teorico III

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Saneamento 
Básico, Hidrologia e 
Drenagem Urbana
Hidrologia – Parte 1
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.ª Esp. Maria Clara Telles Caggiano
Revisão Textual:
Prof.ª Me. Sandra Regina Fonseca Moreira
Nesta unidade, trabalharemos os seguintes tópicos:
• História da Engenharia da Águas;
• Ciclo Hidrológico;
• Bacias Hidrográficas;
• Balanço Hídrico;
• Precipitação.
Fonte: iStock/Getty Im
ages
Objetivos
• Apresentar as definições e as noções gerais da Hidrologia.
Caro Aluno(a)!
Normalmente, com a correria do dia a dia, não nos organizamos e deixamos para o úl-
timo momento o acesso ao estudo, o que implicará o não aprofundamento no material 
trabalhado ou, ainda, a perda dos prazos para o lançamento das atividades solicitadas.
Assim, organize seus estudos de maneira que entrem na sua rotina. Por exemplo, você 
poderá escolher um dia ao longo da semana ou um determinado horário todos ou alguns 
dias e determinar como o seu “momento do estudo”.
No material de cada Unidade, há videoaulas e leituras indicadas, assim como sugestões 
de materiais complementares, elementos didáticos que ampliarão sua interpretação e 
auxiliarão o pleno entendimento dos temas abordados.
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de 
discussão, pois estes ajudarão a verificar o quanto você absorveu do conteúdo, além de 
propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de 
troca de ideias e aprendizagem.
Bons Estudos!
Hidrologia – Parte 1
UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Contextualização
Através do estudo desta unidade você vai descobrir a importância e a necessidade 
da Hidrologia.
Antes de começar, leia e analise as notícias a seguir, a respeito do tema.
Paris em alerta: água do Rio Sena transborda e atinge 5,63m
A cheia do Rio Sena mantém a cidade de Paris em estado de alerta. A água, que sobe a 
cada dia, transbordou em alguns pontos e por isso permanecem fechados dez túneis e 
estradas, vários parques e estabelecimentos públicos, além de linhas de trem com estações 
muito próximas ao rio — a previsão é que os acessos continuem interditados pelo menos 
até 31 de janeiro. Para ler na íntegra, acesse: https://goo.gl/u9i9FS
Chuvas fortes e alagamentos deixam São Paulo em estado de alerta
A forte chuva que atinge diversos pontos das zonas leste, oeste e o centro de São Paulo 
deixou as regiões em estado de atenção para alagamentos. No extremo leste da capital, 
no Itaim Paulista, o temporal deixou o bairro em estado de alerta. No Jardim Paulistano, 
na zona oeste, duas árvores caíram. Nos Jardins, houve queda de árvores na avenida Brasil. 
Semáforos apagaram e pararam o trânsito da região.
Para ler na íntegra, acesse: https://goo.gl/PpUKru
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História da Engenharia da Águas
Desde a Antiguidade, o homem procurou meios para garantir sua existência através 
do plantio para sua alimentação, existindo, dessa forma, a necessidade de irrigação nas 
antigas sociedades agrárias. Foi no Egito que se iniciou o primeiro projeto conhecido de 
irrigação em grande escala, há aproximadamente 5 mil anos. Nos milênios seguintes, 
muitos outros projetos de águas surgiram no Mediterrâneo, no Oriente Médio e Ásia. 
Definição Hidrologia
Hidrologia é uma “ciência natural que trata dos fenômenos relativos à água e todos 
seus estados, sua distribuição e ocorrência na atmosfera, na superfície terrestre e no 
solo, e da relação desses fenômenos com a vida e atividades do homem” A. Meyer.
É uma ciência considerada como Física da Terra, relacionada à Meteorologia, Clima-
tologia, Geografia Física, Geologia, Oceanografia etc.
Campo da Hidrologia
Como exemplos de aplicação da Hidrologia na Engenharia, podemos citar:
1. Estimativa dos recursos hídricos de uma região (análise da capacidade de ma-
nanciais superficiais e subterrâneos, previsão e interpretação de variações na 
quantidade e qualidade das águas naturais, balanço hídrico);
2. Projeto e construção de obras hidráulicas (fixação de seções de vazão em pon-
tes, bueiros e galerias, dimensionamento de condutos e sistemas de recalque, 
projeto e construção de barragens, dimensionamento de extravasores);
3. Drenagem e recuperação de áreas;
4. Irrigação;
5. Estudos evaporimétricos e de infiltração de água no solo;
6. Regularização dos cursos de água e controle de inundações;
7. Controle da poluição;
8. Controle da erosão;
9. Navegação;
10. Aproveitamento Hidroelétrico (previsão de vazões máximas, mínimas e mé-
dias dos cursos de água para estudo econômico-financeiro do aproveitamento, 
verificação da necessidade de reservatório de acumulação, e, existindo este, de-
terminação dos elementos necessários ao projeto e construção deste, bacias 
hidrográficas, volumes armazenáveis, perdas por evaporação e infiltração etc.).
