Apostila 6 - Hidrologia do solo

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APOSTILAS DE PEDOLOGIA – PROF. FLAVIO ALMEIDA 
 
UNIDADE 6 - HIDROLOGIA DO SOLO 
 
6.1 – Ciclo Hidrológico: 
 O ciclo hidrológico pode ser entendido como um sistema fechado em 
escala planetária, sendo assim, apresenta entrada e saída de energia, mas não 
apresenta perda ou ganho de água. O que acontece é que em determinadas 
condições de temperatura a água tem seus estados alterados. 
 
Fonte: http://conceitosdehidrologia.blogspot.com.br/2009/03/ciclo-hidrologico.html 
 
Podemos observar na figura acima os diversos estágios da água no 
ambiente. 
 Sólido para Líquido: ocasionado pela elevação de temperatura e 
consequentemente pelo derretimento das geleiras. Esse processo 
ocasiona a formação de Rios, Lagos e Mares; 
 Líquido para Vapor: também ocasionado pela elevação da 
temperatura. Representada pela perda de massa líquida dos 
solos e dos corpos hídricos; 
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 Vapor para Líquido: ocasionado pela queda de temperatura e/ou 
aumento de pressão, formando chuva, neve ou granizo; 
 Líquido para Sólido: também ocasionado em baixas temperaturas, 
nesse caso a água dos corpos hídricos são congelados formando 
as geleiras. 
 
6.2 – Características Hidrológicas do solo: 
A infiltração é o movimento de água dentro do solo. De acordo com as 
características de microporosidade e macroporosidade definem as quantidades 
de chuvas que infiltram ou que excedem para escoar na superfície do terreno. 
Podemos dizer também que pela mesma característica de porosidade e pelo 
fato de que a viagem da água sobre a superfície é mais rápida tornando-se 
mais lenta de acordo com a profundidade, que o solo determina o volume do 
escoamento da chuva, sua distribuição temporal e as descargas máximas, 
tanto em superfície como em subsuperficie. 
 Por conta de suas características físicas de microporosidade e 
macroporosidade podemos entender os solos como grandes reservatórios de 
água. Solos com características arenosas ou macroporosidade tem menor 
capacidade de retenção de líquidos e consequentemente maior capacidade de 
infiltração, ou seja a permeabilidade é maior. Em solos com características 
siltoso-argiloso ou simplesmente argilosos, possuem uma superfície específica 
maior por serem microporosos. Nesses tipos de solo a água fica retida, 
funcionando mesmo como uma grande “caixa d’água” que quando extrapola 
sua capacidade exfiltra ocasionando o que chamamos de escoamento 
superficial. 
 A água infiltrada e armazenada no solo e em parte fica disponível para a 
absorção das plantas e também ao retorno para atmosfera por 
evapotranspiração. A parte da água que não retorna a atmosfera pelo processo 
de evapotranspiração recarrega o reservatório de água subterrânea e abastece 
de forma lenta as correntes dos fluxos (abastecendo rios e mananciais). 
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Fonte: http://www.ucm.es/info/diciex/proyectos/agua/esc_sub_acuifero.html 
 Inicialmente o termo infiltração foi proposto para expressar a água que 
molha ou que é absorvida pelo solo. Conforme falamos anteriormente 
características da superfície e da cobertura dos solos limitam a infiltração no 
solo. Dessa forma o termo percolação passou a ser adotado para se referir ao 
fluxo em subsuperfície que atravessa a zona de aeração do solo. Devemos 
observar que esses dois fenômenos estão fortemente relacionados, já que a 
taxa de infiltração pode ser considerada um tanto como consequência da 
condutividade hidráulica e do gradiente de sucção, ou como a taxa de aumento 
do teor de umidade no perfil do solo. 
 Para um melhor entendimento da infiltração no meio poroso devemos 
conhecer duas forças: atração capilar e a força gravitacional. Enquanto a força 
gravitacional direciona a água verticalmente no perfil do solo, a força capilar 
impulsiona a água em todas as direções, especialmente para cima. A água, ao 
percolar o solo como fluxo livre gravitacional, sofre a resistência da força 
capilar, a qual aumenta na medida em que os associados à fauna escavadora 
e às raízes mortas, a força capilar torna-se negligenciavel. A umidade 
envolvida nestes movimentos pode estar na forma líquida ou como vapor, 
sendo difícil distinguir suas importâncias relativas. 
 O processo de infiltração resulta das relações de interdependência dos 
mecanismos de entrada na superfície do solo, de estocagem dentro do solo e 
de transmissão de umidade do solo. Sob determinadas condições, o solo 
possui uma taxa máxima de absorção de água, a qual podemos denominar 
capacidade de infiltração. A relação entre a intensidade da chuva e a 
capacidade de infiltração define a quantidade de água que infiltra: quando a 
intensidade da chuva é menor do que a capacidade de infiltração, a taxa de 
infiltração é igual à taxa da chuva, porém, quando a intensidade da chuva 
ultrapassa a capacidade de infiltração, o solo absorve parte da água de acordo 
com a sua capacidade, e o excedente de precipitação, após preencher as 
microdepressões do terreno, escoa sobre a superfície em direção aos canais. 
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6.3 – Variáveis que regulam a capacidade de infiltração 
 Chuvas: a intensidade da chuva, juntamente com as demais variáveis 
do solo, define o que entra e o que excede a capacidade de infiltração; 
as chuvas mais intensas causam maiores impactos no solo exposto e os 
picos de chuva de longa duração preenchem o potencial de estocagem 
e eventualmente conduzem os solos à saturação. 
 
