.
2. CICLO HIDROLÓGICO
A água diferencia-se dos demais recursos naturais pela notável propriedade de renovar-se continuamente, graças ao ciclo hidrológico. Embora o movimento cíclico da água não tenha princípio nem fim, costuma-se iniciar seu estudo descritivo pela evaporação da água dos oceanos, seguida de sua precipitação sobre a superfície que, coletada pelos cursos d’ água, retorna ao local de partida.
A descrição acima simplifica sobremaneira o processo que realmente ocorre (Figura 1.3), uma vez que não estão computadas as eventuais interrupções que podem ocorrer em vários estágios (Ex. precipitação sobre o oceano) e a íntima dependência das intensidade e freqüência do ciclo hidrológico com a geografia e o clima local.
Figura 1.3 – Ciclo Hidrológico. (Fonte: Dnaee)
Alguns tópicos podem ser destacados:
1. O sol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. O calor por ele liberado atua sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos estimulando a conversão da água do estado líquido para gasoso.
2. A ascensão do vapor d’ água conduz à formação de nuvens, que podem se deslocar, sob a ação do vento, para regiões continentais.
3. Sob condições favoráveis a água condensada nas nuvens precipita (sob forma de neve, granizo ou chuva)(1) podendo ser dispersada de várias formas:
· Retenção temporária ao solo próximo de onde caiu;
· Escoamento sobre a superfície do solo ou através do solo para os rios;
· Penetração no solo profundo.
4. Atingindo os veios d’ água, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo.
5. As depressões superficiais porventura existentes retém a água precipitada temporariamente. Essa água poderá retornar para compor fases seguintes do ciclo pela evaporação e transpiração da plantas.
6. Os escoamentos superficial e subterrâneo decorrem da ação da gravidade, podendo parte desta água ser evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso d’ água.
7. Atingindo os veios d’água, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo.
8. A evaporação acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases, seja durante a precipitação, seja durante o escoamento superficial.
Dotado de certa aleatoriedade temporal e espacial, o ciclo hidrológico configura processos bem mais complexos que os acima descritos. Uma vez que as etapas precedentes à precipitação estão dentro do escopo da meteorologia, compete ao hidrólogo conhecer principalmente as fases do ciclo que se processam sobre a superfície terrestre, quais sejam, precipitação, evaporação e transpiração, escoamento superficial e escoamento subterrâneo.
3. UM POUCO DA HISTÓRIA DA HIDROLOGIA 
Os mais antigos trabalhos de drenagem e irrigação em larga escala são atribuídos ao Faraó Menés, fundador da primeira dinastia egípcia, que barrou o rio Nilo próximo a Mênphis, com uma barragem de 15m e extensão de aproximadamente 500 metros, para alimentar o canal de irrigação.
Também no Egito encontram-se os primeiros registros sistemáticos de níveis de enchentes. Estes registros datam de 3.500 a.C. e indicavam aos agricultores a época oportuna de romper os diques para inundar e fertilizar as terras agricultáveis. Nota-se que, aos egípcios, pouco importava o estudo da Hidrologia como ciência e sim. A sua utilização. 
Muitos conceitos errôneos e falhas de compreensão atravessaram o desenvolvimento da engenharia no seu sentido atual. Os gregos foram os primeiros filósofos que estudaram seriamente a Hidrologia, com Aristóteles sugerindo que os rios eram alimentados pelas chuvas. Sua maior dificuldade eram explicar a origem da água subterrânea. Somente na época de Leonardo da Vinci (por volta de 1.500 d.C)a idéia da alimentação dos rios pela precipitação começou a ser aceita. No entanto, foi apenas no ano de 1694 que Perrault, através de medidas pluviométricas na bacia do rio Sena, demonstrou, quantitativamente, que o volume precipitado ao longo do ano era suficiente para manter o volume escoado.
O astrônomo inglês Halley, em 1693, provou que a evaporação da água do mar era suficiente para responder por todas as nascentes e fluxos d’água. Mariotte, 1em 1686, mediu a velocidade do rio Sena. Estes primeiros conhecimentos de Hidrologia permitiram inúmros avanços no Século XVIII, incluindo o teorema de Bernoulli, o Tubo Pitot e a Fórmula de Chèzy, que formam a base da Hidráulica e da Mecânica dos Fluidos.
Durante o Século XIX, foram feitos significantes avanços na teoria da água subterrânea,incluindo a Lei de Darcy. No que se refere à Hidrologia de águas superficiais, muitas fórmulas e instrumentos de medição foram criados.
Chow (1954) chamou o período compreendido entre 1900 e 1930 ficou conhecido como o Período do Empirismo. O período de 1930 a 1950 seria o Período da Racionalização. Datam desta época o Hidrograma Unitário de Sherman (1932) e a Teoria da Infiltração de Horton (1933). Entre 1940 a 1950 foram feitos significantes avanços no entendimento do processo de evaporação. Em 1958, Gumbel llança as bases da moderna hidrologia estocástica. A partir da década de 70, a Hidrologia passa a contar com o avanços computacionais, o que levaram ao desenvolvimento de muitos modelos de simulação
4. DISPONIBILIDADES HÍDRICAS MUNDIAIS 
Segundo Lvovich (apud Raudikivi, 1979), a ordem de grandeza e a distribuição das disponibilidades hídricas no mundo são as mostradas na Tabela 1.1.
Tabela 1.1 – Distribuição das disponibilidades hídricas no mundo
		Fonte
		Superfície 
(106 Km2)
		Volume 
(106 Km2)
		% do Volume Total
		Oceanos
		360
		1.370.323
		93,93
		Águas Subterrâneas
		-
		64.000
		4,39
		Geleiras e Neve Perpétua
		16
		24.000
		1,65
		Lagos
		-
		230
		0,016
		Umidade do Solo
		-
		75
		0,005
		Água na Atmosfera
		510
		14
		0,001
		Rios
		
		1,2
		0,0001
		
		Total
		1.458.643
		100
Fonte: Raudikivi (1979)
Deste total, cerca de 94% é de água salgada e apenas 6%, de água doce. Desconsiderando a quantidade de água doce sob forma de geleiras, águas subterrâneas e umidade atmosférica, ínfimos 0,0161% do total da água do Planeta estão disponíveis em rios e lagos (Figura 1.4), os quais não se encontram eqüitativamente distribuídos sobre todo o Planeta. 
Figura 1.4 – Água doce disponível em lagos e rios
Para se dar uma pequena idéia da má distribuição espacial da água, cita-se o exemplo do Brasil, que possui cerca de 12% das reservas hídricas superficiais do mundo, mas com aproximadamente 65% destes recursos concentrados na Amazônia.
Questões a se pensar:
1. Por que se preocupar com as várias fases do ciclo hidrológico?
2. Se o estudo da Hidrologia não era importante há 30-40 anos atrás, por que o deveria ser hoje? 
3. Se essa quantidade de água doce nunca foi motivo de grandes preocupações, por que o seria agora?
5. A água e o desenvolvimento
A água sempre desempenhou um papel fundamental na história da humanidade. O surgimento
das cidades sempre se deu ao longo os rios. Entretanto, não se tinha a percepção da importância da água como hoje, uma vez que sua qualidade e quantidade eram adequadas às necessidades da época – abastecimento, diluição de dejetos, pesca, geração de energia, entre outros. Como as fontes hídricas não eram desenvolvidas no limite de sua possibilidades, havia pouco interesse em se obter dados e conhecimento a respeito de suas capacidades máximas, e assim a Hidrologia, como ciência, pouco se desenvolveu.
Hoje, o cenário é outro. Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), o consumo mundial de água doce dobrou nos últimos 50 anos e corresponde, atualmente, à metade de todos os recursos hídricos acessíveis. Explorar tais recursos foi o motor do desenvolvimento econômico de muitos países, sobretudo na agricultura, abastecimento humano e animal, geração de energia, indústria e transporte. Porém a competição por água entre tais setores vem degradando as fontes naturais, das quais o mundo depende. O ciclo natural da água tem sido interrompido ou alterado em regiões muito artificializadas, como as megacidades.
É consenso geral que a gestão das águas é uma necessidade. E assim, a Hidrologia ressurge, hoje, como ferramenta indispensável para tal fim, uma vez é a ciência que trata do entendimento dos processos naturais que dão base aos projetos de suprimento de água. Só ela pode avaliar como e quanto o ciclo hidrológico pode ser modificado pelas atividades humanas.
No passado, já existiam estes sinais de desconhecimento da Hidrologia, mas os mesmos só afetavam pequenas parcelas da população e tinham pouca divulgação. Isto tem mudado significativamente nos últimos 30 anos. Hoje já se tem o entendimento que a prosperidade e a sobrevivência da humanidade é função da disponibilidade de água doce e potável e que, a cada ano nascem mais alguns milhões de consumidores e não é criada, sequer, uma gota d’água a mais no Planeta.
Os múltiplos usos e usuários disputando um mesmo litro de água e a perspectiva de demandas ainda maiores no futuro indicam que mais e mais profissionais – e não somente o engenheiro – necessitam ter conhecimentos de Hidrologia. Somente assim os tomadores de decisão poderão avaliar as vantagens e desvantagens de cada alteração proposta no ciclo hidrológico.
Exemplos da falta de conhecimentos de Hidrologia na sociedade moderna:
1. Construção nas planícies aluviais de rios
2. Reservatórios superdimensionados 
 
