Apostila Hidrologia GRS130 FINAL

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FUNDAMENTOS DE HIDROLOGIA E MANEJO 
DE BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marcelo Ribeiro Viola 
Lavras – MG 
2020 
Bacia hidrográfica 
do rio Grande 
 
 
 
 
SOBRE O AUTOR 
 
 Docente do Departamento de Recursos Hídricos e Saneamento da Universidade Federal de 
Lavras (UFLA). Possui graduação em Eng. Agrícola (UFLA/2006), mestrado em Eng. Agrícola 
(UFLA/2008) e doutorado em Recursos Hídricos (UFLA/2011). Atua no ensino, pesquisa, inovação 
e extensão na área de Hidrologia. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/3142563813587060 
 
 
 
 
 
PREFÁCIO 
 
 O presente material didático constitui-se como referência bibliográfica básica para a 
disciplina GRS130 - Fundamentos de Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas, criada em 2017. 
A GRS130 compõe o núcleo de disciplinas profissionalizantes dos cursos de Agronomia e Engenharia 
Florestal da UFLA, em conformidade com as diretrizes curriculares do MEC e CONFEA. A disciplina 
tem como objetivo básico propiciar conhecimento hidrológico que subsidie a formação de 
profissionais aptos para desenvolver o uso do solo nas propriedades rurais sem afetar adversamente 
os recursos hídricos. Em termos específicos busca-se atuar na formação de profissionais com 
conhecimento sobre a legislação de recursos hídricos, aptos para atuar em projetos hidrológicos em 
propriedades rurais, restauração ambiental, outorga de uso dos recursos hídricos, monitoramento 
hidrológico e comitês de bacia hidrográfica. 
 Ressalta-se que o presente material didático se encontra em fase de desenvolvimento, sendo 
esta versão preliminar disponibilizada para as atividades letivas referentes ao Estudo Remoto 
Emergencial (ERE) adotado no primeiro semestre letivo de 2020 na UFLA. Sugestões de melhorias 
e correções devem ser enviadas para o e-mail marcelo.viola@ufla.br. 
 
 
 
 
Marcelo Ribeiro Viola – marcelo.viola@ufla.br 
 
 
http://lattes.cnpq.br/3142563813587060
mailto:marcelo.viola@ufla.br
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ficha Catalografica 
 
 
 
 
Viola, Marcelo Ribeiro 
 Fundamentos de Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas / Marcelo Ribeiro Viola. 
Lavras, 2020. 200p. : il. ; 15,5 x 23 cm. 
 
 Bibliografia. 
 ISBN: Em fase de elaboração 
 
 1. Introdução. 2. Bacia Hidrográfica. 3. Monitoramento Hidrológico. 4. Séries 
Hidrológicas. 5. Introdução à Hidrologia Estatística. 6. Precipitação. 7. Infiltração. 8. 
Escoamento. 9. Gestão de Recursos Hídricos. 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 7 
1.1 Conceituação Inicial ................................................................................................................ 7 
1.2 O ciclo hidrológico global ....................................................................................................... 8 
1.3 A água na Terra ...................................................................................................................... 9 
1.4 Conjuntura dos recursos hídricos ........................................................................................ 10 
1.5 Água virtual e Pegada Hídrica ............................................................................................. 11 
1.6 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 13 
1.7 Referências Bibliográficas .................................................................................................... 14 
2. BACIA HIDROGRÁFICA ......................................................................................................... 16 
2.1 Ciclo hidrológico em bacias hidrográficas .......................................................................... 19 
2.2 Introdução aos aquíferos e poços ......................................................................................... 21 
2.3 Classificação de bacias hidrográficas .................................................................................. 23 
2.4 Balanço hídrico ...................................................................................................................... 24 
2.5 Caracterização fisiográfica ................................................................................................... 26 
2.5.1 Área da bacia hidrográfica ............................................................................................ 29 
2.5.2 Rede de drenagem .......................................................................................................... 31 
2.5.3 Relevo .............................................................................................................................. 34 
2.6 Manejo de bacias hidrográficas (MBH) .............................................................................. 35 
2.6.1 Pagamento por serviços ambientais hídricos (PSA hídrico) ....................................... 36 
2.7 Exercícios Propostos ....................................................................................................... 37 
2.8 Referências bibliográficas..................................................................................................... 40 
3. MONITORAMENTO HIDROLÓGICO .................................................................................. 42 
3.1 Monitoramento do escoamento em rios............................................................................... 42 
3.1.1 Medição de vazão em rios .............................................................................................. 46 
3.2 Monitoramento do escoamento em nascentes e córregos .................................................. 50 
3.3 Monitoramento da precipitação ........................................................................................... 52 
3.4 Aquisição de séries hidrológicas ........................................................................................... 56 
3.5 Tabulação de séries reduzidas .............................................................................................. 56 
\3.6 Exercícios Propostos ............................................................................................................ 57 
3.7 Referências bibliográficas..................................................................................................... 58 
4. PRINCIPIOS DE HIDROLOGIA ESTATÍSTICA ................................................................. 60 
4.1 Frequência de variáveis contínuas ....................................................................................... 60 
4.2 Tempo de Retorno (TR) ........................................................................................................ 62 
 
 
 
4.3 Exercícios Propostos ............................................................................................................. 63 
4.4 Referências Bibliográficas .................................................................................................... 65 
5. PRECIPITAÇÃO ........................................................................................................................ 66 
5.1 Mecanismo de formação das chuvas .................................................................................... 67 
5.2 Tipos de chuva ....................................................................................................................... 68 
5.3 Regime pluvial ....................................................................................................................... 70 
5.4 Fenômenos cíclicos ................................................................................................................ 75 
5.4.1 El Niño-Oscilação Sul..................................................................................................... 76 
5.5 Ferramentas para o planejamento agrícola ........................................................................ 78 
5.6 Precipitação média na bacia hidrográfica........................................................................... 79 
5.7 Preenchimento de falhas em séries pluviométricas ............................................................ 80 
5.8 Análise de consistência em séries pluviométricas ............................................................... 81 
5.9 Precipitação máxima ............................................................................................................. 82 
5.9.1 Chuva de projeto ............................................................................................................ 85 
5.10 Exercícios propostos ............................................................................................................ 86 
5.11 Referências bibliográficas ................................................................................................... 89 
6. INFILTRAÇÃO EM BACIAS HIDROGRÁFICAS ................................................................ 92 
6.1 O processo de infiltração ...................................................................................................... 93 
6.2 Armazenamento de água no solo ......................................................................................... 96 
6.3 Fluxo de água no solo ............................................................................................................ 97 
6.4 Teste de infiltração com simulador de chuvas .................................................................... 99 
6.4.1 Equações de infiltração ................................................................................................ 100 
6.5 Grupos hidrológicos dos solos ............................................................................................ 102 
6.6 Infiltração média na bacia hidrográfica ............................................................................ 105 
6.6.1 Índice Φ ......................................................................................................................... 105 
6.6.2 Método Curva Número (CN) ...................................................................................... 106 
6.7 Exercícios propostos ............................................................................................................ 108 
6.8 Referências bibliográficas................................................................................................... 110 
7. ESCOAMENTO ........................................................................................................................ 112 
7.1 Componentes do escoamento .............................................................................................. 113 
7.2 Grandezas características ................................................................................................... 114 
7.3 Análise da hidrógrafa de um evento de precipitação isolado na bacia hidrográfica .... 116 
7.4 Cálculo da vazão máxima por métodos chuva-vazão ....................................................... 118 
7.4.1 Método Racional ........................................................................................................... 119 
 
 
 
7.4.2 McMath ......................................................................................................................... 120 
7.5 Regionalização de vazões .................................................................................................... 121 
7.6 Indicadores hidrológicos ..................................................................................................... 127 
7.7 Exercícios propostos ............................................................................................................ 128 
7.8 Referências bibliográficas................................................................................................... 132 
8. GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS .................................................................................. 133 
8.1 Exercícios propostos ............................................................................................................ 133 
9. IMPACTOS DA AGRICULTURA SOBRE OS RECURSOS HÍDRICOS ......................... 134 
9.1 Exercícios propostos ............................................................................................................ 134 
 
Fundamentos de Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
Prof. Marcelo R. Viola 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
1.1 Conceituação Inicial 
 A hidrologia é a ciência que estuda a água na Terra, abrangendo sua quantificação, 
ocorrência, movimentação, propriedades e relação com o meio ambiente (Chow, 1959). 
 A água, elemento central da hidrologia, encontra-se amplamente difundida na 
natureza. Tendo-se em vista a vasta diversidade de ambientes nos quais a água está presente, 
o seu estudo tem a seguinte subdivisão básica (Tucci, 2004): 
- Hidrometeorologia: ciência que estuda a água na atmosfera; 
- Limnologia: lagos e reservatórios; 
- Potamologia: cursos d’água; 
- Glaciologia: neve e glaciares; 
- Hidrogeologia: águas subterrâneas. 
 No contexto da disciplina Fundamentos de Hidrologia e Manejo de Bacias 
Hidrográficas, o foco é específico, na chamada Hidrologia de Superfície, na qual a unidade 
territorial de interesse é a bacia hidrográfica. 
 Define-se bacia hidrográfica como sendo uma área drenada por uma rede de 
drenagem e que tem seus limites definidos pelas partes mais altas do relevo (divisor de águas 
topográfico). O ciclo hidrológico nas bacias hidrográficas se processa tendo como principal 
entrada de água a precipitação, e como principais saídas, o escoamento nos cursos d’água e 
a evapotranspiração. A Figura 1 mostra uma imagem de satélite da Serrinha em Lavras, MG 
(Fonte: Google Earth - https://www.google.com/earth/), com o estabelecimento de uma área 
de drenagem a montante de uma seção de controle no curso d’água. 
 
