resumo hidrologia

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INFILTRAÇÃO
Infiltração é o nome dado ao processo de passagem da água que chega à superfície do solo via precipitação, degelo ou irrigação, para seu interior, através dos poros. É importante conhecer esse fenômeno porque a taxa em que se dá essa infiltração, em relação ao suprimento de água, determina se haverá um volume excedente, que poderá escoar sobre a superfície. 
				 					 
A infiltração é um processo importante por influenciar o tempo que a água permanece na bacia: a água, após infiltrar, passa a compor a umidade do solo e eventualmente pode formar um aqüífero (reservatório de água subterrâneo) quando preenche os poros de camadas do subsolo. Por outro lado, a parcela que escoa tende a sair rapidamente pela rede de drenagem, deixando de estar disponível para os processos biológicos. 		
A manutenção da umidade no solo propicia condições para o desenvolvimento das plantas, da fauna e dos microorganismos. Já o escoamento superficial provoca erosão laminar no horizonte superficial do solo reduzindo sua fertilidade e em zonas urbanizadas pode provocar alagamento de áreas habitadas.
A dinâmica do processo de infiltração depende, entre outros fatores, da quantidade de água presente e da permeabilidade da superfície, do tamanho e forma dos poros no interior do solo e da quantidade de água já existente nesses poros. É fundamental conservar a capacidade natural de infiltração dos solos, mas sabemos que a ação do homem contribui para piorar a condição original. Nas cidades acontece impermeabilização devido às construções e à pavimentação das vias; no campo, a exposição do solo sem cobertura vegetal ao impacto das gotas de chuva provoca o selamento da superfície.
A dimensão dos poros por onde a água irá infiltrar é influenciada pelo tamanho, forma e natureza mineral das partículas e pelo modo como estas partículas estão arranjadas (estrutura). Entre os tipos de solos, aqueles com poros maiores, como os de textura arenosa ou os argilosos com agregados estáveis e matéria orgânica, oferecem melhor condição para a infiltração da água, já que a resistência à passagem através da superfície tende a ser pequena. Os poros grandes podem ser decorrentes da existência de partículas grandes compondo o solo (fração areia) ou da estrutura, já que partículas pequenas (fração silte a argila) podem ser aglutinadas em agregados maiores devido á presença de substâncias cimentantes.
A cobertura vegetal existente sobre a superfície, tanto viva como morta (palha), ajuda bastante a infiltração da água, tanto por proteger a superfície do impacto direto das gotas de chuva como também por reduzir a velocidade do escoamento superficial, aumentando o tempo de oportunidade para que a água infiltre. Terrenos planos permitem uma infiltração maior que terrenos declivosos também pelo maior tempo de permanência da água em contato com a superfície. Pela mesma razão, uma ladeira lisa perde mais água por escoamento que uma que apresenta irregularidades devido a variações microtopográficas, causadas por torrões, pequenas depressões ou outros obstáculos na superfície.
O teor de água inicial de água no solo, a presença de rachaduras e as características da precipitação (intensidade e duração) também interferem na taxa de infiltração. Alguns dos fatores citados são fortemente influenciados pelo manejo adotado pelo homem em áreas de uso com agricultura ou pecuária (forma como o solo é trabalhado, incluindo práticas de revolvimento e número de animais que pisoteiam o solo por unidade de área).
Em geral, quanto maior for a intensidade da chuva, maior será a taxa de infiltração, até que seja superada a capacidade que o solo tem de receber a água (Infiltrabilidade). O termo Infiltrabilidade refere-se ao fluxo de água através da superfície que ocorre naturalmente quando água sob pressão atmosférica (ou na forma de uma lâmina bem pequena) encontra-se livremente disponível para penetrar no solo. A infiltrabilidade é, portanto, uma propriedade do solo, que quando superada por uma chuva intensa, tem como decorrência o escoamento de água sobre a superfície. A infiltração é condicionada por fatores do solo e do ambiente, que como vimos, podem aumentar ou diminuir a intensidade do processo. Os fatores relacionados ao solo são usualmente reunidos em um parâmetro denominado condutividade hídrica do solo, que pode ser quantificado no campo ou em laboratório. A infiltrabilidade tem sido também usada como um parâmetro indicador da compactação do solo.
A infiltração acontece espontaneamente, pois a água que entra em contato com a superfície do solo possui energia potencial maior que a água que já está nos poros do solo. O potencial total da água no solo tem como componentes principais o componente gravitacional e o mátrico (decorrente do fenômeno da capilaridade nos poros do solo). A gravidade está sempre presente, mas o potencial mátrico só atua em solos não saturados. Assim, como veremos nas determinações a campo, quando um solo está com baixo teor de umidade, a taxa de infiltração pode ser muito grande, mas à medida que este solo torna-se saturado, apenas o componente gravitacional permanece atuando como força motriz da infiltração, reduzindo a taxa de entrada de água.