3. Problemas de drenagem urbana
4. Construção e reservatórios pouco profundos em regiões com altas taxas de evaporação
5. Perfuração de poços secos em regiões cristalinas 
6. Problemas de salinização de solos em projetos de irrigação em regiões áridas e semi-áridas
Exemplo concreto 1: o Açude Cedro – Ce
 O Açude Cedro foi construído em 1906, no município de Quixadá, Ceará. Exemplo clássico de falta de conhecimento hidrológico, o reservatório foi superdimensionado, construído com capacidade de acumulação equivalente a seis vezes seu volume afluente anual. Tendo sangrado pouquíssimas vezes desde sua construção, a Figura 1.5 mostra uma das ocasiões em que esvaziou totalmente, em 2001.
Figura 1.5 - Açude Cedro – Ce (vazio em novembro de 2001)
Exemplo concreto 2: Inundação em Fortaleza, Ce
A Figura 1.6 mostra um problema de drenagem urbana característicos das grandes cidades, no caso, Fortaleza, Ce. 
Figura 1.6--Enchente em Fortaleza, Ce em 1997
6. APLICAÇÕES DA HIDROLOGIA À ENGENHARIA 
A Hidrologia não é uma ciência pura, uma vez que o objeto de estudo é usualmente dirigido para aplicações práticas, sendo assim, o termo “Hidrologia Aplicada” é freqüentemente utilizado. Eis algumas das aplicações da hidrologia:
· Escolha de fontes de abastecimento de água
· Subterrânea - locação do poço e capacidade de bombeamento
· Superficial – locação da barragem, estimativa da vazão afluente e da vazão a ser regularizada, dimensionamento do reservatório e do sangradouro
· Drenagem urbana – dimensionamento de bueiros
· Drenagem de rodovias – dimensionamento de pontes e pontilhões
· Irrigação – fonte de abastecimento, estimativa da evapotranspiração da cultura
· Controle de enchentes – dragagem do leito do rio, construção de reservatórios de controle de cheias 
Exemplo concreto 1: cheias e secas no rio Capibaribe
A Bacia do rio Capibaribe, Pernambuco, tem sua história intimamente ligada a episódios de cheias catastróficas, notadamente na Região Metropolitana de Recife. Entretanto, nos últimos anos, a cidade vem sendo atingida por uma grave crise no abastecimento d’água, sendo obrigatório o uso extensivo de carros-pipa. Os quatro maiores açudes da bacia – Jucazinho, Carpina, Goitá e Tapacurá, representam cerca de 91% do total acumulado nos açudes mais importantes da bacia e são utilizados tanto para controle de cheias como para o abastecimento. A operação de reservatórios com múltiplas finalidades é feita tradicionalmente com a divisão do volume total armazenável em zonas para o atendimento de seus diferentes objetivos. Na prática, a divisão consiste em se alocar volumes de reserva para as respectivas finalidades. Objetivos diametralmente conflitantes, como controle de cheias – que requer que a parte do volume destinada a este fim permaneça seca para que a cheia possa assim ser contida – e conservação – que precisa que a água sejaefetivamente armazenada para usos futuros em irrigação e abastecimento municipal e industrial – não são fáceis de conciliar.
As figuras 1.7 e 1.8 mostram, respectivamente, um esquema da bacia hidrográfica do rio Capibaribe com seus barramentos construídos ao longo de seu leito, e Recife em um episódio de inundação.
Figura 1.7 -- Bacia hidrográfica do rio Capibaribe (Pe) e seus barramentos
Figura 1.6--Enchente em Recife, Pe
7. RELAÇÃO DA HIDROLOGIA COM OUTRAS CIÊNCIAS 
Devido a natureza complexa do ciclo hidrológico e suas relações com os padrões climáticos, tipos de solos, topografia e geologia, as fronteiras entre a hidrologia e as outras ciências da terra, tais como meteorologia, geologia, ecologia e oceanografia não são muito distintas. Na realidade, tais ciências também podem ser consideradas ramos da hidrologia:
· Meteorologia e Hidrometeorologia – estudo da água atmosférica.
· Oceanografia – estudo dos oceanos.
· Hidrografia – estudo das águas superficiais.
· Potamologia – estudo dos rios. 
· Limnologia – estudo dos lagos e reservatórios.
· Hidrogeologia – estudo das águas subterrâneas.
Sendo assim, poucos problemas hidrológicos podem ficar limitados a apenas um desses ramos. Freqüentemente, devido a grande inter-relações do fenômeno, a solução do problema só pode ser dada através de uma discussão interdisciplinar com profissionais de um ou mais desses ramos. Muitas outras ciências podem ainda ser utilizadas na Hidrologia, tais como física, química, geologia, geografia, mecânica dos fluidos, estatística, economia, computação, direito, etc. 
 Capítulo
 1 
Hidrologia Aplicada
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(1) Quando a precipitação se dá sob forma de neve ou granizo, a retenção no solo é mais demorada, até que ali se processe a fusão.
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 Hidrologia Aplicada
Ticiana Studart e Nilson Campos
10
Ticiana Studart e Nilson Campos
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Cap 1_Introdução_18 de jul de 2003.doc�
 
2Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
 
 
OCEANOS CONTINENTE 
 
 
CICLO HIDROLÓGICO 
Figura 1.2 – Transferência da água oceano x continente 
1.1. Etimologia e definição de Hidrologia 
A palavra HIDROLOGIA é originada das palavras gregas HYDOR, que significa “água” e LOGOS, que 
significa “ciência”. Hidrologia é, pois, a ciência que estuda a água. 
Definição 1: Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e 
distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e sua reação com o meio ambiente, incluindo 
sua relação com as formas vivas relacionada com toda a água da Terra, sua ocorrência, 
distribuição e circulação, suas propriedades físicas e químicas, seu efeito sobre o meio ambiente 
e sobre todas as formas da vida. (Definição proposta pelo US Federal Council for Sciences and 
Technology (Chow, 1959)). 
Por ser muito ampla, é difícil pensar numa ciência que não esteja incluída nesta definição. A Botânica, 
ao estudar o transporte de água através dos vegetais ou a Medicina, ao estudar a água no corpo 
humano, fariam parte da Hidrologia. Na prática, a definição de Hidrologia é: 
Definição 2: A Hidrologia estuda as fases do ciclo hidrológico, descrevendo seu passado, 
tentando prever seu futuro. 
2. CICLO HIDROLÓGICO 
A água diferencia-se dos demais recursos naturais pela notável propriedade de renovar-se 
continuamente, graças ao ciclo hidrológico. Embora o movimento cíclico da água não tenha princípio 
nem fim, costuma-se iniciar seu estudo descritivo pela evaporação da água dos oceanos, seguida de 
sua precipitação sobre a superfície que, coletada pelos cursos d’ água, retorna ao local de partida. 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
3Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
A descrição acima simplifica sobremaneira o processo que realmente ocorre (Figura 1.3), uma vez que 
não estão computadas as eventuais interrupções que podem ocorrer em vários estágios (Ex. 
precipitação sobre o oceano) e a íntima dependência das intensidade e freqüência do ciclo hidrológico 
com a geografia e o clima local. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alguns tópicos p
1. O s
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3. Sob
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 (1) Quando a precifusão. 
 
Figura 1.3 – Ciclo Hidrológico. (Fonte: Dnaee) 
odem ser destacados: 
ol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. O calor por ele liberado 
a sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos estimulando a conversão da água do 
do líquido para gasoso. 
scensão do vapor d’ água conduz à formação de nuvens, que podem se deslocar, sob a 
o do vento, para regiões continentais. 
 condições favoráveis a água condensada nas nuvens precipita (sob forma de neve, 
nizo ou chuva)(1) podendo ser dispersada de várias formas: 
pitação se dá sob forma de neve ou granizo, a retenção no solo é mais demorada, até que ali se processe a 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
4Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
 