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Ciclo Hidrológico
O comportamento natural da água quanto a sua ocorrência, transformações de es-
tado e relações com a vida humana é bem caracterizado por meio do conceito de ciclo 
hidrológico. A natureza é uma grande recicladora, e a á gua é um importante exemplo 
disso. Etapas do Ciclo Hidrológico:
• A á gua evapora dos oceanos e lagos da Terra;
• A á gua evaporada forma nuvens;
• As nuvens deslocam-se pela atmosfera em padrões climáticos globais; 
• O vapor da á gua se condensa e se precipita na forma de chuva, neve ou granizo;
• A chuva chega ao solo e escoa por terra até os pequenos córregos, os córregos 
escoam para os rios e, finalmente, para os oceanos e lagos.
Um aspecto do escoamento dos cursos d’á gua, no entanto, nã o é explicado por essa 
descrição simplificada do ciclo hidrológico: a constância do escoamento que observamos 
em rios e em grandes cursos d’á gua.
Os córregos e rios sã o alimentados pela chuva. Parte da chuva é perdida imediata-
mente por evaporação e por evapotranspiração (a perda de vapor de á gua das plantas 
para a atmosfera), outra parte flui por gravidade sobre a superfície do solo e, finalmente, 
até um curso d’á gua, a á gua restante infiltra-se no solo. Da á gua infiltrada, uma parte 
escoa no subsolo, por gravidade, até o curso d’á gua, e outra parte se infiltra na á gua 
armazenada no subsolo, chamada de lençol freático.
Embora o escoamento sobre o solo seja relativamente rápido, alcançando o curso 
d’á gua em minutos, no máximo em horas, o escoamento no subsolo e no lençol freático 
é muito mais lento, durando mui-
tos dias. Portanto, depois de uma 
rápida onda inicial de escoamen-
to no solo quando chove, os cur-
sos d’á gua sã o constantemente 
abastecidos pela á gua do subsolo 
durante o período de estiagem.
O escoamento de base é aque-
le presente nos cursos d’á gua, 
decorrente do fornecimento 
de á gua do subsolo. Já a onda 
rá pida é decorrente do escoa-
mento sobre o solo e é chamada 
de escoamento superficial.
Para o projeto de estruturas 
hidráulicas o escoamento super-
ficial deve ser a nossa principal 
atenção, porque ele representa o 
Figura 1 – Esquema – Ciclo Hidrológico
Fonte: WWF Brasil
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maior volume de á gua que a estrutura deve conduzir, portanto, o dimensionamento deve 
ser feito com o maior volume, ou seja, a maior vazão. Por exemplo, em cursos d’á gua 
relativamente pequenos, depois de qualquer evento normal de chuva, o escoamento 
superficial atinge o valor má ximo e começa a diminuir antes que os escoamentos do 
subsolo e do lenç ol freá tico tenham chance de contribuir significativamente com a vazã o. 
Assim, assume-se que a vazã o de projeto advém totalmente do escoamento superficial.
Bacias Hidrográficas
Bacia Hidrográfica é um conjunto das áreas com declividade no sentido de determi-
nada secção transversal de um curso de água, medidas as áreas em projeção horizontal, 
também definida como a área definida e fechada topograficamente num ponto do curso 
de água, de forma que toda a vazão afluente possa ser medida ou descarregada através 
deste ponto. Podem também ser chamadas de Bacia de Drenagem Superficial,Bacia 
Coletora, Bacia de Contribuição.
Ao calcular a vazã o em um curso d’á gua resultante de um evento de chuva, devemos, 
primeiro, determinar o tamanho da á rea, ou seja, delimitar a bacia hidrográfica sobre 
a qual a chuva incide. Para todos os cursos d’á gua, uma á rea bem definida intercepta a 
chuva e a transporta até o curso d’á gua.
Esquema de uma Bacia Hidrográfica: https://goo.gl/7tmkJ8 e https://goo.gl/GuLiaw
Balanço Hídrico
O balanço hídrico pode ser entendido como o resultado da quantidade de água que 
entra e sai de um sistema em um determinado intervalo de tempo.
Diversas escalas espaciais podem ser analisadas para se contabilizar o balanço hídri-
co. Em escala global, o “balanço hídrico” é o próprio “ciclo hidrológico”, cujo resultado 
nos mostrará a quantidade de água disponível no sistema (no solo, rios, lagos, vegetação 
úmida e oceanos), ou seja, na biosfera, apresentando um ciclo fechado.