O processo de infiltração é influenciado pelo meio poroso como um todo, mesmo porque solos agrícolas apresentam horizontes (camadas) com características distintas. Portanto não se deve esperar o mesmo comportamento durante a infiltração em um solo com propriedades físicas homogêneas em todo o perfil, quando comparado com a infiltração que acontece em um solo com perfil estratificado (tamanho dos poros e tortuosidade diferentes em camadas distintas). Convém lembrar que a movimentação da água no interior do perfil do solo pode limitar a taxa de infiltração através da superfície.
Medição da infiltrabilidade
Serão apresentados dois métodos para estimar a infiltrabilidade do solo bastante utilizados por sua simplicidade. O primeiro - método dos cilindros concêntricos - é apropriado para medir a infiltrabilidade vertical; o segundo - método do cilindro único - permite também observar o movimento horizontal da água durante o processo de infiltração.
Área de Bacia Hidrográfica
As áreas de figuras de contornos curvos, como os lotes de um terreno, são substituídas por polígonos que sejam aproximadamente equivalentes. Isto é, teremos de cruzar o contorno da figura para compensar as reentrâncias e saliências do desenho irregular (Figura 3. ao lado).
 Figura 4 Figura 5 No caso de uma figura de tamanho natural, podemos também fazer a medição direta, no desenho, aplicando-a sobre um papel milimetrado e contando os centímetros e milímetros quadrados em seu interior.
EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO
A evaporação é o processo pelo qual a água se transforma do estado líquido para o de vapor. Embora o vapor d’água possa ser formado diretamente, a partir da fase sólida, o interesse da hidrologia está concentrado nas perdas por evaporação, a partir de superfícies líquidas (transformação de líquido em gás). Além da evaporação, o retorno da água para a atmosfera pode ocorrer através do processo de transpiração, no qual a água absorvida pelos vegetais é evaporada a partir de suas folhas. Evapotranspiração é o total de água perdida para a atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo. A evaporação e a transpiração representam uma porção significativa do movimento da água através do ciclo hidrológico. Em comparação com o escoamento, a evaporação e a transpiração não são variáveis muito importantes para a engenharia hidrológica. Com exceção de algumas situações de projeto, a evaporação é considerada apenas como parte da equação de perdas, representando uma pequena fração das perdas durante uma precipitação. As perdas por evaporação são importantes no projeto de grandes reservatórios, devendoser consideradas nestes projetos. Evaporação é o processo físico no qual um líquido ou sólido passa ao estado gasoso, devido à radiação solar e aos processos de difusão molecular e turbulenta. Além da radiação solar, outras variáveis como: temperatura do ar, vento e pressão de vapor, também interferem na evaporação principalmente em superfícies livres de água. Os métodos normalmente utilizados para determinar a evaporação são: evaporímetros; transferência de massa; balanço de energia; balanço hídrico.
Evaporímetros Os evaporímetros são instrumentos que possibilitam uma medida direta do poder evaporativo da atmosfera, estando sujeitos aos efeitos de radiação, temperatura, vento e umidade. Os mais conhecidos são os atmômetros e os tanques de evaporação. 
Evapotranspiração 													 A evapotranspiração é considerada como a perda de água por evaporação do solo e transpiração das plantas. A evapotranspiração é importante para o balanço hídrico de uma bacia como um todo e, principalmente, para o balanço hídrico agrícola, que poderá envolver o cálculo da necessidade de irrigação. O solo, as plantas e a atmosfera podem ser considerados como componentes de um sistema fisicamente inter-relacionado e dinâmico, no qual os vários processos de fluxo estão interligados como os elos de uma corrente. Neste sistema, é valioso e aplicável o conceito de potencial hídrico, ou seja, o fluxo de água ocorre dos pontos de maior potencial para os de menor potencial (o fluxo ocorre em direção do gradiente de potencial negativo). A quantidade de água transpirada diariamente é grande em relação às trocas de água na planta, de modo que se pode considerar o fluxo através da planta, em curtos períodos de tempo, como um processo em regime permanente. As diferenças de potencial, em distintos pontos do sistema são proporcionais à resistência do fluxo. A menor resistência ao fluxo é encontrada na planta. E a maior resistência é encontrada no fluxo das folhas para a atmosfera, devido à mudança do estado líquido para vapor.	 A passagem para a atmosfera ocorre através dos estômatos localizados nas folhas e a diferença total do potencial entre o solo e a atmosfera pode chegar a centenas de bares. O transporte de água desde as folhas até a massa de ar ocorre também através do processo de difusão de vapor, sendo proporcional ao gradiente de tensão do vapor de água. A umidade relativa ou seja, a relação entre a tensão real e a de saturação de vapor, relaciona-se exponencialmente com o potencial hídrico. A transferência de água de uma área cultivada, onde a umidade do solo não é um fator limitante, ocorre segundo sua intensidade potencial e, qualquer variação será devida somente a diferenças de condições meteorológicas, incluindo os efeitos de advecção. 									 Evapotranspiração potencial (ETP): quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração, na unidade de tempo, de uma superfície extensa completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem suprida de água.