 Retenção temporária ao solo próximo de onde caiu; 
 Escoamento sobre a superfície do solo ou através do solo para os rios; 
 Penetração no solo profundo. 
4. Atingindo os veios d’ água, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, 
completando o ciclo. 
5. As depressões superficiais porventura existentes retém a água precipitada 
temporariamente. Essa água poderá retornar para compor fases seguintes do ciclo pela 
evaporação e transpiração da plantas. 
6. Os escoamentos superficial e subterrâneo decorrem da ação da gravidade, podendo parte 
desta água ser evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso d’ água. 
7. Atingindo os veios d’água, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, 
completando o ciclo. 
8. A evaporação acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases, seja durante a 
precipitação, seja durante o escoamento superficial. 
Dotado de certa aleatoriedade temporal e espacial, o ciclo hidrológico configura processos bem mais 
complexos que os acima descritos. Uma vez que as etapas precedentes à precipitação estão dentro do 
escopo da meteorologia, compete ao hidrólogo conhecer principalmente as fases do ciclo que se 
processam sobre a superfície terrestre, quais sejam, precipitação, evaporação e transpiração, 
escoamento superficial e escoamento subterrâneo. 
3. UM POUCO DA HISTÓRIA DA HIDROLOGIA 
Os mais antigos trabalhos de drenagem e irrigação em larga escala são atribuídos ao Faraó Menés, 
fundador da primeira dinastia egípcia, que barrou o rio Nilo próximo a Mênphis, com uma barragem 
de 15m e extensão de aproximadamente 500 metros, para alimentar o canal de irrigação. 
Também no Egito encontram-se os primeiros registros sistemáticos de níveis de enchentes. Estes 
registros datam de 3.500 a.C. e indicavam aos agricultores a época oportuna de romper os diques para 
inundar e fertilizar as terras agricultáveis. Nota-se que, aos egípcios, pouco importava o estudo da 
Hidrologia como ciência e sim. A sua utilização. 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
5Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
Muitos conceitos errôneos e falhas de compreensão atravessaram o desenvolvimento da engenharia 
no seu sentido atual. Os gregos foram os primeiros filósofos que estudaram seriamente a Hidrologia, 
com Aristóteles sugerindo que os rios eram alimentados pelas chuvas. Sua maior dificuldade eram 
explicar a origem da água subterrânea. Somente na época de Leonardo da Vinci (por volta de 1.500 
d.C)a idéia da alimentação dos rios pela precipitação começou a ser aceita. No entanto, foi apenas no 
ano de 1694 que Perrault, através de medidas pluviométricas na bacia do rio Sena, demonstrou, 
quantitativamente, que o volume precipitado ao longo do ano era suficiente para manter o volume 
escoado. 
O astrônomo inglês Halley, em 1693, provou que a evaporação da água do mar era suficiente para 
responder por todasas nascentes e fluxos d’água. Mariotte, 1em 1686, mediu a velocidade do rio 
Sena. Estes primeiros conhecimentos de Hidrologia permitiram inúmros avanços no Século XVIII, 
incluindo o teorema de Bernoulli, o Tubo Pitot e a Fórmula de Chèzy, que formam a base da Hidráulica 
e da Mecânica dos Fluidos. 
Durante o Século XIX, foram feitos significantes avanços na teoria da água subterrânea, incluindo a 
Lei de Darcy. No que se refere à Hidrologia de águas superficiais, muitas fórmulas e instrumentos de 
medição foram criados. 
Chow (1954) chamou o período compreendido entre 1900 e 1930 ficou conhecido como o Período do 
Empirismo. O período de 1930 a 1950 seria o Período da Racionalização. Datam desta época o 
Hidrograma Unitário de Sherman (1932) e a Teoria da Infiltração de Horton (1933). Entre 1940 a 1950 
foram feitos significantes avanços no entendimento do processo de evaporação. Em 1958, Gumbel 
llança as bases da moderna hidrologia estocástica. A partir da década de 70, a Hidrologia passa a 
contar com o avanços computacionais, o que levaram ao desenvolvimento de muitos modelos de 
simulação 
4. DISPONIBILIDADES HÍDRICAS MUNDIAIS 
Segundo Lvovich (apud Raudikivi, 1979), a ordem de grandeza e a distribuição das disponibilidades 
hídricas no mundo são as mostradas na Tabela 1.1. 
 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
6Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
Tabela 1.1 – Distribuição das disponibilidades hídricas no mundo 
 
Fonte 
 
Superfície 
(106 Km2) 
 
Volume 
(106 Km2) 
 
% do Volume Total
Oceanos 360 1.370.323 93,93 
Águas Subterrâneas - 64.000 4,39 
Geleiras e Neve Perpétua 16 24.000 1,65 
Lagos - 230 0,016 
Umidade do Solo - 75 0,005 
Água na Atmosfera 510 14 0,001 
Rios 1,2 0,0001 
 Total 1.458.643 100 
Fonte: Raudikivi (1979) 
Deste total, cerca de 94% é de água salgada e apenas 6%, de água doce. Desconsiderando a 
quantidade de água doce sob forma de geleiras, águas subterrâneas e umidade atmosférica, ínfimos 
0,0161% do total da água do Planeta estão disponíveis em rios e lagos (Figura 1.4), os quais não se 
encontram eqüitativamente distribuídos sobre todo o Planeta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.4 – Água doce disponível em lagos e rios 
Para se dar uma pequena idéia da má distribuição espacial da água, cita-se o exemplo do Brasil, que 
possui cerca de 12% das reservas hídricas superficiais do mundo, mas com aproximadamente 65% 
destes recursos concentrados na Amazônia. 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
7Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
Questões a se pensar: 
 1. Por que se preocupar com as várias fases do ciclo hidrológico? 
 2. Se o estudo da Hidrologia não era importante há 30-40 anos atrás, por que o deveria 
ser hoje? 
 3. Se essa quantidade de água doce nunca foi motivo de grandes preocupações, por que o 
seria agora? 
5. A ÁGUA E O DESENVOLVIMENTO 
A água sempre desempenhou um papel fundamental na história da humanidade. O surgimento das 
cidades sempre se deu ao longo os rios. Entretanto, não se tinha a percepção da importância da água 
como hoje, uma vez que sua qualidade e quantidade eram adequadas às necessidades da época – 
abastecimento, diluição de dejetos, pesca, geração de energia, entre outros. Como as fontes hídricas 
não eram desenvolvidas no limite de sua possibilidades, havia pouco interesse em se obter dados e 
conhecimento a respeito de suas capacidades máximas, e assim a Hidrologia, como ciência, pouco 
se desenvolveu. 
Hoje, o cenário é outro. Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), o consumo mundial de 
água doce dobrou nos últimos 50 anos e corresponde, atualmente, à metade de todos os recursos 
hídricos acessíveis. Explorar tais recursos foi o motor do desenvolvimento econômico de muitos países, 
sobretudo na agricultura, abastecimento humano e animal, geração de energia, indústria e transporte. 
Porém a competição por água entre tais setores vem degradando as fontes naturais, das quais o 
mundo depende. O ciclo natural da água tem sido interrompido ou alterado em regiões muito 
artificializadas, como as megacidades. 
É consenso geral que a gestão das águas é uma necessidade. E assim, a Hidrologia ressurge, hoje, 
como ferramenta indispensável para tal fim, uma vez é a ciência que trata do entendimento dos 
processos naturais que dão base aos projetos de suprimento de água. Só ela pode avaliar como e 
quanto o ciclo hidrológico pode ser modificado pelas atividades humanas. 
No passado, já existiam estes sinais de desconhecimento da Hidrologia, mas os mesmos só afetavam 
pequenas parcelas da população e tinham pouca divulgação. Isto tem mudado significativamente nos 
últimos 30 anos. Hoje já se tem o entendimento que a prosperidade e a sobrevivência da humanidade 
é função da disponibilidade de água doce e potável e que, a cada ano nascem mais alguns milhões de 
consumidores e não é criada, sequer, uma gota d’água a mais no Planeta. 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
8Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
Os múltiplos usos e usuários disputando um mesmo litro de água e a perspectiva de demandas 
ainda maiores no futuro indicam que mais e mais profissionais – e não somente o engenheiro – 
necessitam ter conhecimentos de Hidrologia. Somente assim os tomadores de decisão poderão avaliar 
as vantagens e desvantagens de cada alteração proposta no ciclo hidrológico. 
Exemplos da falta de conhecimentos de Hidrologia na sociedade moderna: 
 1. Construção nas planícies aluviais de rios 
 2. Reservatórios superdimensionados 
 3. Problemas de drenagem urbana 
 4. Construção e reservatórios pouco profundos em regiões com altas taxas de evaporação
 5. Perfuração de poços secos em regiões cristalinas 
 6. Problemas de salinização de solos em projetos de irrigação em regiões áridas e semi-
áridas 
Exemplo concreto 1: o Açude Cedro – Ce 
O Açude Cedro foi construído em 1906, no município de Quixadá, Ceará. Exemplo clássico de falta de 
conhecimento hidrológico, o reservatório foi superdimensionado, construído com capacidade de 
acumulação equivalente a seis vezes seu volume afluente anual. Tendo sangrado pouquíssimas vezes 
desde sua construção, a Figura 1.5 mostra uma das ocasiões em que esvaziou totalmente, em 2001.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1.5 - Açude Cedro – Ce (vazio em novembro de 2001) 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
9Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
Exemplo concreto 2: Inundação em Fortaleza, Ce 
A Figura 1.6 mostra um problema de drenagem urbana característicos das grandes cidades, no caso, 
Fortaleza, Ce. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. APLICAÇÕES
A Hidrologia não é
aplicações práticas
algumas das aplica
 Escolha
 Sub
 Sup
reg
 Drenag
 Drenag
 Irrigaçã
Figura 1.6--Enchente em Fortaleza, Ce em 1997 
 DA HIDROLOGIA À ENGENHARIA 
 uma ciência pura, uma vez que o objeto de estudo é usualmente dirigido para 
, sendo assim, o termo “Hidrologia Aplicada” é freqüentemente utilizado. Eis 
ções da hidrologia: 
 de fontes de abastecimento de água 
terrânea - locação do poço e capacidade de bombeamento 
erficial – locação da barragem, estimativa da vazão afluente e da vazão a ser 
ularizada, dimensionamento do reservatório e do sangradouro 
em urbana – dimensionamento de bueiros 
em de rodovias – dimensionamento de pontes e pontilhões 
o – fonte de abastecimento, estimativa da evapotranspiração da cultura 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
10Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
 Controle de enchentes – dragagem do leito do rio, construção de reservatórios de controle 
de cheias 
Exemplo concreto 1: cheias e secas no rio Capibaribe 
A Bacia do rio Capibaribe, Pernambuco, tem sua história intimamente ligada a episódios de cheias 
catastróficas,notadamente na Região Metropolitana de Recife. Entretanto, nos últimos anos, a cidade 
vem sendo atingida por uma grave crise no abastecimento d’água, sendo obrigatório o uso extensivo 
de carros-pipa. Os quatro maiores açudes da bacia – Jucazinho, Carpina, Goitá e Tapacurá, 
representam cerca de 91% do total acumulado nos açudes mais importantes da bacia e são utilizados 
tanto para controle de cheias como para o abastecimento. A operação de reservatórios com múltiplas 
finalidades é feita tradicionalmente com a divisão do volume total armazenável em zonas para o 
atendimento de seus diferentes objetivos. Na prática, a divisão consiste em se alocar volumes de 
reserva para as respectivas finalidades. Objetivos diametralmente conflitantes, como controle de 
cheias – que requer que a parte do volume destinada a este fim permaneça seca para que a cheia 
possa assim ser contida – e conservação – que precisa que a água seja efetivamente armazenada 
para usos futuros em irrigação e abastecimento municipal e industrial – não são fáceis de conciliar. 
As figuras 1.7 e 1.8 mostram, respectivamente, um esquema da bacia hidrográfica do rio Capibaribe 
com seus barramentos construídos ao longo de seu leito, e Recife em um episódio de inundação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.7 -- Bacia hidrográfica do rio Capibaribe (Pe) e seus barramentos 
 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 
11Capítulo 1 Hidrologia Aplicada
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.6--Enchente em Recife, Pe 
7. RELAÇÃO DA HIDROLOGIA COM OUTRAS CIÊNCIAS 
Devido a natureza complexa do ciclo hidrológico e suas relações com os padrões climáticos, tipos de 
solos, topografia e geologia, as fronteiras entre a hidrologia e as outras ciências da terra, tais como 
meteorologia, geologia, ecologia e oceanografia não são muito distintas. Na realidade, tais ciências 
também podem ser consideradas ramos da hidrologia: 
 Meteorologia e Hidrometeorologia – estudo da água atmosférica. 
 Oceanografia – estudo dos oceanos. 
 Hidrografia – estudo das águas superficiais. 
 Potamologia – estudo dos rios. 
 Limnologia – estudo dos lagos e reservatórios. 
 Hidrogeologia – estudo das águas subterrâneas. 
Sendo assim, poucos problemas hidrológicos podem ficar limitados a apenas um desses ramos. 
Freqüentemente, devido a grande inter-relações do fenômeno, a solução do problema só pode ser 
dada através de uma discussão interdisciplinar com profissionais de um ou mais desses ramos. Muitas 
outras ciências podem ainda ser utilizadas na Hidrologia, tais como física, química, geologia, geografia, 
mecânica dos fluidos, estatística, economia, computação, direito, etc. 
Ticiana Studart e Nilson Campos 
 appíít a CC tuulloo 
 22 Bacia Hidrográfica
 