 
Figura 1. Bacia hidrográfica delimitada na Serrinha, Lavras-MG. 
 
No contexto do ciclo hidrológico em bacias hidrográficas, Mello e Silva (2013) 
definem Hidrologia de Superfície com o seguimento da Hidrologia que estuda os fenômenos 
hidrológicos compreendidos entre a chegada da água na bacia pela precipitação, e a sua saída 
https://www.google.com/earth/
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para atmosfera e oceano, pela evapotranspiração e escoamento, respectivamente. Desta 
maneira tomam relevância dentro da Hidrologia de Superfície os seguintes fenômenos 
hidrológicos: precipitação, infiltração, evapotranspiração, escoamento superficial direto, 
subterrâneo e sub-superficial. 
 Observa-se que os fenômenos hidrológicos relacionados com a Hidrologia de 
Superfície são sobremaneira influenciados pelo meio físico, com destaque para os solos, 
vegetação e relevo. Adiciona-se a isto, em bacias nas quais é praticada a agricultura, o efeito 
do manejo agrícola sobre os fenômenos do ciclo hidrológico. Nessas áreas, dependendo das 
práticas empregadas, pode haver, por exemplo, alteração da infiltrabilidade do solo, 
deterioração da qualidade da água, agravamento da erosão hídrica e assoreamento, dentre 
outros. 
 É nesse contexto que se insere a disciplina Fundamentos de Hidrologia e Manejo de 
Bacias Hidrográficas. Ou seja, visa propiciar conhecimento sobre os fenômenos hidrológicos 
em bacias hidrográficas visando nortear a correta tomada de decisão pelos profissionais de 
ciências agrárias no que tange ao impacto das atividades rurais sobre os recursos hídricos. 
Visa também fornecer conhecimento técnico sobre gestão de recursos hídricos, regime 
pluvial, monitoramento hidrológico,projetos hidrológicos, entre outros. 
 
1.2 O ciclo hidrológico global 
 
O ciclo hidrológico em escala global envolve a movimentação de um volume anual 
de água da ordem de 577.000 km³ (soma da evaporação dos oceanos e evapotranspiração dos 
continentes), tendo como fonte de energia a radiação solar. A constante movimentação da 
água na Terra é essencial para a renovação da água doce nos continentes. 
A Figura 2 mostra um esquema simplificado, compartimentando a Terra em três 
reservatórios principais (oceanos, atmosfera e continentes), conforme Shiklomanov (1998). 
Observa-se que, na atmosfera sobre os oceanos ocorre um excedente, uma vez que a 
evaporação (502.800 km³.ano-1) é maior que a precipitação (458.000 km³.ano-1). Este 
excedente é transportado pelas massas de ar para as áreas continentais, e somado à 
evapotranspiração (74.200 km³.ano-1), compõe o montante precipitado sobre os continentes 
(119.000 km³.ano-1). 
Nos continentes, por sua vez, a precipitação (119.000 km³.ano-1) é maior que a 
evapotranspiração (74.200 km³ ano-1), resultando em um excedente nos continentes. Tal 
excedente da área continental é transportado para os oceanos pelo escoamento dos cursos 
d’água, caracterizando um ciclo fechado em termos globais. 
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Figura 2. Magnitude dos principais fluxos de água do ciclo hidrológico global (Fonte: 
Shiklomanov, 1998). 
 
1.3 A água na Terra 
 
Embora cerca de dois terços da superfície terrestre seja coberta por água, o volume 
total de água é limitado, da ordem de 1.386 106 km³, conforme mostra a Figura 3. 
 
 
 
 
Figura 3. À esquerda, imagem de satélite da Nasa que mostra que cerca de 2/3 da superfície 
terrestre está coberta por água. À direita, estudo do USGS que mostra a crosta terrestre com 
a remoção da água e três esferas azuis que representam o volume: total de água na terra 
Fonte: https://www.usgs.gov/special-topic/water-
science-school/science/where-earths-water 
Fonte: https://www.nasa.gov/content/satellite-
view-of-the-americas-on-earth-day 
 
https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/where-earths-water
https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/where-earths-water
https://www.nasa.gov/content/satellite-view-of-the-americas-on-earth-day
https://www.nasa.gov/content/satellite-view-of-the-americas-on-earth-day
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(esfera maior), água doce (esfera intermediária) e água dos rios, lagos e reservatórios (esfera 
menor). 
 
A água doce na Terra, caracterizada por salinidade < 0,5 g.kg-1, equivale a 
aproximadamente 2,5% do volume total. Tomando-se por referência apenas a água doce, 
68,7% está na forma de gelo e neve permanente na Antártica, Ártico e regiões montanhosas, 
e 29,9% no subsolo, em aquíferos. A água doce de fácil acesso, disponível na superfície 
terrestre em lagos, reservatórios e cursos d’água, é de apenas 0,26% (Shiklomanov, 1998). 
Considerando o ciclo hidrológico global com escala anual visto anteriormente, a água 
doce renovável na superfície continental é de 44.800 km³.ano-1. Esse valor corresponde à 
diferença entre a precipitação sobre os continentes (119.000 km³.ano-1) e às perdas por 
evapotranspiração (74.200 km³.ano-1). 
Contudo, nem toda a água doce renovável fica disponível para a população ao longo 
do ano. Estima-se que, durante as maiores cheias anuais, cerca de 2/3 da água doce renovável 
é escoada rapidamente para os oceanos. Desta maneira, a parcela de suprimento mais estável, 
que fica disponível ao longo do ano nos rios, lagos e reservatórios é de aproximadamente 1/3 
da água doce renovável, caracterizando a parcela da água chamada de recursos hídricos 
(Shiklomanov, 1998). 
De acordo com Pereira Junior (2004), define-se recursos hídricos como a parcela de 
água doce acessível à humanidade no estágio tecnológico atual e a custos compatíveis com 
seus diversos usos. 
 
1.4 Conjuntura dos recursos hídricos 
 
A água doce superficial (disponível em rios, lagos e reservatórios) está irregularmente 
distribuída na Terra (Figura 4). Observa-se que nas Américas ocorre 46%, sendo 12% no 
Brasil. 
 
 
Figura 4. Distribuição da água doce superficial nos continentes (Fonte: UNESCO apud ANA 
(2007)). 
 
 Contudo, quando se analisa a disponibilidade de água ao longo do território brasileiro 
verifica-se que há regiões úmidas com elevada produção de água, como a Amazônia, mas 
também, regiões de clima semiárido, como o interior do Nordeste. A Figura 5 aborda essa 
questão, mostrando os mapas de precipitação média anual (mm.ano-1) e de rendimento 
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específico médio (L.s-1.km-2). O rendimento específico médio pode ser entendido como a 
produção média de água (L.s-1) por unidade de área da bacia hidrográfica (km²). 
Dentre os fatores que explicam a elevada variabilidade espacial da água doce 
superficial cabe destacar o clima e as características físicas das bacias hidrográficas, tais 
como solos, vegetação e relevo. Contudo, é notório que a interferência antrópica, no que diz 
respeito ao uso do solo, consumo de água e a construção de barragens, também exerce 
importante papel. Nessa abordagem ganha destaque o setor agrícola, que explora 
extensivamente os solos das bacias hidrográficas, e que detém o maior uso consuntivo de 
água. De acordo com ANA (2011), o consumo de água no Brasil segue a seguinte 
distribuição: irrigação (69%), finalidade animal (12%), urbano (10%), industrial (7%) e rural 
(2%). 
No contexto da gestão de recursos hídricos, avaliar a relação entre demanda e 
disponibilidade hídrica é uma preocupação constante. De acordo com ANA (2011) quando a 
demanda supera 40% da disponibilidade, há um quadro muito crítico de segurança hídrica na 
bacia hidrográfica, configurando uma situação de stress hídrico. Nesse contexto ganham 
destaque: 
- Região nordeste: bacias em clima semiárido devido à baixa disponibilidade hídrica; 
- Região sudeste: bacia do rio Tietê devido à alta demanda para abastecimento urbano; 
- Região Sul: sub-bacias das regiões hidrográficas Uruguai e Atlântico Sul devido à 
alta demanda para irrigação. 
 
 
Figura 5. Á esquerda, mapa de precipitação média anual, em mm.ano-1 (Fonte: ANA, 2013), 
e à direita, mapa de rendimento específico médio, em L.s-1.km-2 (Fonte: ANA, 2009) 
 
1.5 Água virtual e Pegada Hídrica 
 
Com a globalização dos mercados e o aumento do comércio internacional, passou a 
haver interesse pela quantificação da água associada aos processos produtivos, sobretudo de 
commodities agrícolas. 
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Nesse sentido, Allan (1998) desenvolveu o conceito de água virtual, que se refere à 
quantificação de toda a água utilizada no processo produtivo de um determinado produto, 
considerando a sua produção, fabricação, transporte, etc. 
Do ponto de vista das commodities agrícolas, a evapotranspiração ao longo do ciclo 
produtivo da cultura representa considerável volume de água. Por exemplo, uma cultura para 
a qual a evapotranspiração é de 300mm (ou 300L.m-2) durante todo o ciclo produtivo, e que 
tem produtividade de 50sacas.ha-1. Isto significa que em uma área de 1ha o volume total de 
água consumido por evapotranspiração é de 300L.m-2x10.000m².ha-1=3.000.000L.ha-1, e que 
a produção é 50sacas.ha-1x60kg.saca-1=3.000kg.ha-1. Fazendo 3.000.000L.ha-1/3.000kg.ha-1, 
chega-se a 1.000L.kg-1. Ou seja, nesse exemplo, considerando-se apenas a evapotranspiração 
a água virtual é de 1000 litros para cada quilo de grão. 
Estudo conduzido por Bleninger e Kotsuka (2015) mostra que 1 tonelada de grãos de 
soja envolve 2.210m³ de água virtual, ou seja, 2.210L.kg-1. Desta maneira, embora quandoda exportação de 1 ton de soja a água presente nos grãos seja mínima, a água virtual associada 
é expressiva. A Figura 6 mostra os fluxos de água virtual relacionados com a soja brasileira. 
 
