Infiltração e água subterrânea

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Luis César de A. Lemos Filho
Infiltração
Definição
 “Processo pelo qual a água atravessa a superfície do 
solo”
 “Passagem de água da superfície para o interior do 
solo”
 Fenômeno de superfície
 Infiltração X Movimento de água no solo 
(redistribuição)
Importância
 determinante de:
 disponibilidade de água para culturas
 recarga de lençóis
 balanço hídrico
 ocorrência e magnitude do ES  erosão
 ocorrência de enchentes
 vazões no período de estiagem
 Fundamental para dimensionamento hidráulico e 
proposição de práticas de manejo de BH
 Q = fluxo de água (m3/s)
 A = área (m2)
 H = carga (m)
 L = distância (m)
 K = condutividade hidráulica (m/s)
L
H
AKQ



Fluxo da água em meios porosos saturados
Condutividade de água em condição de saturação
 Solo arenoso: 23,5 cm/hora
 Solo siltoso: 1,32 cm/hora
 Solo argiloso: 0,06 cm/hora
 Inicialmente não saturados
 Preenchimento dos poros garante alta taxa 
de infiltração
 A medida que o solo vai sendo umedecido, a 
taxa de infiltração diminui
 Equações empíricas
Infiltração de água em solos
fo = 50 mm/hora fc = 4 mm/hora
Equação de Horton
Infiltração conforme o tipo de solo
Fatores que influenciam na infiltração
 divididos didaticamente em:
 fatores relacionados ao solo;
 fatores relacionados à superfície;
 preparo e manejo do solo; e
 outros fatores.
 Influência de cada fator pode ser explicada a partir de 
K0 e do selamento superficial.
Fatores relacionados ao solo
 incluem as características e propriedades físicas, químicas e 
mineralógicas do solo 
 textura
 estrutura
 densidade
 umidade
 matéria orgânica
 íons Na, K, Mg, Ca (dispersão)
 argilas expansíveis
 Caulinita (menor estabilidade) x montmorilonita (maior 
estabilidade)
Textura do solo
Taxa de infiltração estável (mm h-1)
Cultivo Pastagem
Areia franca 38,1 – 94,0 38,1 – 111,8
Franco-arenoso 17,8 – 30,5 30,5 – 38,1
Franco 10,2 – 27,9 25,4 – 63,5
Franco-siltoso 5,1 – 48,3 10,2 – 91,4
Franco-argiloso 10,2 – 25,4 15,2 – 25,4
Franco-argilo-
siltoso
7,6 – 33,0 7,6 – 33,0
Argila 5,1 27,9
Fatores relacionados à superfície
 interferem no movimento de água através da interface 
ar-solo, atuando no sentido de modificar as 
propriedades do solo 
 Urbana x rural
 Tipo de cobertura
 Solos descobertos – redução de até 85% na infiltração
Cobertura Taxa de infiltração 
estável (mm h-1)
Sem cobertura 27,5
Vegetação 
espontânea
47,6
Mucuna 45,7
Milho 32,5
Preparo e manejo do solo
 interfere nas propriedades do solo e nas condições de 
sua superfície 
 Preparo inicial do solo
 Tráfego de máquinas
 Plantio direto x preparo convencional
Tipo de cobertura
Densidade do
solo (g cm-3)
Porosidade Condutividade 
hidráulica do meio 
saturado (mm h-1)Total Micr Macr
Cerrado virgem 0,66 0,69 0,30 0,39 26,7
Plantio direto 0,92 0,60 0,40 0,20 1,3
Manejo 
convencional
0,84 0,63 0,39 0,24 8,2
Intensidade de 
precipitação
(mm h-1)
Taxa de infiltração estável (mm h-1)
Convencional Plantio direto
63 27,5 46,6
87 17,3 47,2
Outros fatores
 incluem os processos naturais, tais como a 
precipitação e o congelamento do solo e as 
propriedades da água 
 Líquidos contendo mais que 200 mg L-1 de sólidos 
totais não se infiltrarão no solo em taxas idênticas às 
observadas com água 
Determinação da infiltração
 infiltrômetros são equipamentos utilizados na 
determinação da taxa de infiltração da água no solo 
 Infiltrômetro de anéis
 Infiltrômetro de aspersão (simulador de chuvas)
Medição da Infiltração
Infiltrômetro de anéis
Infiltrômetro de anéis
Infiltrômetro de anéis
Infiltrômetro de anéis
Hora Leitura
(mm)
Tempo 
acumulado 
(min)
Diferença
(mm)
Infiltração 
acumulada
Taxa de 
infiltração 
(mm/h)
10:00 50
10:01 25 / 50
10:02 28 / 50
10:03 30 / 50
10:05 30 / 50
10:07 31 / 50
10:10 29 / 50
10:15 30 / 50
10:20 30 / 50
10:25 30 / 50
10:30 30 / 50
Hora Leitura
(mm)
Tempo 
acumulado 
(min)
Diferença
(mm)
Infiltração 
acumulada
Taxa de 
infiltração 
(mm/h)
10:00 50 0 - 0
10:01 25 / 50 1 25 25 1500
10:02 28 / 50 2 22 47 1320
10:03 30 / 50 3 20 67 1200
10:05 30 / 50 5 20 87 600
10:07 31 / 50 7 19 106 570
10:10 29 / 50 10 21 127 420
10:15 30 / 50 15 20 147 240
10:20 30 / 50 20 20 167 240
10:25 30 / 50 25 20 187 240
10:30 30 / 50 30 20 207 240
Simuladores de chuvas
Simuladores de chuvas
Simuladores de chuvas
Simuladores de chuvas
Simuladores de chuvas
Simuladores de chuvas
Infiltrômetro de anéis X Simulador de 
chuvas
Cultura de 
inverno
Cobertura do 
solo (%)
Taxa de infiltração (mm h-1)
Relação anel/
simuladorInfiltrômetro 
de anel
Simulador de 
chuvas
Aveia-preta 90 445 57,5 7,7
Nabo-forrageiro 47 412 50,9 8,1
Trigo 36 395 47,6 8,3
Tremoço 22 354 42,3 8,4
Pousio invernal 6 362 28,3 12,8
Infiltrômetro de anéis X Simulador de 
chuvas
Sistemas de 
preparo
Taxa de infiltração (mm h-1)
Relação anel/
simuladorInfiltrômetro 
de anel
Simulador de 
chuvas
Convencional 244 45 5,4
Escarificação 191 50 3,8
Plantio direto 129 58 2,2
Infiltrômetro de anéis X Simulador de 
chuvas
 valores da taxa de infiltração estável obtidos com o 
infiltrômetro de anéis são, em geral, entre 1,5 e 6 vezes 
superiores que aqueles obtidos com o uso de 
simuladores de chuva 
 RAZÕES !!!!!!!!!!!!!
Modelos que descrevem a infiltração
 Empíricos
 Físicos
Empíricos
 Kostiakov
 Kostiakov-Lewis
 Horton
 Holtan
 t I
t Tiet I  
   t fif e1
ii
t iI 



