teorico. 3

Prévia do material em texto

Hidrologia Aplicada
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Profa. Esp. Viviane Milani Manarini 
Revisão Textual:
Profa. Ms. Selma Aparecida Cesarin 
Infiltração
5
• Introdução
• Grandezas Características
• Fatores que Influenciam o Processo de Infiltração
• Fatores que Influenciam o Coeficiente de Permeabilidade
• Processo de Infiltração
 · Relacionar a importância prática que afeta diretamente o escoamento 
superficial, que é o componente do ciclo hidrológico responsável pelos 
processos de erosão e inundações.
Leia atentamente o conteúdo desta Unidade, que possibilitará conhecer a infiltração da 
água no processo do ciclo hidrológico.
Você também encontrará uma atividade composta por questões de múltipla escolha e 
dissertativas, relacionada ao conteúdo estudado. Além disso, terá a oportunidade de trocar 
conhecimentos e debater questões no fórum de discussão.
É extremante importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos 
em informações, possibilitando o aprofundamento de estudos sobre este assunto.
Infiltração
6
Unidade: Infiltração
Contextualização
Para iniciar esta Unidade, a partir da ilustração a seguir, reflita sobre a questão do conceito de 
infiltração.
As principais causas da poluição das águas subterrâneas, oriundas de atividades humanas, 
podem ser classificadas em quatro grupos, dependendo da atividade humana que as originou.
Estes grupos de atividades poluidoras das águas subterrâneas são: a Poluição urbana e 
doméstica; a Poluição agrícola; a Poluição industrial; e a Intrusão salina.
Potenciais focos de contaminação das águas subterrâneas
Conforme o texto acima, analise:
• Qual o conceito de infiltração?;
• Qual a razão entre infiltração e águas subterrâneas?;
• Quais as consequências desta poluição?
7
Introdução
Definição
Infiltração é o processo pelo qual a água 
penetra nas camadas superficiais do solo e 
se move para baixo em direção ao lençol 
d’água.
O solo necessita desta infiltração de 
água para que possa manter o fluxo nos 
rios durante as estiagens, para reduzir o 
escoamento superficial, reduzir as cheias, 
para o crescimento da vegetação, diminuir a 
erosão e o abastecimento dos aquíferos (que 
são os reservatórios de água subterrânea).
Para pensar
A Infiltração se apresenta em três fases:
a. Fase de intercâmbio: água localizada próxima à superfície, 
podendo retornar à atmosfera por aspiração capilar;
b. Fase de descida: a água se desloca verticalmente e 
a força de seu próprio peso é superior ao de adesão 
e capilaridade;
c. Fase de circulação: a água acumula nas camadas 
impermeáveis, movimentando-se pela ação da gravidade ou 
da pressão hidráulica.
Importância
• Crescimento da vegetação;
• Recarga dos aquíferos subterrâneos;
• Manutenção da vazão nos rios durante as estiagens;
• Redução do escoamento superficial direto (cheias, erosão etc.).
8
Unidade: Infiltração
Grandezas Características
As mais significativas são:
• A capacidade de infiltração é a quantidade máxima que um solo pode absorver 
de água em um determinado tempo em uma área horizontal. Em outras palavras, a 
capacidade de infiltração representa o potencial do solo em absorver água, naquele 
instante, sob tais condições;
• Já a taxa de infiltração é a taxa efetiva com que está ocorrendo, naquele instante, a 
infiltração no solo. Percebe-se, então, que taxa de infiltração <= capacidade de infiltração.
A infiltração só ocorrerá em uma taxa igual à capacidade de infiltração quando a intensidade 
da precipitação for superior à capacidade, ou seja, quando a água disponível para infiltrar for 
superior à capacidade do solo em absorvê-la.
1. Capacidade de Infiltração (f)
É a quantidade máxima que um solo pode absorver de água em um determinado tempo em 
uma área horizontal, durante a unidade de tempo (mm/hora).
Observação: só existe f se a precipitação for excessiva, isto é:
P > P limite solo saturado
Caso contrário, a absorção não é máxima.