 
Figura 6. Fluxos de água virtual da soja brasileira, em 106 m3 (Fonte: Bleninger e Kotsuka, 
2015) 
 
Visando a quantificação da água virtual, Hoekstra e Hung (2002) propuseram a 
metodologia da pegada hídrica. Essa metodologia leva em consideração o consumo, uso e 
poluição da água doce associada ao processo produtivo, e é dividida em: 
- Pegada hídrica verde: consumo de água proveniente da precipitação, que fica 
armazenada no solo. A evapotranspiração, por exemplo, está inserida nessa classe. 
- Pegada hídrica azul: consumo de água doce superficial e subterrânea. A água 
utilizada para irrigação, por exemplo, se insere nessa classe. 
- Pegada hídrica cinza: quantidade de água necessária para depurar os efluentes 
decorrentes de um processo produtivo. 
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 No segmento florestal Schyns et al. (2017) quantificaram a pegada hídrica para a 
produção de papel A4 variando entre 1 e 12,9 L.folha-1, com média de 5,1 L.folha-1. Na 
Tabela 1 é mostrada a pegada hídrica média de alguns produtos de origem animal e agrícola. 
 
Tabela 1. Pegada hídrica média de alguns produtos (Fonte: Hoekstra et al. (2011) apud Silva 
et al. (2013)) 
 
 
Outra aplicação desta metodologia é na mensuração da pegada hídrica de um 
indivíduo ou nação. Mekonnen e Hoekstra (2011) quantificaram a pegada hídrica média 
global per capita entre 1996 e 2005 em 1385 m³.hab-1.ano-1, com a seguinte distribuição: 
consumo de produtos agrícolas: 92%; consumo de produtos industrializados: 4,4% e uso 
doméstico: 3,6%. A Figura 8 mostra a pegada hídrica média per capita. Para o Brasil o valor 
encontrado foi de 2027m³.hab-1.ano-1. 
 
 
Figura 8. Pegada hídrica per capita por país (Fonte: Mekonnen e Hoekstra, 2011). 
 
1.6 Exercícios Propostos 
1) Qual é o seguimento da hidrologia estudado na GRS130? Explique-o. 
2) Explique o conceito de água doce renovável. Com base nos dados do ciclo 
hidrológico global anual, qual é magnitude deste componente? 
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3) Qual é a diferença entre água doce renovável e recursos hídricos? 
4) Explique a importância da relação entre demanda e disponibilidade hídrica para a 
gestão de recursos hídricos. Cite três exemplos de regiões brasileiras com stress hídrico e sua 
causa. 
5) Explique os conceitos de água virtual e pegada hídrica. 
6) Calcule a água virtual relacionada com uma cultura que tem evapotranspiração de 
400mm e produtividade de 30sacas.ha-1. Resp: 2.222L.kg-1 
7) Faça a leitura do artigo de Silva et al. (2013), "Uma medida de sustentabilidade 
ambiental: Pegada hídrica" disponível no Campus Virtual. 
 
1.7 Referências Bibliográficas 
 
ALLAN, J. A. Virtual water: A strategic resource global solutions to regional deficits. 
Ground Water, v.36, p.545-546, 1998. 
 
ANA, GEO Brasil: recursos hídricos: resumo executivo. Ministério do Meio Ambiente/ 
Agência Nacional de Águas/ Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente. Brasília: 
MMA. 2007. 60p. Disponível em: 
http://arquivos.ana.gov.br/wfa/sa/GEO%20Brasil%20Recursos%20H%C3%ADdricos%20-
%20Resumo%20Executivo.pdf 
 
ANA, Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil 2009. Disponível em: 
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-
hidricos/conj2009_rel.pdf 
 
ANA, Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil Informe 2011. Disponível em 
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-
hidricos/conj2011_inf.pdf 
 
ANA, Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil 2013. Disponível em 
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-
hidricos/conj2013_rel.pdf 
 
BLENINGER, T.; KOTSUKA, L. K. Conceitos de água virtual e pegada hídrica: estudo de 
caso da soja e óleo de soja no Brasil. Journal of Water Resources. DOI:10.5894/rh36n1-2. 
Volume 36, Nº 1, 2015. 
 
CHOW, V.T. Handbook of applied hydrology – a compendium of water-resources 
technology. New York: McGraw-Hill, 1959. 174p. 
 
HOEKSTRA, A. Y.; HUANG, P. Q. Virtual water trade: A quantification of virtual water 
flows between nations in relation to international crop trade. Value of water research report 
series. Institute for Water Education. Holanda: UNESCOIHE, 2002. 66p 
 
http://arquivos.ana.gov.br/wfa/sa/GEO%20Brasil%20Recursos%20H%C3%ADdricos%20-%20Resumo%20Executivo.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/wfa/sa/GEO%20Brasil%20Recursos%20H%C3%ADdricos%20-%20Resumo%20Executivo.pdf
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/conj2009_rel.pdf
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/conj2009_rel.pdf
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/conj2011_inf.pdf
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/conj2011_inf.pdf
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/conj2013_rel.pdf
http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/conj2013_rel.pdf
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15 
 
HOEKSTRA, A. Y.; CHAPAGAIN, A.K.; ALDAYA, M.M.; MEKONNEN, M.M. The 
water footprint assessment manual – setting the global standard. Earthscn, London, 2011. 
 
MEKONNEN, M.M.; HOEKSTRA, A.Y. National water footprint accounts: the green, 
blue and grey water footprint of production and consumption. Vol.1, Research report series 
nº 50, UNESCO-IHE, 2011. 
 
MELLO, C.R.; SILVA, A.M. Hidrologia: princípios e aplicações em sistemas agrícolas. 1. 
ed. Lavras: Editora UFLA, 2013. v. 1. 455p . 
 
PEREIRA JUNIOR, J.S. Recursos Hídricos – Conceituação, disponibilidade e usos. 2004. 
Disponível em: http://bd.camara.gov.br/bd. Acesso em 22/10/2015. 
 
SCHYNS, J.F.; BOOIJ, M.J.; HOEKSTRA, A.Y. The water footprint of wood for lumber, 
pulp, paper, fuel and firewood, Advances in Water Resources, vol.107, p.490-501, 2017. 
 
SHIKLOMANOV, I.A. World water resources: a new appraisal and assessment for the 21 
century. Paris: UNESCO. 1998. 76p. 
 
SILVA, V.P.R.; ALEIXO, D.O.; NETO, J.D.; MARACAJÁ, K.F.B.; ARAÚJO, L.E. Uma 
medida de sustentabilidade ambiental: pegada hídrica. Rev. bras. eng. agríc. ambient., 
Campina Grande , v. 17, n. 1, Jan. 2013. 
 
TUCCI, C.E.M., Hidrologia: Ciência e Aplicação, Editora UFRGS, Porto Alegre - RS, 
2004, 943 p. 
 
http://bd.camara.gov.br/bd
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16 
 
2. BACIA HIDROGRÁFICA 
 
A bacia hidrográfica é a unidade territorial na qual o ciclo hidrológico terrestre se processa. 
Seus limites são definidos pelas partes mais altas do relevo, pela chamada linha de cumeada ou divisor 
de águas. No interior da bacia hidrográfica ocorre uma rede de drenagem, constituída por um curso 
d’água principal e seus afluentes. O escoamento é conduzido pela rede de drenagem até o exutório 
ou foz, no oceano. 
A delimitação de uma bacia hidrográfica, em sua totalidade, é efetuada a partir da foz ou 
exutório. Tomado-se por referência os afluentes do curso d’agua principal, podem ser delimitadas 
sub-bacias, conforme mostram as Figuras 9 e 10. 
 
 
 
Figura 9. A linha pontilhada amarela mostra a área de drenagem da bacia hidrográfica do rio X (curso 
d’água principal, com foz no oceano). A linha pontilhada vermelha mostra a área de drenagem de um 
afluente (Rio Y) delimitada a partir da confluência com o curso principal, constituindo-se como uma 
sub-bacia da bacia hidrográfica do rio X (Fonte: Freitaset al., 2015). 
 
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17 
 
 
Figura 10. Bacia hidrográfica do Tocantins-Araguaia, mostrando a sub-bacia do rio Palma e uma sub-
bacia de primeira ordem (área de drenagem de uma nascente). 
 
Cabe ressaltar que uma área de drenagem pode ser delimitada a partir do estabelecimento de 
uma seção de controle em um ponto qualquer de interesse em um curso d’água (Figura 11). Esta é 
uma demanda frequente em hidrologia, como por exemplo, na elaboração de um processo de outorga 
a fio d’água (na qual a captação é realizada diretamente no curso d’água) ou em barramento. Neste 
tipo de situação a delimitação da área de drenagem adota como seção de controle o local da captação 
ou barramento, respectivamente. 
 
 
Figura 11. Área de drenagem delimitada a montante de uma seção de controle (ponto de interesse). 
 
A maior bacia hidrográfica mundial é a Amazônica, com 6.915.000km². O escoamento da 
bacia amazônica equivale a 15% do escoamento total dos rios da Terra (Shiklomanov e Rodda, 2003). 
A Tabela 2 traz informações sobre as maiores bacias hidrográficas. 
 