O CICLO HIDROLÓGICO
Evapotranspiração
Precipitação
In�ltração (escoamento básico)
Escoamento
Super�cial Direto
Evaporação
Figura 2
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
A bacia hidrográfica é o melhor espaço de avaliação do comportamento hídrico, pois 
tem definidos o espaço de entrada, a bacia, o local de saída e a seção de rio que define 
a bacia hidrográfica.
Dessa forma, em uma escala intermediária, que pode ser representada por uma mi-
crobacia hidrográfica, o balanço hídrico resulta na vazão de água desse sistema.
Para períodos em que a chuva é menor do que a demanda atmosférica por vapor 
d´água, a vazão diminui, ao passo em que nos períodos em que a chuva supera a de-
manda, a vazão aumenta.
O entendimento do balanço hídrico é um dos fundamentos mais importantes para 
conhecer os efeitos causados pelo homem sobre o meio natural, disponibilidade hídrica 
e sustentabilidade ambiental.
A determinação do balanço hídrico pode ser realizada por uma camada de solo, por 
um trecho de rio ou por uma bacia hidrográfica.
O conhecimento desses componentes depende de vários fatores como: precipitação, 
evapotranspiração potencial (aqui embutidas outras variáveis climáticas), condições do 
solo e uso do solo, geologia subterrânea.
Balanço Hídrico
Conceito: Transformação do ciclo hidrológico em equação.
Pp - Re - Ev - In = Es
Onde:
• Pp = Precipitação
• Re = Retenção nas plantas e superfície
• Ev = Evaporação
• In = Infiltração no solo
• Es = Escoamento Superficial
Em um planejamento futuro, o suprimento e a demanda de água devem ser conside-
rados conjuntamente, de forma a se equilibrar esse balanço, contribuindo para o desen-
volvimento do homem e do mundo.
Tabela 1
Água Potável como porcentagem do seu local
Fonte Porcentagem (%)
Capa de gelo polar, icebergs, geleiras 77,23
Água subterrânea até 800m prof. 9,86
Água subterrânea até 800m a 4.000m prof. 12,35
Umidade do solo 0,17
Lagos (água potável) 0,35
Rios 0,003
10
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Água Potável como porcentagem do seu local
Fonte Porcentagem (%)
Minerais Hidratados 0,001
Plantas, animais, seres humanos 0,003
Atmosfera 0,04
Soma 100
A água disponível para uso na superfície da terra, da qual a humanidade, a economia 
e a indústria dependem, constitui apenas uma fração da água total da terra, sendo reno-
vada pelo ciclo hidrológico.
Balanço Hídrico – Conceitos e Aplicações
Modelo simplificado de um sistema hidrológico: https://goo.gl/jaUawx
I Q
dS
dt
� �
Considere uma superfície plana inclinada e completamente impermeável (a água não 
pode passar através da superfície), confinada pelos quatro lados e com uma saída no canto A.
Desde que a superfície seja assumida como sendo completamente plana, não haverá 
depressões nas quais a água poderá se armazenar. Se chuva for aplicada a este sistema 
hidrológico simplificado, surgirá em A uma vazão de saída, denominada escoamento 
superficial direto.
Pode-se representar o balanço hídrico para este sistema pela seguinte equação:
 I Q
dS
dt
� � (1)
onde: I é a vazão de entrada;
 Q é a vazão de saída;
 dS/dt é a variação no armazenamento do sistema por unidade de tempo.
A vazão de saída não pode ocorrer até que se acumule água a uma profundidade 
mínima para fornecer carga necessária ao escoamento. Devido à intensidade da chuva, 
a profundidade da água retida (retenção superficial) aumenta.
Com o cessar da precipitação, a água retida na superfície se transforma em vazão de 
saída do sistema.
No exemplo citado, toda a entrada se transforma em saída, negligenciando-se a 
pequena quantidade de água retida eletricamente na superfície e qualquer evaporação 
ocorrida durante o período (uma suposição razoável para o sistema descrito).
Esta ilustração elementar deve sugerir que qualquer sistema hidrológico pode ser des-
crito por um balanço hídrico para se poder explicar a disposição das entradas de água 
no sistema e a variação no armazenamento.
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
A simplicidade do balanço hídrico é, no entanto, frequentemente enganosa, pois 
como será visto adiante, os termos da equação não podem ser quantificados facilmente 
ou adequadamente.
Uma versão mais generalizada do balanço hídrico poderá explicar os vários compo-
nentes de um ciclo hidrológico e fornecer a visão de técnicas de resolução de problemas 
em regiões hidrológicas complexas.
Tais regiões podem estar definidas pela topologia, limitadas politicamente ou especi-
ficadas arbitrariamente.
Uma bacia é uma área definida topograficamente, drenada por um rio ou sistema de 
rios, tal que toda a vazão é descarregada em uma única saída.
