Hidrologia

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FEITOSA, F.A.C.; MANOEL FILHO, J.; FEITOSA, E. C.; DEMETRIO, J. G. A. Hidrogeologia: 
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3. MONITORAMENTO HIDROLÓGICO 
 
O monitoramento hidrológico consiste na observação sistemática dos fenômenos 
hidrológicos ao longo do tempo. Sua principal finalidade é a disponibilização de séries históricas de 
variáveis hidrológicas. 
No Brasil, embora o monitoramento tenha se iniciado anteriormente ao século XIX em alguns 
postos, apenas a partir do século XX houve maior difusão da rede hidrometeorológica nacional. Os 
principais órgãos atuantes nesse seguimento são a Agência Nacional de Águas (ANA), Instituto 
Nacional de Meteorologia (INMET), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), Centro 
Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres naturais (CEMADEN), órgãos estaduais de gestão 
de recursos hídricos, companhias de saneamento e de produção de energia hidrelétrica, dentre outros. 
A precipitação e o escoamento são as duas principais variáveis hidrológicas monitoradas. 
Tradicionalmente, o monitoramento destas duas variáveis é realizado em estações de superfície, 
comumente chamadas de postos pluviométricos e fluviométricos, respectivamente. Cabe ressaltar, 
que a partir do final do século XX, agências espaciais passaram a disponibilizar dados monitorados 
por sensoriamento remoto orbital, estabelecendo um novo marco para os dados hidrológicos. São 
exemplos de monitoramento por satélite: 
- Global Precipitation Mission – GPM: precipitação 
- Terra/MODIS: evapotranspiração 
- Sentinel-1B: umidade superficial do solo 
- Suomi/VIIRS: cobertura de neve 
A atual rede de postos de monitoramento hidrológico brasileira é relativamente densa, com 
exceção da região Amazônica, devido à dificuldade de acesso. Entretanto, a maior parte dos postos 
foi instalada na última década, e ainda não dispões de série com extensão suficiente para o 
desenvolvimento de estudos hidrológicos. 
Especificamente com relação às centrais hidrelétricas, existem normativas da Agência 
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e ANA que definem as características do monitoramento 
hidrológico para cada tipo de empreendimento 
(http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/monitoramento/sala-de-situacao/rede-hidrometeorologica-
nacional-1/monitoramento-hidrologico-no-setor-eletrico). Instruções sobre a consistência de séries 
fluviométricas estão disponíveis em 
http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosFluviometri
cos-VersaoJul12.pdf. 
 
3.1 Monitoramento do escoamento em rios 
O presente material apresenta aspectos introdutórios sobre o monitoramento do escoamento 
em cursos d’água. Maior detalhamento pode ser obtido no livro de Santos et al. (2001). 
A definição da localização da seção de monitoramento na qual será implantado o posto 
fluviométrico é um aspecto inicial e de grande importância. Na sequência estão apresentadas 
recomendações básicas para a escolha da seção: 
- Facilidade de acesso, inclusive durante as cheias. 
- Existência de um observador no local (funcionário que fará as leituras). 
- Local onde o rio seja bem encaixado (margens altas e de difícil extravasamento). 
- Margens estáveis (não haja ocorrência de erosão). 
- Trecho retilíneo e a uma distância mínima de 30 metros de pontes ou outros obstáculos. 
- Leito estável em local que não ocorra deposição de sedimentos ou detritos. 
O monitoramento do escoamento consistirá do registro da cota da água na seção 
periodicamente. A Figura 3.1 mostra um posto fluviométrico com a alocação das réguas linimétricas 
e referências de nível (RN). Pode-se observar o nível de seca, o nível de cheia (cota superior da calha 
http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/monitoramento/sala-de-situacao/rede-hidrometeorologica-nacional-1/monitoramento-hidrologico-no-setor-eletrico
http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/monitoramento/sala-de-situacao/rede-hidrometeorologica-nacional-1/monitoramento-hidrologico-no-setor-eletrico
http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosFluviometricos-VersaoJul12.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosFluviometricos-VersaoJul12.pdf
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menor) e o nível de enchente (cota superior da calha maior). Abaixo elencam-se algumas 
recomendações básicas para a instalação e operação de postos fluviométricos: 
- O nível máximo e mínimo do conjunto de réguas linimétricas instaladas deve ser suficiente 
para mensurar os níveis de enchente e seca, respectivamente. 
- Identificação nítida de cada régua ou lance (para possibilitar a identificação da régua na 
qual foi realizada cada leitura). 
- A cota máxima de uma régua (que geralmente é de 100 cm) deve estar alinhada com a cota 
mínima da régua subsequente (zero). 
- Estabelecimento de referência de nível (RN) por marco de concreto. 
- Levantamento planialtimétrico detalhado da seção transversal, com localização das réguas 
e RN. 
- No posto fluviométrico convencional, o observador deverá fazer a leitura da cota às 7:00 e 
às 17:00 horas diariamente e proceder o registro em caderneta específica. Deve-se registrar o valor 
da leitura, horário, número do lance (ou régua) na qual a leitura foi realizada e observações relevantes. 
- Realizar a manutenção periódica (limpeza, consertos, inspeção das réguas, etc) mantendo 
registro sobre todos os procedimentos realizados. 
 