Tabela 2. Informações básicas sobre as maiores bacias mundiais (Shiklomanov e Rodda, 2003). 
Ponto de 
interesse 
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18 
 
Rio Continente Área 
(km² x 10³) 
Comprimento do 
curso d’água principal (km) 
Amazonas América do Sul 6.915 6.280 
Congo África 3.680 4.370 
Paraná América do Sul 3.100 4.700 
Mississippi América do Norte 2.980 3.780 
Nilo África 2.870 6.670 
Ob Ásia 2.990 3.650 
Yenisey Ásia 2.580 3.490 
 
 Visando a gestão de recursos hídricos, a Agência Nacional de Águas (ANA) estabelece 12 
regiões hidrográficas: Amazônica, Tocantins-Araguaia, Atlântico Nordeste Ocidental, Parnaíba, 
Atlântico Nordeste Oriental, São Francisco, Atlântico Leste, Atlântico Sudeste, Paraná, Paraguai, 
Uruguai e Atlântico Sul. É importante observar que as regiões Amazônica, Paraná, Paraguai e 
Uruguai representam a parcela das referidas bacias inseridas no território brasileiro. As regiões com 
prefixo Atlântico representam um conjunto de pequenas bacias hidrográficas agrupadas para a 
finalidade de gestão. Por fim, as regiões Tocantins-Araguaia, Parnaíba e São Francisco representam 
bacias hidrográficas na sua totalidade. 
 
 
Figura 12. Regiões hidrográficas brasileiras (Fonte: ANA, 2013) 
 
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19 
 
2.1 Ciclo hidrológico em bacias hidrográficas 
 
Conforme visto, o ciclo hidrológico garante anualmente a renovação da água na bacia 
hidrográfica através da precipitação. Ao interagir na superfície da bacia hidrográfica, a precipitação 
inicia uma fase específica do ciclo hidrológico. Os mecanismos de armazenamento e transporte de 
água são definidos como fenômenos hidrológicos (Naghettini e Pinto, 2007). A Figura 14 mostra os 
principais fenômenos do ciclo hidrológico em bacias hidrográficas. 
 
 
Figura 14. Representação dos principais fenômenos do ciclo hidrológico em uma vertente e sua 
interação com o curso d’água, sendo Pt a precipitação total, P a precipitação descontadas as perdas 
por interceptação (It), T a transpiração das plantas, E a evaporação, Ac a ascensão capilar, Pp a 
percolação profunda, Esd o escoamento superficial direto, Ess o escoamento subsuperficial, Eb o 
escoamento basal ou subterrâneo e ESt o escoamento total no curso d’água. 
 
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20 
 
A Figura 15 detalha a interação da precipitação total (Pt) com a superfície. Ao interagir com 
a cobertura vegetal, uma parcela da precipitação fica armazenada no dossel e é evaporada, compondo 
as perdas por interceptação (It). Esse componente (It) integra a evapotranspiração da bacia 
hidrográfica, junto aos fenômenos de transpiração (T) e evaporação (E). Observe que, a parcela da 
precipitação que efetivamente chega ao solo, é dada pela precipitação interna (Pi) e pelo escoamento 
dos troncos (Et). Denomina-se a parcela da precipitação que chega a superfície do solo de precipitação 
líquida (P), correspondendo à soma de Et e Pi. 
É importante mencionar que em muitos materiais didáticos de Manejo de Bacias 
Hidrográficas a precipitação líquida (tradução do termo net precipitation) é chamada de precipitação 
efetiva. A terminologia adotada no presente material busca evitar ambiguidade, visto que o termo 
precipitação efetiva é amplamente utilizado em hidrologia para designar a parcela da precipitação 
convertida em escoamento superficial direto. 
 
 
Figura 15. Detalhamento da interação da precipitação com a superfície de uma bacia hidrográfica 
rural, sendo Pt a precipitação total incidente, It as perdas por interceptação, Et o escorrimento pelo 
tronco e Pi a precipitação interna. 
 
Na superfície do solo a precipitação líquida tem três caminhos básicos: evaporação (E), 
infiltração (I) ou escoar pela superfície formando o escoamento superficial direto (Esd). A parcela 
infiltrada representa o cerne do Manejo de Bacias Hidrográficas (MBH). Ao infiltrar a água repõe o 
armazenamento de água no solo, que é essencial para a vegetação, e também propicia a recarga dos 
aquíferos. A recarga pode ser entendida como a parcela da infiltração que sofreu percolação profunda 
(Pp), passando da zona não saturada do solo (zona vadoza ou zona aerada) para a zona saturada 
(aquífero). Nas nascentes há o afloramento da zona saturada, originando o escoamento basal ou 
subterrâneo (Eb). Esse componente do escoamento garante a disponibilidade de água nos rios durante 
o período de estiagem, sendo responsável pela perenização do curso d’água. É importante notar que 
a infiltração durante o período chuvoso está diretamente relacionada com a disponibilidade de água 
nos cursos d’água durante a estiagem, que é o momento crítico relacionado à necessidade de água. 
Cabe ressaltar que o escoamento subterrâneo não fica limitado à nascente, mas pode ocorrer 
ao longo de toda a extensão do curso d’água, na chamada contribuição lateral. Em trechos nos quais 
a calha do curso d’água está em cota inferior à do aquífero ocorre a alimentação do curso d’água com 
aumento da vazão, sendo o curso d’água nesta situação classificado como efluente. Em outras 
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21 
 
situações, nas quais a calha do curso d’água está em cota superior à do aquífero pode ocorrer o 
inverso, ou seja, o curso d’água passa a alimentar o aquífero, sendo então classificado como influente 
e ocorrendo a redução da vazão. A Figura 16 ilustra a referida situação. 
 
Figura 16. Classificação de cursos d’água quanto à sua interação com o lençol freático. 
 
O excesso de precipitação que escoa pela superfície do solo é denominado de escoamento 
superficial direto (Esd). O Esd escoa pela superfície do solo até atingir a calha do curso d’água, 
consistindo em uma perda rápida de água para a bacia hidrográfica. Também há de se considerar que 
o Esd é o agente ativo da erosão hídrica. Em áreas agrícolas a erosão hídrica remove a camada 
agricultável do solo e ao atingir os cursos d’água e reservatórios ocasiona o assoreamento. 
Em ambientes tais como a Serra da Mantiqueira, com vertentes íngremes e vegetação 
florestal, um terceiro componente do escoamento é relevante, o escoamento subsuperficial (Ess). 
Neste tipo de ambiente ocorre a presença de serapilheira e a camada superficial do solo tem alta 
infiltrabilidade. Isto pode ser explicado pelo efeito de estruturação do solo propiciado pela matéria 
orgânica, elevada atividade biológica a qual produz galerias que funcionam como caminhos 
preferenciais para o deslocamento da água, entre outros. Entretanto, a camada subsuperficial do solo 
tende a apresentar menor infiltrabilidade.Desta maneira, quando há disponibilidade de água na 
superfície, ocorre a infiltração e a redistribuição da água com facilidade na camada superficial. 
Havendo uma camada de menor permeabilidade abaixo desta, passa a haver um deslocamento lateral 
por essa camada acompanhando o declive do terreno, até atingir a calha do curso d’água, compondo 
o Ess. 
Desta maneira, o escoamento total nos cursos d’água (ESt) pode apresentar três componentes: 
Esd, Ess e Eb. É importante notar que os dois primeiros ocorrem na ocasião de eventos de precipitação 
na bacia hidrográfica, tendo especial importância na gênese dos eventos de enchente. Por outro lado, 
o terceiro representa a descarga do aquífero, sendo de especial importância no contexto da vazante, 
no período de estiagem, quando ocorrem as vazões mínimas. 
Na interface entre as zonas saturada e não saturada pode ocorrer ascensão de água pelos 
capilares do solo (Ac). Este fenômeno tem maior relevância em baixadas nas quais o lençol freático 
se encontra mais próximo da superfície e do sistema radicular das plantas. Um exemplo deste tipo de 
local são as veredas presentes no bioma cerrado, as quais permanecem exuberantes mesmo durante 
os períodos mais críticos da estiagem. 
 
2.2 Introdução aos aquíferos e poços 
 
 Aquíferos são meios porosos que permitem o armazenamento e a transmissão da água, 
podendo ser confinados ou freáticos (Figura 17). Os aquíferos confinados são aqueles que se formam 
envoltos por um estrato confinante que não permite a transmissão de água. A recarga dos aquíferos 
confinados pode-se dar no afloramento do aquífero, conforme apresentado na Figura 17, e também a 
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22 
 
partir de drenanças de formações geológicas sobrepostas (Feitosa et al., 2008). Os aquíferos freáticos, 
por sua vez, são aqueles nos quais não há um estrato confinante envolvente, e assim, a pressão 
atmosférica atua diretamente sobre a sua superfície. Também são chamados de aquífero livre ou 
lençol freático. 
 A explotação de água subterrânea é amplamente utilizada no meio rural. No poço comum o 
objetivo é explotar água do aquífero freático. Dependendo da região, o poço comum recebe diferentes 
denominações, sendo as mais frequentes: cisterna, cacimba, amazonas, poço manual, poço freático, 
etc. Sua escavação geralmente é manual e o seu revestimento em alvenaria ou anéis de concreto. São 
poços de grande diâmetro (geralmente > 0,5m) e pequena profundidade (geralmente < 20m). Sua 
construção e manutenção devem ser realizadas por profissional especializado, pois há diversos riscos 
associados, tais como: queda, afogamento, choque elétrico, falta de oxigênio, presença de gases 
tóxicos, entre outros. Uma desvantagem do poço comum é que o nível da água acompanha a 
sazonalidade do ano hidrológico. Durante o período chuvoso há recarga e aumento do nível, seguido 
de rebaixamento durante a estiagem. Também há de se considerar que o poço comum é susceptível a 
contaminação em razão de sua proximidade à superfície. Em razão disto o poço deve ser 
adequadamente fechado, e não deve haver fossa ou aplicação de defensivos em suas proximidades. 
Recomenda-se que, previamente à utilização da água seja feita análise de qualidade em laboratório 
especializado. 
 Para a explotação da água de aquíferos confinados são construídos poços tubulares 
profundos. São poços de pequeno diâmetro (geralmente < 18”) e que podem alcançar grandes 
profundidades (até 2.000 m). Como nesse caso o aquífero é confinado, a água será elevada no poço 
até a cota piezométrica. Se a cota piezométrica estiver abaixo da linha da superfície será necessário 
bombear a água, e nesse caso o poço é chamado de não jorrante ou semi artesiano. Para a situação na 
qual a linha piezométrica se encontra acima da linha da superfície, a pressão do aquífero propiciará o 
bombeamento da água, constituindo um poço jorrante ou artesiano propriamente dito. 
 O projeto de poços tubulares é normatizado pela ABNT 12.212, e a construção pela ABNT 
12.244. Previamente à contratação de uma empresa devidamente cadastrada no CREA para a 
perfuração, deve-se solicitar, junto ao órgão ambiental, uma licença de perfuração. Posteriormente 
deve-se proceder à solicitação de outorga de água subterrânea junto ao órgão estadual de recursos 
hídricos. Maiores informações para o Estado de Minas Gerais podem ser obtidas em 
http://www.meioambiente.mg.gov.br/igam/outorga. 
 
