Plano Aula Hidro 05 EV E ET

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HIDROLOGIA 05
EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Informações quantitativas dos processos de evaporação e evapotranspiração, que se constituem em importante fase do ciclo hidrológico, são utilizadas na resolução de numerosos problemas que envolvem o manejo da água.
Apesar da grande importância desses fatores no planejamento hidráulico e hidrológico, as informações obtidas por medidas diretas de diferentes locais e condições meteorológicas distintas, não existem em condições suficientes. Sendo assim, estimativas baseadas em princípios físicos e principalmente equações empíricas são utilizadas como alternativas para suprir estas carências.
As condições básicas para a ocorrência da evaporação são:
Existência de uma fonte de energia que pode ser a radiação solar, calor sensível da atmosfera ou da superfície evaporante; e
Existência de um gradiente de concentração de vapor, isto é, uma diferença entre a pressão de saturação do vapor à temperatura da superfície e a pressão de vapor do ar.
1) FATORES INTERVENIENTES
Estes fatores podem ser relativos à atmosfera, pelo seu poder evaporante, ou à superfície de água livre, solo nu ou vegetação.
Os fatores são:
Umidade Relativa do Ar
UR = (ea/es) 100
ea = pressão parcial de vapor d’água na atmosfera
es = pressão de vapor de saturação na atmosfera (função da temperatura) (tabelado)
Radiação solar
Encontrado por medição e tabela, para cada longitude e latitude de onde se deseja.
Vento
Aumenta a intensidade de evaporação pela renovação das massas com elevado teor de umidade das proximidades da superfície evaporante.
Temperatura
Aumento da temperatura torna maior a quantidade de vapor d’água que pode estar no mesmo volume de ar.
Para cada 10o C de elevação da temperatura, a pressão de vapor praticamente dobra.
Salinidade da água
A intensidade de evaporação diminui com o aumento do teor de salinidade da água.
Em igualdade de condições, há uma diminuição de 2 a 3% ao se passar de água doce para a água do mar.
Umidade do solo
Implica na granulometria do solo: em uma superfície livre de água, um solo mais argiloso retém mais água do que um solo arenoso.
Profundidade do Lençol Freático
Teor de umidade do solo
Transpiração
Depende do tipo de cultura, estágio de desenvolvimento e das condições reinantes na atmosfera local.
2) MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DA EVAPORAÇÃO
Tanque Classe A
O tanque USWB classe A é talvez o método mais utilizado de estimativa de ETP em todo o mundo.
É um evaporímetro de aço galvanizado que possui as seguintes características:
diâmetro interno: 121 cm
profundidade: 25,5 cm
variação de nível: 2 cm (de 5 a 7 da borda)
estrado de madeira: 15 cm de altura
micrômetro de gancho
de posse da altura da água evaporada e a área da seção transversal, temos o volume de água que evaporou.
Dentro do tanque instala-se um poço tranqüilizados, cuja função é a de propiciar uma superfície sem ondas para permitir uma leitura exata do nível da água no tanque. A leitura é feita por meio de um micrômetro de gancho, cujos modelos mais comuns permitem uma precisão de até 0,05mm.
A leitura do nível do tanque deve ser realizada todos os dias às 9:00 horas (10:00 no período de horário de verão), sendo que a diferença entre duas leituraS consecutivas nos dá o valor da evaporação no tanque classe A (ECA). A ETP é determinada multiplicando-se a ECA por um coeficiente de tanque(kt):
Em que:
h
: leitura do nível d´água no tanque, em mm, no dia n;
P: precipitação ocorrida no período;
k
: coeficiente do Tanque Classe A, adimensional.
O coeficiente k
depende do tipo e da extensão da superfície sobre a qual o tanque foi instalado, da umidade relativa do ar e da velocidade do vento, e pode ser encontrado em Quadro pré estabelecido.
Se não estiverem disponíveis leituras da velocidade do vento a 2 m de altura, utilize a seguinte relação:
em que Z é a altura em que o vento foi medido.
Apesar de ser um instrumento extremamente prático, o tanque classe A deve ser utilizado com técnicas de manejo adequadas para não fornecer medidas irreais. Dentre os cuidados que se deve tomar destacam-se:
local adequado de instalação;
fazer limpeza periódica do tanque;
cuidado para que animais não consumam água do tanque;
sempre que se repor água ao tanque, procurar adicionar água na mesma temperatura que a água interna do tanque, para evitar que a energia que seria gasta na evaporação seja utilizada para aquecer esta água.
O leitor deve reparar que todos os coeficientes do Quadro de Coeficientes de Kc são menores que a unidade, porque, devido ao seu tamanho, o tanque classe A apresenta uma perda excessiva de água (por unidade de área) em relação a uma superfície de água livre, como um açude, por exemplo, e o fluxo horizontal de vapor d´água é muito maior no caso do tanque do que no açude.
Coeficiente para Conversão da Evaporação no Tanque Classe A em Evapotranspiração Potencial (ETP)
	Velocidade do Vento a 2 m de altura
	Raio da Área
Tampão
(m)
	Tanque circundado por grama
	Tanque circundado por
solo nu
	