 
1. GENERALIDADES 
O ciclo hidrológico,
fechado, uma vez que a q
comum o estudo, pelos h
de efetiva importância prá
2. DEFINIÇÃO 
Segundo Viessman
topograficamente, drenad
de uma simples saída para
 
3. DIVISORES 
O primeiro passo a
seu contorno, ou seja, 
encaminhando o escoame
São 3 os divisores d
 Geológico 
 Freático 
 Topográfico 
Dadas as dificuldad
estratos não seguem um 
e no nível freático (devido
bacia a partir de curvas 
divisão topográfica. 
 
 
 se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrológico 
uantidade total da água existente em nosso planeta é constante. Entretanto, é 
idrólogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrográfica destaca-se como região 
tica devido a simplicidade de que oferece na aplicação do balanço hídrico. 
, Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrográfica é uma área definida 
a por um curso d’ água ou um sistema conectado de cursos d’ água, dispondo 
 que toda vazão efluente seja descarregada. 
 ser seguido na caracterização de uma bacia é, exatamente, a delimitação de 
a linha de separação que divide as precipitações em bacias vizinhas, 
nto superficial para um ou outro sistema fluvial. 
e uma bacia: 
es de se efetivar o traçado limitante com base nas formações rochosas (os 
comportamento sistemático e a água precipitada pode escoar antes de infiltrar) 
 as alterações ao longo das estações do ano), o que se faz na prática é limitar a 
de nível, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da 
PAGE 
 17
r
 
2
P
K
c
p
=
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica
 
1. GENERALIDADES 
O ciclo hidrológico, se considerado de maneira global, pode ser visto como um sistema hidrológico fechado, uma vez que a quantidade total da água existente em nosso planeta é constante. Entretanto, é comum o estudo, pelos hidrólogos, de subsistemas abertos. A bacia hidrográfica destaca-se como região de efetiva importância prática devido a simplicidade de que oferece na aplicação do balanço hídrico.
2. DEFINIÇÃO
Segundo Viessman, Harbaugh e Knapp (1972), bacia hidrográfica é uma área definida topograficamente, drenada por um curso d’ água ou um sistema conectado de cursos d’ água, dispondo de uma simples saída para que toda vazão efluente seja descarregada.
3. DIVISORES
O primeiro passo a ser seguido na caracterização de uma bacia é, exatamente, a delimitação de seu contorno, ou seja, a linha de separação que divide as precipitações em bacias vizinhas, encaminhando o escoamento superficial para um ou outro sistema fluvial.
São 3 os divisores de uma bacia:
· Geológico
· Freático
· Topográfico
Dadas as dificuldades de se efetivar o traçado limitante com base nas formações rochosas (os estratos não seguem um comportamento sistemático e a água precipitada pode escoar antes de infiltrar) e no nível freático (devido as alterações ao longo das estações do ano), o que se faz na prática é limitar a bacia a partir de curvas de nível, tomando pontos de cotas mais elevadas para comporem a linha da divisão topográfica.
Figura 2.1 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: VILLELA, 1975)
4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA
As características físicas de uma bacia compõem importante grupo de fatores que influem no escoamento superficial. A seguir, faremos, de forma sucinta, uma abordagem de efeitos relacionados a cada um deles, tendo como exemplo os dados da Bacia do Riacho do Faustino, localizada no município do Crato, Ceará.
4.1. ÁREA DE DRENAGEM
A área de uma bacia é a área plana inclusa entre seus divisores topográficos. É obtida com a utilização de um planímetro.
A bacia do Riacho do Faustino tem uma área de 26,4 Km2.
 Figura 2.2 – Bacia hidrográfica do Riacho do Faustino (Crato-Ceará)
4.2. FORMA DA BACIA
Após ter seu contorno definido, a bacia hidrográfica apresenta um formato. É evidente que este formato tem uma influência sobre o escoamento global; este efeito pode ser melhor demonstrado através da apresentação de 3 bacias de formatos diferentes, porém de mesma área e sujeitas a uma precipitação de mesma intensidade. Dividindo-as em segmentos concêntricos, dentro dos quais todos os pontos se encontram a uma mesma distância do ponto de controle, a bacia de formato A levará 10 unidades de tempo (digamos horas) para que todos os pontos da bacia tenham contribuído para a descarga (tempo de concentração). A bacia de formato B precisará de 5 horas e a C, de 8,5 horas. Assim a água será fornecida ao rio principal mais rapidamente na bacia B, depois em C e A, nesta ordem.
Figura 2.3 – O efeito da forma da bacia hidrográfica (Fonte: WILSON, 1969)
Exprimir satisfatoriamente a forma de uma bacia hidrográfica por meio de índice numérico não é tarefa fácil. Apesar disto Gravelius propôs dois índices:
4.2.1. COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC)
É a relação entre os perímetros da bacia e de um círculo de área igual a da bacia:
 
com
p
=
\
=
p
A
r 
 
A
r
 
2
Substituindo, temos: 
p
p
=
A
 
2
P
K
c
AP
 
0,28
 
K
c
=
onde P e A são, respectivamente, o perímetro (medido com o curvímetro e expresso em Km) e a área da bacia (medida com o planímetro, expressa em Km2). Um coeficiente mínimo igual a 1 corresponderia à bacia circular; portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o Kc menos propensa à enchente é a bacia.
4.2.2. FATOR DE FORMA (Kf) 
É a relação entre a largura média da bacia (
L
) e o comprimento axial do curso d’ água (L). O comprimento “L” é medido seguindo-se o curso d’ água mais longo desde a cabeceira mais distante da bacia até a desembocadura. A largura média é obtida pela divisão da área da bacia pelo comprimento da bacia.
,
L
L
K
f
=
 mas 
L
A
L
=
então,
2
f
L
A
K
=
Este índice também indica a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia. Uma bacia com Kf baixo, ou seja, com o L grande, terá menor propensão a enchentes que outra com mesma área, mas Kf maior. Isto se deve a fato de que, numa bacia estreita e longa (Kf baixo), haver menor possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extensão.
A bacia do Riacho do Faustino apresenta os seguintes dados:
A = 26,4 km2 = 26.413.000 m2
L = 10.500 m 
P = 25.900 m 
Assim,
41
,
1
26.413.000
25.900
 