 
 
Figura 3.1. Posto fluviométrico com a alocação das réguas linimétricas 
 
 
Visando o entendimento da operação de um posto fluviométrico é necessária uma 
compreensão inicial sobre a gênese do escoamento em bacias hidrográficas. A hidrógrafa é o gráfico 
que mostra o comportamento do escoamento como função do tempo. A hidrógrafa de um evento de 
precipitação isolado é o gráfico que mostra um evento de precipitação em específico na bacia, e a 
respectiva resposta da bacia em termos de escoamento na seção de controle, conforme mostra a Figura3.2. Nesta figura, o evento de precipitação é representado por um retângulo, no qual a base é a 
duração, e a altura é a lâmina. O escoamento é representado por um gráfico do tipo linha. Neste, 
observa-se que a partir do ponto A, ocorre o aumento do escoamento devido ao incremento de 
escoamento superficial direto, caracterizando o trecho de ascensão do hidrograma. Esse trecho segue 
até que seja atingido o valor de pico (ponto B). Após o ponto B há a redução gradual do escoamento, 
caracterizando o trecho de recessão da hidrógrafa. O ponto C é tido como o instante no qual cessa o 
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escoamento superficial direto produzido pelo evento isolado de precipitação, e a partir do qual volta 
a prevalecer o escoamento subterrâneo no curso d’água. 
Na Figura 3.2 também pode-se definir o tempo de concentração (Tc), que é o intervalo de 
tempo necessário para que o escoamento superficial direto do ponto mais distante da bacia se desloque 
até a seção de controle. É importante ter conhecimento de que o Tc aumenta com o aumento da área 
da bacia. Isto significa que pequenas bacias têm reduzido Tc, e para que o monitoramento do 
escoamento seja suficientemente detalhado para representar as hidrógrafas, muitas vezes é necessário 
estabelecer intervalo entre leituras da ordem de minutos. Nesta situação, o monitoramento 
convencional, com leitura às 7:00 e às 17:00 não é suficiente, devendo-se proceder a instalação de 
um equipamento registrador (linígrafo). O linígrafo é um equipamento que possibilita o registro 
automático da cota da água, sendo os mais comuns o do tipo bóia (ou flutuador) e o transdutor de 
pressão. Observe que, mesmo com a instalação do linígrafo há a recomendação de se manter a leitura 
das réguas pelo observador em pelo menos um dos dois horários (7:00 ou 17:00). 
 
 
Figura 3.2. Hidrógrafa de um evento de precipitação isolado em uma bacia hidrográfica 
 
A Figura 3.3 mostra o posto fluviométrico Madre de Deus de Minas, MG, no rio Grande, 
mantido pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas (IGAM). Neste posto o linígrafo de pressão com 
registro automático dos dados encontra-se instalado no pilar da ponte. 
 
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Figura 3.3. Posto fluviométrico Madre de Deus de Minas, MG, mostrando as réguas linimétricas 
instaladas na calha do rio Grande e o linígrafo no pilar da ponte (A), e detalhe de uma régua 
linimétrica de 1m fabricada em alumínio (B). 
 
Em muitas situações torna-se necessário a disponibilização dos dados monitorados para os 
segmentos usuários em tempo real. Esse é o caso, por exemplo, da Vigilância Civil frente às 
enchentes, dos órgãos gestores de recursos hídricos frente à gestão de outorgas no período de 
estiagem, ou mesmo, do Operador Nacional do Sistema Elétrico frente ao planejamento da produção 
de energia elétrica. 
Nesse contexto são instalados equipamentos de transmissão dos dados observados nos 
linígrafos em tempo real. Essa transmissão é efetuada principalmente por telemetria ou satélite. Uma 
das principais plataformas de disponibilização de dados hidrológicos em tempo real é a Sala de 
Situação da ANA (http://www3.ana.gov.br/sala-de-situacao). 
Note que a variável frequentemente utilizada para a quantificação do escoamento é a vazão. 
Para calcular a vazão a partir dos dados de cota da água monitorados nos postos fluviométricos utiliza-
se uma função denominada curva de descarga ou curva-chave. 
Para o ajuste da curva-chave do posto fluviométrico torna-se necessário realizar medições de 
vazão para diferentes cotas do curso d’água, abrangendo desde os valores mínimos de estiagem até 
os máximos de enchente. A partir dos pares de valores (cota x vazão) ajusta-se uma função 
matemática que permite o cálculo da vazão tomando como variável independente a cota. A obtenção 
e atualização da curva-chave requer a realização periódica de práticas hidrométricas. A Figura 3.4 
mostra a curva-chave do posto fluviométrico Piraque, código 28240000, no rio Lontra, afluente do 
rio Araguaia. Maiores detalhamentos sobre hidrometria fluvial podem ser obtidos em Santos et al. 
(2001). 
 
