Hidrologia

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Fundamentos de Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
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 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. 
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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 
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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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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. 
 
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 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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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 solo e 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
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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 instituiçõespúblicas 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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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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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 da área delimitada, e descreva a 
presença de área urbana e/ou outros usos na área (caso haja). 
q) A partir dos dados fornecidos nas tabelas abaixo, referentes a uma bacia hidrográfica com 
área de 7,375 km², pede-se: 
a. Densidade de drenagem. Resp: 2,86km.km-2. 
b. Frequência de drenos. Resp: 5cursos d’água.km-2. 
c. Coeficiente de compacidade. Resp: alta propensão a grandes enchentes. 
d. Índice de sinuosidade. Resp: muito reto. 
e. Declividade do curso d’água principal. Resp: 1,65%. 
f. Declividade média da bacia hidrográfica. Resp: 13,65%. 
g. Elevação média da bacia hidrográfica. Resp: 931,8 m. 
h. Curva hipsométrica. 
 
Tabela. Principais medidas extraídas da bacia: 
Perímetro (km) 11,67 
Comprimento do curso d’água principal (km) 5,110 
Comprimento do curso d’água principal em linha reta 
(km) 
4,92 
Comprimento total da rede de drenagem (km) 21,05 
Comprimento total das curvas de nível (km) 50,31 
Número de cursos d’água 34 
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40 
 
 
Tabela. Comprimento do curso d’água principal (Li) por intervalo entre curvas de nível. 
Intervalo entre curvas de nível (m) Li (m) 
868-880 1444 
880-900 1265 
900-920 614,7 
920-940 972,3 
940-960 566,3 
960-980 177,1 
980-988 70,6 
 
Tabela. Área da bacia hidrográfica (ai) por intervalo entre curvas de nível. 
Intervalo entre curvas de nível (m) ai (ha) 
860-880 30,1 
880-900 106,3 
900-920 169,7 
920-940 145,2 
940-960 129,7 
960-980 87,7 
980-1000 47,2 
1000-1020 17,2 
1020-1040 4,4 
 
2.8 Referências bibliográficas 
 
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS - ANA, Nota informativa – Programa Produtor de Água. 
2018. Disponível em: <http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/todos-os-documentos-do-
portal/documentos-sip/produtor-de-agua/documentos-relacionados/1-nota-informativa-programa-
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AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS - ANA, Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil 2013. 
Disponível em <http://www3.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-
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AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS - ANA, Cadernos de Recursos Hídricos – Disponibilidade e 
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<http://arquivos.ana.gov.br/planejamento/planos/pnrh/VF%20DisponibilidadeDemanda.pdf> 
Acesso em outubro de 2018. 
 
BELTRAME, A.V. Diagnostico do meio ambiente físico de bacias hidrográficas: modelo 
de aplicação. Florianópolis: UFSC, p.112, 1994. 
 
BROOKS, K.N.; P.F. FFOLLIOT; H.M. GREGERSEN; J.L. THAMES, 1991.Hydrology and the 
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EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Serviço Nacional de 
Levantamento e Conservação de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Súmula da 10. Reunião Técnica de 
Levantamento de Solos. Rio de Janeiro, 1979. 83p 
 
http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/todos-os-documentos-do-portal/documentos-sip/produtor-de-agua/documentos-relacionados/1-nota-informativa-programa-produtor-de-agua.pdf
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