Fonte: www.ecoanimateca.net.br 
 Condições de cobertura de solos: a cobertura vegetal tende a 
aumentar a capacidade de infiltração; solos recobertos por florestas 
geralmente apresentam os maiores valores de capacidade de infiltração, 
especialmente pela influência da serrapilheira, como mencionamos 
anteriormente. A redução na densidade de cobertura vegetal é 
acompanhada pelo decréscimo na infiltração. 
 
Fonte: http://recuperacaodeflorestas.blogspot.com.br/2011_06_01_archive.html 
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 Condições de textura, profundidade e umidade antecedente do 
solo: essas variáveis importam na definição da quantidade de água que 
poderá ser estocada antes do solo atingir o ponto de saturação: solos 
profundos e bem drenados, com textura grossa e grandes quantidades 
de matéria orgânica apresentarão grande capacidade de infiltração; já os 
solos rasos e mais argilosos mostrarão baixas taxas e volumes de 
infiltração. A umidade antecedente, se por um lado reduz a ação capilar 
que inibe a infiltração, por outro lado limita o volume de água que pode 
se estocado no solo, especialmente o mais finos. 
 Segue abaixo um exemplo de solo mal drenado e um solo bem 
drenado: 
 
Fontes: http://www.unibas.it/desertnet/dis4me/land_uses/salinisation_risk_tool_pt.htm 
http://www.canaldoprodutor.com.br/comunicacao/noticias/mapeamento-de-solos-no-bioma-
amazonia 
 
 
 
 
 
 
 
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 Atividade biológica no topo dos solos: a formação de bioporos pela 
atividade da fauna escavadora e do enraizamento dos vegetais aumenta 
a capacidade de infiltração e a percolação. 
 
Fonte: http://meioambiente.culturamix.com/recursos-naturais/desenvolvimento-do-solo-
caracteristicas-gerais 
 
 A capacidade de infiltração varia não apenas em solos com 
composições diferentes, mas também durante o evento de chuva, decrescendo 
rapidamente após o início das chuvas quando algumas das variáveis descritas 
sofrem modificações em relação as condições antecedentes. Após certo tempo 
de precipitação verifica-se uma taxa de infiltração constante.APOSTILAS DE PEDOLOGIA – PROF. FLAVIO ALMEIDA 
 