A. B. 
http://www3.ana.gov.br/sala-de-situacao
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Figura 3.4. Curva-chave do posto fluviométrico Piraque (A), cotagrama monitorado no posto 
fluviométrico e hidrograma calculado a partir da curva-chave (B). 
 
É importante observar que o monitoramento do escoamento visando ao atendimento da 
resolução conjunta ANA/ANEEL 03/2010 deve atender ao exposto no manual de consistência de 
dados fluviométricos da ANA, disponível em 
http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosFluviometri
cos-VersaoJul12.pdf. 
 
3.1.1 Medição de vazão em rios 
 
 Define-se vazão como o volume de água que escoa por uma seção por unidade de tempo. A 
unidade de medida da vazão no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o m³.s-1. O presente material 
descreverá a prática hidrométrica com molinete hidrométrico, com cálculo da vazão pelo método da 
meia seção. 
 A medição de vazão ou prática hidrométrica pode ser realizada a vau, ou com o emprego de 
embarcações. A Figura 3.5 mostra um molinete hidrométrico e uma prática hidrométrica a vau no 
ribeirão Vermelho, campus UFLA. 
 
 
Vazão = 0,0012.cota2 + 0,0983.cota - 44,284
R² = 0,9933
0
100
200
300
400
500
0 200 400 600
V
az
ão
 (
m
³/
s)
Cota (cm)
0
100
200
300
400
0
100
200
300
400
500
jan-03 mai-03 set-03 jan-04
V
az
ão
 (
m
³/
s)
C
o
ta
 (
cm
)
Cota (cm)
Cotagrama
Hidrograma
A. B. 
Fonte: https://jctm-
hidromet.com/equipamentos/hidrologia/mln-15c/ 
A. B. 
http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosFluviometricos-VersaoJul12.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosFluviometricos-VersaoJul12.pdf
https://jctm-hidromet.com/equipamentos/hidrologia/mln-15c/
https://jctm-hidromet.com/equipamentos/hidrologia/mln-15c/
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Figura 3.5. Molinete hidrométrico (A) e prática de medição de vazão a vau no ribeirão Vermelho, 
campus UFLA (B). 
 
Na prática hidrométrica com o molinete é preciso: a) medição da velocidade do escoamento 
ao longo da seção e b) levantamento batimétrico visando medir a profundidade ao longo da seção 
(batimetria). 
Para a batimetria estende-se um cabo de aço graduado de margem a margem. Tomando-se 
uma das margens como referência procede-se o levantamento batimétrico. Os principais instrumentos 
utilizados são réguas graduadas, ecobatímetro e lastro suspenso por guincho. A Figura 3.6 mostra o 
traçado de uma seção obtido por batimetria. 
 
 
Figura 3.6. Seção transversal de curso d’água obtida por batimetria, em que, PI é o ponto inicial do 
cabo de aço graduado e PF é o ponto final. 
 
 
A velocidade do escoamento varia ao longo da seção (Figura 3.7) devido ao efeito da 
rugosidade da superfície junto às margens, leito e atmosfera. Observa-se que a velocidade é mínima 
junto ao leito e aumenta em direção à superfície, estando a velocidade máxima situada a cerca de 15% 
da profundidade. 
 
 
Figura 3.7. Isolinhas de velocidade do escoamento em uma seção não uniforme (Fonte: Singh, 1994). 
 
Tendo-se em vista a variação da velocidade do escoamento ao longo da seção e sabendo que 
o molinete realiza a medição pontual, é necessário definir uma amostragem que propicie a adequada 
representação da velocidade na seção. 
Com este intuito deverão ser definidas verticais ao longo da seção nas quais serão tomadas 
medidas pontuais de velocidade com o molinete, e que possibilitarão, posteriormente, o cálculoda 
velocidade média na vertical. DNAEE (1967) recomenda que a distância entre as verticais nas quais 
medir-se-á a velocidade seja definida como função da largura da seção (L), conforme mostra a Figura 
3.8. 
 
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Figura 3.8. Seção transversal com destaque para a largura da seção (L) e distância entre verticais (ΔL) 
(A), e recomendações de DNAEE (1967) (B). 
 
