A poluição hídrica é um problema nas bacias hidrográficas brasileiras e, embora o monitoramento seja fundamental, não é suficiente para a gestão de recursos hídricos. Dessa forma, o presente trabalho visou apresentar a modelagem de qualidade de água como ferramenta de apoio a decisão na gestão hídrica na bacia do Piabanha. Devido à urbanização na bacia, essa foi diagnosticada quanto as condições de esgotamento sanitário; e qualidade das águas do rio Piabanha, em função do índice IQAFAL. O rio foi modelado, através do QUAL-UFMG, para os regimes de vazões médias, QMLT, e de referência, Q95. Comparou-se os cenários a partir das concentrações e classes de enquadramento, por trechos do rio. Diagnosticou-se que, apesar da cidade de Petrópolis possuir os melhores índices esgotamento sanitário da bacia, é o principal responsável pela poluição do rio Piabanha. Através da modelagem, caracterizou-se trechos iniciais do rio como classes 3 e 4. Verificou-se ainda que a bacia do Piabanha vulnerável a cenários de escassez devido à necessidade de vazão para diluir os efluentes. Por fim, a modelagem de qualidade de água permitiu identificar, pontualmente, as regiões que mais impactam no rio, e se apresenta como uma importante ferramenta de apoio a decisão na gestão hídrica.