28
,
0
A
P
 
28
,
0
K
c
=
=
=
41
,
1
K
c
=
24
,
0
)
500
.
10
(
000
.
413
.
26
L
A
K
2
2
f
=
=
=
24
,
0
K
f
=
4.3. SISTEMA DE DRENAGEM
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus efluentes; o padrão de seu sistema de drenagem tem um efeito marcante na taxa do “runoff”. Uma bacia bem drenada tem menor tempo de concentração, ou seja, o escoamento superficial concentra-se mais rapidamente e os picos de enchente são altos.
As características de uma rede de drenagem podem ser razoavelmente descritos pela ordem dos cursos d’ água, densidade de drenagem, extensão média do escoamento superficial e sinuosidade do curso d’ água.
4.3.1. ORDEM DOS CURSOS D’ ÁGUA
A ordem dos rios é uma classificação que reflete o grau de ramificação dentro de uma bacia. O critério descrito a seguir foi introduzido por Horton e modificado por Strahler: 
“Designam-se todos os afluentes que não se ramificam (podendo desembocar no rio principal ou em seus ramos) como sendo de primeira ordem. Os cursos d’ água que somente recebem afluentes que não se subdividem são de segunda ordem. Os de terceira ordem são formados pela reunião de dois cursos d’ água de segunda ordem, e assim por diante.”
Figura 2.4 – Ordem dos cursos d’ água na bacia do Riacho do Faustino.
A ordem do rio principal mostra a extensão da ramificação da bacia.
4.3.2. DENSIDADE DE DRENAGEM
A densidade de drenagem é expressa pelo comprimento total de todos os cursos d’ água de uma bacia (sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes) e sua área total.
A
D
1
d
å
=
l
Para a Bacia do Riacho do Faustino:
2
d
1
m/m
 
001511
,
0
000
.
413
.
26
900
.
39
D
m
 
900
.
39
=
=
\
=
å
l
4.3.3. EXTENSÃO MÉDIA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL (
l
)
Este parâmetro indica a distância média que a água de chuva teria que escoar sobre os terrenos da bacia (EM LINHA RETA) do ponto onde ocorreu sua queda até o curso d’ água mais próximo. Ele dá uma idéia da distância média do escoamento superficial.
A bacia em estudo é transformada em retângulo de mesma área, onde o lado maior é a soma dos comprimentos dos rios da bacia (L = 
å
i
l
).
 
Figura 2.5 – Extensão média do escoamento superficial (Fonte: VILLELA, 1975)
4.
l
 x L = A assim, 
l
 = 
L
 
4
A
 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
m
x
 
5
,
165
39.900
 
 
4
000
.
413
.
26
=
=
l
l
= 0,165 km
4.3.4. SINUOSIDADE DO CURSO D’ ÁGUA (SIN)
É a relação entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt)
Sin = 
t
L
L
Figura 2.6 – Comprimento do rio principal (L) e comprimento do talveque (Lt)
Para a Bacia do Riacho do Faustino:
L = 10.500 m
Lt = 8.540 m
Sin = 
23
,
1
540
.
8
500
.
10
=
Sin = 1,23
Obs.: Lt (comprimento do talvegue é a medida em LINHA RETA entre os pontos inicial e final do curso d’ água principal).
4.4. RELEVO DA BACIA 
4.4.1. DECLIVIDADE MÉDIA DA BACIA
A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se dá o escoamento superficial (VILLELA, 1975). Quanto mais íngreme for o terreno, mais rápido será o escoamento superficial, o tempo de concentração será menor e os picos de enchentes maiores.
A declividade da bacia pode ser determinada através do Método das Quadrículas. Este método consiste em lançar sobre o mapa topográfico da bacia, um papel transparente sobre o qual está traçada uma malha quadriculada, com os pontos de interseção assinalados. A cada um desses pontos associa-se um vetor perpendicular à curva de nível mais próxima (orientado no sentido do escoamento). As declividades em cada vértice são obtidas, medindo-se na planta, as menores distâncias entre curvas de níveis subsequentes; a declividade é o quociente entre a diferença da cota e a distância medida em planta entre as curvas de nível.
Figura 2.7 – Método das quadrículas
Figura 2.8 – Declividade média da bacia do Riacho do Faustino.
Após a determinação da declividade dos vetores, constroi-se uma tabela de distribuição de freqüências, tomando-se uma amplitude para as classes.
Tabela 2.1 – Declividade média da bacia do Riacho do Faustino
		CLASSES
		Fi
		fi (%)
		fi acum (%)
		Ponto Médio da Classe
		2 X 5
		0,0000 I( 0,0500
		16
		29,63
		100,00
		0,0250
		0,400
		0,0500 I( 0,1000
		12
		22,22
		70,37
		0,0750
		0,900
		0,1000 I( 0,1500
		13
		24,07
		48,15
		0,1250
		1,625
		0,1500 I( 0,2000
		4
		7,42
		24,08
		0,1750
		0,700
		0,2000 I( 0,2500
		0
		0,00
		16,66
		0,2250
		0,000
		0,2500 I( 0,3000
		7
		12,96
		3,70
		0,2750
		1,925
		0,3000 I( 0,3500
		0
		0,00
		3,70
		0,3250
		0,000
		0,3500 I( 0,4000
		0
		0,00
		3,70
		0,3750
		0,000
		0,4000 I( 0,4500
		0
		0,00
		3,70
		0,4250
		0,000
		0,4500 I( 0,5000
		0
		0,00
		3,70
		0,4750
		0,000
		0,5000 I( 0,5500
		0
		0,00
		3,70
		0,5250
		0,000
		0,5500 I( 0,6000
		2
		3,70
		3,70
		0,5750
		1,150
		( 54
		6,700
Declividade média da bacia = 
12,41%
 
ou
 
m/m
 
1241
,
0
54
700
,
6
@
A distribuição de freqüências pode ainda ser plotada no gráfico declividade x freqüência acumulada (curva de distribuição de declividade). Diferentes bacias podem ser plotadas num mesmo gráfico para fins de comparação; curvas mais íngremas indicam um escoamento mais rápido.
Figura 2.9 – Declividade de duas bacias (Fonte: WILSON, 1969)
4.4.2. ORIENTAÇÃO DA BACIA
A orientação da bacia é importante no que diz respeito a ventos prevalecentes e ao padrão de deslocamento de tempestades. O método da quadrículas também é utilizado, pela determinação do ângulo “(” formado pelo vetor conforme diagrama abaixo:
Figura 2.10 – Base para medição dos ângulos.
A amplitude das classes consideradas no agrupamento de vetores foi de 22,5o . Feita a distribuição de freqüência, lançamo-la no diagrama Rosa dos Ventos.
Tabela 2.2 – Orientação da bacia do Riacho do Faustino
		Classes de Ângulos
		fi
		fr(%)
		 0o 22,5o 
		1
		1,85
		22,5o 45o 
		3
		5,56
		 45o 67,5o 
		2
		3,70
		67,5o 90o 
		5
		9,26
		 90o 112,5o 
		3
		5,56
		112,5o 135o 
		3
		5,56
		 135o 157,5o 
		2
		3,70
		157,5o 180o 
		2
		3,70
		 180o 202,5o 
		23,70
		202,5o 225o 
		5
		9,26
		 225o 247,5o 
		10
		18,50
		247,5o 270o 
		5
		9,26
		270o 292,5o 
		4
		7,41
		292,5o 315o 
		5
		9,26
		315o 337,5o 
		2
		3,70
		337,5o 360o 
		0
		0,00
		 54
 247,50o 270o 292,50o 
 225o 315o 
 202,50o 337,50o 
 
 180o 
 0o 
 
 20o
 
 157,50o 22,50o 
 135o 45o 
 112,50o 67,50o 
 90o 
Figura 2.11 – Rosa dos ventos (a partir da tabela 2.1).
4.4.3. CURVA HIPSOMÉTRICA
Representa o estudo da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao nível do mar. Esta curva é traçada lançando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da área de drenagem com cota superior; para isto deve-se fazer a leitura planimétrica parceladamente. Os dados foram dispostos em quadro de distribuição de freqüência.
Tabela 2.3 – Distribuição de freqüência (bacia do Riacho do Faustino).
		Cotas (m)
		Ponto Médio (m)
		Área 
(Km2)
		Área Acumulada (km2)
		%
		%
Acumulada
		2 x 3
		680 640
		660
		0,0466
		0,466
		 0,17
		 0,17
		 30,76
		640 600
		620
		0,1866
		 0,2332
		 0,71
		 0,88
		 115,69
		600 560
		580
		0,3533
		 1,5865
		 5,12
		 6,00
		 784,91
		560 520
		540
		2,6600
		 4,2465
		10,07
		 16,07
		 1.436,40
		520 480
		500
		5,3666
		 9,6131
		20,32
		 36,39
		 2.683,30
		480 440
		460
		6,5333
		16,1464
		24,74
		 61,13
		 3.005,32
		440 400
		420
		7,0933
		23,2397
		26,86
		 87,99
		 2.979,19
		400 360
		380
		2,800
		26,0397
		10,60
		 98,59
		 1.064,00
		360 320
		340
		0,3733
		26,4130
		 1,41
		100,00
		 126,92
		
		
		 26,4130
		
		
		
		12.226,49
Figura 2.12 – Curva hipsométrica
4.4.4. ELEVAÇÃO MÉDIA DA BACIA
A elevação média da bacia é obtida através do produto do ponto médio entre duas curvas de nível e a área compreendida entre elas, (coluna 7 da Tabela 2.3), dividido pela área total. 
A
P
E
m
å
=
i
A
 x 
9
,
462
413
,
26
49
,
226
.
12
=
=
E
m
E
9
,
462
=
4.4.5. RETÂNGULO EQUIVALENTE
Consiste de um retângulo de mesma área e mesmo perímetro que a bacia, onde se dispõem curvas de nível paralelas ao menor lado, de tal forma que mantenha sua hipsometria natural. O retângulo equivalente permite interferências semelhantes às da curva hipsométrica.
Seja: 
P = perímetro da bacia
A = área da bacia
L = lado maior do retângulo equivalente
l
= lado menor do retângulo equivalente
 Kc = coeficiente de compacidade da bacia
A = L x 
l
P = 2 
(
)
L
 
