Este trabalho buscou ampliar os estudos realizados na sub-bacia do Arroio Demétrio por De Luca et al. (2005), que aplicou o modelo permanente de qualidade da água QUAL2E, através da aplicação do modelo hidrodinâmico CE-QUAL-W2 à sub-bacia do Arroio Demétrio. Esta sub-bacia tem aproximadamente 252,0 km2 e faz parte da Bacia Hidrográfica do Rio Gravataí, Bacia Hidrográfica do Lago Guaíba, situando-se na porção norte da bacia, à margem direita do Rio Gravataí. Os dados dinâmicos foram obtidos através da leitura do linígrafo em uma das seções de amostragem (AD3), enquanto que os dados de qualidade da água foram amostrados bimestralmente em 6 (seis) diferentes seções ao longo do arroio para OD, DBO5, pH, nitrato, nitrogênio amoniacal, fósforo dissolvido e coliforme fecais. Os resultados do módulo hidráulico se ajustaram com boa precisão para um coeficiente de Manning de 0,05, obtendo erros médios para a vazão de 6% e para nível d´água foi de 1%, aproximadamente, na seção AD3. De maneira geral, os resultados para o módulo de transporte de massa também se ajustaram com boa concordância, erros médios de 25% foram observados nas comparações entre dados observados e simulados. A análise de sensibilidade demonstrou que os parâmetros SOD (demanda de oxigênio pelo sedimento) e Ka (coeficiente de reaeração) influenciam significativamente a concentração de oxigênio dissolvido e pH. A projeção futura do cenário de qualidade da água da sub-bacia do Arroio Demétrio baseado no crescimento populacional demonstrou uma piora na qualidade da água em direção a zona urbana do município de Gravataí, representada pelas seções AD2 e AD1, para um horizonte de 10 anos.This research tried to enlarge the studies achieved in the sub-pool of Arroio Demétrio by De Luca et al. (2005), applying the steady-state water quality model QUAL2E, through using hydrodynamic model CE-QUAL-W2 to the sub-basin of Arroio Demétrio. This subbasin has total área of about 252 km2 and it´s part of Rio Gravataí basin, Lago Guaíba basin, situated in the north part of the basin, on the right border of Rio Gravataí. The dynamic data were acquired through linnimetric gage on one sampling points (AD3), whereas the water quality data were acquired bymonthly sampling in six different sections (AD1 to AD6) of the stream to DO, BOD5, pH, nitrate, ammonia, dissolved phosphorus, fecal coliform. The results gotten by the hydraulic module showed a good accordance with the data measured to Manning coeficient 0,05, getting mean error for the flow about to 6% and for the water surface level about to 1%, on the AD3 section. In general, the results gotten by the transport module also ajust with good accordance at the data measured, the mean error 25% was obtained in the comparison between observed ans simulated data. The sensitivity analyses demonstrated that the SOD (sediment oxygen demand) and K1 (reaeration coefficient) parameters had influenced significantly the concentration of oxygen dissolved and pH. The future projection of the water quality scenario of the Arroio Demétrio sub-basin based on the population growth had demonstrated a worsen on the water quality in the direction of the urban zone of Gravataí, represented by the sections AD2 and AD1, for a horizon of 10 years.