http://www.meioambiente.mg.gov.br/igam/outorga
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23 
 
 
Figura 17. Poços de explotação de água nos aquíferos livre e confinado 
 
2.3 Classificação de bacias hidrográficas 
 
As bacias hidrográficas são classificadas quanto ao objetivo dos estudos a serem 
desenvolvidos, em representativa, experimental ou elementar (Mello e Silva, 2013). A Figura 13 
mostra imagens meramente ilustrativas visando exemplificar essa classificação (Fonte: Google 
Earth - https://www.google.com/earth/). 
Nas bacias representativas o objetivo é reconhecer as características do ciclo hidrológico em 
um ambiente fisiográfico específico. Assim, desenvolve-se o monitoramento hidrológico, a 
caracterização físico-hídrica dos solos, mapeamento da vegetação, relevo, solos, dentre outros. Esse 
conjunto de informações permitirá, posteriormente, quantificar indicadores hidrológicos sobre a 
disponibilidade hídrica local, e também, o desenvolvimento de estudos avançados. 
As bacias experimentais, por sua vez, são usualmente utilizadas para a quantificação dos 
impactos hidrológicos decorrentes de alterações no uso do solo, tais como desflorestamento, 
reflorestamento, etc. Esse tipo de análise requer o monitoramento de duas bacias fisiograficamente 
semelhantes, em uma mesma região climática. Uma das bacias é mantida intacta (testemunha), 
enquanto que a outra sofre a alteração no uso do solo. Muitas vezes estes experimentos são 
desenvolvidos em parceria com empresas do segmento florestal. 
As bacias hidrográficas elementares constituem pequenas áreas de drenagem para as quais 
pode-se pressupor a ocorrência de uniformidade da precipitação em toda a área, homogeneidade de 
https://www.google.com/earth/
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24 
 
solos, vegetação e relevo. Geralmente não excedem algumas dezenas de hectares. Desta maneira, o 
ciclo hidrológico observado em uma bacia elementar é inerente a este ambiente hidrológico 
específico, constituindo informação importante para a caracterização do seu comportamento 
hidrológico. 
 
 
Figura 13. Imagens meramente ilustrativas visando exemplificar as distintas classificações de bacias 
hidrográficas quanto ao objetivo do monitoramento: A) bacia representativa da Serrinha, Lavras-MG; 
B) bacia experimental visando estudar o impacto hidrológico da silvicultura no sul de Minas Gerais 
e C) bacia elementar constituída por Cambissolo e floresta na Serra da Mantiqueira. 
 
2.4 Balanço hídrico 
 
 Aplicando-se o princípio da conservação da massa para a movimentação contínua da água 
em um volume de controle (V), tem-se: 
 
𝑑𝑉
𝑑𝑡
= 𝐸 − 𝑆 
Em que, dV/dt é a variação do volume de água no tempo, E é a entrada de água no volume de controle 
e S é a saída. 
 No monitoramento hidrológico, a mensuração das variáveis hidrológicas é realizada em 
intervalos de tempo regulares. Por exemplo, nos postos pluviométricos quantifica-se a lâmina diária 
precipitada às 7h (ANA) ou 9h (INMET). Nesta ótica, de balanço hídrico discreto, realizado em 
intervalos diários, pode-se reescrever a Equação 1 da seguinte forma: 
 
∆𝐴 = (𝐸 − 𝑆) × ∆𝑡 
Em que, ΔA é a variação do armazenamento de água no volume de controle (mm), E é a taxa de 
entrada de água no volume de controle (mm.dia-1), S é a taxa de saída (mm.dia-1) e Δt é o intervalode tempo (1dia). 
 A Equação 2 pode ser aplicada considerando-se distintos volumes de controle e métodos de 
monitoramento das entradas e saídas de água. É o caso de alguns experimentos para a determinação 
da evapotranspiração da cultura (ETc), como por exemplo Silva et al. (2011). Nessa abordagem o 
volume de controle é definido pela profundidade efetiva do sistema radicular (z), conforme mostra a 
Figura 18. Nessa figura, Ir e P representam a entrada de água por precipitação e irrigação, 
respectivamente, Esd é o escoamento superficial direto, A é o armazenamento de água no solo, E é a 
evaporação, T é a transpiração (E+T=ETc), Ac é a ascensão capilar e Di é a drenagem interna. 
 
1 
2 
A. B. C. 
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25 
 
 
Figura 18. Componentes de um balanço hídrico que tem por objetivo determinar a evapotranspiração 
da cultura (ETc). 
 
 O equacionamento do balanço hídrico fica: 
 
∆𝐴 = (𝑃 + 𝐼𝑟 + 𝐴𝑐 − 𝐷𝑖 − 𝐸𝑠𝑑 − 𝐸𝑇𝑐) × ∆𝑡 
 
 Considerando monitoramento com intervalo diário (Δt=1) e assumindo ETc como variável 
dependente, a equação 3 pode ser reescrita da seguinte forma: 
 
𝐸𝑇𝑐 = 𝑃 + 𝐼𝑟 + 𝐴𝑐 − 𝐷𝑖 − 𝐸𝑠𝑑 − ∆𝐴 
Em que, todos os componentes estão em mm.dia-1. 
 A lâmina de irrigação é estabelecida com base no manejo de irrigação. O monitoramento dos 
demais componentes pode ser obtido de diferentes maneiras: 
- P: pluviômetro ou estação meteorológica; 
- Esd: calha coletora; 
- ΔA: a variação do armazenamento de água no solo entre o fim (Afinal) e o início (Ainicial) do intervalo 
de tempo geralmente é calculada por camada, a partir do monitoramento da umidade do solo por 
método direto ou indireto. 
- Ac e Di: podem ser obtidos indiretamente a partir do monitoramento do potencial matricial da água 
no solo acima e abaixo da profundidade de controle (z). 
 Tendo sido quantificada a evapotranspiração da cultura (ETc) em condições experimentais 
ótimas (hídricas, sanitárias e nutricionais), pode-se quantificar o coeficiente de cultura para cada 
estádio de desenvolvimento, pela relação ETc/ETo. Em que ETo é a evapotranspiração de referência, 
calculada a partir da evaporação do tanque classe A ou pela equação de Penman-Monteith a partir de 
dados monitorados em estação meteorológica. 
 Outro exemplo de balanço hídrico amplamente utilizado em hidrologia toma a bacia 
hidrográfica como volume de controle. Nesta situação, considerando-se desprezíveis fluxos 
subterrâneos com bacias contíguas, pode-se equacionar o balanço hídrico como sendo: 
Ir 
 
 
 
 Di 
3 
4 
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26 
 
 
∆𝐴 = (𝑃 − ESt − 𝐸𝑇) × ∆𝑡 
 
 O balanço acima permite uma importante simplificação para a escala de tempo anual, devido 
a que o ciclo hidrológico se processa na escala de ano hidrológico. Para a região de Lavras, MG, o 
ano hidrológico se inicia com o período chuvoso em outubro e se estende até o fim da estiagem em 
setembro do ano seguinte. Desta maneira é admissível considerar ΔA=0 para a escala de ano 
hidrológico. Considerando ΔA=0, ΔT=1ano, e ET como variável dependente, a Equação 5 fica: 
 
∆𝐴 = (𝑃 − ESt − 𝐸𝑇) × ∆𝑡 
0 = (𝑃 − ESt − 𝐸𝑇) × 1 
0 = 𝑃 − ESt − 𝐸𝑇 
𝐸𝑇 = 𝑃 − ESt 
Em que, P, ESt e ET estão em mm.ano-1. 
 
 Observe que, com base no balanço hídrico anual torna-se possível estimar a 
evapotranspiração anual na bacia hidrográfica a partir dos dados monitorados de precipitação e 
escoamento. A Figura 19 mostra o balanço hídrico anual das regiões hidrográficas brasileiras. 
Observa-se que em regiões úmidas, como na Amazônia, um maior percentual da precipitação é 
convertido em escoamento (48%), quando comparado à uma região mais seca, como por exemplo a 
bacia do rio Parnaíba (6%). Na bacia do Parnaíba ocorre maior demanda evapotranspirométrica e 
menor precipitação, o que resulta em maior déficit hídrico no solo, reduzindo a formação de 
escoamento. 
 
 
Figura 19. Balanço hídrico anual nas regiões hidrográficas brasileiras (Fonte: ANA, 2005). 
 
