Infiltracao - Aula 5

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INFILTRAÇÃO
Henrique Bernini, Agosto - 2012
MODIFICADO DE CARNEIRO, UFCG 
Ciclo Hidrológico
BALANÇO HÍDRICO
� Superficial:
•P + Rg – R - E – T – I = Variação de volume/tempo;
� Subterraneo:
•I + G1 – G2 – Eg – Tg – Rg = Variação do volume
do aquifero/tempo
BALANÇO HÍDRICO NO SOLO
∆V = P − Q − G − ET
onde ∆V é a variação de volume de água
armazenada no solo; P é a precipitação; Q é o
escoamento superficial; G é a percolação e ET é a
evapotranspiração.
INFILTRAÇÃO
� Infiltração é a passagem de água da superfície para o
interior do solo. Pode-se definir também como sendo o
fenômeno de penetração da água nas camadas de solo
próximas à superfície do terreno, movendo-se para
baixo, através de vazios, sob a ação da gravidade, até
atingir uma camada suporte que a retém, formando
então a água do solo.
� O processo de infiltração define a entrada de água no
solo.
� Já o movimento da água dentro do perfil é comumente
referido como percolação
Hidrologia 1 -
Infiltracao
COMPOSIÇÃO DO SOLO
É um fenômeno que depende:
� Da água disponível para 
infiltrar
� Da natureza do solo
� Do estado da superfície
� Das quantidades de água e ar, 
inicialmente presentes no solo
� Enquanto há aporte de água, o perfil de umidade tende
à saturação em toda a profundidade, sendo a
superfície, naturalmente, o primeiro nível a saturar.
� Quando o aporte de água à superfície cessa
(precipitação para), isto é, deixa de haver infiltração, a
umidade no interior do solo se redistribui, evoluindo
para um perfil de umidade inverso, com menores
teores de umidade próximo à superfície e maiores nas
camadas mais profundas.
Figura - Perfil de umidade em um solo
Solo 
saturado Lençol 
freático
Solo não 
saturado
Precipitação
fase final depois da 
chuva ter terminado
Fase inicial 
quando a chuva 
alimenta o solo
Capacidade de Infiltração
� Capacidade de infiltração é a capacidade que tem o solo 
para penetração de água no solo. A infiltração que 
pode ocorrer se houver precipitação maior ou igual a 
esta taxa;
� Quando P (precipitação) > Ic (capacidade de 
infiltração, a Ir (infiltração real) = Ic
� Quando P < Ic, Ir = P
Períodos em que P > Ic
� A infiltração da água no solo pode ser considerada
como sendo a sequência das três seguintes fases:
�A entrada da água pela superfície;
�A percolação da água através do perfil do solo;
�A relação da capacidade de armazenamento da
água no solo.
FATORES QUE INTERVÊM NA 
INFILTRAÇÃO
1-Permeabilidade do solo: Por exemplo a presença de argila no solo 
diminui sua porosidade, não permitindo uma grande infiltração.
2-Cobertura vegetal: Um solo coberto por vegetação é mais 
permeável do que um solo desmatado.
3-Inclinação do terreno: em declividades acentuadas a água 
corre mais rapidamente, diminuindo o tempo de infiltração.
4- Tipo de chuva: Chuvas intensas saturam rapidamente o solo,
ao passo que chuvas finas e demoradas têm mais tempo para se
infiltrarem.
5- Umidade do Solo: 
Por exemplo em um solo mais úmido a infiltração é menor 
do que um solo mais seco.
6- Temperatura
Escoamento no solo é laminar (tranqüilo) em função da 
viscosidade da água. Quanto maior a temperatura maior a 
infiltração de água no solo
CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO 
(ou TAXA DE INFILTRAÇÃO)
� Capacidade de infiltração é a quantidade máxima de
água que um solo em determinadas condições pode
absorver. Ela varia no decorrer da chuva.