Os estudos de recursos hídricos eram conduzidos no passado em bacias, pois estas 
áreas simplificam a aplicação do balanço hídrico.
Teoricamente, um balanço é possível para qualquer tipo de região, embora a possi-
bilidade de dados e o grau de refinamento dos métodos analíticos determina a aplicabi-
lidade daquele em um senso prático.
O balanço hídrico de uma Bacia, considerando água superficial e subterrânea, pode 
ser calculado pela expressão:
∆S = P – (E+T+G+Q)
onde:
∆S= Variação do armazenamento no aquífero;
P = Precipitação;
E = Evaporação;
T= Evapotranspiração;
G= Escoamento de água subterrânea para fora da bacia;
Q = Escoamento superficial.
Admitindo ∆S = 0 e considerando apenas escoamento superficial, teremos então a 
seguinte equação:
Q= P-L
onde: L= Perdas (soma de evaporação, transpiração e infiltração)
Utilização de modelos de simulação do ciclo hidrológico
O ciclo hidrológico é muito bem conhecido do ponto de vista qualitativo.
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A evolução deste conhecimento qualitativo em técnicas que permitam a obtenção de 
resultados quantitativos constituiu-se sempre em penoso caminho que os hidrólogos vêm 
percorrendo há muito tempo.
Na realidade, quase todas as técnicas hidrológicas tradicionais são modelos de simu-
lação simples. Os computadores digitais permitiram o emprego de um novo método no 
campo da hidrologia, conhecido como simulação por computador.
Devido à grande velocidade de cálculo dos computadores atuais é possível programar 
todo o ciclo do escoamento e obter um fluxo contínuo de vazões por meio de incremen-
tos elementares de tempo.
É necessário estabelecer relações representando cada fase do ciclo, desde a precipi-
tação medida até a vazão final procurada, e definir os parâmetros para essas relações.
Um modelo do tipo chuva-vazão, ou seja, um modelo que reproduz hidrogramas a 
partir de precipitações admite como variáveis dados de chuva e vazão. 
As complexas inter-relações entre os componentes do ciclo hidrológico e a diversida-
de de fatores reguladores do processo fazem com que a hidrologia talvez nunca possa 
ser tratada como uma ciência exata.
O resultado do modelo será uma série de vazões, que poderão ser confrontadas com 
os valores observados em uma estação hidrométrica.
Diz-se que o modelo simula adequadamente o comportamento de uma bacia hidro-
gráfica quando as diferenças entre as vazões calculadas e as vazões realmente observa-
das ficam contidas em certa faixa de erro aceitável.
De acordo com osobjetivos específicos de cada trabalho poderá ser dada maior ou 
menor ênfase a certos aspectos do ciclo hidrológico, o que poderá acarretar um número 
bastante grande de decomposições e esquemas representativos.
Precipitação
O fenômeno da precipitação é o conjunto de águas originadas do vapor de água at-
mosférico que cai, em estado líquido ou sólido, sobre a superfície da terra.
O conceito engloba, portanto, não somente a chuva, mas também a neve, granizo, 
nevoeiro, sereno e a geada, ou seja, o elemento alimentador da fase terrestre do ciclo 
hidrológico, constituindo um fator importante para os processos de escoamento superfi-
cial direto, infiltração, evaporação, transpiração, recarga de aquíferos, vazão básica dos 
rios e outros.
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Os modelos matemáticos que transformam as chuvas em vazões, e que consideram 
as variações de infiltração em função da área impermeável da bacia, podem avaliar as 
alterações do uso do solo.
Quando se faz um estudo de planejamento a longo prazo do uso de uma ou mais 
bacias hidrográficas, a precipitação é um dado básico, pois não sofre influências diretas 
de alterações antrópicas provocadas no meio.
Nos projetos de drenagem, de construção de reservatórios de regularização (barra-
gens) e outros, os dados de precipitação serão muitas vezes necessários para o dimen-
sionamento das obras, conduzindo a resultados mais seguros tanto quanto melhor for 
sua definição.
A atmosfera da Terra contém vapor d’água que se origina, em sua maior parte, da 
evaporação dos oceanos, lagos, rios, solos úmidos e da transpiração das plantas, como 
vimos no Ciclo Hidro lógico da Figura 1.
A quantidade de vapor d’água movendo-se na atmosfera tem uma importante rela-
ção com o tamanho da tempestade, sua intensidade e duração. A quantidade de vapor 
d’água em uma massa de ar é definida como umidade específica. Normalmente há um 
limite superior para a quantidade de vapor d’água que um volume de ar poderá conter.
A pressão de vapor das moléculas de água em seu limite superior é chamada pressão 
de vapor de saturação. A pressão de vapor de saturação é uma função não linear da 
temperatura do ar.