2.5 Caracterização fisiográfica 
 
 A dinâmica da água na bacia hidrográfica é afetada por uma diversidade de fatores físicos, 
tais como vegetação, solos, relevo, perfil hidrogeológico, entre outros. Desta maneira a caracterização 
do ambiente físico é relevante para a hidrologia, sendo chamada de caracterização fisiográfica. 
5 
6 
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27 
 
 Levantamentos pré-existentes disponibilizados por órgãos governamentais representam uma 
importante fonte de mapas base para a caracterização fisiográfica de uma bacia hidrográfica, 
conforme está descrito na Tabela 3. É relevante mencionar que o pleno desenvolvimento da 
caracterização fisiográfica de uma bacia hidrográfica é fortemente dependente da utilização de 
Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) e softwares do tipo CAD. 
 O segmento da caracterização fisiográfica que visa ao estudo específico da forma é chamado 
de caracterização morfométrica. O mapa hipsométrico, que dispõe informações sobre o relevo é a 
referência para esta etapa, podendo-se destacar os modelos digitais de elevação (MDE) e as mapas 
topográficos. 
 O MDE é um mapa em formato matricial (raster), no qual cada célula (pixel) traz a altitude 
média do terreno. São obtidos por sensoriamento remoto orbital, levantamento VANT (veículo aéreo 
não tripulado), ou mesmo pela interpolação de mapas topográficos. No que concerne aos produtos 
gratuitos obtidos por sensoriamento remoto orbital, destaca-se o produto ALOS/Palsar, que tem 
resolução espacial de 12,5 metros. SIGs como o Arcmap e o Qgis dispõe de ferramentas para a análise 
hidrográfica a partir do MDE. 
 Os mapas topográficos, por sua vez, trazem como informação hipsométrica as curvas de nível 
e os pontos cotados. O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) disponibiliza mapas 
topográficos para todo o território brasileiro. Em locais de maior densidade demográfica, como em 
grande parte do litoral e das regiões sul e sudeste, as folhas topográficas apresentam maior nível de 
detalhamento, estando disponíveis sobretudo na escala 1:50.000. Contudo, em regiões de baixa 
densidade demográfica o nível de detalhamento é menor, com folhas nas escalas 1:100.000 ou mesmo 
menor. A Figura 20 mostra a folha topográfica de Lavras. 
 
 
Fonte: https://www.ibge.gov.br/geociencias/cartas-e-mapas/folhas-topograficas/15809-folhas-da-carta-do-brasil.html?=&t=downloads 
Figura 18. Folha topográfica de Lavras (SF23-X-C-I-1) em formato editorado (A) e vetorial (B). 
 
A. B. 
https://www.ibge.gov.br/geociencias/cartas-e-mapas/folhas-topograficas/15809-folhas-da-carta-do-brasil.html?=&t=downloads
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28 
 
Tabela 3. Fontes de mapas base para caracterização fisiográfica 
Mapa Abrangência Escala ou 
resolução 
espacial 
Fonte Link 
Solos Nacional 1:5.000.000 Embrapa http://www.dpi.inpe.br/Ambdata/mapa_solos.php 
Solos Minas 
Gerais 
1:650.000 FEAM/MG http://www.dps.ufv.br/?page_id=742 
Vegetação Cerrado 1:250.000 LAPIG/UFG https://www.lapig.iesa.ufg.br/lapig/ 
Vegetação IBGE 1:500.000 IBGE https://www.ibge.gov.br/geociencias-
novoportal/informacoes-ambientais/cobertura-e-
uso-da-terra/15831-cobertura-e-uso-da-terra-do-
brasil.html?=&t=downloads 
Vegetação Global 300 metros Globcover/ESA http://due.esrin.esa.int/page_globcover.php 
Hidrogeologia América do 
Sul 
1:5.000.000 CPRM http://cprm.gov.br/publique/Hidrologia/Mapas-e-
Publicacoes/Mapa-Hidrogeologico-do-Brasil-ao-
Milionesimo-756.html 
Elevação/MDE 
ASTER 
Global 30 metros USGS https://earthexplorer.usgs.gov/ 
Elevação/MDE 
SRTM 
Global 30 metros USGS https://earthexplorer.usgs.gov/ 
Elevação/MDE 
ALOS/Palsar 
Global 12,5 metros ASF https://vertex.daac.asf.alaska.edu/Elevação/Folha 
topográfica 
Brasil 1:25.000 a 
1: 
1.000.000 
IBGE https://www.ibge.gov.br/geociencias-
novoportal/cartas-e-mapas/folhas-
topograficas/15809-folhas-da-carta-do-
brasil.html?=&t=downloads 
 
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29 
 
2.5.1 Área da bacia hidrográfica 
 
 A bacia hidrográfica representa o conjunto de terras que é drenada por uma dada rede de 
drenagem. Para a sua delimitação é necessário estabelecer uma seção de controle em um local de 
interesse no curso d’água. Quando o objetivo é delimitar a bacia na sua totalidade, a seção de controle 
é definida junto à foz. Entretanto, em muitos casos o objetivo é a delimitação da subbacia de um 
afluente, ou mesmo uma área de drenagem de interesse para um estudo hidrológico, conforme já 
visto. Em todas essas ocasiões, tendo sido definida a seção de controle, o procedimento de delimitação 
é análogo. 
 Quando se trabalha com folhas topográficas, uma primeira referência sobre a área de 
drenagem pode ser obtida rapidamente, plotando-se a seção de controle e identificando a rede de 
drenagem a montante (rio acima) desta, até as nascentes. Para traçar o divisor de águas, é então 
necessário identificar a linha de cumeada, a qual passa pelos pontos mais elevados do terreno nas 
proximidades da rede de drenagem. 
 A Figura 21 mostra o corte transversal de um divisor de águas entre dois rios. Nessa figura 
as setas representam as direções de fluxo (direção do escoamento superficial direto). Observe que, 
nas proximidades do divisor de águas topográfico ocorre a divergência das direções de fluxo. Ou seja, 
o escoamento superficial direto formado à esquerda do divisor topográfico segue as direções de fluxo 
até o Rio 1. Na vertente oposta, o escoamento superficial direto segue para a rede de drenagem da 
bacia contígua (Rio 2). 
 
 
Figura 21. Representação das direções de fluxo e de um divisor de águas topográfico. 
 
 Uma vez que o divisor de águas topográfico é identificado com base no relevo, um mapa 
topográfico é suficiente para delimitar uma área de drenagem. Para traçar o divisor de águas 
topográfico é importante identificar as direções de fluxo. Em mapas topográficos, com curvas de 
nível, identifica-se facilmente essa direção como sendo da maior para a menor cota e com sentido 
ortogonal às curvas de nível. 
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30 
 
 A Figura 22 mostra o traçado das direções de fluxo em um mapa topográfico. Nesta figura 
fica nítida a identificação do divisor topográfico, no trecho no qual ocorre a divergência das direções 
de fluxo. E também fica nítido o trecho para o qual as direções de fluxo convergem, chamado de 
talvegue, e que é a localização onde ocorrem as grotas e os cursos d’água. 
 
 
Figura 22. Exemplo de traçado das direções de fluxo (setas) e identificação do divisor topográfico e 
do talvegue. 
 
 No que concerne o desenvolvimento de estudos hidrológicos de uma forma geral, as folhas 
topográficas com escala 1:50.000, ou mesmo MDEs gratuitos, mostram-se suficientes para a 
caracterização morfométrica. Entretanto, há situações que requerem levantamento topográfico de 
precisão. Como exemplo cita-se a elaboração de curvas cota-volume de reservatórios e projetos de 
barragem. A Figura 23 mostra a subbacia de um afluente do rio Capivari delimitada manualmente em 
folha topográfica na escala 1:50.000. 
 
 
Figura 23. Delimitação manual da subbacia de um afluente do rio Capivari no município de Itumirim, 
MG, em folha topográfica editorada na escala 1:50.000. 
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31 
 
 
 Tendo sido realizada a delimitação da bacia hidrográfica pode-se mensurar a sua área (ABH) 
e perímetro (PBH). Embora essa seja uma informação simples, é de grande importância, pois expressa 
o tamanho da área que capta precipitação e que gera o escoamento que atravessa a seção de controle 
de interesse. 
 Uma análise simples sobre a propensão a ocorrência de grandes enchentes pode ser obtida 
com base na forma da bacia. Com esse intuito foram desenvolvidos diversos índices, sendo abordado 
neste material apenas o coeficiente de compacidade (Kc): 
 
𝐾𝑐 =
𝑃𝐵𝐻
𝑃𝐶
= 0,28 ×
𝑃𝐵𝐻
√𝐴𝐵𝐻
 
 
 O Kc compara o perímetro da bacia hidrográfica (PBH) com o perímetro de uma circunferência 
com área igual à da bacia (PC). Se a bacia se assemelha a um círculo infere-se que há alta propensão 
a grandes enchentes, em função do acumulo do escoamento superficial direto em um curto trecho do 
curso d’água principal, quando da ocorrência de uma chuva intensa. Em situação análoga em uma 
bacia fisiograficamente semelhante, porém de forma alongada, o escoamento superficial direto tende 
a atingir um longo trecho do curso d’água principal, havendo menor propensão a grandes enchentes. 
A Figura 24 ilustra essa situação. Com base nos valores de Kc é estabelecida a seguinte classificação 
quanto a propensão a enchentes com base na forma: 
 - Alta: 1≤ Kc <1,25 
 - Média: 1,25≤ Kc ≤1,5 
 - Baixa: Kc >1,5 
 
 
Figura 24. Exemplificação de bacias hidrográficas com forma circular e alongada (a), e o efeito da 
forma na hidrógrafa de uma chuva isolada (b). 
 