  4,1f M A GIii 
Físicos
 Philip
 Green-Ampt
 Green-Ampt-Mein-Larson
      




m1 3 4
2 f
1
2
m
f f f
21
fi
21 t
2
m
t2t
2
3
Kt
2
1
t
I
i 
Água Subterrânea
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Escoamento 
Subterrâneo
 Escoamento 
Subterrâneo
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Escoamento 
Subterrâneo
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Escoamento 
Subterrâneo
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Escoamento 
Subterrâneo
Aquífero: é uma formação geológica que
contém água e permite que a mesma se
movimente em condições naturais e em
quantidades significativas;
Aquiclude: é uma formação geológica que
pode conter água, mas sem condição de
movimenta-lá de um lugar para outro, em
condições naturais e em quantidades
significativas;
Aquitardo: é uma formação geológica de
natureza semipermeável. Transmite água
a uma taxa muito baixa, comparada com a
do aquífero.
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Escoamento 
Subterrâneo
CLASSIFICAÇÃO DOS AQUÍFEROS:
- CONFINADOS;
- NÃO-CONFINADOS (LIVRES).
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
Piezômetros
A
B
hA
hB
A
B
Piezômetros
Em aquíferos confinados a água pode estar sob pressão.
 Escoamento 
Subterrâneo
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Formas de Aquíferos:
- Intersticial poroso (freático ou confinado) Bacias 
sedimentares – Origem geológica – Rochas sedimentares (pluvial, 
eólica, glacial e aluvial), depósitos recentes e coberturas 
poligênicas.
-Fissural ou fraturado: Rochas cristalinas e cristalofilianas, fraturadas ou fissuradas
Origem geológica- (Vulcânica)
- Carstico Fissural  Rocha carbonatada, com fraturas (dissolução) e 
superfícies de descontinuidade primária.
Origem geológia – rochas calcáricas (metamorficas)
Sistemas de Fluxos subterrâneos em bacias hidrográficas
FL - Fluxo local; FI – Fluxo intermediário; FR- Fluxo regional
FL
FI
FR
 Escoamento 
Subterrâneo
Prof. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
 Escoamento 
SubterrâneoProf. Luis César Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas 
Physical Hydrology, Dingman, 2002
Contaminação de aquíferos
Descarga de Água subterrânea
 Esvaziamento da água 
subterrânea contida na 
bacia mantém a vazão do 
rio nos períodos de 
estiagem.
Escoamento de base
  
L
RL dsqqtQ
0
)(
s
Escoamento de base é igual à integral da contribuição subterrânea
para a rede de drenagem ao longo de todo o comprimento (L)
Processos de interação entre águas superficiais e subterrâneas
Relações físicas entre os rios e aqüíferos:
- sistema hidraulicamente conectado em condição efluente
- sistema hidraulicamente conectado em condição influente
- sistema hidraulicamente desconectado.
REVISÃO DE LITERATURA
8
Aquífero Guarani