A umidade relativa é a forma mais prática de definir a quantidade de água presente 
na atmosfera em muitos problemas de hidrologia.
Medição da Umidade
O método mais direto para medição da umidade consiste em extrair o vapor d’água 
de um certo volume de ar e pesá-lo. Isso é obtido fazendo-se passar o ar úmido através 
de um dessecante granular. O aumento de peso do dessecante será igual ao peso da 
umidade contida no ar.
O método mais simples para medir a umidade utiliza o psicrômetro de funda, também 
conhecido como termômetros de bulbo seco e bulbo úmido. Outro método para medir 
o teor de umidade da atmosfera emprega os higrômetros.
Pesquise mais sobre Psicrômetro de Funda e Higrômetros
Formas de Precipitação
À medida em que as gotas de chuva ou cristais de gelo que compõem as nuvens vão 
aumentando de tamanho, as forças de sustentação são vencidas e elas começam a cair 
rapidamente, eventualmente atingindo o solo em forma de precipitação, salvo quando 
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retidos por correntes ascendentes ou evaporados durante a queda. A precipitação adqui-
re diferentes formas, dependendo da temperatura na qual ocorre a condensação e das 
condições encontradas durante a queda das partículas na direção do solo.
Precipitação, a rigor, significa chuva, especificamente, umidade que cai na direção da 
Terra, em estado líquido. Porém, pode-se identificar, entre outras, as formas de precipi-
tação como neve e granizo. A neve é formada pela cristalização (sublimação) do vapor 
d’água à temperatura abaixo de 0ºC. O granizo consiste em pelotas arredondadas e 
duras de gelo, ou de gelo e neve compacta.
Existem formações que embora sejam conhecidas como formas de precipitação, são, 
na verdade, resultantes da condensação do vapor d’água presente na atmosfera sobre as 
superfícies sólidas, como o orvalho e a geada.
Resfriamento de Massas de Ar
O ar pode ser resfriado por muitos processos. Entretanto, o resfriamento adiabáti-
co pela redução de pressão através da ascensão é o único processo natural através do 
qual grandes massas de ar podem ser resfriadas com rapidez suficiente para produzir 
precipitação considerável. A taxa e a quantidade de precipitação são funções da taxa 
e quantidade de resfriamento e da umidade contida na massa de ar para repor o vapor 
d’água que está sendo convertido em precipitação. A ascensão requerida para o rápido 
resfriamento de grandes massas de ar pode ser produzida por:
• (1) convergência horizontal;
• (2) ascensão frontal;
• (3) ascensão orográfica. 
Estes processos dão origem aos três tipos de chuva e, usualmente, mais de um desses 
processos é ativado.
Precipitação por Convecção térmica ou Convergência Horizontal: https://goo.gl/GpGSXr
A precipitação ocasionada pela convergência horizontal, ou simplesmente convecção 
térmica, ocorre quando a pressão e o vento agem para concentrar a afluência de ar 
em uma área particular, tal como uma área de baixa pressão, conforme pode-se ver na 
figura acima apresentada.
Essa chuva é de grande intensidade e pequena duração, sendo restrita a pequenas 
áreas. É aquela que dá, por exemplo, as vazões críticas de dimensionamento das galerias 
de águas pluviais.
Precipitação por ascensão frontal: https://goo.gl/Y75dX6
A precipitação por ascensão frontal ocorre quando uma massa de ar relativamente 
aquecido fluindo na direção de uma massa de ar frio é forçada para cima, com o ar frio 
agindo como se fosse uma cunha.
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Precipitação por ascensão orográfica: https://goo.gl/m185f6
Ocorre quando o ar fluindo na direção de uma barreira orográfica (isto é, uma mon-
tanha) é forçado a subir para passar sobre ela. A inclinação da massa de ar quente pela 
passagem por uma barreira orográfica é usualmente maior que a inclinação da superfície 
frontal. Consequentemente, o ar é resfriado muito mais rapidamente por ascensão oro-
gráfica do que por ascensão frontal.
Um exemplo típico são as precipitações que ocorrem na Serra do Mar.
As chuvas do tipo frontal e orográfico atingem grandes áreas com notável duração 
e baixa intensidade, sendo importantes para o estudo das grandes bacias hidrográficas.
Medidas Pluviométricas
Exprime-se a quantidade de chuva pela altura de água caída e acumulada sobre uma 
superfície plana e impermeável.
Ela é avaliada por meio de medidas executadas em pontos previamente escolhidos 
utilizando-se aparelhos denominados pluviômetros ou pluviógrafos, conforme sejam sim-
ples receptáculos de água precipitada ou registrem essas alturas no decorrer do tempo.
As medidas realizadas nos pluviômetros são periódicas; em geral, em intervalos de 
vinte e quatro horas feitas normalmente, no Brasil, às sete horas da manhã.