 
+
l
Dado Kc, utiliza-se o ábaco ao lado e determina-se o valor de 
A
L
 
Figura 2. 13 – Ábaco 
c
K
 x 
A
L
 (Fonte: VILLELA, 1975)
Para a Bacia do Riacho do Faustino, tem-se:
02
,
2
A
L
41
.
1
K
c
=
®
=
Com A = 26,4 Km3 ( L = 10,4 Km.
Mas, 
(
)
Km
 
9
,
25
P
L
2
P
L
 
 
 
2
P
=
-
=
+
=
l
l
 
Km
 
5
,
2
=
l
 
 Figura 2.14 – Retângulo equivalente
Para determinar a distância entre as curvas de nível no retângulo equivalente, usou-se os cálculos da Tabela 2.3. dividida por 2,5.
 Tabela 2.4 – Cálculo da distância entre curvas de nível
		Cotas (m)
		Fração de Área Acumulada
		Comprimentos Acumulados (Km)
		680 640
		0,17
		0,0184
		640 600
		0,88
		0,0918
		620 560
		6,00
		0,6249
		580 520
		16,07
		1,6725
		540 480
		36,39
		3,7862
		500 440
		61,13
		6,3594
		460 400
		87,99
		9,1531
		420 360
		98,59
		10,2559
		380 320
		100,00
		10,4030
4.4.6. DECLIVIDADE DO ÁLVEO
A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais; quanto maior a declividade, maior será a velocidade de escoamento.
A declividade do álveo pode ser obtido de três maneiras, cada uma com diferente grau de representatividade.
S1 : linha com declividade obtida tomando a diferença total de elevação do leito pela extensão horizontal do curso d’ água.
S2 : linha com declividade obtida por compensação de áreas, de forma que a área entre ela e a abscissa seja igual à compreendida entre a curva do perfil e a abscissa.
S3 : linha obtida a partir da consideração do tempo de percurso; é a média harmônica ponderada da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a extensão de cada trecho.
 Tabela 2.5 – Cálculo da declividade do álveo.
		Cota 
		Distância (m)
		Distância Acumulada
 (na horizontal)
 (km)
		Declividade
 por segmento
		
d
		Dist. Real 
(na linha inclinada)
(km)
		Colunas 
6 / 5
		354,67
		-
		-
		-
		-
		-
		-
		360
		840
		0,84
		0,00635
		0,07969
		0,84006
		10,5416
		400
		6.300
		7,14
		0,00635
		0,07969
		6,30013
		79,0579
		440
		2.100
		9,24
		0,01905
		0,13802
		2,10038
		15,2179
		464
		1.260
		10,5
		0,01905
		0,13802
		1,26025
		9,1309
		
		
		
		
		
		10,50082
		113,9483
m/m
 
0,0085
 
 
00849
,
0
9483
,
113
50082
,
10
D
L
L
S
m
/
m
 
08
,
0
500
.
10
21
,
80
500
.
10
h
S
m
/
m
 
0104
,
0
500
.
10
67
,
354
464
S
2
i
i
i
3
2
1
@
=
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
=
÷
÷
÷
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
ç
ç
ç
è
æ
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
=
=
=
=
=
-
=
å
å
 ___ perfil longitudinal do curso d’ água principal
Figura 2.15 – Declividade do álveo
� EMBED PBrush ���
�
�
�
� EMBED PBrush ���
Bacia Hidrográfica
�
 Capítulo
 2 
Hidrologia Aplicada
� EMBED PBrush ���
�
� EMBED PBrush ���
�
10
_1041184173.unknown
_1043607860.unknown
_1083573303.unknown
_1083573333.unknown
_1088926957.unknown
_1083573341.unknown
_1043608212.unknown
_1044125809.unknown
_1044126103.unknown
_1043610531.unknown
_1043607972.unknown
_1041365256.unknown
_1043606680.unknown
_1043606725.unknown
_1043606563.unknown
_1041357473.unknown
_1041359743.unknown
_1041357194.unknown
_1041179902.unknown
_1041180406.unknown
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_1041183986.unknown
_1041180498.unknown
_1041180317.unknown
_1041180364.unknown
_1041179921.unknown
_1041165008.unknown
_1041179833.unknown
_1041179881.unknown
_1041165443.unknown
_1041164781.unknown
_1041164941.unknown
_1041164739.unknown
Karine�
BaciaHidrográfica_2002.doc�
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: VILLELA, 1975) 
 
 
4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA 
As características físicas de uma bacia compõem importante grupo de fatores que influem no 
escoamento superficial. A seguir, faremos, de forma sucinta, uma abordagem de efeitos relacionados a 
cada um deles, tendo como exemplo os dados da Bacia do Riacho do Faustino, localizada no município do 
Crato, Ceará. 
 
4.1. ÁREA DE DRENAGEM 
A área de uma bacia é a área plana inclusa entre seus divisores topográficos. É obtida com a 
utilização de um planímetro. 
A bacia do Riacho do Faustino tem uma área de 26,4 Km2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.2 – Bacia hidrográfica do Riacho do Faustino (Crato-Ceará) 
 
4.2. FORMA DA BACIA 
Após ter seu contorno definido, a bacia hidrográfica apresenta um formato. É evidente que este 
formato tem uma influência sobre o escoamento global; este efeito pode ser melhor demonstrado através 
da apresentação de 3 bacias de formatos diferentes, porém de mesma área e sujeitas a uma precipitação 
de mesma intensidade. Dividindo-as em segmentos concêntricos, dentro dos quais todos os pontos se 
encontram a uma mesma distância do ponto de controle, a bacia de formato A levará 10 unidades de 
tempo (digamos horas) para que todos os pontos da bacia tenham contribuído para a descarga (tempo de 
concentração). A bacia de formato B precisará de 5 horas e a C, de 8,5 horas. Assim a água será 
fornecida ao rio principal mais rapidamente na bacia B, depois em C e A, nesta ordem. 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exprim
tarefa fácil. 
4.2.1.
É a re
Kc =
Subst
=Kc
onde P e A 
bacia (medi
bacia circula
bacia. 
4.2.2.
É a r
compriment
 
 
Figura 2.3 – O efeito da forma da bacia hidrográfica (Fonte: WILSON, 1969) 
ir satisfatoriamente a forma de uma bacia hidrográfica por meio de índice numérico não é 
Apesar disto Gravelius propôs dois índices: 
 COEFICIENTE DE COMPACIDADE (KC) 
lação entre os perímetros da bacia e de um círculo de área igual a da bacia: 
r 2
P
π
 com 
π
=∴
=π
A
r 
Ar 2
 
ituindo, temos: 
π
π
A
 2
P
 
A 
P
 0,28 Kc = 
são, respectivamente, o perímetro (medido com o curvímetro e expresso em Km) e a área da 
da com o planímetro, expressa em Km2). Um coeficiente mínimo igual a 1 corresponderia à 
r; portanto, inexistindo outros fatores, quanto maior o Kc menos propensa à enchente é a 
 FATOR DE FORMA (Kf) 
elação entre a largura média da bacia (L ) e o comprimento axial do curso d’ água (L). O 
o “L” é medido seguindo-se o curso d’ água mais longo desde a cabeceira mais distante da 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
5 
bacia até a desembocadura. A largura média é obtida pela divisão da área da bacia pelo comprimento da 
bacia. 
,
L
L
Kf = mas L
A
L = 
então, 
2f L
A
K = 
Este índice também indica a maior ou menor tendência para enchentes de uma bacia. Uma bacia 
com Kf baixo, ou seja, com o L grande, terá menor propensão a enchentes que outra com mesma área, 
mas Kf maior. Isto se deve a fato de que, numa bacia estreita e longa (Kf baixo), haver menor 
possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extensão. 
A bacia do Riacho do Faustino apresenta os seguintes dados: 
A = 26,4 km2 = 26.413.000 m2 
L = 10.500 m 
P = 25.900 m 
Assim, 
41,1
26.413.000
25.900
 28,0
A
P
 28,0Kc === 
41,1Kc = 
24,0
)500.10(
000.413.26
L
A
K
22f
=== 
24,0Kf = 
4.3. SISTEMA DE DRENAGEM 
O sistema de drenagem de uma bacia é constituído pelo rio principal e seus efluentes; o padrão de 
seu sistema de drenagem tem um efeito marcante na taxa do “runoff”. Uma bacia bem drenada tem 
menor tempo de concentração, ou seja, o escoamento superficial concentra-se mais rapidamente e os 
picos de enchente são altos. 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
6 
As características de uma rede de drenagem podem ser razoavelmente descritos pela ordem dos 
cursos d’ água, densidade de drenagem, extensão média do escoamento superficial e sinuosidade do 
curso d’ água. 
4.3.1. ORDEM DOS CURSOS D’ ÁGUA 
A ordem dos rios é uma classificação que reflete o grau de ramificação dentro de uma bacia. O 
critério descrito a seguir foi introduzido por Horton e modificado por Strahler: 
 “Designam-se todos os afluentes que não se ramificam (podendo desembocar no rio principal ou 
em seus ramos) como sendo de primeira ordem. Os cursos d’ água que somente recebem afluentes que 
não se subdividem são de segunda ordem. Os de terceira ordem são formados pela reunião de dois 
cursos d’ água de segunda ordem, e assim por diante.” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 – Ordem dos cursos d’ água na bacia do Riacho do Faustino. 
 