6.3.1 – Influência vegetal no controle de entrada de água no 
solo 
 As encostas cobertas por florestas, caracterizam-se por ser um ambiente 
de infiltração, com elevada porosidade do solo, associada a ação de biota 
sobre a estrutura física do topo do solo e a marcante presença de ductos 
gerados pela decomposição das raízes mortas. 
- Interceptação: 
 É a retenção de parte da precipitação acima da superfície do solo, 
podendo ser ocasionado por obstrução da vegetação ou outra forma. O volume 
retido nesse processo retorna a atmosfera através do processo de evaporação. 
Este processo interfere no balanço hídrico da bacia hidrográfica, funcionando 
como um reservatório de uma parcela da precipitação para o consumo, 
reduzindo a variação da vazão ao longo do ano, retardando o pico das cheias. 
Esse processo depende de muitas variáveis, entre elas: intensidade de 
precipitação, volume precipitado, chuva antecedente, condições climáticas, tipo 
de vegetação, densidade de vegetação e período do ano. 
OBS: Em floresta, para pequenos volumes de precipitação (< 0,3mm) todo o 
volume é retido pela copa das árvores e para precipitações superiores a 1mm 
de 10% a 40% pode ficar retido. 
OBS2: O tipo de vegetação pode caracterizar a quantidade de gotas que cada 
folha pode reter a densidade da mesma indicada o volume retido numa 
superfície de bacia. As folhas geralmente intercepta, a maior parte da 
precipitação, mas a disposição dos troncos contribui significativamente. 
 
Fonte: http://info1.ma.slu.se/im/programme/TF.html 
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- Fluxo de Tronco ou Stemflow: 
Representa o excesso de água acumulada pelo processo de interceptação nas 
copas e galhos e que consequentemente percola pelos troncos. 
 Esse mecanismo apresenta uma parcela entre 1 e 15% do total 
precipitado e em muitos casos está dentro da faixa de erros de amostragem 
das outras variáveis e sua medição somente é viável para vegetações de 
troncos de tamanhos razoáveis. 
 
Fonte: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/8k.html 
 
 
 
 
 
 
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- Serrapilheira: 
A queda de galhos, flores e sementes sobre o piso florestal, forma uma 
camada de detritos orgânicos, denominada serrapilheira, que constitui o 
horizonte O. Essa material é decomposto e incorporado ao solo como matéria 
orgânica. A serrapilheira pode aparecer em diferentes formatos de composição, 
estrutura e espessura. 
A capacidade de retenção de água da serrapilheira constitui-se um dos 
responsáveis pela manutenção de níveis mais ou menos constantes de 
umidade, necessários a biota nos primeiros centímetros do solo. O fluxo ocorre 
sobre a camada O1 ou na interface da malha de reaízes finas com o topo 
mineral. O fluxo de serrapilheira corresponde a uma porção bem reduzida da 
entrada de chuvas; mostrando a capacidade do “tapete orgânico” para 
condicionar uma infiltração gradual das águas para a superfície do solo. 
6.4 – Classificações, retenção e disponibilidade da água no 
solo 
6.4.1 – Classificação Física 
- Água Gravitacional: é aquela que não é retida pelo solo, depois deste ser 
molhado até o encharcamento, ocupa os poros maiores sendo retida levemente 
pelas partículas e drenada para as camadas mais profundas pela ação da 
gravidade. Essa água não fica disponível para as plantas logo não possui 
utilidade agrícola. 
A água gravitacional lava o perfil do solo e assim retira determinados nutrientes 
do alcance das raízes, como por exemplo o nitrogênio. Ainda referindo a 
possíveis problemas, a água gravitacional pode movimentar partículas minerais 
pequenas (argilas) da parte superior do perfil para regiões mais profundas 
podendo alterar as características físicas, químicas e biológicas das camadas 
do perfil. 
- Água capilar: é a água que seria retida pelo solo devido a força da tensão 
superficial, formando películas contínuas em torno das partículas terrosas e 
nos espaços capilares. Tanto a água capilar como a gravitacional movimentar-
se-iam no solo na forma líquida e seriam uteis às plantas por serem 
assimiladas pelas raízes. 
- Água higroscópica: é a água que está firmemente fixada por adsorção às 
partículas minerais do solo, dessa forma estando disponível para o solo em 
raras exceções. Formam delgadas camadas (filmes) em torno das partículas 
terrosas, principalmente pelos coloides do solo. Não se movem, nem por 
capilaridade e nem por gravidade, só se movimentam sob a forma de vapor 
d’água. 
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Fonte: http://www.magneticwater.com.au/tech12.htm 
 