As grandezas características das medidas pluviométricas são:
Tabela 2
Medidas Pluviométricas
Altura Pluviométrica (h) É a quantidade de água precipitada por unidade de área horizontal. É a altura atingida se a água se mantivesse no local sem evaporar, escoar ou infiltrar. Geralmente é expressa em mm
Duração (t) É intervalo de tempo decorrido entre o instante em que se iniciou a precipitação e seu término. É expresso geralmente em horas ou minutos.
Intensidade da Precipitação (i)
É relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação expressa em (m/h) ou 
(m/min). Uma chuva de 1 m/min corresponde, portanto, a uma vazão equivalente de 
1 l/min afluindo a uma área de 1 m2. É a velocidade de precipitação i = h/t (mm/t).
Frequência
É o número de ocorrências de uma determinada preciítação definida por uma altura 
pluviométrica e uma duração no decorrer de um intervalo de tempo fixo. Para aplicação na 
Engenharia a frequência provável (teórica) é expressa preferivelmente em termos de tempo 
de recorrência ou período de retorno, T, medido em anos.
Aparelhos de Medição de Precipitação
Os pluviógrafos e pluviômetrossão aparelhos que medem a precipitação em um 
determinado local.
Os pluviógrafos são aparelhos cujos registros permitem o estudo da relação inten-
sidade-duração-frequência tão importante para os projetos de galerias pluviais e de 
enchentes em pequenas bacias hidrográficas, com uma superfície receptora de 200 cm2.
A tabela a seguir apresenta os tipos de aparelhos para medição de precipitação.
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Aparelhos de medição de precipitação
Aparelho Descrição
Pluviômetro
Fonte: Divulgação
O Pluviômetro consiste em um cilindro receptor de água com medidas 
padronizadas, com um receptor adaptado ao topo, através do qual se 
faz a medição volumétrica. A base do receptor é formada por um funil 
com uma tela obturando sua abertura menor. A finalidade do receptor 
é evitar a evaporação, através da diminuição da superfície de exposição 
da água coletada. O objetivo da colocação da tela é evitar a queda de 
folhas ou outros objetos dentro do medidor provocando erros na leitura 
da altura de precipitação.
Pluviógrafos
Fonte: Divulgação
Os pluviógrafos registram continuamente a quantidade de chuva que 
recolhem. Apesar de haver um grande número de tipos de pluviógrafos, 
somente três têm sido mais largamente empregados.
Pluviógrafo de Caçambas
Fonte: Divulgação
Esse aparelho consiste em uma caçamba dividida em dois 
compartimentos, arranjados de tal maneira que, quando um deles 
se enche, a caçamba bascula, esvazia-o e coloca o outro em posição. 
Quando este último é esvaziado, por sua vez, a caçamba bascula 
em sentido contrário, voltando à um registro primitiva, e assim por 
diante. A caçamba é conectada eletricamente à um registrador, de 
modo que, quando cai 0.25 m de chuva na boca do receptor, um dos 
compartimentos da caçamba se enche, e cada oscilação corresponde 
ao registro de 0.25 m de chuva.
Pluviógrafo de Peso
Neste instrumento o receptor repousa sobre uma escala de pesagem que 
aciona a pena e esta traça em gráfico de precipitação sob a forma de 
um diagrama de massas (altura de precipitação acumulada X tempo). 
Acredita-se que este método de medir tanto a intensidade quanto a 
precipitação total dê resultados mais exatos do que obtidos com os 
pluviógrafos de caçambas basculares.
Pluviógrafo de Flutuador
Este aparelho é muito semelhante ao pluviógrafo de peso. Nele a pena 
é acionada por um flutuador situado na superfície da água contida no 
receptor. O registro deste pluviógrafo também apresenta-se sob a forma 
de um diagrama de massas. (Wisler, 1964).
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Pluviogramas
São os gráficos produzidos pelos pluviógrafos de peso e de flutuador.
Os pluviogramas são gráficos nos quais a abscissa corresponde às horas do dia, e a 
ordenada corresponde à altura de precipitação acumulada até aquele instante. Deste 
modo a inclinação do gráfico em relação ao eixo das abscissas fornece a intensidade de 
precipitação. A figura a seguir mostra um trecho de um registro de pluviógrafo.
Registro de Pluviógrafo: https://goo.gl/94hqH3
Ietogramas
Os ietogramas são gráficos de barras cuja abscissa representa a escala de tempo e a 
ordenada a altura de precipitação. A leitura de um ietograma é feita da seguinte forma: 
a altura de precipitação correspondente à cada barra é a precipitação total que ocorreu 
durante aquele intervalo de tempo.