2.5.2 Rede de drenagem 
 
 O estudo da rede de drenagem é importante para o reconhecimento do grau de ramificação 
da hidrografia e para a avaliação da eficiência de drenagem de uma bacia. Nesse estudo é importante 
reportar a escala do mapa hidrográfico utilizado, pois esta determina o nível de detalhamento da 
hidrografia mapeada. Na região sudeste do Brasil é comum a utilização de folhas topográficas do 
IBGE na escala 1:50.000. 
 A densidade de drenagem (Dd) é um índice que representa a razão entre o comprimento total 
dos cursos d’água (ΣL), em km, e a área da bacia (ABH), em km-2. No cálculo do ΣL consideram-se 
todos os cursos d’água, perenes, intermitentes e efêmeros. 
A. B. 
7 
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32 
 
 
𝐷𝑑 =
∑ 𝐿
𝐴𝐵𝐻
 
 
 Sua classificação segue a seguinte distribuição segundo Beltrame (1994): 
- Baixa: Dd ≤ 0,5km.km-2 
- Média: 0,5 < Dd ≤ 2km.km-2 
- Alta: 2 < Dd ≤ 3,5km.km-2 
- Muito alta: Dd >3,5km.km-2 
 
 O grau de ramificação da rede de drenagem é frequentemente mensurado pelo número de 
Strahler (Strahler, 1952). Nesse método, todo início de drenagem (nascente) recebe ordem 1. A partir 
da confluência (nó) de dois cursos de ordem i, origina-se um curso de ordem i+1. A ordem de um 
curso d’água i não é alterada na confluência (nó) com um curso d’água de menor ordem. Na Figura 
25 apresenta-se a hidrografia da bacia Bocaina, na Serra da Mantiqueira. Observa-se que essa 
hidrografia é de 3ª ordem e que há 30 cursos d’água (1 curso de 3ª ordem, 7 cursos de 2ª ordem, e 22 
cursos de 1ª ordem). 
 
Figura 25. Hierarquização de Strahler aplicada a bacia hidrográfica Bocaina, MG. 
 
Tendo sido realizada a hierarquização da rede de drenagem e a contabilização do número de 
cursos d’água (N), pode-se quantificar a frequência de cursos d’água (Fd), em cursos d’água.km-2: 
 
𝐹𝑑 =
𝑁
𝐴𝐵𝐻
 
 
 O índice de sinuosidade (Si) quantifica o quanto o trajeto de um curso d’água se difere de 
uma reta. Seu cálculo geralmente é realizado para o curso d’água principal, e é dado por: 
 
8 
9 
10 
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33 
 
𝑆𝑖 = (
𝐿 − 𝐿𝑡
𝐿
) × 100 
Em que, L é o comprimento do curso d’água principal, em km, e Lt é o trajeto em linha reta entre a 
seção de controle e a nascente do curso principal. 
 
Mansikkaniemi (1970) propõe a seguinte classificação para o Si: 
- Muito reto: Si < 20% 
- Reto: 20% ≤ Si < 30% 
- Intermediário: 30% ≤ Si < 40% 
- Sinuoso: 40% ≤ Si < 50% 
- Muito sinuoso:≥ 50% 
 
 Nesta ótica torna-se necessário identificar o curso d’água principal, desde a seção de controle 
até a nascente. Para isto, partindo-se do nó que originou o curso d’água de maior ordem em direção 
à montante (rio acima), dever-se-á identificar a extensão do curso principal. Em termos hidrológicos, 
nessa situação, considerar-se-á como extensão do curso principal o braço mais caudaloso ou de maior 
área de drenagem. Como esta informação nem sempre está disponível, pode-se inferir sobre a 
extensão do curso principal como sendo o braço que apresentar o menor ângulo com o prolongamento 
do trecho de jusante. Esse critério apresenta base física, uma vez que o braço mais caudaloso tem 
maior carga hidráulica e, desta maneira, é determinante na trajetória do curso d’água a jusante da 
confluência. A Figura 26a exemplifica essa situação. Nela observa-se que o braço da esquerda (αE) 
tem menor ângulo que o da direita (αD), constituindo a extensão do curso principal. A Figura 24b 
mostra o curso principal da bacia Bocaina, definido com base nesse critério. 
 
 
 
Figura 26. Critério de identificação do curso d’água principal (A) e exemplificação para a bacia 
Bocaina (B). 
 
 A declividade do curso d’água é fator determinante no estudo da dinâmica fluvial. 
Geralmente, no alto curso, ocorrem trechos curtos sob maiores declividades, enquanto que no baixo 
curso ocorrem trechos longos sob baixa declividade. Desta maneira não é recomendado o cálculo da 
declividade de um curso d’água pelo método direto, sendo abordado no presente material o cálculo 
pela média harmônica, conforme Mello e Silva (2013). Nesta metodologia o curso d’água é 
subdividido em i trechos compreendidos entre curvas de nível. Conhecendo-se o comprimento (Li) e 
o desnível (dni) de cada trecho, ambos em metros, procede-se ao cálculo da declividade de cada trecho 
(Di), admensional: 
A. 
B. 
Afluente ou 
tributário 
Nascente do curso 
d’água principal 
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34 
 
 
𝐷𝑖 =
𝑑𝑛𝑖
𝐿𝑖
 
 
 Tendo sido calculada a declividade de cada trecho i (Di), o cálculo da declividade média (S), 
em %, é dado por: 
 
𝑆 = [
∑ 𝐿𝑖
∑ (
𝐿𝑖
√𝐷𝑖
)
]
2
× 100 
 
 
2.5.3 Relevo 
 
 O estudo da forma da superfície da bacia hidrográfica é importante para a definição de áreas 
de comportamento hidrológico homogêneo, identificação de áreas de recarga, áreas de preservação 
permanente, várzeas, entre outros. 
 A partir dos dados de um mapa topográfico, a declividade média (I), em %, pode ser calculada 
conforme a equação 13: 
 
𝐼 =
𝐷
𝐴𝐵𝐻
× (∑ 𝐶𝑁) × 100 
Em que, D é a equidistância entre curvas de nível, em m, ΣCN é o comprimento total das curvas de 
nível na bacia, em m, e ABH é a área de drenagem, em m². 
 
A Tabela 4 mostra as classes de declividade propostas por Embrapa (1979). Embora essa 
classificação não tenha sido desenvolvida especificamente para declividade média de bacias, 
considera-se uma referência importante na avaliação do resultado. 
 
Tabela 4. Classes de declividade propostas por Embrapa (1979). 
Declividade (%) Relevo 
0 – 3 Plano 
3 – 8 Suavemente ondulado 
8 – 20 Ondulado 
20 – 45 Fortemente ondulado 
45 - 75 Montanhoso 
> 75 Fortemente montanhoso 
 
 A altitude média da bacia hidrográfica (E), em metros, é um parâmetro importante na 
definição do local para instalação do monitoramento meteorológico. A partir de um mapa topográfico, 
seu cálculo pode ser obtido por: 
 
𝐸 =
∑(𝑒𝑖 × 𝑎𝑖)
𝐴𝐵𝐻
 
 
Em que, ai é a área entre duas curvas de nível consecutivas, em m², ei é a média da elevação das duas 
curvas de nível, em m, e ABH é a área da bacia, em m². 
 
11 
12 
13 
14 
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35 
 
 A identificação da área da bacia que se situa acima ou abaixo de uma determinada cota pode 
ser obtida pela curva hipsométrica. A Figura 27 mostra a curva hipsométrica da bacia hidrográfica 
Bocaina. Observa-se, por exemplo, que cerca de 10% da bacia situa-se acima da cota 1600m, e 
consequente, 90% situa-se abaixo desta. A altitude mediana da bacia refere-se ao percentual de 50%. 
 
 
Figura 27. Curva hipsométrica para a bacia Bocaina (A) e tabela de cálculo (B). 
 
 
2.6 Manejo de bacias hidrográficas (MBH) 
 
A agropecuária é a atividade produtiva que modifica a cobertura terrestre de forma mais 
extensiva. Desta maneira é essencial para os profissionais em ciências agrárias, o entendimento de 
que, na mesma área rural na qual se pratica a agropecuária, ocorre a produção de água. Brooks et al. 
(1991) definem o MBH como “o processo de organizar e orientar o uso do solo e de outros recursos 
naturais em uma bacia hidrográfica, a fim de produzir bens e serviços, sem degradar ou afetar a 
qualidade do solo e da água”. 
Diversas atividades desenvolvidas nas propriedades rurais podem afetar quantitativamente e 
qualitativamente os recursos hídricos. Sobre o aspecto qualitativo podem ocorrer diversas fontes de 
poluição no meio rural, como por exemplo, a lixiviação de adubos e agrotóxicos, erosão hídrica, 
lançamento de efluentes em corpos d’água, fossas rudimentares, entre outros. Lidar com essas 
questões é uma das principais preocupações do MBH. 
No que concerne à aplicação de adubos e agrotóxicos há disciplinas específicas sobre o tema, 
cabendo aqui apenas uma contextualização, tendo em vista que este tema é uma das principais 
preocupações do MBH. A autorização de produtos é regulamentada pela ANVISA – Agência 
Nacional de Vigilância Sanitária (http://portal.anvisa.gov.br/agrotoxicos). Deve ser observada a 
classe de toxicidade (http://portal.anvisa.gov.br/agrotoxicos/reclassificacao-toxicologica) e adotadas 
boas práticas agrícolas, que envolvem o treinamento dos trabalhadores rurais, utilização de dosagem 
correta, utilização de equipamento de proteção individual (EPI), descarte correto de embalagens, 
respeitar momento de reentrada e período de carência, entre outras normas estabelecidas pelos órgãos 
competentes. A consulta a dados de monitoramento de agrotóxicos no Brasil pode ser obtida junto ao 
SISAGUA (Sistema de Informação de Vigilância da Qualidade da Água para Consumo Humano), 
vinculado ao Ministério da Saúde. 
A erosão hídrica carreia sedimentos produzidos nas vertentes para os corpos hídricos, e que 
podem conter contaminantes adsorvidos em sua matriz. Quando transportados em suspensão no 
escoamento dos cursos d’água os sedimentos aumentam a turbidez, e quando se sedimentam 
propiciam o assoreamento. No Brasil, aproximadamente 80% da energia elétrica é produzida em 
hidrelétricas, e a redução do volume útil dos reservatórios pelo assoreamento é um problema 
persistente. 
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
A
lt
it
u
d
e 
(m
)
Área acima (%)
A. B. 
http://portal.anvisa.gov.br/agrotoxicos
http://portal.anvisa.gov.br/agrotoxicos/reclassificacao-toxicologica
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36 
 