	
	Umidade Relativa (%)
	Umidade Relativa (%)
	
	
	( 40
	40-70
	(70
	( 40
	40-70
	(70
	(175Km/dia
(2,0 m/s
	1
	0,55
	0,65
	0,75
	0,70
	0,80
	0,85
	
	10
	0,65
	0,75
	0,85
	0,60
	0,70
	0,80
	
	100
	0,70
	0,80
	0,85
	0,55
	0,65
	0,75
	
	1000
	0,75
	0,85
	0,85
	0,50
	0,60
	0,70
	175 – 425 Km/dia
2,0 –4,9 m/s
	1
	0,50
	0,60
	0,65
	0,65
	0,75
	0,80
	
	10
	0,60
	0,70
	0,75
	0,55
	0,65
	0,70
	
	100
	0,65
	0,75
	0,80
	0,50
	0,60
	0,65
	
	1000
	0,70
	0,80
	0,80
	0,45
	0,55
	0,60
	425 – 700 Km/dia
4,9 – 8,1 m/s
	1
	0,45
	0,50
	0,60
	0,60
	0,65
	0,70
	
	10
	0,55
	0,60
	0,65
	0,50
	0,55
	0,60
	
	100
	0,60
	0,65
	0,75
	0,45
	0,50
	0,60
	
	1000
	0,65
	0,70
	0,75
	0,40
	0,45
	0,55
	( 700Km/dia
( 8,1 m/s
	1
	0,40
	0,45
	0,50
	0,50
	0,60
	0,65
	