6.4.2 – Classificação Biológica 
- Água supérflua: é a água que se encontra principalmente nos macroporos, 
quando o solo está saturado, pode ser chamado de água livre. É equivalente a 
água gravitacional, pois só pode ser retida a pequenas tensões e se perde por 
gravidade em curto intervalo de tempo. 
- Água não disponível: compreende a água higroscópica e parte da água 
capilar, correspondendo à água retida pelo solo a pressões maiores que o 
ponto de murchamento (quando a água baixa a esse nível observa-se o 
murchamento das plantas). 
-Água disponível: é aquela retida entre a capacidade de campo e o 
coeficiente de murchamento. Corresponde a água capilar. 
6.4.3 – Capacidade de campo 
 Podemos definir como: à quantidade máxima de água que um solo pode 
reter em condições normais de campo, ou seja, corresponde à quantidade de 
água submetida a tensões as quais tornam o movimento descendente, por 
drenagem natural, suficientemente pequeno em relação aos movimentos de 
absorção de água pelo sistema radicular. Pode ser expressa na base de peso 
ou de volume. O termo capacidade de campo tem sido substituído por limite 
superior da água disponível. 
 Ocorre quando toda água livre escoa permanecendo apenas a água 
capilar e a água higroscópica. Quando isso ocorre presume-se que a água 
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liberou os macroporos e que a água encontra-se apenas nos microporos ou 
capilares. 
6.4.4 – Ponto de Murchamento 
 Podemos definir como: Teor de água de um solo no qual as folhas de 
uma planta que nele crescem atingem um murchamento irrecuperável, mesmo 
quando colocada em uma atmosfera saturada de vapor d'água. 
 Não havendo incorporação de água ao solo, com a evaporação da água 
dos solos e através da evapotranspiração das plantas, ocorre apenas a retirada 
de água do solo. Se não ocorrer a reposição do depósito de água do solo as 
plantas iniciam o processo de murchamento. Esse processo pode se tornar 
permanente caso a escassez hídrica continue. Isso significa que toda a água 
disponível foi retirada. Devemos lembrar que nesse caso ainda existirá 
disponível a água higroscópica, mas esta é retida a tensões superiores a força 
de sucção das raízes da planta e portanto indisponível para elas. 
 O Ponto de murchamento e a capacidade de campo constituem dois 
coeficientes de umidade do solo de grande interesse para o controle da 
irrigação. Considerando-se o solo como um reservatório de água para as 
plantas, o Ponto de murchamento representa o reservatório vazio e a 
Capacidade de campo representa o reservatório cheio. 
 
Fonte: https://www.meted.ucar.edu 
 
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6.5 – Fluxos d’água nas encostas 
- Fluxo superficial Hortoniano: ocorre quando a precipitação é superior a 
capacidade de infiltração do solo, quando a chuva flui encosta abaixo de forma 
irregular. 
 Este tipo de fluxo é típico em regiões áridas e semi-áridas, podendo 
ocorrerem regiões úmidas em áreas cultivadas, estradas, áreas construídas 
em geral e em encostas desmatadas. 
 
Fonte:http://stream2.cma.gov.cn/pub/comet/HydrologyFlooding/RunoffProcessesInternationalEdition/
comet/hydro/basic_int/runoff/print.htm 
 
- Fluxo superficial de saturação: ocorre nos trechos de baixa encosta ou em 
encostas como solos rasos, e esta associado à saturação local do solo gerando 
um fluxo de retorno ao qual é adicionado a componente precipitação, gerando 
um fluxo superficial de saturação netas áreas. 
 
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Fonte:http://stream2.cma.gov.cn/pub/comet/HydrologyFlooding/RunoffProcessesInternationalEdition/
comet/hydro/basic_int/runoff/print.htm 
 
-Fluxo subsuperficial: ocorre em áreas com elevada capacidade de 
infiltração, associado às regiões úmidas com densa cobertura vegetal, onde o 
solo é profundo e permeável. Este tipo de fluxo supre o canal com água nos 
períodos de estiagem (períodos de secas). 
 
 
Fonte:http://stream2.cma.gov.cn/pub/comet/HydrologyFlooding/RunoffProcessesInternationalEdition/
comet/hydro/basic_int/runoff/print.htm 
 
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7 – Bibliografia 
1. Lepsch, Igo F.; Formação e Conservação dos solos, oficina de textos, 
2002; 
2. Oliveira, João Bertoldo de.; Classes gerais de solos do Brasil: Guia 
auxiliar para seu reconhecimento; Funep; 1992. 
3. Prado, Helio do; Classificação dos solos brasileiros, Embrapa, 2002. 
4. Almeida, Flavio Gomes de; Aulas de Pedologia, 2006.