� Se uma precipitação atinge o solo com a uma
intensidade menor que a capacidade de infiltração
toda a água penetra no solo, provocando uma
progressiva diminuição da própria capacidade de
infiltração, já que o solo está se umedecendo.
onde fo = é a capacidade de infiltração inicial (t = 0)
fc = é a capacidade de infiltração final (para um tempo tendendo ao 
infinito)
k = é uma constante empírica para cada curva
f = é a capacidade de infiltração depois do tempo t.
t - tempo transcorrido desde o início da chuva.
e - base dos log. neperianos
MÉTODO DE HORTON
f=f c+( f 0� f c )⋅e
�k⋅t
f(mm/h)
t(h)
K1 (arenoso)
K2(argiloso)
k
A medida que a precipitação continua a capacidade de infiltração do 
solo passa a decrescer a ponto da parcela que não é mais infiltrada 
escoa superficialmente.
Escoamento
� É a velocidade média do 
escoamento da água através de 
um solo saturado, determinada 
pela relação entre a quantidade 
de água que atravessa a unidade 
de área do material do solo e o 
tempo .
� Depende da Permeabilidade e 
do gradiente hidraulico e é 
determinada pela Lei de Darcy. 
VELOCIDADE DE FILTRAÇÃO
� A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos solos
saturados, e é representada pela seguinte equação:
Onde:
V é a velocidade de infiltração;
K é a condutividade hidráulica (medida através de permeâmetros);
h é a Carga Piezométrica ou Altura Piezométrica (altura da água de um
aqüífero confinado medida num piezômetro).
V=K⋅
dh
dx
PRECIPITAÇÃO
GERAÇÃO DO 
ESCOAMENTO
INFILTRAÇÃO
Escoa 
Superficialmente 
sobre as encostas
Atinge a Rede de 
Drenagem
Evaporação, 
Captada nas 
depressões
Armazenamento 
no solo
Escoamento 
Sub-Superficial
Escoamento 
Subterâneo
Evaporação, 
Transpiração
ESCOA NOS 
RIOS, ATÉ O 
EXUTÓRIO
Atinge a Rede de 
Drenagem
Métodos de Medição da 
Capacidade de Infiltração
� MÉTODO DO INFILTRÔMETRO DE
DUPLO-ANEL
� Consiste de dois anéis concêntricos
MÉTODO DO 
INFILTRÔMETRO 
DE DUPLO-ANEL
� Os anéis devem ser instalados no solo com o auxilio de uma 
marreta.
� Coloca-se água, ao mesmo tempo nos dois anéis.
� E com uma régua graduada acompanha-se a infiltração vertical
no cilindro interno para vários intervalos de tempo.
� A capacidade de infiltração é calculada por:
Onde:
V é o volume infiltrado;
a é area do cilindro interno (cm);
h é altura de água infiltrada (cm);
f é a capacidade de Infiltração instantânea (mm/h);
V=h .a h=
V
a
f=
60 h
t
Transforma mm/h
� O gráfico da capacidade de infiltração é do tipo t x I
(Capacidade de Infiltração em função do tempo).
Onde:
It é a capacidade de Infiltração (mm/h) ;
t é o tempo (h);
40,00
50,00
60,00
Capacidade de Infiltração
Método da Vala – NBR 7229
Originalmente normatizado para dimensionamento
de sumidouros, o método permite o cálculo da
Capacidade de infiltraçao Ci, pela fórmula:
Ci=
490
t+2,5
Onde:
Ci é a Capacidade de infiltraçao do solo em L/m2.dia; 
t é o tempo dispendido para infiltraçao de uma lamina de 1 
cm de agua na vala.
Método da Vala – NBR 7229
Método da Curva Número (CN)
Este método foi proposto pelo Soil Conservation
Service (SCS) e permite determinar a capacidade
de armazenamento do solo (S) em função do
grupo de solo (A, B, C ou D), da umidade
antecedente e do uso do solo pela equação:
S=
25400
CN
�254
Onde:
S é a retenção potencial do solo (mm) e despende do tipo de 
solo; 
CN é o valor da curva número e é função do grupo de solo, 
umidade antecedente e uso do solo.