O link a seguir mostra o ietograma construído a partir do pluviograma 
apresentado anteriormente: https://goo.gl/rnieUg
Organização de Redes
As redes básicas são constituídas, em geral, de pluviômetros e de um número restrito 
de pluviógrafos localizados em locais de maior interesse (concentrações urbanas por 
exemplo). Em função da finalidade dos estudos é determinada a quantidade ideal de pos-
tos pluviométricos a ser instalada em uma determinada área, ou seja, depende de a que 
se destinam os dados colhidos e da homogeneidade da distribuição das precipitações.
Tem sido admitido que uma média de um para cada 500 ou 400 km2 seja suficiente 
(um a cada 200 km2 na França, um a cada 50 km2 na Inglaterra, um a cada 310 km2 
nos Estados Unidos, um a cada 600 km2 no Rio Grande do Sul). Essas redes básicas 
são mantidas permanentemente por órgãos oficiais que publicam sistematicamente os 
resultados das observações.
No Estado de São Paulo, o DAEE/CTH opera uma rede básica com cerca de 1000 
pluviômetros e 130 pluviógrafos, com uma densidade de aproximadamente um posto 
a cada 250 km2 neste Estado. É aconselhável que cada estação de medição represente 
uma área de igual precipitação total, o que leva à instalação de um maior número de 
aparelhos nas regiões de maior precipitação.
Consistência e Extensão de Séries de Dados Pluviométricos
Os dados de precipitação de uma região podem ser obtidos através dos pluviógrafos 
e pluviômetros, sendo realizadas por operadores voluntários que, naturalmente, podem 
cometer erros. Assim, torna-se necessário realizar uma análise de consistência desses 
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dados. Nessa análise de consistência procura-se primeiro detectar os erros grosseiros 
através de uma triagem inicial, na qual se procura conferir os seguintes dados:
• Número de dias de chuva;
• Mês em que foi feita a coleta de dados;
• Prefixo do posto.
Após essa análise, os dados recebidos do campo em planilhas são armazenados em 
computador, para que se possa trabalhar melhor com eles.
Variação Geográfica e Temporal das Precipitações
A precipitação varia geográfica, temporal e sazonalmente. O conhecimento da dis-
tribuição e das variações da precipitação, tanto no tempo como geograficamente, é 
importante para o planejamento de recursos hídricos e para estudos hidrológicos.
Precipitação Média sobre uma Bacia
Para calcular a precipitação média de uma superfície qualquer, é necessário utilizar as 
observações dos postos dentro dessa superfície e nas suas vizinhanças.
Existem três métodos para o cálculo da chuva média:
• o Método da Média Aritmética;
• o Método de Thiessen;
• o Método das Isoietas.
Método da Média Aritmética
O método da média aritmética é o método mais simples de determinação da preci-
pitação média. Ele envolve a média das alturas de precipitação registradas em vários 
pluviômetros. Este método é satisfatório se os postos são uniformemente distribuídos 
sobre a bacia e a altura medida nos diversos postos não variar muito em relação à média.
Método de Thiessen
O método de Thiessen consiste em determinar a precipitação média através de polígo-
nos. Os Polígonos de Thiessen são áreas de “domínio” de um posto pluviométrico. Consi-
dera-se que no interior dessas áreas a altura pluviométrica é a mesma do respectivo posto.
O método de Thiessen é geralmente mais preciso que o método da média aritmética, 
mas ele não é flexível, uma vez que um novo traçado dos polígonos deve ser construído 
toda vez que há uma mudança nos postos de trabalho, tal como a perda de dados de um 
posto em um certo período. Outra falha do método é que ele não considera diretamente 
as influências orográficas nas chuvas, ou variações de distribuições espaciais de intensi-
dade de uma chuva.
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Figura 3 – Métodos dos Polígonos de Thiessen
Fonte: hidro.ufcg.edu.br
A precipitação média na bacia é calculada pela expressão:
P
AP
A
i i
i
n
T
� �
�
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onde:
• P = é a precipitação média na bacia (mm);
• Pi = é a precipitação no posto i (mm);
• Ai = é a área do respectivo polígono, dentro da bacia (km2);
• A = é a área total da bacia.
Método das Isoietas
Considerado o mais preciso, este método baseia-se em curvas de igual precipitação. 
A dificuldade maior em sua implementação consiste no traçado dessas curvas, que re-
quer sensibilidade do analista. O método é detalhado a seguir:
1. De posse dos dados pluviométricos obtidos nos postos da bacia, traçar curvas 
de igual precipitação (ISOIETAS). O procedimento é semelhante ao adotado 
para curvas de nível.
2. Calcular para cada par sucessivo de isoietas o valor médio da altura de 
chuva precipitada.
3. Planimetrar as áreas entre isoietas sucessivas.20
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4. Calcular a média ponderada dos valores obtidos no passo 2, tomando como 
peso a área planimetrada correspondente. A média obtida corresponde à preci-
pitação média sobre a bacia em análise.