Para uma dada vertical, torna-se necessário então, definir as posições nas quais serão 
realizadas medidas pontuais da velocidade. A Figura 3.9 mostra a recomendação de DNAEE (1977). 
Observa-se, por exemplo, que para uma vertical com profundidade entre 0,6 e 1,2 metros, deve-se 
medir a velocidade em duas posições (0,2p e 0,8p) visando ao cálculo da velocidade média. 
De acordo com Santos et al. (2001) a medida da velocidade superficial é tomada a 10 cm de 
profundidade (profundidade necessária para que a hélice do molinete fique totalmente submersa), e a 
velocidade do fundo é medida de 15 a 25 cm acima do leito (distância do lastro ao eixo do molinete). 
 
Figura 3.9. Posições para medida da velocidade como função da profundidade da vertical (p) (A) e 
recomendações de DNAEE (1977) (B). 
 
 O cálculo da velocidade média na vertical, conforme DNAEE (1977) está apresentado na 
Tabela 3.1. 
 
 
 
 
 
A) B) 
A) B) 
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Tabela 3.1. Cálculo da velocidade média na vertical (Vv) como função da profundidade (P). 
Profundidade da vertical (P), 
em m 
Velocidade média da vertical (Vv) 
0,15 a 0,6 Vv = v0,6 p 
0,6 a 1,2 Vv = (v0,2 p+ v0,8 p)/2 
1,2 a 2 Vv = (v0,2 p +2.v0,6 p + v0,8 p)/4 
2 a 4 Vv = (v0,2 p +2.v0,4 p +2.v0,6 p + v0,8 p)/6 
> 4 Vv = [vsuperfície+2.(v0,2 p +v0,4 p +v0,6 p + v0,8 p)+vfundo]/10 
 
O método mais comumente aplicado para o cálculo da vazão no Brasil é o da meia seção 
(Santos et al., 2001). Nesta metodologia são definidas subseções para cada vertical (Figura 3.10). 
Procede-se então o cálculo da vazão parcial em cada subseção, e obtém-se a vazão total pelo 
somatório das vazões parciais. 
 
 
Figura 3.10. Definição de subseções para a medição de vazão pelo método da meia seção. 
 
Cabe ressaltar, conforme Santos et al. (2011), que dependendo da alocação das verticais pode 
ocorrer uma pequena área junto às margens esquerda e direita, as quais serão desprezadas no cálculo 
da vazão (Figura 3.11). 
 
 
Figura 3.11. Seção subdividida em 6 subseções para cálculo da vazão pelo método da meia seção, 
mostrando as verticais (V), os pontos inicial (PI) e final (PF) do cabo de aço graduado e as medidas 
de largura (ΔL) e profundidade (P) das subseções 1 e 5. 
 
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A área de cada subseção (ai), em m², será dada por: 
 
𝑎𝑖 = 𝛥𝐿 × 𝑃𝑖 
Em que ΔL é a largura da subseção i, em m, e Pi é a profundidade média da subseção i, em m. 
 
 A vazão parcial de cada subseção (qi), em m³.s-1, é obtida por: 
 
𝑞𝑖 = 𝑉𝑣𝑖 × 𝑎𝑖 
Em que, Vvi é a velocidade média da vertical i, em m.s-1. 
 
 A vazão total na seção (QT), em m³.s-1, é dada pelo somatório das vazões parciais: 
 
𝑄𝑡 = ∑ 𝑞𝑖 
 
3.2 Monitoramento do escoamento em nascentes e córregos 
 
O monitoramento do escoamento em pequenos cursos d’água pode se dar por medição direta 
da vazão, medidores de geometria regular, dentre outros. A medição direta da vazão, pelo método 
volumétrico, é realizada medindo-se o tempo necessário para o enchimento de um recipiente de 
volume conhecido. Os medidores de geometria regular, tais como medidores Parshall ou vertedores, 
propiciam a alteração da seção, induzindo o escoamento ao regime crítico. Nesse regime de 
escoamento a relação cota x vazão pode ser definida com base em leis da hidráulica. 
Os principais tipos de vertedores são: triangular, trapezoidal e retangular. A Figura 3.5 mostra 
alguns exemplos de vertedores de parede delgada (pequena espessura). 
 
 
Figura 3.5. Vertedor retangular (A), vertedor retangular instalado (B), vertedor trapezoidal instalado 
(2) e vertedor triangular (3) (Fonte: Costa et al., 2007). 
 
Os principais cuidados na instalação e operação de vertedores são: 
- Construir o vertedor com dimensões recomendadas nos livros de hidráulica. 
- Instalar em um trecho retilíneo do curso d’água. 
3.1 
3.2 
3.3