2. Distribuição Granulométrica
É a distribuição dos grãos conforme suas granulometrias (dimensões);
3. Porosidade de um solo
Relação entre o volume de vazios e o volume do solo, expresso por porcentagem. É uma 
relação entre sua granulometria e forma dos grãos;
4. Velocidade de filtração
Velocidade média fictícia de escoamento da água através de um solo saturado, considerando-
se a seção de escoamento como toda a superfície presente e não apenas a soma das seções 
dos interstícios. Numericamente, é igual à quantidade de água que passa pela unidade de 
superfície de material filtrante, durante a unidade de tempo:
(mm/seg - m/seg - m/dia - m3/m2 x dia );
9
5. Coeficiente de permeabilidade
Em um solo saturado (h = 100%), quando definimos a velocidade de filtração da água neste 
solo, teremos perda de carga unitária em seu escoamento. 
Este coeficiente mede a maior ou menor facilidade que cada solo saturado oferece ao 
escoamento da água pelo seu interstício:
(m/seg - cm/seg - m/dia - m3/m2 x dia );
Dependem principalmente da porosidade, granulometria e forma dos grãos;
6. Suprimento específico
Pela drenagem de um solo saturado, temos a quantidade máxima de água deste solo. 
Expresso em porcentagem do volume de solo saturado;
7. Retenção específica
Pela drenagem natural de um solo, temos a quantidade de água que fica retida no solo, por 
adesão e capilaridade. Expressa em porcentagem do volume do solo saturado.
10
Unidade: Infiltração
Fatores que Influenciam o Processo de Infiltração
a. Tipo de solo: aspectos como porosidade, tamanho e arranjo das partículas do solo vão 
influir na capacidade do solo de absorver água (exemplo: solos arenosos apresentam 
maior tendência à infiltração do que solos argilosos, mais impermeáveis) (PINTO, 1976); 
b. Cobertura vegetal: a infiltração se favorece na presença de uma densa cobertura 
vegetal, pois, desta forma, dificulta o escoamento superficial (obstrução ao escoamento 
pelas raízes, troncos, restos de folhas etc.), aumentando a disponibilidade de água para 
infiltrar; tendo a interrupção da precipitação, as raízes absorvem parcela da água na 
camada de aeração, agilizando o processo de aumento da capacidade de infiltração;
c. Umidade do solo: a capacidade do solo de “receber mais água” terá maior teor de 
umidade e uma maior capacidade de infiltração, e o seu inverso é verdadeiro;
d. Estado da superfície do solo: o mesmo tipo de solo pode apresentar regiões com 
diferentes capacidades de infiltração, face ao estado da superfície; por exemplo, solos 
compactados, seja devido ao trânsito de veículos, rebanhos etc., tornam-se menos aptos 
a infiltrar (mais impermeáveis) do que o mesmo solo no seu estado “natural”;
e. Temperatura: o fator temperatura influi por alterar a viscosidade da água, sendo mais 
fácil a infiltração para uma menor viscosidade (capacidade de infiltração nos meses frios 
< capacidade nos meses quentes);
f. Precipitação: como a infiltração depende de haver água disponível para infiltrar, a 
intensidade, duração e o volume total da precipitação irão influir substancialmente 
nesse processo.
Como as áreas se apresentam com diferentes tipos de solo, estados de compactação e 
de umidade, áreas de cobertura da vegetação variáveis, a capacidade de infiltração da bacia 
hidrográfica é muito variável.
E a capacidade de infiltração varia temporalmente, tanto ao longo do ano, devido à 
sazonalidade da precipitação, à variação da cobertura vegetal, à temperatura etc., como 
também durante o próprio evento chuvoso, à medida que a umidade do solo vai variando.
11
Fatores que Influenciam o Coeficiente de Permeabilidade
a. Volume de vazios;
b. Temperatura da água influenciando a viscosidade.
Determinação do Coeficiente
A determinação do coeficientenos laboratórios apresenta dois casos:
a. Solos muito permeáveis: utilizam-se permeâmetros de nível constante (também 
podem ser de nível variado):
Q = k x S x ∆H / l
K = Ql / S x ∆H
b. Solos Pouco Permeáveis (argilas): determina-se por meio de ensaios de adensamento, 
introduzido por Tezachi.
