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Infiltração e água no solo Walter Collischonn IPH - UFRGS IPH 01027 Hidrologia http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Passagem da água através da superfície do solo, ocupando os poros existentes no solo. • Importante para: – crescimento da vegetação – abastecimento dos aquíferos (mantém vazão dos rios durante as estiagens) – reduzir escoamento superficial, cheias, erosão Infiltração IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Processos difíceis de quantificar • Física não muito complicada, mas fortemente dependente da variabilidade espacial das propriedades do solo. • Estimativas por equações empíricas ajustadas para reproduzir dados medidos no campo. Infiltração IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • O solo é uma mistura de materiais sólidos, líquidos e gasosos. • Na mistura também encontram-se muitos organismos vivos (bactérias, fungos, raízes, insetos, vermes) Água no solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • O solo é uma mistura de materiais sólidos, líquidos e gasosos. • Na mistura também encontram-se muitos organismos vivos (bactérias, fungos, raízes, insetos, vermes) • figura extraída de Para entender a Terra (Press et al. XXXX) Água no solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Composição do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Normalmente analisada do ponto de vista do diâmetro das partículas que compõe o solo: Diâmetro (mm) Classe 0,0002 a 0,002 Argila 0,002 a 0,02 Silte 0,02 a 0,2 Areia fina 0,2 a 2,0 Areia grossa Parte sólida do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Textura do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Relação entre volume de vazios e volume total do solo • Poros são ocupados por ar e água • Conteúdo de umidade do solo: - Máximo conteúdo de umidade é igual à porosidade. - Neste caso o solo está SATURADO de água. Vt Va v Porosidade e umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Areia: 0,37 a 0,50 • Argila: 0,43 a 0,52 Porosidade IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Método gravimétrico: • Coleta amostra e pesa • Seca a amostra e pesa • TDR • Time domain reflectometry • Existe uma relação entre o conteúdo de umidade e a constante dielétrica do solo. • Mede o tempo de transmissão de um pulso eletromagnético através do solo, entre um par de placas metálicas colocadas no solo. • Permite medições contínuas e não destrutivas • Outros (nuclear, sensoriamento remoto…) Medição da umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Umidade do solo varia ao longo do tempo. • Para retirar a umidade do solo: – Por gravidade – Por sucção Umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Curva de retenção de água no solo – (solo como uma esponja) IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • Saturação: condição em que todos os poros estão ocupados por água • Capacidade de campo: Conteúdo de umidade no solo sujeito à força da gravidade • Ponto de murcha permanente: umidade do solo para a qual as plantas não conseguem mais retirar água e morrem Umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • 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 IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Condutividade de água em condição de saturação IPH 01027 Infiltração e Água no solo • Solo arenoso: 23,5 cm/hora • Solo siltoso: 1,32 cm/hora • Solo argiloso: 0,06 cm/hora http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • 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 IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ • f = taxa de infiltração (mm/hora) • fc = taxa de infiltração em condição de saturação (mm/hora) • fo = taxa de infiltração inicial (mm/hora) • t = tempo (minutos) • = parâmetro que deve ser determinado a partir de medições no campo (1/minuto) tefcfofcf Equação de Horton IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ tefcfofcf fo = 50 mm/hora fc = 4 mm/hora Equação de Horton IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Infiltração conforme o tipo de solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Anéis concêntricos Desenho Medição da Infiltração IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Balanço hídrico no solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo ETGQPV • V = variação de volume de água armazenada no solo; • P = precipitação; • Q = escoamento superficial; • G = percolação; • ET = evapotranspiração http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Considere uma camada de solo de 1 m de profundidade cujo conteúdo de umidade é 35% na capacidade de campo e de 12% na condição de ponto de murcha permanente. Quantos dias a umidade do solo poderia sustentar a evapotranspiração constante de 7 mm por dia de uma determinada cultura? Exercício IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Uma camada de solo argiloso, cuja capacidade de infiltração na condição de saturação é de 4 mm.hora-1, está saturado e recebendo chuva com intensidade de 27 mm.hora-1. Qual é o escoamento (litros por segundo) que está sendo gerado em uma área de 10m2 deste solo, considerando que está saturado? Exercício IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Uma medição de infiltração utilizando o método dos anéis concêntricos apresentou o seguinte resultado. Utilize estes dados para estimar os parâmetros fc, fo e da equação de Horton. Exercício Tempo (h) Total Infiltrado(mm) 0 0,0 1 41,5 2 60,4 3 70,4 4 76,0 5 82,6 6 90,8 7 97,1 8 104,0 9 111,7 10 115,1 15 138,1 20 163,3 24 180,8 IPH 01027 Infiltração e Água no solo http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo e x tra íd o d e P re s s e t a l. (P a ra c o n h e c e r a T e rra ) zona saturada http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo e x tra íd o d e P re s s e t a l. (P a ra c o n h e c e r a T e rra ) http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo e x tra íd o d e P re s s e t a l. (P a ra c o n h e c e r a T e rra ) Regiões cársticas http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Água subterrânea: definições IPH 01027 Infiltração e Água no solo • Aquífero • Aquitardo • Aquiclude • Aquífero superficial • Lençol freático http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/ Descarga de Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo • Esvaziamento da água subterrânea contida na bacia mantém a vazão do rio nos períodos de estiagem. http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/index.html http://www.ufrgs.br/ http://www.iph.ufrgs.br/