Outra importante preocupação do ponto de vista qualitativo é o tratamento de efluentes de 
processos produtivos e a construção de fossas sépticas. Observem que, qualquer contaminação da 
água produzida na propriedade rural não ficará restrita aos seus limites, mas poderá afetar toda a bacia 
hidrográfica, seja pela propagação do escoamento em direção a jusante, ou mesmo, pela 
movimentação da água nos aquíferos. Tendo conhecimento de que os sistemas convencionais de 
tratamento de água para abastecimento urbano presentes nos municípios brasileiros não são 
projetados para a remoção de agrotóxicos, cabe ao profissional em ciências agrárias zelar pela 
qualidade da água na propriedade rural. 
Sobre o aspecto quantitativo é prioridade do ponto de vista do MBH favorecer a infiltração 
da água no soloe desta maneira reduzir o escoamento superficial direto. A parcela da infiltração que 
propicia a recarga dos aquíferos é responsável pelo aporte de escoamento no período de estiagem, 
quando a disponibilidade hídrica superficial é crítica. Para favorecer a infiltração são recomendadas 
práticas de conservação dos solos, plantio conservacionista, preservação de áreas de recarga, dentre 
outras. 
Conforme visto, a bacia hidrográfica é a unidade territorial para o MBH. Parte da água que 
precipita e interage com a vegetação e os solos ao longo de toda a extensão da bacia, atingirá o 
aquífero ou a rede de drenagem. Desta maneira uma fonte de contaminação pontual em uma 
propriedade rural, poderá afetar a água em toda a bacia hidrográfica. É nesse sentido que, embora os 
profissionais de ciências agrárias atuem diretamente na adoção de práticas de MBH nas propriedades 
rurais, deve haver um planejamento mais amplo, na escala de bacia hidrográfica e que geralmente é 
trabalhado nos Comitês de Bacias Hidrográficas. Desta maneira, é recomendado que o profissional 
em ciências agrárias busque informações específicas sobre gestão do uso do solo junto ao CBH no 
qual a propriedade está inserida. Para o estado de Minas Gerais, informações sobre CBH podem ser 
acessadas em http://www.igam.mg.gov.br/sistema-de-gerenciamento/comites-de-bacias-
hidrograficas. 
De acordo com Lima (2008) a efetivação do MBH se dá através de práticas de MBH, que 
podem ser entendidas como “a planejada e cuidadosa mudança no uso da terra, da cobertura 
florestal ou qualquer outra ação estrutural ou não-estrutural, executada na bacia hidrográfica”. 
Listam-se na sequência algumas práticas de MBH: 
- Respeitar a aptidão agrícola das terras. 
- Adoção de práticas de conservação dos solos, visando favorecer a infiltrabilidade e reduzir 
a erosão hídrica. Ex: terraceamento, construção de bacias de infiltração em estradas rurais, plantio em 
nível, etc. 
- Adoção de práticas de agricultura sustentável: utilização de fertilizantes e defensivos 
agrícolas de baixa toxicidade, agricultura orgânica, plantio direto, sistemas agrosilvipastoris, etc. 
- Recuperação e preservação de áreas de preservação permanente. 
- Preservação da área de recarga de nascentes e da zona ripária. 
- Instalação de fossas sépticas e tratamento de efluentes, etc. 
Também é importante observar, que embora a temática de MBH seja abordada na GRS130, 
o tema é altamente multidisciplinar, envolvendo física e conservação do solo, fertilizantes e 
defensivos agrícolas, tratamento de efluentes, tecnologia de aplicação de defensivos, sensoriamento 
remoto e SIG, legislação ambiental, ecologia, entre outros. 
 
2.6.1 Pagamento por serviços ambientais hídricos (PSA hídrico) 
 
O PSA hídrico é uma “forma de remunerar e ou compensar os produtores rurais pelos 
serviços ambientais gerados em suas propriedades, induzindo-os assim a adotarem ações de manejo 
correto em suas áreas produtivas e de conservação” (ANA, 2018). 
O Programa Produtor de Água (PPA) da Agência Nacional de Águas (ANA) trabalha com o 
conceito de PSA hídrico, e tem por finalidade apoiar projetos que visam a conservação dos recursos 
http://www.igam.mg.gov.br/sistema-de-gerenciamento/comites-de-bacias-hidrograficas
http://www.igam.mg.gov.br/sistema-de-gerenciamento/comites-de-bacias-hidrograficas
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37 
 
hídricos. Os projetos surgem em função de demandas regionais, como por exemplo, em bacias 
hidrográficas com problemas de escassez hídrica. Na estruturação do projeto, geralmente articulam-
se instituições públicas e privadas, tais como prefeituras, universidades, órgãos de assistência técnica, 
comitês de bacia hidrográfica, companhias de saneamento, hidrelétricas, comunidade local, dentre 
outros (ANA, 2018). 
A fonte de recurso para implementação do PSA pode ser a partir de dotações orçamentárias 
municipais, ou outras fontes financiadoras: companhias de saneamento, ICMS ecológico, 
contribuição específica para PSA na cobrança por abastecimento ou saneamento, editais de 
chamamento público da ANA, entre outros (ANA, 2018). 
De acordo com ANA (2018) “as ações técnicas nas propriedades consistem: na manutenção 
de áreas de recarga hídrica, conservação de vegetação natural, plantios de vegetação arbórea, 
culturas perenes, proteção de nascentes, cercando e cuidando da vegetação, proteção de margens 
de cursos d’água, na conservação de solos mediante construção de terraços em curva de nível, 
construção de barragens ou caixas de acúmulo e infiltração de água, plantio direto para culturas 
anuais, reforma e bom manejo de pastagens, descompactação de solos, sistemas agrosilvipastoris, 
dentre outras medidas que variam conforme características de cada região e da propriedade rural”. 
A Figura 28 mostra a localização dos projetos apoiados pelo PPA da ANA. 
 
 
Figura 28. Localização dos projetos apoiados pelo programa Produtor de Água da Agência Nacional 
de Águas (Fonte: ANA (2018)). 
 
2.7 Exercícios Propostos 
 
a) Descreva o ciclo hidrológico em termos de bacias hidrográficas. 
b) Explique a diferença entre um aquífero confinado e um aquífero livre. 
c) Quais são as principais características dos poços comuns e dos poços tubulares profundos? 
d) Suponha o desenvolvimento de um experimento em um vaso com o objetivo de quantificar a 
evapotranspiração de uma cultura. Elabore um croqui apresentando os componentes do balanço 
hídrico no vaso. 
e) O balanço hídrico anual é usualmente aplicado na caracterização hidrológica de bacias 
hidrográficas. Explique os fundamentos deste balanço. 
f) A evapotranspiração calculada com base no balanço hídrico anual equivale a 83% da 
precipitação anual na bacia do rio Parnaíba, e a 52% na bacia Amazônica. Quais são os principais 
fatores que justificam tal diferença? 
g) As bacias hidrográficas podem ser classificadas quanto ao objetivo do monitoramento 
hidrológico. Quais são os objetivos de se monitorar bacias representativas, experimentais e 
elementares? 
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38 
 
h) O comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é decorrente, entre outros, de suas 
características físicas. Quais são as principais características físicas que afetam o ciclo hidrológico 
em bacias hidrográficas? 
i) Cite três exemplos de índices utilizados na caracterização fisiográfica e fale sobre a sua 
importância. 
j) Explique como as atividades agropecuárias podem influenciar o ciclo hidrológico nas bacias 
hidrográficas de forma qualitativa e quantitativa. 
k) Explique a relação existente entre a adoção de cuidados conservacionistas do solo e as vazões 
mínimas. 
l) O que é manejo de bacias hidrográficas? Cite exemplos de práticas de manejo de bacias 
hidrográficas. 
m) Quais são os objetivos do Programa Produtor de Águas da Agência Nacional de Águas 
(ANA)? Pesquise as justificativas que levaram a criação do projeto Conservador de Águas de 
Extrema, MG. 
n) Aplique a metodologia de hierarquização de Strahler na rede de drenagem abaixo, e responda: 
a. Qual a ordem do curso principal? Resp: 4ª ordem. 
b. Qual o número de cursos d’água? Resp:18 cursos (1 de 4ª ordem, 2 de 3ª, 5 de 2ª, e 10 de 1ª). 
 
 
 
 
 
 
 
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39 
 
o) Delimite a área de drenagem a partir da seção de controle apresentada: 
 
 
p) Faça o download de uma folha topográfica editorada do IBGE na escala 1:50.000. Estabeleça 
uma seção de controle em uma rede de drenagem de 3ª ordem e delimite a área de drenagem a 
montante desta seção. Informe a folha topográfica utilizada (nome), a quadrícula na qual está inserida 
a seção de controle, nome do curso d'água (se houver), nome do curso d´água no qual este desagua 
(se houver), município/estado, variação altimétrica no interior