A ordem do rio principal mostra a extensão da ramificação da bacia. 
 4.3.2. DENSIDADE DE DRENAGEM 
A densidade de drenagem é expressa pelo comprimento total de todos os cursos d’ água de uma 
bacia (sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes) e sua área total. 
A
D 1d
∑= l 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
7 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
2
d
1
m/m 001511,0
000.413.26
900.39
D
m 900.39
==∴
=∑ l
 
4.3.3. EXTENSÃO MÉDIA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL ( l ) 
Este parâmetro indica a distância média que a água de chuva teria que escoar sobre os terrenos da 
bacia (EM LINHA RETA) do ponto onde ocorreu sua queda até o curso d’ água mais próximo. Ele dá uma 
idéia da distância média do escoamento superficial. 
A bacia em estudo é transformada em retângulo de mesma área, onde o lado maior é a soma dos 
comprimentos dos rios da bacia (L = ∑ il ). 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 – Extensão média do escoamento superficial (Fonte: VILLELA, 1975) 
 
4. x L = A assim, l = l
L 4
A
 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
m
x
 5,165
39.900 4
000.413.26
==l 
l = 0,165 km 
 4.3.4. SINUOSIDADE DO CURSO D’ ÁGUA (SIN) 
É a relação entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (Lt) 
Sin = 
tL
L
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
 
 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.6 – Comprimento do rio principal (L) e comprimento do talveque (Lt) 
Para a Bacia do Riacho do Faustino: 
L = 10.500 m 
Lt = 8.540 m 
Sin = 23,1
540.8
500.10
= 
Sin = 1,23 
 
Obs.: Lt (comprimento do talvegue é a medida em LINHA RETA entre os pontos inicial e final do 
curso d’ água principal). 
4.4. RELEVO DA BACIA 
 
 4.4.1. DECLIVIDADE MÉDIA DA BACIA 
 
A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se dá o 
escoamento superficial (VILLELA, 1975). Quanto mais íngreme for o terreno, mais rápido será o 
escoamento superficial, o tempo de concentração será menor e os picos de enchentes maiores. 
A declividade da bacia pode ser determinada através do Método das Quadrículas. Este método 
consiste em lançar sobre o mapa topográfico da bacia, um papel transparente sobre o qual está traçada 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
9 
uma malha quadriculada, com os pontos de interseção assinalados. A cada um desses pontos associa-se 
um vetor perpendicular à curva de nível mais próxima (orientado no sentido do escoamento). As 
declividades em cada vértice são obtidas, medindo-se na planta, as menores distâncias entre curvas de 
níveis subsequentes; a declividade é o quociente entre a diferença da cota e a distância medida em planta 
entre as curvas de nível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 – Declivid
 
 
 
Figura 2.7 – Método das quadrículas 
 
ade média da bacia do Riacho do Faustino. 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
10 
Após a determinação da declividade dos vetores, constroi-se uma tabela de distribuiçãode 
freqüências, tomando-se uma amplitude para as classes. 
 
Tabela 2.1 – Declividade média da bacia do Riacho do Faustino 
 
 
CLASSES 
 
Fi
 
fi (%) 
 
fi acum (%) 
 
Ponto Médio da Classe 
 
2 X 5 
0,0000 I⎯ 0,0500 16 29,63 100,00 0,0250 0,400 
0,0500 I⎯ 0,1000 12 22,22 70,37 0,0750 0,900 
0,1000 I⎯ 0,1500 13 24,07 48,15 0,1250 1,625 
0,1500 I⎯ 0,2000 4 7,42 24,08 0,1750 0,700 
0,2000 I⎯ 0,2500 0 0,00 16,66 0,2250 0,000 
0,2500 I⎯ 0,3000 7 12,96 3,70 0,2750 1,925 
0,3000 I⎯ 0,3500 0 0,00 3,70 0,3250 0,000 
0,3500 I⎯ 0,4000 0 0,00 3,70 0,3750 0,000 
0,4000 I⎯ 0,4500 0 0,00 3,70 0,4250 0,000 
0,4500 I⎯ 0,5000 0 0,00 3,70 0,4750 0,000 
0,5000 I⎯ 0,5500 0 0,00 3,70 0,5250 0,000 
0,5500 I⎯ 0,6000 2 3,70 3,70 0,5750 1,150 
Σ 54 6,700 
Declividade média da bacia = 12,41% ou m/m 1241,0
54
700,6
≅ 
A distribuição de freqüências pode ainda ser plotada no gráfico declividade x freqüência acumulada 
(curva de distribuição de declividade). Diferentes bacias podem ser plotadas num mesmo gráfico para fins 
de comparação; curvas mais íngremas indicam um escoamento mais rápido. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.9 – Declividade de duas bacias (Fonte: WILSON, 1969) 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
11 
 4.4.2. ORIENTAÇÃO DA BACIA 
 
A orientação da bacia é importante no que diz respeito a ventos prevalecentes e ao padrão de 
deslocamento de tempestades. O método da quadrículas também é utilizado, pela determinação do 
ângulo “θ” formado pelo vetor conforme diagrama abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura
 
A amplitude das classes co
de freqüência, lançamo-la no diag
Tabe
Clas
 
22,
 4
67,
 9
112,
 13
157,
 18
202
 2
24
2
29
3
33
 
 
 2.10 – Base para medição dos ângulos. 
nsideradas no agrupamento de vetores foi de 22,5o . Feita a distribuição 
rama Rosa dos Ventos. 
la 2.2 – Orientação da bacia do Riacho do Faustino 
ses de Ângulos fi fr(%) 
0o 22,5o 1 1,85 
5o 45o 3 5,56 
5o 67,5o 2 3,70 
5o 90o 5 9,26 
0o 112,5o 3 5,56 
5o 135o 3 5,56 
5o 157,5o 2 3,70 
5o 180o 2 3,70 
0o 202,5o 2 3,70 
,5o 225o 5 9,26 
25o 247,5o 10 18,50 
7,5o 270o 5 9,26 
70o 292,5o 4 7,41 
2,5o 315o 5 9,26 
15o 337,5o 2 3,70 
7,5o 360o 0 0,00 
 54 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
12 
 
 
 247,50o 270o 292,50o 
 
 225o 315o 
 
 
 202,50o 337,50o 
 
 
 
 180o 
 0o 
 20o
 
 157,50o 22,50o 
 
 
 135o 45o 
 
 112,50o 67,50o 
 
 90o 
 
Figura 2.11 – Rosa dos ventos (a partir da tabela 2.1). 
 
 4.4.3. CURVA HIPSOMÉTRICA 
 
Representa o estudo da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao nível 
do mar. Esta curva é traçada lançando-se em sistema cartesiano a cota versus o percentual da área de 
drenagem com cota superior; para isto deve-se fazer a leitura planimétrica parceladamente. Os dados 
foram dispostos em quadro de distribuição de freqüência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
13 
Tabela 2.3 – Distribuição de freqüência (bacia do Riacho do Faustino). 
Cotas (m) Ponto Médio 
(m) 
Área 
(Km2) 
Área Acumulada 
(km2) 
% % 
Acumulada 
2 x 3 
680 640 660 0,0466 0,466 0,17 0,17 30,76 
640 600 620 0,1866 0,2332 0,71 0,88 115,69 
600 560 580 0,3533 1,5865 5,12 6,00 784,91 
560 520 540 2,6600 4,2465 10,07 16,07 1.436,40 
520 480 500 5,3666 9,6131 20,32 36,39 2.683,30 
480 440 460 6,5333 16,1464 24,74 61,13 3.005,32 
440 400 420 7,0933 23,2397 26,86 87,99 2.979,19 
400 360 380 2,800 26,0397 10,60 98,59 1.064,00 
360 320 340 0,3733 26,4130 1,41 100,00 126,92 
 26,4130 12.226,49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.12 – Curva hipsométrica 
 
 4.4.4. ELEVAÇÃO MÉDIA DA BACIA 
 
A elevação média da bacia é obtida através do produto do ponto médio entre duas curvas de nível 
e a área compreendida entre elas, (coluna 7 da Tabela 2.3), dividido pela área total. 
A
P
E m∑= iA x 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
14 
9,462
413,26
49,226.12
==E 
mE 9,462= 
 
 4.4.5. RETÂNGULO EQUIVALENTE 
Consiste de um retângulo de mesma área e mesmo perímetro que a bacia, onde se dispõem curvas 
de nível paralelas ao menor lado, de tal forma que mantenha sua hipsometria natural. O retângulo 
equivalente permite interferências semelhantes às da curva hipsométrica. 
Seja: 
P = perímetro da bacia 
A = área da bacia 
L = lado maior do retângulo equivalente 
l = lado menor do retângulo equivalente 
 Kc = coeficiente de compacidade da bacia 
 
A = L x l
P = 2 ( )L +l
Dado Kc, utiliza-se o ábaco ao lado e determina-se o valor de 
A
L
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2. 13
 
 – Ábaco 
cK x A
L
 (Fonte: VILLELA, 1975) 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
15 
 
Para a Bacia do Riacho do Faustino, tem-se: 
02,2
A
L
41.1Kc =→= 
Com A = 26,4 Km3 → L = 10,4 Km. 
Mas, 
( )
Km 9,25P
L
2
P
L 2P
=
−=
+=
l
l
 
 Km 5,2=l
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.14 – Retângulo equivalente 
 
Para determinar a distância entre as curvas de nível no retângulo equivalente, usou-se os cálculos 
da Tabela 2.3. dividida por 2,5. 
 