Método da Curva Número (CN)
O CN depende de 3 fatores:
� Tipo de solo (A, B, C ou D);
� Uso do solo (agrícola, urbano, etc);
� Umidade antecedente do solo
� Condição I (seca: P5dias < 13 mm)
� Condição II (normal: 13 < P5dias < 53 mm)
� Condição III (úmida: P5dias > 53 mm)
GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOS
Grupo A – Solos arenosos profundos; tem alta
capacidade de infiltração e geram pequenos
escoamentos;
Grupo B – Solos franco arenosos pouco profundos; tem
menor capacidade de infiltração e geram
maiores escoamentos do que o solo A;
Grupo C – Solos franco argilosos; tem menor
capacidade de infiltração e geram maiores
escoamentodo que A e B.
Grupo D – Solos argilosos expansivos; tem baixa
capacidade de infiltração e geram grandes
escoamentos.
Método da Curva Número (CN)
Valores CN (condição II – 13 <P5dias < 53mm):
Uso do solo Superfície A B C D
Solo lavrado Com sulcos retilíneos 77 86 91 94
Em fileiras retas 70 80 87 90
Plantações regulares Em curva de nível 67 77 83 87
Terraceado em nível 64 76 84 88
Em fileiras retas 64 76 84 88
Plantações de 
cereais
Em curva de nível 62 74 82 85
Terraceado em nível 60 71 79 82
Em fileiras retas 62 75 83 87
Plantações de 
legumes ou 
cultivados
Em curva de nível 60 72 81 84
Terraceado em nível 57 70 78 89
Pobres 68 79 86 89
Normais 49 69 79 94
Boas 39 61 74 80
Método da Curva Número (CN)
Uso do solo Superfície A B C D
Pastagens Pobres, em curva de nível 47 67 81 88
Normais, em curva de nível 25 59 75 83
Boas, em curva de nível 6 35 70 79
Esparsas, de baixa transpiração 45 66 77 83
Normais 36 60 73 79
Densas, de alta transpiração 25 55 70 77
Chácaras
Estradas de Terra
Normais 56 75 86 91
Más 72 82 87 89
De superfície dura 74 84 90 92
Florestas Muito esparsas, baixa transpiração 56 75 86 91
Esparsas 46 68 78 84
Densas, alta transpiração 26 52 62 69
Normais 36 60 70 76
Valores CN (condição II – 13 <P5dias < 53mm):
Método da Curva Número (CN)
Valores CN para as condições I e III de umidade
antecedente = f(CN da condição II):
CONDIÇÃO I – solos secos – as chuvas nos últimos 5 
dias não ultrapassam 13 mm.
CONDIÇÃO II – situação média na época das cheias – as 
chuvas nos últimos 5 dias totalizaram entre 13 
e 53 mm.
CONDIÇÃO III – solo úmido (próximo da saturação) – as 
chuvas nos últimos 5 dias foram superiores a 
53 mm e as condições meteorológicas forma 
desfavoráveis a altas taxas de evaporação.
Método da Curva Número (CN)
CN da Condição I:
CN da Condição III:
CN ( I )=
4,2⋅CN ( II )
10�0,058⋅CN ( II )
CN ( III )=
23⋅CN ( II )
10+0,13⋅CN ( II )
Conclusões
� Infiltração é um processo que ocorre na camada 
superior do solo 
� Tem analisado e equacionado dentro de um visão 
pontual;
� Para uma bacia hidrográfica ou uma área maior tem 
importante variabilidade espacial
� O uso de uma equação de infiltração numa superfície 
como uma bacia apresenta grandes incertezas 
� Outra fonte importante de incertezas está 
relacionado com a determinação dos parâmetros que 
variam no tempo e no espaço.