Infiltração de água no solo

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Prof. Fábio Cruz
MSc. Ciências Ambientais
IFMG
Campus Governador Valadares
AMB- 206
Aula 05 – Infiltração
 Infiltração: generalidades
 É a passagem da água da superfície para o interior do solo;
 Depende fundamentalmente:
Da disponibilidade de água para infiltrar;
Da natureza do solo;
Do estado da camada superficial do solo;
Da quantidade de água e ar inicialmente presentes no interior do solo;
Evolução do perfil de umidade
O parâmetro capaz de especificar a máxima retenção de água no solo é a porosidade do solo (n);
O teor de umidade do solo (θ) será sempre menor ou igual à porosidade;
O grau de saturação do solo é definido pela relação entre o volume de água e o volume de vazios da amostra;
 A medida que a água se infiltra na superfície, as camadas superiores do solo vão se umedecendo de cima para baixo, alterando gradativamente o perfil de umidade;
 A infiltração decorrente das precipitações naturais não é capaz de saturar todo o solo, restringindo-se a saturar apenas as camadas próximas à superfície;
 Decorre do exposto acima que o teor de umidade decresce com a profundidade;
 Quando cessa o aporte de água à superfície, a umidade no interior do solo se redistribui, evoluindo para um perfil inverso de umidade;
 Capacidade de infiltração
 A capacidade de infiltração (f) é o potencial que o solo tem de absorver água pela sua superfície;
 f é medida em termos de uma altura de lâmina d’água, por unidade de tempo, que representa fisicamente, o volume d’água que o solo pode absorver, por unidade de área, na unidade de tempo;
 As principais unidades de f são mm/h ou mm/dia;
 Caso uma chuva atinja o solo com uma intensidade (i) menor que a capacidade de infiltração (f) toda a água penetra no solo, promovendo uma progressiva diminuição da própria capacidade de infiltração;
 Caso, em dado momento a intensidade da chuva supere a capacidade de infiltração do solo, a parcela não infiltrada da precipitação escoa superficialmente em direção as áreas mais baixas;
 Cálculo da infiltração pontual (Equação de Horton)
 O decaimento da infiltração com o tempo pode ser medido pela equação (Horton, 1939);
 Fatores intervenientes na capacidade de infiltração
 Tipo de solo: f varia com a porosidade do solo, tamanho das partículas e estado de fissuração das rochas;
 Grau de umidade dos solos: quanto maior for a umidade do solo, menor será f;
 Compactação: compactação dos solos os torna impermeáveis, reduzindo f;
 Alteração da macroestrutura do solo: escavações de animais e decomposição de raízes de plantas tende a aumentar f;
 Cobertura vegetal: presença de vegetação tende a aumentar f, pois atenua a ação da chuva, além de dificultar o escoamento superficial;
 Capacidade de infiltração
 Pode ser medida com uso de infiltrômetros;
 São em geral de dois tipos:
 Anéis metálicos;
 Simuladores de chuva.
 Anéis metálicos
 São tubos cilíndricos curtos, feitos de chapa metálica, de diâmetros entre 20 e 90 cm;
 São cravados verticalmente no solo, de modo a sobrar uma pequena altura livre; 	 
 Podem se utilizar um ou dois tubos concêntricos;
 Em geral predominam os de dois tubos;
 Durante o experimento, mantém-se sobre o solo uma pequena lâmina d’água de 5 a 10 mm de água, nos dois compartimentos;
 A infiltração propriamente dita deve ser medida levando-se em conta a área limitada pelo cilindro interno;
 Para se obter f divide-se a taxa de aplicação da água da seção transversal do tubo interno;
 Normalmente os resultados de f em função do tempo são expressos graficamente;
 De modo a facilitar as medidas de f, no método de dois cilindros, pode-se fazer uso da planilha abaixo.
 Simuladores de chuva
 São aparelhos nos quais a água é aplicada por aspersão, com taxa uniforme superior a f ;
 As áreas de aplicação são normalmente em formato retangular ou quadrado de 0,10 m2 até 40 m2 de superfície;
 Tais áreas são circundadas por canaletas que recolhem a água do escoamento superficial;
 O valor de f é medido pela diferença entre o volume escoado superficialmente e o volume aplicado por aspersão;
 Avaliação da capacidade de infiltração em uma bacia
 Pode-se conhecer f de uma bacia utilizando-se a equação do balanço hídrico;
 Caso a precipitação e o escoamento superficial forem conhecidos, pode –se calcular a capacidade de infiltração por diferença de ambos;
 Note-se que deve-se considerar desprezível a evapotranspiração durante os eventos de chuva;
 Logo:
f= i – Qs / A
Onde,
Qs = vazão devida ao escoamento superficial;
A área de drenagem da bacia hidrográfica
Durante um certo ano, os seguintes dados hidrológicos foram coletados numa bacia hidrográfica de 350km2 de área de drenagem: precipitação total de 850mm, evapotranspiração total de 420mm e escoamento superficial de 225mm. Calcule o volume de infiltração, em metros cúbicos, desprezando as variações no armazenamento superficial da água.
Para o estudo da infiltração em um solo foi realizado um experimento em que se utilizou de um simulador de chuva em uma área retangular de 4m x 12,5m. A duração desta chuva foi tal que gerou um escoamento superficial praticamente constante de 0,5l/s. Sabendo-se que a intensidade da chuva artificial era de 50mm/h, pede-se: o escoamento superficial,
 Exercícios
Uma camada de solo argiloso, cuja capacidade de infiltração na condição de saturação é de 4 mm/h, está saturado e recebendo chuva com intensidade de 27 mm/h. Qual é o escoamento (l/s) que está sendo gerado em uma área de 10m2 deste solo, considerando que está saturado e que a precipitação teve duração de 2 h?
Uma medição de infiltração utilizando o método dos anéis concêntricos apresentou o seguinte resultado. Utilize estes dados para estimar os parâmetros fc, fo da equação de Horton
REFERÊNCIAS
BARBOSA JUNIOR. Hidrologia aplicada. Ouro Preto: Departamento de Engenharia Civil. Universidade Federal de Ouro Preto. 2012.
Infiltração de água no solo e geração de escoamento superficial. Disponível em:http://www.dec.feis.unesp.br/liliane/hidrologia_basica_aula8.pdf.>. Acessado em: 23 de março de 2012.
Infiltração e água no solo. Disponível em: http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/apostila_hidrologia/cap%207%20%20Infiltra%C3%A7%C3%A3o%20e%20%C3%A1gua%20no%20solo.pdf> Acessado em 25 de março de 2012.