 
 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
16 
 Tabela 2.4 – Cálculo da distância entre curvas de nível 
Cotas (m) Fração de Área 
Acumulada 
Comprimentos 
Acumulados (Km) 
680 640 0,17 0,0184 
640 600 0,88 0,0918 
620 560 6,00 0,6249 
580 520 16,07 1,6725 
540 480 36,39 3,7862 
500 440 61,13 6,3594 
460 400 87,99 9,1531 
420 360 98,59 10,2559 
380 320 100,00 10,4030 
 
 4.4.6. DECLIVIDADE DO ÁLVEO 
A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais; quanto maior a 
declividade, maior será a velocidade de escoamento. 
A declividade do álveo pode ser obtido de três maneiras, cada uma com diferente grau de 
representatividade. 
S1 : linha com declividade obtida tomando a diferença total de elevação do leito pela extensão 
horizontal do curso d’ água. 
S2 : linha com declividade obtida por compensação de áreas, de forma que a área entre ela e a 
abscissa seja igual à compreendida entre a curva do perfil e a abscissa. 
S3 : linha obtida a partir da consideração do tempo de percurso; é a média harmônica ponderada 
da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a 
extensão de cada trecho. 
 
 Tabela 2.5 – Cálculo da declividade do álveo. 
 
Cota 
 
Distância 
(m) 
 
Distância Acumulada 
 (na horizontal) 
 (km) 
 
Declividade 
 por segmento 
 
d 
 
Dist. Real 
(na linha inclinada) 
(km) 
 
Colunas 
6 / 5 
354,67 - - - - - - 
360 840 0,84 0,00635 0,07969 0,84006 10,5416 
400 6.300 7,14 0,006350,07969 6,30013 79,0579 
440 2.100 9,24 0,01905 0,13802 2,10038 15,2179 
464 1.260 10,5 0,01905 0,13802 1,26025 9,1309 
 10,50082 113,9483 
 
 
 
 Cap. 2 Bacia Hidrográfica 
17 
m/m 0,0085 00849,0
9483,113
50082,10
D
L
L
S
m/m 08,0
500.10
21,80
500.10
hS
m/m 0104,0
500.10
67,354464S
2
i
i
i
3
2
1
≅=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
===
=
−
=
∑
∑
 
 
 
 ___ perfil longitudinal do curso d’ água principal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.15 – Declividade do álveo 
 
 CCaappííttuulloo 
 33 
 
 EElleemmeennttooss ddee HHiiddrroommeetteeoorroollooggiiaa 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A hidrologia de uma reg
e geologia. A topografia
escoamento superficial. 
da água proveniente da
subterrâneo ou confinad
O clima de uma região 
terrestre. Os fatores cli
umidade, temperatura e
capítulo serão abordados
2. UMIDADE 
Existe sempre alguma 
condensação deste vap
nevoeiro, orvalho e etc.
importância para a hidr
relação peso/volume (ex
Existe um limite para a
quando esse limite é alc
do que o ar frio, para c
conteúdo do vapor d’águ
A pressão atmosférica d
constituem. A parcela de
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ião depende principalmente de seu clima e secundariamente de sua topografia 
 influencia a precipitação, a ocorrência de lagos, pântanos e a velocidade do 
A geologia, além de influenciar a topografia, define o local de armazenamento 
 precipitação, ou seja, na superfície (rios e lagos) ou no subsolo (escoamento 
a em aqüíferos). 
é altamente dependente de sua posição geográfica em relação à superfície 
máticos mais importantes são a precipitação e o seu modo de ocorrência, 
 ventos, os quais diretamente afetam a evaporação e a transpiração. Neste 
 os três últimos, uma vez que à precipitação se dedicará um capítulo a parte. 
água, na forma de vapor, misturado com o ar por toda a atmosfera. A 
or é que origina a maioria dos fenômenos do tempo: nuvens, chuva, neve, 
, assim a compreensão do estudo do vapor d’água na atmosfera é de grande 
ologia. A quantidade de vapor d’água no ar expressa-se simplesmente pela 
.: gramas/m3) 
 quantidade de vapor d’água que um dado volume de ar pode suportar, e 
ançado, diz-se que o ar está saturado. O ar quente pode suportar mais vapor 
ada grau de elevação da temperatura, verifica-se, também um aumento do 
a para a saturação. 
ecorre de uma composição de pressões parciais exercidas pelos gases que a 
 pressão devida a presença do vapor d’água é denominada pressão de vapor 
a superfície de água em evaporação, em um sistema fechado, envolta em ar. 
Notas de Aula – Profa. Ticiana Marinho de Carvalho Studart 
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12
1. INTRODUÇÃO 
A hidrologia de uma região depende principalmente de seu clima e secundariamente de sua topografia e geologia. A topografia influencia a precipitação, a ocorrência de lagos, pântanos e a velocidade do escoamento superficial. A geologia, além de influenciar a topografia, define o local de armazenamento da água proveniente da precipitação, ou seja, na superfície (rios e lagos) ou no subsolo (escoamento subterrâneo ou confinada em aqüíferos).
O clima de uma região é altamente dependente de sua posição geográfica em relação à superfície terrestre. Os fatores climáticos mais importantes são a precipitação e o seu modo de ocorrência, umidade, temperatura e ventos, os quais diretamente afetam a evaporação e a transpiração. Neste capítulo serão abordados os três últimos, uma vez que à precipitação se dedicará um capítulo a parte.
2. UMIDADE
Existe sempre alguma água, na forma de vapor, misturado com o ar por toda a atmosfera. A condensação deste vapor é que origina a maioria dos fenômenos do tempo: nuvens, chuva, neve, nevoeiro, orvalho e etc., assim a compreensão do estudo do vapor d’água na atmosfera é de grande importância para a hidrologia. A quantidade de vapor d’água no ar expressa-se simplesmente pela relação peso/volume (ex.: gramas/m3) 
Existe um limite para a quantidade de vapor d’água que um dado volume de ar pode suportar, e quando esse limite é alcançado, diz-se que o ar está saturado. O ar quente pode suportar mais vapor do que o ar frio, para cada grau de elevação da temperatura, verifica-se, também um aumento do conteúdo do vapor d’água para a saturação.
A pressão atmosférica decorre de uma composição de pressões parciais exercidas pelos gases que a constituem. A parcela de pressão devida a presença do vapor d’água é denominada pressão de vapor d’água (e). Suponha uma superfície de água em evaporação, em um sistema fechado, envolta em ar.
 Sob a ação de uma fonte de calor, a água vai sendo evaporada até o estado de equilíbrio, quando o ar está saturado de vapor e não pode mais absorvê-lo. As moléculas de vapor d’água exercerão então uma pressão, denominada pressão de saturação de vapor d’água (es), para determinada temperatura do sistema.
O valor de es muda com a temperatura como mostra a Figura 1. 
Figura 3.1 – Pressão de saturação de vapor (Fonte: Varejão-Silva, 2001)
A Figura 3.1 mostra que ocorre com a parcela de ar P, com pressão de vapor “e” e temperatura “t”.
Uma vez que o ponto “P” se encontra abaixo da curva de pressão de saturação de vapor, está claro que a massa de ar pode absorver mais umidade. Teoricamente a saturação do ar pode se dar por três processos básicos:
1. Processo isotérmico – a temperatura é mantida constante e o vapor d’água é incorporado ao ar para suprir sua deficiência de umidade (ds).
ds = es – e (3.1)
2. Processo isobárico – a pressão é conservada constante e o ar é submetido a um resfriamento até interceptar a curva de saturação de vapor. Está temperatura corresponde a temperatura do ponto de orvalho (td).
3. Livre saturação – se a água evapora livremente dentro da massa de ar, a saturação é atingida a pressão e temperaturas diferentes das que tinha inicialmente, uma vez que a evaporação necessita de calor (calor latente de evaporação), que é retirado do próprio ar. Assim a medida que a umidade e a pressão aumentam, a temperatura diminui. O ponto P irá se mover na diagonal até atingir a curva de saturação a uma temperatura tw denominada de “temperatura do bulbo úmido”.
2.1. Umidade Relativa
Em geral o ar não está saturado; contém apenas uma fração do vapor d’água possível. Essa fração, expressa em percentagem, é denominada umidade relativa (ur).
(
)
%
100
s
r
e
e
u
=
Tabela 3.1 – Conteúdo de vapor d’água no ar em várias umidades relativas (Fonte: Forsdyke, 1969)
		Temperatura
		Conteúdo de vapor d’água (g/m3)
		
		59,3
		34,0
		18,7
		9,8
		4,9
		40(C
		100%
		57%
		31%
		17%
		8%
		30(C
		---
		100%
		55%
		29%
		14%
		20(C
		---
		---
		100%
		52%
		26%
		10(C
		---
		---
		---
		100%
		50%
		0(C
		---
		---
		---
		---
		100%
O Psicrômetro é o instrumento empregado para a medição da umidade atmosférica. Ele consiste de dois termômetros – o de bulbo úmido e o de bulbo seco.
Figura 3.2 – Diagrama de um psicrômetro, mostrando o princípio do termômetro de bulbo úmido. 
 (Fonte: Villela, 1975)
O valor de “e” para uma dada temperatura é obtido pela equação:
(
)
(
)
w
w
t
t
e
e
-
=
-
 
g
 (3.2)
Onde:
tw – Temperatura do termômetro de bulbo úmido
t – Temperatura do termômetro de bulbo seco
ew – Pressão de vapor correspondente a temperatura tw (Tabela 3.2)
( – Constante do psicrômetro (( = 0,6, se e (mb), t ((C) e velocidade do ar entre os bulbos de 3m/s