	10
	0,45
	0,55
	0,60
	0,45
	0,50
	0,55
	
	100
	0,50
	0,60
	0,65
	0,40
	0,45
	0,50
	
	1000
	0,55
	0,60
	0,65
	0,35
	0,40
	0,45
b) Atmômetro de Piché
São equipamentos que dispõem de um recipiente contendo água, conectado a uma placa porosa, onde se dá a evaporação
A energia para a evaporação provém da radiação, transporte de calor sensível e condução de calor através do recipiente de abastecimento.
A instalação, geralmente acima da superfície do solo e o meio circundante, afetam as reações deste aparelho, tornando-o pouco confiável.
O volume evaporado é medido diretamente.
c) Balanço Hídrico
c1) Lisímetro de Drenagem (Percolação)
A evapotranspiração é medida diretamente em instrumentos denominados lisímetros, os quais podem ser de diversos tipos. O fato de se medir a ETR, ETC ou a ETP dependerá do respeito ou não às condições estabelecidas na definição da ETP. Se a cultura plantada no lisímetro for grama batatais e o teor de umidade no solo do lisímetro for mantido próximo à capacidade de campo, o instrumento medirá a ETP. Caso outra cultura seja plantada ou o solo do lisímetro não for irrigado periodicamente, estar-se-á medindo a ETC ou a ETR.
Consiste de um certo número (geralmente 3) de tanques impermeáveis enterrados no solo e enchidos com o solo local. Um dreno permite o escoamento do excesso da água. Impedindo que o solo se torne saturado dentro dos tanques. 
A determinação da ET é baseada na equação da continuidade:
E – S =ΔA
Ou seja, a diferença entre a quantidade de água que entra em um sistema (E) e a quantidade de água que sai do mesmo (S) é igual à variação da quantidade armazenada de água no sistema (ΔA).
Se partimos de um teor de umidade no solo conhecido, por exemplo a capacidade de campo, e após decorrido certo tempo fizemos o solo retornar a essa mesma situação, faremos ΔA = 0. 
PortantoE=S.
No caso de lisímetro,
P + l = ET + C.
Em que:
P: 	precipitação sobre o lisímetro (mm); por essa razão, o instrumento requer um pluviômetro associado para funcionar adequadamente;
l: 	água adicionada ao lisímetro para fazê-lo atingir novamente a capacidade de campo (1 l/m = 1mm);
ET: 	evapotranspiração,seja ela real, potencial ou da cultura (mm);
C: 	água drenada e coletada nos baldes(1 l/m2 = 1mm).
LISÍMETRO DE PERCOLAÇÃO
Aspectos importantes:
1º) Em primeiro lugar, o balanço de água deve ser feito individualmente para cada tanque. Se um dos mesmos fornecer um resultado muito diferente dos demais (geralmente maior), deverá ser abandonado, pois possivelmente este tanque apresenta problemas (pode estar trincado, por exemplo). A média dos resultados semelhantes deve ser utilizada para definir a ET.
2º) Os parâmetros l e C são medidos em litros. Para transforma-los em mim, basta dividir este valor pela área de cada tanque do lisímetro, em m2.
3º) A percolação da água nos tanques é demorada, podendo levar horas para se completar. Por essa razão, o balanço de água só deve ser feito após um período de tempo de vários dias.
4º) O volume de água adicionada (l) deve ser o mesmo em cada tanque.
C2) Lisímetro de Pesagem Mecânica
É considerado o instrumento padrão para a medição da evapotranspiração. Podem ser muito precisos, apesar de serem bastante caros. Outra vantagem deste tipo de instrumento é que permite leituras a intervalos de tempo muito reduzidos (poucos minutos).
O instrumento consiste basicamente num tanque semelhante ao anterior, instalado sobre uma balança. Da diferença entre duas pesagens consecutivas (dividida pela área do lisímetro) será determinada a ET. A precisão do instrumento dependerá da precisão da balança. A drenagem não poderá ocorrer livremente; deverá ser monitorada. Se a balança for do tipo registradora, dispensa-se o uso de pluviômetros.
LISÍMETRO DE PESAGEM
C3) Lisímetro de Flutuação
Apresenta um preço intermediário entre o de percolação e o de pesagem mecânica. Não é tão preciso quanto este último, mas tem a vantagem de permitir leituras a intervalos de tempo menores que o primeiro. 
Consiste em dois tanques, de diâmetros diferentes, sendo que o maior é parcialmente enchido com água, recebendo o menor, que contém o solo. A ET é calculada pela variação no nível da água no tubo de medida.
LISÍMETRO DE FLUTUAÇÃO
d) Equação da Continuidade em Lago ou Reservatório
dV/dt = I – Q – EoA + P A
Eo = [(I – Q)/A] + P – (dV/dt)/A
onde: V = volume de água do reservatório
	t = tempo
	I = vazão total de entrada no reservatório
	Q = vazão de saída do reservatório
	Eo = evaporação
	P = precipitação sobre o reservatório
	A = área do reservatório
Tanque
Solo
Solo
Solo
Brita
Grama
Grama
Tampa
Coletor
Cano
Solo
Escada
Grama
Grama
Grama
Tanque de Drenagem
Túnel
Brita
Balança
Tampa
Solo
Solo
Solo
Solo
Grama
Grama
Tubo de drenagem por sucção
Solo
Tanque externo
Bolsa de ar
Água
Tampa
Solo
Brita
Solo
Bolsa de ar
Grama
Água
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