RESUMO Lagos e reservatórios urbanos fornecem importantes serviços ecossistêmicos. Porém, a qualidade da água está sendo afetada por diversas pressões antrópicas. O regime térmico é de particular importância no transporte vertical de nutrientes, fitoplâncton e oxigênio. A estratificação térmica dos reservatórios pode modificar processos biogeoquímicos. Nesse artigo, um modelo hidrodinâmico tridimensional foi implementado e validado com medição de temperatura da água em alta frequência. Os resultados das simulações ficaram de acordo com os dados medidos. Para todos os períodos simulados, o desempenho do modelo foi avaliado com base em valores horários, apresentando raiz quadrada do erro quadrático médio de 0,65 ºC e erro relativo de 2,08%. Os resultados mostram que as medições de alta frequência associada ao modelo tridimensional ajudaram a compreender e identificar as causas das alterações na condição térmica de um lago urbano raso. O impacto de uma vazão afluente na temperatura do reservatório foi evidenciado, mostrando que durante eventos de grandes vazões, quando a temperatura do rio é mais fria que a temperatura do lago, ocorre o escoamento desta vazão pelas camadas mais profundas. A vazão afluente mergulha para camadas mais profundas onde a morfologia do lago se altera. O modelo mostrou um impacto por todo o lago, mostrando assim a importância de monitorar a temperatura da água afluente. Essa ferramenta numérica poderá ser futuramente utilizada para estudos sobre padrões específicos hidrodinâmicos do reservatório.