Evapotranspiração real (ETR):										 quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração, nas condições reais (existentes) de fatores atmosféricos e umidade do solo. A evapotranspiração real é igual ou menor que a evapotranspiração potencial (ETR < ETP).				 Informações confiáveis sobre evapotranspiração real são escassas e de difícil obtenção, pois demandam um longo tempo de observação e custam muito caro. Já a evapotranspiração potencial, pode ser obtida a partir de modelos baseados em leis físicas e relações empíricas de forma rápida e suficientemente precisas. Várias teorias, relacionam a ETR e ETP em função da disponibilidade de água no solo. Apesar destas tentativas não existe, ainda hoje, nenhuma teoria que seja aceita universalmente. Sendo um processo complexo e extremamente dinâmico, que envolve organismos vivos como o solo e a planta é muito difícil estabelecer um valor exato de evapotranspiração real. Entretanto, a conjugação de inúmeras informações associadas ao conceito de ETP, nos permite estimativas suficientemente confiáveis para a grande maioria dos nossos objetivos.
As diferenças entre a evapotranspiração real e potencial diminuem sempre que os intervalos de tempo utilizados para o cálculo da segunda são ampliados (um mês ou mais). procedimentos usualmente empregados para medir ou estimar a evapotranspiração: medidas diretas; métodos baseados na temperatura; métodos baseados na radiação; método combinado; balanço hídrico.
Medidas diretas													 O processo mais correto para a determinação da evapotranspiração é através de lisímetros. Estes são aparelhos, constituídos de um reservatório de solo (volume mínimo = 1 m3), provido de um sistema de drenagem e instrumentos de operação (medidores, válvulas, etc.) As variáveis controladas junto ao lisímetro: precipitação, escoamento, infiltração, armazenamento e percolação profunda, permitem estabelecer a evapotranspiração real e/ou potencial. Para a determinação da ETR, mantém-se as condições de umidade natural do solo. Para determinar a ETP, promove-se a irrigação da cultura implantada no lisímetro, mantendo-se o solo em capacidade de campo (solo drenado por gravidade).	Em regiões temperadas 70% da precipitação evapora e apenas 30% vai para os aqüíferos ou rios. A evaporação varia menos de ano para ano que a vazão dos cursos d’água. A topografia e a elevação do sol afetam a Disponibilidade de energia. A radiação solar (teórica) varia ao longo do ano para encostas de diferentes orientações (hemisfério norte, mostrando grandes diferenças no inverno). A difusão de radiação por nuvens tende a reduzir estas diferenças). 			 
Evaporação de solo nu												 Existem duas formas de transporte de umidade do solo até a superfície: Fluxo de filme d’água que ocorre sob gradiente de potencial matricial até a zona em que a evaporação ocorre. O movimento se torna negligenciável a medida que a umidade se aproxima do PMP. Fluxo de vapor ocorre a partir da zona em que ocorre evaporação até a superfície. Temperatura e gradientes de pressão de vapor movem água em direção à superfície. Embora muito lento, o fluxo de vapor poder secar solos de regiões desérticas até grandes profundidades.
Evaporação de água interceptada - Processo de interceptação de água acima da superfície mineral. Estoque interceptado é a quantidade de água retida por tecidos vivos e não vivos de plantas. Interceptação perdida pelo dossel (IC) é a quantidade perdida diretamente por evaporação. Precipitação no solo (Pt) é a fração da precipitação total que cai no solo.Fluxo no tronco (Ps) é a fraca o que escoa pelos galhos e troncos. Interceptação perdida pela cobertura do solo (If) é a fração evaporada da cobertura do solo antes de atingir a fração mineral. Perda total por interceptação (It) é a fração total evaporada da água retida por material vivo e morto de plantas. Os fatores que afetam a disponibilidade de água no processo de interceptação são: Aspectos da vegetação – Índice de Área Foliar, variações sazonais, natureza da superfície (rugosidade, repelência, arranjo das folhas e galhos. Aspectos meteorológicos – número e intervalo entre eventos de precipitação, intensidade da chuva, velocidade do vento durante e depois da chuva.