Medição
Temos os métodos mais comuns, que são utilizados para determinar a capacidade de 
infiltração da água no solo.
Apresentados como:
- infiltrômetro de anel; 
- Simuladores de chuva ou infiltrômetro de aspersão.
Infiltrômetro de Anel
São constituídos por 2 cilindros (anéis) metálicos, de diâmetro entre 20 e 90 cm. 
Representação da determinação da capacidade de infiltração com a utilização de anéis 
concêntricos (infiltrômetros).
12
Unidade: Infiltração
Tais anéis são cravados verticalmente no solo, deixando certa altura livre acima da superfície 
(são introduzidos no solo até uma profundidade de 10 a 15 cm). Em seguida, é adicionada 
água continuamente nos dois cilindros, mantendo-se uma lâmina de água entre 5 e 10 mm.
A capacidade de infiltração é determinada dividindo-se o volume de água, adicionado ao 
cilindro inferior pelo tempo e pela área da sua seção transversal.
Simuladores de chuva
Estes simuladores apresentam as características de aplicar água por aspersão, com 
intensidade de precipitação superior à capacidade de infiltração do solo. 
Tendo como principal objetivo coletar a lâmina de escoamento superficial originada pela 
aplicação de uma chuva com alta intensidade.
Desta forma, a aplicação de água é realizada sobre uma área delimitada com chapas 
metálicas tendo, em um dos seus lados, uma abertura, a fim de ser possível a coleta do 
escoamento superficial.
A taxa de infiltração é obtida pela diferença entre a intensidade de precipitação e a taxa de 
escoamento resultante.
Infiltrômetro de aspersão pendular (a) e rotativo (b).
Método de Horton
Teremos, então, a equação representada por: 
f = fc + (f0 - fc) e 
–kt
Temos:
f0 é a capacidade de infiltração inicial (t=0), em mm/h;
fc é a capacidade de infiltração final, em mm/h;
k é uma constante para cada curva em t-1;
f é a capacidade de infiltração para o tempo t em mm/h.
13
Processo de Infiltração
É a transferência da água da superfície para o interior do solo.
Conforme a disponibilidade deste solo, para que a água se infiltre, da sua natureza, do 
estado da sua superfície e das quantidades inicialmente presentes de ar e água no seu interior 
são analisadas e definidas em qual tipo de solo se encontram.
Podemos dividir o solo em:
• Zona de aeração;
• Zona de saturação.
Zonas de aeração e saturação do solo
Zona de aeração é a presença de vazios do solo, parcialmente ocupados pela água.
A água nesta camada sofre ação da evaporação e absorção pelas raízes das plantas, sendo 
eliminada depois pela transpiração, em função da fotossíntese. Também ocorre a ascensão da 
água devido ao efeito de capilaridade, mas, conforme os vazios do solo vão sendo ocupados 
pela água, esta tende a romper as forças capilares e se deslocar verticalmente para baixo, sob 
a ação da gravidade.
Zona de saturação é caracterizada pela presença de água nos vazios do solo em sua 
capacidade máxima, isto é, pela saturação do solo.
Esta camada constitui as águas subterrâneas, ocorrendo o escoamento sob a ação da 
gravidade e a distribuição hidrostática de pressões. Também ocorre ascensão da água da zona 
de saturação para a zona de aeração, por efeito da capilaridade.
14
Unidade: Infiltração
Material Complementar
Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade, acesse os seguintes 
conteúdos:
Sites:
http://www.daee.sp.gov.br
http://www2.ana.gov.br
http://www.inmet.gov.br/portal/
http://www.ciiagro.sp.gov.br/
15
Referências
GRIBBIN, J. B. Introdução à hidráulica, hidrologia e gestão de águas pluviais. São 
Paulo: Cengage Learning, 2009.
PINTO, N. L. S. et al. Hidrologia básica. São Paulo: Edgard Blucher, 1976.
BRAGA, B. Introdução à engenharia ambiental. São Paulo. 2.ed. São Paulo: Pearson, 2005.
GARCEZ, L. N. Hidrologia. São Paulo: Edgard Blucher, 1988.
TUCCII, C. E. M. - Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: UFRGS, 2009.
16
Unidade: Infiltração
Anotações