Figura 4
Onde:
• Pi = precipitação entre isoietas sucessivas;
• Ai = área entre isoietas sucessivas;
• At = área total.
Hidrologia: https://goo.gl/88BbFw
Hidrologia e Sistemas de Drenagem: https://goo.gl/6WvHjK
Chuvas Intensas
As chuvas intensas são entendidas como ocorrência extrema, com duração, distribui-
ção temporal e espacial crítica para área ou bacia hidrográfica. São as causas das cheias 
responsáveis por grandes prejuízos quando os cursos de água transbordam e inundam 
casas, ruas e escolas, podendo destruir plantações, pontes etc.
A importância prática do estudo das chuvas intensas é para o dimensionamento 
das obras de hidráulica, como galerias pluviais, sistemas de drenagem e vertedouros de 
barragens. Do ponto de vista hidrológico, representa uma contribuição para os estudos 
necessários para a definição de projetos de barragens e reservatórios no que diz respeito 
às ondas de enchente de projeto, determinadas a partir da distribuição das chuvas de 
projeto aos hidrogramas unitários.
Dos vários problemas de engenharia em que há necessidade de conhecimento da 
frequência de ocorrência de chuvas de alta intensidade, destaca-se como um dos mais 
importantes a estimativa de vazões extremas para cursos de água sem medidores de 
vazão apropriados.
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
As precipitações máximas são retratadas pontualmente pelas curvas de intensidade, 
duração e frequência (IDF) que são grandezas que as caracterizam.
Curvas de Intensidade e Duração
A utilização de dados sobre precipitação para finalidades hidrológicas requer infor-
mações a respeito das intensidades das chuvas de várias frequências, e de durações 
específicas. A relação entre a duração, a intensidade e a frequência, em cada local, pode 
ser determinada pela análise dos dados de precipitação nele obtidos. (Wilder, 1964)
Esses dados são obtidos a partir dos registros pluviográficos, sob a forma de pluvio-
gramas, ou seja, diagramas de precipitação acumulada ao longo do tempo.
A relação entre essas variáveis (I, D, F) deve ser obtida a partir das observações das 
chuvas intensas, durante um período de tempo suficientemente longo e representativo, 
dos eventos extremos no local. O tratamento estatístico dos dados pluviométricos mos-
tra que chuvas mais intensas são mais raras e tem menor duração.
Para a análise estatística hidrológica podem ser usados séries anuais, ou séries par-
ciais, dependendo da disponibilidade e do objetivo de estudo. Pode ser representada pela 
seguinte equação:
i
aT
t b
r
n
m� �� �
Onde:
• i = intensidade;
• Tr = tempo de retorno;
• t = duração da chuva;
 a, b, m e n são parâmetros que devem ser determinados para cada local (Estação 
Pluviométrica).
Gráfico de IDF: https://goo.gl/5qUzHf
Diagramas representativos das chuvas intensas
As precipitações intensas em uma determinada estação costumam ser representadas 
por meio de dois diagramas deduzidos diretamente dos pluviogramas registrados no local.
Hietograma ou pluviograma cronológico
Esse diagrama indica a altura pluviométrica (em mm), ou intensidade média (em mm/
hora) observada em cada intervalo de tempo parcial, de 1 hora ou de 5 minutos (inter-
valo mínimo apreciado normalmente nos pluviógrafos), conforme a dimensão da bacia 
e o tempo total de duração da precipitação.
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Figura 5
https://goo.gl/VziZCw
Curva das alturas pluviométricas acumuladas
Este diagrama fornece para cada instante o valor quantidade de água total precipitada 
a partir de um instante inicial.
Figura 6
Através desta unidade você obteve um conceito abrangente sobre a Hidrologia, desde sua 
História até a aplicação prática. Foram elucidados temas como: Ciclo Hidrológico, Balanço 
Hídrico e Precipitação.
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UNIDADE 
Hidrologia – Parte 1
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Sites
DAEE – Hidrologia
https://goo.gl/CU1vQN
CPRM – Programa Nacional de Hidrologia
https://goo.gl/Gscwph
 Leitura
Hidrologia
https://goo.gl/88BbFw
Hidrologia e Sistemas de Drenagem
https://goo.gl/6WvHjK
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Referências
GARCEZ, Lucas Nogueira; ALVAREZ, Guillermo Acosta. Hidrologia. 2. Ed. São Paulo: 
Editora Edgard Blucher Ltda., 1988.
GRIBBIN, John. Introdução a Hidráulica, Hidrologia e Gestão de Águas Pluviais. 
São Paulo: Cengage Learning , 2015.
PORTO, Ruben La Laina; ZAHED FILHO, Klamel. Introdução a Hidrologia – Ciclo 
Hidrológico e Balanço Hídrico.
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